М. Ниренберг, Ф. Крик и генокод

Появление модели ДНК в виде двойной спирали прояснило химическую природу генов, которые, судя по всему, определяют последовательность аминокислот в белках. Возникла важнейшая задача — понять, как именно они это делают. Биологи, физики, математики стали выдвигать разные гипотезы. Но прорыв совершили экспериментаторы-биохимики, нашедшие путь к раскрытию кода. О первых успехах в расшифровке текста ДНК стало известно в 1961 г. на Пятом Международном биохимическом конгрессе в Москве, где американец Маршалл У. Ниренберг (1927—2010) сделал сенсационное сообщение.

Вот как об этом пишет участник того конгресса Фрэнсис Крик в своей книге «Безумный поиск» (М.-Ижевск: ИКИ, 2004, с. 137):

Особенно интересной эта московская встреча была потому, что на ней мы узнали о почти неизвестных ранее работах. Нам сообщил о них Маршалл Ниренберг. До меня доходили слухи о его экспериментальных результатах, но без всяких подробностей. На своё счастье, в коридоре я столкнулся с Мэттом Мезельсоном, и он предупредил меня о докладе, который Маршалл должен был прочесть в одной неприметной аудитории.

Читать далее

Новый перевод «Двойной спирали»

В 1968 г. вышла «The Double Helix» by James D. Watson, и уже в следующем году изд-во «Мир» выпустило русский перевод, который сделали М. Брухнов и А. Иорданский. Алексей Дмитриевич Иорданский (покойный) был сотрудником «Химии и жизни», и перевод книги публиковался в этом журнале в 68—69 гг.

ДвСпираль

Теперь, полвека спустя, в изд-ве АСТ вышла «Двойная спираль» в другом переводе, выполненном О. Перфильевым. Как сказано в аннотации, «новый перевод  и тщательная работа научных редакторов русского издания позволили актуализировать эту классическую книгу, дополнив её необходимыми комментариями». Не знаю, какие недостатки прежнего перевода (о них ничего не сказано) побудили перевести заново, а что касается добавленных материалов, то таковых я обнаружил два.

Первый — предисловие некоего Стива Джонса, где обрисовано развитие молекулярной биологии после выхода книжки Уотсона. Оно написано в 1996 г., но ведь с тех пор много чего произошло (один проект «Геном человека» чего стОит); поэтому непонятно, почему не взят более современный обзор.

Второй — факсимиле написанного от руки большого письма Уотсона (от 12 марта 1953 г.) Максу Дельбрюку с изложением их с Криком гипотезы о строении ДНК. К сожалению, не приведена расшифровка (и перевод) текста, а само письмо воспроизведено столь мелко, что вряд ли удастся его прочесть. (Как я отметил в записи от 21.9.19, Дельбрюк в ответном письме от 12 мая 1953 г. сделал резко критические замечания о предложенной Уотсоном и Криком модели.)

Читать далее

В.А. Ратнер о генетике и генетиках

РатнерДоктор биол. наук, профессор Вадим Александрович Ратнер (1932–2002) – известный исследователь и педагог, специалист в области молекулярной генетики. Окончил физфак Ленинградского университета, в 1959 г. переехал в Новосибирск и там, в Институте цитологии и генетики СО АН СССР он проработал почти 42 года. Своими учителями он считал чл.-корр. АН СССР А.А. Ляпунова, доктора биол. наук Н.В. Тимофеева-Ресовского и акад. Д.К. Беляева. Ратнер стал главой научной школы математических генетиков, основывавшихся на понятиях и методах теоретической кибернетики. 

У меня есть изданные в Новосибирске его содержательные монографии «Молекулярно-генетические системы управления» (1975) и «Молекулярная генетика: принципы и механизмы» (1983)РатнеКн2Учёный активно занимался и популяризацией науки. В большой книге «ГЕНЕТИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ КИБЕРНЕТИКА: личности и проблемы» (Новосибирск: Наука, 2002), вышедшей уже после смерти автора, Ратнер увлекательно рассказывал о выдающихся российских и зарубежных учёных-генетиках, драматической истории этой науки и её ключевых проблемах. В книге три раздела: PERSONALIA — ГЕНЕТИКА — МОЛЕКУЛЯРНАЯ КИБЕРНЕТИКА. 

Вадим Александрович всю жизнь оставался романтиком. В юности он получил музыкальное образование — играл на фортепиано, любил петь; знал поэзию и сам писал стихи. Не забывал и спорт, увлекался баскетболом.

Вот фрагмент из его стихотворения «Точка зрения биолога», посвящённого себе:

Мы — за союз испытателей, 

Эмпириков и мечтателей, 

Физиков и генетиков, 

Матемокибернетиков 

И всяких других еретиков.

Г. Стент о молекулярной биологии

Günter Siegmund Stent (Stensch; 1924—2008) — американский учёный, родом из ГерманииСтент: в 1940 г. семья эмигрировала в США. Окончил Иллинойский университет (Урбана), там же получил Ph.D. (1948). Сначала работал в Калтехе, участвовал в деятельности «фаговой группы» (М. Дельбрюк и др.); потом несколько лет провёл в Европе, затем в Калифорнийском университете (Беркли).

Исследовал механизмы репликации генетического материала у бактерий и бактериофагов, а также СтентКнпроцессы транскрипции и трансляции, автор книг на эти темы. В 1971-м и 79-м гг. вышли два издания «Molecular Genetics. An Introductory Narrative», которые переводились на русский. Я в своё время купил 2-е изд.: Г.Стент и Р.Кэлиндер. «Молекулярная генетика» (М.: Мир, 1981) — необычайно информативная и полезная книга. 

Гюнтер Стент уделял большое внимание истории и философии науки. В книге 1969 г. «The Coming of the Golden Age: A View of the End of Progress» он объявил, что молекулярная биология как наука закончилась. То есть все фундаментальные открытия в ней сделаны, остались лишь доделки и практические приложения — так он представлял «грядущий золотой век».

Теперь, по прошествии ровно половины века, можно сказать: действительно, несмотря на огромный прогресс, новых революционных открытий не было. К тому же не исправлена ошибка в основах — в принятой модели ДНК.  А как заметил Чарлз Дарвин (letter to J. Paget, 1880), to kill an error is as good a service as, and sometimes even better than, the establishing a new truth or fact.

Строение ДНК и РНК по В. Зенгеру

В 1987 г. вышла большая книга: В. Зенгер. Принципы структурной организации Зенгернуклеиновых кислот (М.: Мир); авторизованный перевод с английского (оригинал 1984). Prof. Dr. Wolfram Saenger (р. 1939) — известный немецкий учёный, руководивший Институтом кристаллографии до своей отставки в 2011 г. В монографии собраны и систематизированы практически все добытые к тому времени знания о структуре ДНК и РНК (можно сказать, энциклопедия: список литературы занимает 74 стр. и содержит 1377 ссылок); масса отличных рисунков и схем.

Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислотОписаны разные формы двойных спиралей ДНК (A, B, C, D, Z) и РНК, а также гипотетические (расчётные) спиралевидные структуры. Говорится о сверхспиральной организации ДНК, о структуре нуклеиново-белковых комплексов; охвачены и более высокие уровни организации — нуклеосомы, хроматин, хромосомы.
Одна глава называется «Гипотезы и спекуляции: модель «бок о бок», ДНК с изломами и «вертикальная» двойная спираль»Как видим, автор уделил внимание появившимся в 70-е годы альтернативным моделям ДНК, и он делает вывод (с. 351): «Приведённые примеры показывают, что построить разумную с точки зрения стереохимии модель структуры довольно просто; довольно трудно доказать, что такая модель неверна, но ещё труднее доказать, что она справедлива»

Читать далее

Эксперимент Херши—Чейз

Итак, группа Освальда Эвери вроде бы доказала, что генетическая информация у бактерий заключена в их ДНК (см. предыдущую запись). Однако сомнения в главенствующей роли ДНК оставались, поэтому требовались дополнительные исследования. Важный опыт поставили американцы Альфред Херши и Марта Чейз.

ХершиЧейз

Alfred Day Hershey (1908—1997) родился и учился в шт. Мичиган. В 1934 г. получил Ph. D. за работы по бактериологии; затем трудился в Вашингтонском университе в Сент-Луисе. Входил в фаговую группу, и вместе с двумя другими её членами, М. Дельбрюком, С. Лурией, получил Нобелевскую премию по медицине в 1969 г. 

Martha Cowles Chase родилась в 1927 г. в Кливленде (шт. Огайо). Окончив колледж и получив степень бакалавра в 1950-м, она стала research assistant у Херши.

В 1952 г. они осуществили в The Cold Spring Harbor Laboratory свой эксперимент: помечая белки и ДНК фага радиоактивными изотопами (серы и фосфора), показали, что внутрь бактерий проникает только ДНК вируса (но не его белки), т.е. информация закодирована в ней. Это было очень сложное и трудоёмкое исследование, требовавшее высокой квалификации. Видимо, Марта Чейз ею обладала, поскольку в опубликованной и ставшей знаменитой большой статье значились два автора — Херши и Чейз.

Читать далее

О. Эвери и открытие роли ДНК

Сейчас даже трудно представить, что лишь 75 лет назад была установлена химическая природа вещества наследственности. Это сделали в 1944 г. канадо-американский биохимик Oswald Theodore Avery (1877—1955) и два его сотрудника Colin M. MacLeod и Maclyn McCartyЭвериЭвери родился в Галифаксе в семье баптистского священника. Когда мальчику исполнилось 10 лет, семья перебралась в Нью-Йорк. Там он изучал медицину и начал исследовательскую работу; с 1923 г. связан с Рокфеллеровским институтом.

В 1928 г. английский врач Фред Гриффит обнаружил явление трансформации у пневмококков: бактерии одного штамма (невирулентные) при контакте с лизатом вирулентных бактерий (убитых нагреванием) приобретали наследуемую способность быть вирулентными. Группа Эвери более 10 лет работала над выделением вызывающего трансформацию фактора, и наконец им как будто удалось показать, что это ДНК (а не белки, как в то время полагало большинство биологов). Эвери писал брату: «Это нечто такое, что долго было мечтой генетиков»

Теперь, задним числом, мы знаем, что этот вывод был правильным. Однако в то время их работа убедила не всех, поскольку в принципе возможны были и другие объяснения эффекта (например, что ДНК служит мутагеном, а природа самих генов иная). Эвери, будучи очень скромным человеком (к тому же маленького роста), не делал громких публичных заявлений — не утверждал, что гены сделаны из ДНК, а говорил только о трансформирующем факторе; он редко участвовал в конференциях. То есть он был превосходным учёным, но плохим шоуменом. 

В итоге Освальд Эвери умер в 1955 г., так и не получив высшей научной награды. Хотя впоследствии многие говорили, что он её заслужил, и даже сам Нобелевский комитет признал тут свою ошибку. 

Professor Wu about DNA structure

Tai Te Wu was born in 1935 in Shanghai, China. Education: University Hong Kong, University Illinois ВуКнига(Urbana), Harvard University (Cambridge, 1959). Ph.D. in Engineering, Harvard University (1961). Professor of biochemistry, molecular biology, cell biology, biomedical engineering in Northwestern University (Evanston, Illinois) since 1994. Research interests: structural and functional relations of proteins and DNA. The author of the monograph ANALYTICAL MOLECULAR BIOLOGY (2001) and many articles.

Since the late 1960s, he has been one of the most active critics of the Watson-Crick DNA model, seeking an alternative structure; in 2006 published a little book (with autobiographical inclusions) on this subject:

Best Scientific Discovery or Worst Scientific Fraud of the 20th Century

(Trivandrum, Kerala, India: Research Signpost, 2006)

I was surprised not finding in the book any mention of the Side-by-Side model, which caused a lot of noise in the 70s. Such a narrow view does not improve the quality of his issue. Nevertheless, there are many interesting considerations in it.

As wrote his colleague Prof. You Cheng Xu, `Tai Te Wu, a tenured professor of Cornell Medical College was compelled to switch his study from DNA to immunology simply because his research questioning the validity of the double helix and subsequently lost his grant. Evidently, anyone trying to question the legitimacy of the double helix needs not only enough courage and knowledge but also needs an open-minded society allowing the performance of independent experimentation and expression of heretical opinions`.

Below I present excerpts from Wu`s book.

Читать далее

Учебник Джеймса Уотсона

УотсонУчебВскоре после выдвижения модели ДНК научные пути Дж. Уотсона и Ф. Крика разошлись: первый вернулся в Калтех, где занялся исследованием РНК (и пропагандой двойной спирали), второй же заинтересовался проблемой генетического кода. Но в 1955 г. они опять встретились: свой саббатикал Уотсон провёл в Кембридже, где обратился к структуре вирусов. С осени 56-го он уже в Гарварде — преподаёт, опять изучает РНК (ту, что позднее назвали матричной, информационной). А в 1965 г. вышел его учебник MOLECULAR BIOLOGY OF THE GENE, и вскоре, в 67-м, появился русский перевод (М.: Мир) — под редакцией и сУотсон в 1992 г. предисловием акад. В.А.Энгельгардта. 

Уотсон отметил, что в основу книги положены десять лекций вводного курса, который он на протяжении шести лет читал студентам Гарвардского университета. По мнению Энгельгардта, «книга написана блестяще» — она достаточно полно охватила бурно развивавшуюся после появления двойной спирали область науки, которую окрестили молекулярной биологией (кстати, данный термин ввёл Уильям Астбери в 1940 г., а Эрвин Чаргафф съязвил, что это просто способ использовать достижения биохимии, не имея лицензии). Автор учебника находился тогда в зените славы (нобелиат 1962 года), так что текст отражал его энтузиазм. Потом выходили новые, расширенные издания.

В марте 66-го Уотсон представил в издательство рукопись книги, которая в 68-м появилась под названием «Двойная спираль», — как видим, он успешно сочетал разные жанры. Позднее увидел свет другой, значительно больший по объёму учебник MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL, который под его руководством создала группа учёных. Ну а в последующие годы выходили и другие книги «Честного Джима» (в одном интервью он сказал, что писать книги — это его хобби).

Первые сто лет ДНК

Недавно у Самой Главной Молекулы (© М.Д. Франк-Каменецкий, 1983) был юбилей: 150 лет назад, в 1868 г., молодой швейцарский врач Фридрих Мишер выделил из клеточных ядер новое вещество, которое позднее стали сокращённо называть ДНК. Потом многие занимались этим соединением — выясняли  его биологическую роль и химическое строение. 

В 1953 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили для неё пространственную модель, а ещё через 15 лет, в 1968 г., как бы замкнув столетие от открытия Мишера, Уотсон опубликовал свою знаменитую книжку «Двойная спираль». В результате в массовом сознании заслуга раскрытия ДНК связалась исключительно с Уотсоном и Криком (сделавших последний шаг на долгом, тернистом пути), а все другие, предшествующие учёные отошли в тень.

Professor Gareth WilliamsЭту несправедливость решил устранить историк биологии и медицины, почётный профессор Университета в ГаретКнигаБристоле Gareth Williams. Он написал книгу «UNRAVELLING THE DOUBLE HELIX: The Lost Heroes of DNA». Начав с Мишера, автор прослеживает развитие знаний о генетике и веществе наследственности. Рассказывает о ряде исследователей в Британии, которые в 40-х — начале 50-х активно изучали ДНК и были близки к определению её структуры — это William Astbury, Sven Furberg, John Gulland, Michael Creeth, Denis Jordan и др. 

Подробно расписана завершающая стадия поисков (она, по словам автора, походила на London–Cambridge rat race), приведшая к появлению модели Уотсона—Крика. Изложенное Уильямсом хорошо дополняет то, что мы знаем из «Двойной спирали».

Читать далее