Книга Избегайте занудства. Уроки жизни, прожитой в науке - Джеймс Д. Уотсон

Герман Мёллер в 1941 году.

Однако самую суть этого курса составляла рассказываемая Мёллером на лекциях история его научной карьеры, начиная от студенческих лет, проведенных в "мушиной комнате" Колумбийского университета, в 1910 и 1915 годы. Мёллер был невысоким полноватым человеком и телосложением сам напоминал дрозофилу, а его лекции были потоками сознания, а не подготовленными выступлениями. В его эмоциональных речах толковые рассуждения о проблемах генетики перемежались, например, подробностями о том, как он был разочарован, когда его не сразу взяли в лабораторию Моргана, или о том, что коллеги не придавали его идеям должного значения. Еще менее увлекательны были его практикумы, на которых мы беспорядочно знакомились с рядом все более и более запутанных генетических скрещиваний. Чему это должно было нас научить, оставалось загадкой, и все указывало на один неизбежный вывод: время дрозофилы как модельного объекта прошло. И действительно, вскоре другой объект занял ее место в качестве основного средства изучения генов. Курс вирусологии, который читал Лурия, открыл для меня будущее, на пороге которого стояла тогда генетика. Ключевую роль суждено было сыграть микроорганизмам, чей короткий жизненный цикл позволяет проводить генетические скрещивания и анализировать их результаты за несколько дней, а не недель или месяцев. Лурия был особенно увлечен теми возможностями, которые обещали исследования кишечной палочки (Escherichia coli) и паразитирующих на ней вирусов — бактериофагов (или фагов, как их обычно называют для краткости). В 1943 году, вскоре после прибытия в Блумингтон, Лурия, которому был тогда тридцать один год, первым последовательно продемонстрировал, что Е. coli и ее фаги дают целый ряд легко идентифицируемых спонтанных мутаций. Лишь через три года после этого, в 1946 году, Джошуа Ледерберг, бывший тогда студентом-медиком и работавший в лаборатории Эдварда Тейтума в Иеле, показал возможность генетической рекомбинации между разными штаммами Е. coli. В тот же год Альфред Херши из Вашингтонского университета обнаружил генетическую рекомбинацию у фагов кишечной палочки Т2 и Т4 и вскоре подготовил первые генетические карты фаговых хромосом.

До первой лекции Лурия я совершенно не представлял себе, что такое вирусы. Вскоре я уже знал, что это небольшие возбудители инфекций, способные размножаться только в живых клетках. Вне клетки вирус совершенно не активен. Но как только он попадает в клетку, начинается процесс размножения, ведущий к сборке сотен или тысяч новых вирусных частиц следующего поколения, идентичных исходной материнской частице. В отличие от бактерий вирусы нельзя наблюдать в обычный микроскоп. Их размеры и форма стали известны лишь после изобретения намного более мощных электронных микроскопов, впервые сконструированных в Германии перед войной. Первые исследованные с помощью электронного микроскопа фаги имели неожиданную форму, напоминающую головастиков с многогранными головами, к которым прикреплялся более тонкий, похожий на хвост придаток. За двадцать с лишним лет до этого Мёллер высказывал предположение, что вирусы в действительности представляют собой голые хромосомы, которые некогда приобрели специальные структуры, помогающие им передаваться от одной клетки к другой. Эта гипотеза как будто подтверждалась сделанным в середине тридцатых годов открытием, что ДНК, которая, как вскоре выяснилось, входит в состав всех хромосом, входит и в состав фаговых частиц. Еще большее значение имело сделанное в 1944 году Освальдом Эвери и его коллегами из Рокфеллеровского института в Нью-Йорке открытие, что ДНК способна передавать генетические маркеры от одних клеток к другим у возбудителей пневмонии. По-видимому, это означало, что генетические особенности фагов тоже частично, если не полностью, определяются их ДНК.

Лекции Лурия особенно увлекали меня еще и тем, что на них он часто рассказывал о своем сотрудничестве в последние шесть лет с немецким физиком Максом Дельбрюком, идеи которого о природе гена, высказанные в середине тридцатых, легли в основу книги Шрёдингера "Что такое жизнь?". Теперь же Лурия и Дельбрюк пытались узнать, как единственная вирусная частица дает начало сотням идентичных потомков, чтобы через это приблизиться к пониманию того, как из гена получаются идентичные ему копии. Лурия и Дельбрюк считали, что если разобраться в размножении фагов, то нам станет понятен и фундаментальный механизм копирования генов.

Главным требованием курса Лурия была семестровая работа, в качестве темы которой я выбрал действие ионизирующего излучения на вирусы. В 1938-1940 годах Лурия использовал рентгеновские лучи для оценки размеров фагов, которых в то время еще нельзя было наблюдать в микроскоп. Он работал тогда в Париже, куда бежал из Италии после того, как Муссолини, заискивая перед Гитлером, впервые начал серьезные преследования итальянских евреев. Поскольку единственного акта ионизации достаточно, чтобы убить фага, минимальный размер фага можно было рассчитать исходя из зависимости числа убиваемых вирусных частиц от дозы рентгена. Этот подход, основанный на так называемой теории попаданий, был уже использован ранее, в 1935 году, Максом Дельбрюком для оценки размера генов дрозофилы, так что мне было нетрудно найти достаточно материалов для своей семестровой работы, ведь никаких оригинальных мыслей от меня не ожидали. Больше беспокоило меня, что мне снизят оценку за плохой почерк, но в итоге я получил "отлично".

Совсем не так легко давался мне матанализ, учебником по которому служил "Углубленный курс математического анализа" гарвардского математика Дэвида Уиддера. К счастью, Грейвс вскоре понял, насколько слабее в математике были его студенты из Индианы по сравнению с теми, кого он привык учить в Чикагском университете. Курс, который поначалу казался неподъемным, в итоге пошел легче и ближе к концу даже приносил удовлетворение. Кроме того, мне помогало присутствие на занятиях маленькой изящной блондинки, с которой я сверял ответы на домашние задания в буфете здания Студенческого союза. Оценки В было для меня более чем достаточно, чтобы продолжить этот курс и в весеннем семестре. Успешно пройденный серьезный математический курс был для меня большим шагом вперед, кроме того, он позволил мне удержаться среди растущего числа физиков, переключавшихся в те годы на биологию в стремлении раскрыть тайны гена.

Совсем не удивительно, хотя и приятно, было то, что я получил А+ по экологии животных. Вел этот курс Ламонт Коул, специалист по математической экологии, недавно приглашенный Фернандусом Пейном, чтобы расширить круг экологических проблем, которыми занимались в Индианском университете, до этого сводившийся преимущественно к экологии рыб. Мне очень нравилось подробно изучать адаптацию животных к среде обитания, а также совершать еженедельные полевые экскурсии и знакомиться на них с высокоспециализированными приспособлениями некоторых видов к своим экологическим нишам. Во время экскурсии в одну из известняковых пещер, которыми изрезана гористая местность в окрестностях Блумингтона, вооружившись несколькими шахтерскими фонарями, мы протискивались через узкие щели в полости, иногда обширные, с подземными водоемами, в которых мы искали слепых пещерных рыб. В отсутствие света здесь отсутствовало и давление отбора, отсеивающего мутантов, лишенных не только пигментации чешуи, но и зрения. Именно исследованиями слепых пещерных рыб прославился известный зоолог из Индианы Дэвид Старр Джордан. Настоящий харизматический лидер, он возглавлял университет до 1891 года, когда его выбрали первым президентом Стэнфордского университета. Однако ко времени моего обучения в Индиане Джордана здесь в основном помнили в связи с его шуткой, что каждый раз, запоминая имя одного студента, он забывал название одной рыбы.