Книга Синдром Паганини и другие правдивые истории о гениальности, записанные в нашем генетическом коде - Сэм Кин

Упомянутый фермер, конечно, расстроился, потеряв курицу, но именно благодаря этой жертве удалось разгадать тайну птичьей пандемии. Роус, врач и патолог, имел богатый опыт обращения с домашними животными. Его отец во время Гражданской войны покинул Вирджинию и поселился в Техасе, где и встретил мать Френсиса. Затем вся семья вернулась на восток, в Балтимор, и после окончания школы Роус поступил в Университет Джона Хопкинса, где зарабатывал в том числе и написанием заметок в «Балтимор Сан», по пять долларов за каждую. Колонка называлась «Дикие цветы месяца» и была посвящена балтиморской флоре. Роус прекратил вести эту колонку после того, как поступил на медицинский факультет университета Хопкинса, однако вскоре был вынужден прервать занятия. Во время вскрытия он порезал руку осколком туберкулезной кости, и когда обнаружилось, что студент заразился, руководство университета отправило его в отпуск для лечения. Но вместо той терапии, которая принята в Европе, – тихий отдых в горном санатории – Роус выбрал старое доброе американское лечение и отправился в Техас работать на ранчо. Он был маленьким и щуплым, но полюбил тяжелый фермерский труд и в особенности заинтересовался домашними животными. Выздоровев и продолжив учебу, он решил стать не практикующим врачом, а ученым-микробиологом.

Весь опыт работы на ранчо и в лаборатории, а также все показания в случае с курицей привели Роуса к единственному выводу: у кур был вирус, и этот вирус распространяет рак. Но весь его опыт также подсказывал, что эта идея весьма глупа – и коллеги это подтверждали. Инфекционный рак, доктор Роус? Как вообще вирус может вызвать рак? Одни специалисты говорили, что Роус ошибся в диагностике опухоли: возможно, это его инъекция вызвала у кур необычное воспаление. Сам Роус позже признавался: «Меня в тот вечер просто колотило от страха, что я ошибся». Он опубликовал свои результаты, но даже по стандартам крайне обтекаемой научной прозы он порой лишь намекает на свои выводы: «Этого, возможно, не слишком много, чтобы утверждать, что [открытие] указывает на существование новых объектов, которые вызывают у кур новообразования различного происхождения…» Но осмотрительность Роуса была вполне оправданной. Один из современников Роуса вспоминает, что реакция научного общества на его работы о раке у кур «варьировалась от безразличия до скептицизма или даже откровенной враждебности».

В течение следующих нескольких десятилетий большинство специалистов просто забыли о работе Роуса – что, в общем, неудивительно. Некоторые открытия того времени доказывали биологическую связь вирусов и раковых заболеваний, но другие выводы категорически это отвергали. К 1950-м годам ученые определили, что раковые клетки выходят из строя в том числе и из-за неправильной работы генов (кто-то для этих целей исследовал ДНК, кто-то, как сам Роус, – РНК). Не будучи живыми организмами в строгом понимании этого слова, вирусы используют генетический материал, чтобы захватывать клетки и копировать самих себя. Таким образом, и вирусы, и рак воспроизводятся неконтролируемо и используют ДНК и РНК с общей целью – это уже как минимум любопытно. Однако ситуацию запутал Фрэнсис Крик, в 1958 году сформулировавший свою центральную догму, согласно которой ДНК генерирует РНК, которая генерирует белки, – именно в таком порядке. В соответствии с привычным нам пониманием этой догмы, РНК-вирусы, описанные Роусом, не способны разрушить или переписать ДНК клеток: в противном случае это перевернет всю догму с ног на голову, что недопустимо. Таким образом, несмотря на столь явные биологические соответствия, казалось, что вирусная ДНК никак не может взаимодействовать с канцерогенной ДНК.

Дело зашло в тупик – данные против догмы – пока несколько молодых ученых на стыке 1960-х и 1970-х годов не обнаружили, что природа не особо обращает внимание на догмы. Оказалось, что некоторые вирусы (самый известный современный пример – ВИЧ) искусно манипулируют ДНК. В частности, вирусы могут «уговорить» зараженную клетку провести обратную транскрипцию вирусной РНК в ДНК. Что еще страшнее, они могут обманом заставить клетку внедрить новоиспеченную вирусную ДНК в свой геном. Словом, эти вирусы могут сливаться с клетками. Они не проявляют никакого уважения к линии Мажино, которую мы предпочли бы провести между «своей» и «чужой» ДНК.

Эта стратегия для зараженных клеток может показаться слишком мудреной: зачем РНК-вирусу вроде ВИЧ заботиться о том, чтобы конвертироваться в ДНК, при том что клетка в любом случае транскрибирует эту ДНК обратно в РНК? Если учесть, насколько РНК продуктивнее и мобильнее, чем ДНК, все это видится еще менее понятным. Одинокая РНК может образовывать рудиментарные белки, в то время как одинокая ДНК в такой ситуации попросту бездействует. РНК может сама себя копировать, как на рисунке Эшера, где две руки рисуют друг друга. Принимая во внимание все эти доводы, большинство биологов верит в то, что РНК предшествовала ДНК в истории образования жизни, так как жизнь в ее зачаточном состоянии весьма нуждалась в фантазии искусных клеток, способных копировать себя. Это называют «гипотезой мира РНК»[37].

Тем не менее сначала Земля представляла собой настоящее поле битвы, и сравнение РНК с ДНК тут довольно надуманно. Символы РНК, объединенные в одинарную, а не двойную цепочку, постоянно подвергались нападению. Кроме того, в РНК имеется дополнительный атом кислорода, входящий в состав кольцевых молекул сахара рибозы: за счет него рибоза как бы поедает собственный хребет и сокращает РНК, если она вырастает слишком большой. Таким образом, хрупкой РНК пришлось уступить ДНК приоритет в постройке чего-то действительно прочного, способного действовать, плавать, расти, драться, спариваться – словом, полноценно жить. Этот переход к менее подверженной разрушениям среде произошел несколько миллиардов лет назад и стал, возможно, самым важным шагом в истории возникновения жизни. В какой-то мере этот процесс напоминал переход, скажем, от устной поэзии Гомера к литературе в письменной форме: бесстрастный ДНК-текст лишен разнообразия, которое есть у РНК, не зависит от тона голоса и жестикуляции; однако «Илиада» и «Одиссея» не дошли бы до нас, если бы не были записаны чернилами на папирусе. ДНК сохранилась до наших дней подобно письменному тексту.

И вот почему вирусы конвертируют РНК в ДНК после заражения клетки: ДНК более выносливая, более жизнеспособная, чем РНК. После того как эти ретровирусы – название дано за то, что они активизируют ДНК, затем РНК, а затем уже белки, то есть противоположно догме – вплетают себя в клеточную ДНК, и клетка будет точно копировать вирусные гены до тех пор, пока она сама и вирус будут живы.