Читать книгу "Что за безумное стремленье! - Фрэнсис Крик"

Этот метод может показаться слишком мудреным, но другого у нас не было, ведь мы не могли заглянуть внутрь фага. Таким образом, Бензеру оставалось лишь скрестить два вируса, одновременно заразив ими культуру кишечной палочки. После их роста и рекомбинации внутри бактериальной клетки вирусы можно было размножить в чашке Петри на специальном штамме бактерии-хозяина. Если делеции не перекрывались, в посеве обнаружились бы рекомбинантные бляшки. Если они перекрывались, то ничего бы не изменилось. Заниматься трудоемкими подсчетами нужды не было. Все, что требовалось, – простой ответ «да / нет».

Бензер утверждал, что если ген имеет двумерную структуру, то рано или поздно обнаружится закономерность из четырех делеций. Делеция А будет перекрывать В и С, как и делеция D; но делеции B и С не будут перекрываться между собой, равно как и А и D (см. рис. на с. 211). Очевидно, что это невозможно, если структура гена одномерна, т. е. линейна. Бензер идентифицировал сотни делеций и все скрестил друг с другом попарно. Картины, отраженной на схеме, так и не получилось. Следовательно, заключил он, ген имеет линейную структуру. Его результаты также позволили ему расположить все делеции по порядку, так чтобы приблизительно определить их место на карте гена.

На плоскости это можно изобразить как пересечение линии А одновременно с В и С, в то время как линия D пересекается одновременно с В и С, не пересекаясь с А, а линия В не пересекается с С. Это было бы невозможно, если бы линии А, В, С и D были отрезками (одномерной) прямой. Поскольку Бензер так и не обнаружил подобного варианта перекрытий среди множества изученных им делеций, он сделал верный вывод, что ген, изучаемый им, имел линейную природу. Это укладывалось в гипотезу, что ген состоит из ДНК.

По ряду причин наша команда выбрала такой же метод исследований. Интересовал нас главным образом другой тип мутаций, вызываемый другими химическими мутагенами, а также обратные мутации, вызываемые этими веществами. Мутации, очевидно, делились в грубом приближении на два класса. Большинство химических мутагенов давало мутации первого класса. Однако мутации, возникающие под воздействием акридинов, попадали в другой. Мутации каждого класса было легче всего ревертировать с помощью того же мутагена, который их вызвал. Эрнст Фриз предположил, что первый класс составляют транзиции (замены пурина на пурин или пиримидина на пиримидин, см. Приложение А), тогда как второй – трансверсии, как их назвали (замена пурина на пиримидин и наоборот). Мы выдвинули другую идею. Одни мутации были ослабленными – то есть ген сохранял некоторую активность, пусть и не полноценную, – тогда как другие были неослабленными («непросачивающимися»), то есть ген, в сущности, отключался. Мы заметили, что мутации, вызванные профлавином (типичным акридином), почти всегда оказывались неослабленными. Это привело нас к предположению, что профлавиновые мутации – мельчайшие делеции или вставки в последовательности оснований, тогда как другой класс мутаций состоит из различных нуклеотидных замен. Однако у нас не было дальнейших доказательств этой идеи.

Тем временем я выступил с совершенно другой идеей. Размышляя над тем, как же молекула РНК может служить матрицей, я задумался, не закручивается ли она обратно сама на себя, образуя подобие двуспиральной структуры. Идея состояла в том, что одни основания могут образовывать пары, тогда как другие не могут соединиться по правилам образования пар и дадут выступающие петли. «Код» в таком случае будет зависеть либо от спаренных оснований, либо от петель, либо от какой-то более сложной комбинации двух возможностей. Это соображение было довольно туманным, но позволило сделать одно важное предсказание. Последствия мутации на одном конце матрицы теоретически могли быть скомпенсированы другим основанием, расположенным с другого конца, способным образовать пару с ним. Следовательно, у некоторых мутаций должны быть дистанционные супрессоры (как их теперь называют) в пределах того же гена.

Эта идея мне нравилась, но остальные были о ней невысокого мнения. До той поры я не имел опыта самостоятельной работы с генетикой фагов, довольствуясь наблюдениями за результатами опытов моих коллег. Поскольку никто не горел желанием проверить мою мысль, я взялся протестировать ее самолично. Выучиться генетическим исследованиям фагов было нетрудно, особенно при помощи специалистов. И все же я допустил несколько элементарных ошибок, к счастью, быстро исправленных. Благодаря опытам я также осознал, насколько поверхностны мои знания, пусть мне и случалось принимать участие в многочисленных дискуссиях о самом устройстве этой системы. Ничто не может заменить практических занятий экспериментами, если хочешь понять всю подноготную того, как это работает. Кроме того, это помогает закрепить в памяти детали, тем более что чтение раздела «Методы эксперимента» в научных публикациях, как правило, редкостная тягомотина.

Конечно же, для опытов я выбрал гены rII, сосредоточившись на втором из них, так называемом B-цистроне. (Цистрон – пижонское название, придуманное Бензером для гена, на основании так называемого цис-транс-теста[46].) Я выбирал из нашей культуры мутантный вариант, пытался отыскать реверантный – более близкий к дикому типу, – а затем проверял, вызывается ли реверсия второй мутацией, расположенной где-то в том же гене. Если мне не удавалось найти его, я продолжал опыты с другим мутантом.

Поначалу я не мог найти никаких супрессоров. Вероятно, замена, возвращающая мутантный ген обратно к дикому типу, располагалась там же, где первичная замена, или очень близко к ней, слишком близко, чтобы ее можно было отловить. Однажды ко мне зашел попить кофе Лесли Орджел. Он заглянул мне через плечо, и я объяснил ему, чем занимаюсь, посетовав, что результатов до сих пор нет. Он вернулся к остальным, а я поспешно проверил оставшиеся чашки Петри. К моей радости, оказалось, что кандидат на роль супрессора у меня есть.

Вскоре я располагал тремя мутантами с супрессорами, удачно расположенными вдоль карты. Я выделил супрессоры и стал их картографировать. Моя теория оказалась тут же опровергнута. Супрессоры не располагались в предсказанных точках, на некотором удалении от мутаций – напротив, каждый супрессор находился очень близко к мутации. Действие супрессоров должно было объясняться какими-то иными причинами.

Хотя я об этом и не знал, другие тоже отмечали, что мутации в rII может сопутствовать супрессор в том же гене. Вероятно, самый примечательный случай произошел в Калифорнийском технологическом институте. Дик Фейнман, физик-теоретик, настолько заинтересовался этими генетическими проблемами, что решил провести кое-какие эксперименты самостоятельно. Он наткнулся на образец внутреннего супрессора. Не зная, что это может значить, он посоветовался со своим руководителем, Максом Дельбрюком. Макс предположил, что исходный мутант продуцировал измененную аминокислоту и что вторая мутация изменила другую аминокислоту где-то в другом месте молекулы белка, и это каким-то образом компенсировало первое изменение. Такую возможность допустить было легко, но что такое явление может быть распространенным, ожидать не приходилось.