Американская фаговая церковь

 

М.А.ШКРОБ кандидат биологических наук

 

 

 

 

На рисунке: опыт Херши и Чейз, показавший, что именно ДНК— носитель генетической информации. Слева бактериофаги, белки которых несут радиоактивную метку, справа — бактериофаги с радиоактивно помеченной ДНК. Бактериофаг садится на поверхность клетки и впрыскивает свою ДНК. Затем бактерии отделяют от среды, содержащей белковые оболочки фагов. Радиаиця остается в клетке, если меченой была ДНК, или в среде, если меченым был белок

 

 

Уильям Рокфеллер по прозвищу Большой Билл, отец основателя клана Рокфеллеров, был известен по всей стране. Начинал он свой творческий путь как конокрад, но интерес к медицине и некоторая беспринципность позволили ему быстро найти куда более выгодный бизнес. Билл провозгласил себя выдающимся специалистом в области лечениярака и гарантировал всем, купившим его снадобье, исцеление от болезни «в любых случаях, кроме тех, что уже слишком далеко зашли». Бутылочку лекарства, состоявшего преимущественно из нефти, можно было купить за 25 долларов, что по тем временам превышало два среднихмесячных заработка.

Одни биографы полагают, что потомки Большого Билла унаследовали интерес к медицине, другие — что они уяснили, сколько можно на ней заработать, третьи — что Рокфеллеры мучились угрызениями совести из-за предка-шарлатана. Как бы то ни было, в начале XX века ими был основан Рокфеллеровский фонд, деятельность которого сыграла важную роль в зарождении молекулярной биологии. Фонд не только финансировал научные работы, но и дал европейским ученым возможность эмигрировать в США в годы Второй мировой войны и продолжать там свои исследования.

В 1930 году грант Рокфеллеровского фонда позволил молодому немецкому физику Максу Дельбрюку на время переехать в Копенгаген, чтобы работать в лаборатории, возглавляемой Нильсом Бором. Личное общение с Бором и его лекция «Свет и жизнь» оказали на Дельбрюка сильнейшее воздействие. Согласно идеям Бора, неспособность биологов понять суть жизни кроется в том, что два их классических подхода — наблюдение и разрушение — являются взаимоисключающими. Он считал, что в биологии будет найден парадокс, схожий с тем, с которым столкнулись физики при изучении света, когда для получения цельной картины им пришлось признать верными два противоречащих друг другу подхода — волновой и корпускулярный.

Как писал выдающийся физик и мемуарист Абрахам Пайс, «обращение Дельбрюка в биологи было величайшим вкладом Нильса Бора в биологию». Услышанное на лекции настолько потрясло Дельбрюка, что он решил оставить теоретическую физику и приступить к поиску парадоксов в живых системах сразу по возвращении в Берлин. Там и началось его сотрудничество с Николаем Владимировичем Тимофеевым-Ресовским и Карлом Циммером, результатом которого стала одна из самых важных публикаций в истории молекулярной биологии. Их совместная деятельность оказалась примером удачного использования в биологии идеологических подходов, позаимствованных из других наук, в данном случае из ядерной физики. Подобно тому как размеры ядер, слишком маленьких для непосредственного измерения, удается определить, бомбардируя их частицами различной массы и размера, Дельбрюк предложил определить размер генов дрозофилы, подвергая их воздействию радиации и отслеживая мутации. Работа была великолепно спланирована, тщательно выполнена и аккуратно обсчитана. Понятная и близкая физикам по духу, она стала широко известна за пределами круга биологов, в особенности после того, как Шредингер повторил ее основные идеи в своей книге «Что такое жизнь с точки зрения физика?». Многие физики восприняли эту книгу как откровение, для многих она послужила толчком к смене рода деятельности. Это было одно из знаковых событий, открывших дорогу физикам в биологию и физическим подходам и методам в область исследования живых систем.

Публикация статьи способствовала получению Дельбрюком второго гранта Рокфеллеровского фонда в 1937 году. Он использует этот шанс, чтобы покинуть Германию, события в которой начинают приобретать опасный оборот, и отправиться в Калифорнийский технологический институт — в лабораторию нобелевского лауреата генетика Томаса Моргана. Дельбрюк был в высшей степени заинтересован исследованиями Моргана, однако быстро разочаровался в объекте исследований — дрозофиле. Он счел дрозофилу совершенно неподходящей моделью: принципы квантовой механики были открыты тогда, когда материю стали изучать на элементарном уровне, значит, и в биологии требуется сначала найти самую простую систему. Дрозофила, очевидно, такой системой не являлась. Нужна была какая-то очень простая система, и, по счастью, именно такая система оказалась у Дельбрюка прямо под боком. В том же отделе работал Эмори Эллис, который изучал вирусы бактерий — бактериофаги (от греч. «поедатели бактерий»), часто именуемые для краткости просто фагами. Дельбрюк немедленно заинтересовался бактериофагами и вскоре познакомился с двумя единомышленниками, Сальвадором Лурией и Альфредом Херши.

Лурия окончил медицинскую школу и занимался радиологией в лаборатории Энрико Ферми до тех пор, пока Италия не начала открыто поддерживать фашистскую Германию. Он переехал в Париж, где попал в лабораторию, занимавшуюся исследованием воздействия радиации на бактериофаги. В июне 1940 года, буквально за два дня до оккупации Парижа, Лурии удалось на велосипеде выехать из города; он отправился в Марсель и затем в Нью-Йорк. К тому времени Ферми уже работал в Америке. Он и посоветовал Лурии подать заявку на грант Рокфеллеровского фонда, что тот и сделал. Дельбрюк и Лурия познакомились на конференции в декабре 1940 года. Лурия прекрасно знал работу Дельбрюка, первое прочтение которой он охарактеризовал как «встречу со святым Граалем биофизики». Ученые сразу сошлись в интересах и в стиле работы и приступили к совместным опытам буквально через несколько часов после знакомства. Коллеги также поговаривали, что некую роль в их быстром сближении сыграло то, что оба они эмигрировали из стран-противников, что отдаляло от них ученых-американцев.

Вскоре происходит еще одна историческая встреча. Макс Дельбрюк знакомится с Альфредом Херши, американским биохимиком, исследователем бактериофагов. «Предпочитает чаювиски. Прямолинейный, по существу. Любит месяцами жить на лодке. Любит независимость», — сообщил Дельбрюк о Херши в письме к Лурии.

Сотрудничество физика Дельбрюка, врача Лурии и биохимика Херши, каждый из которых привнес в работу свой опыт и свое видение биологии, оказалось невероятно плодотворным. Дельбрюк, Лурия и Херши стали ядром так называемой американской фаговой группы — ученых, выбравших бактериофаги в качестве инструмента исследования и модельного объекта. Андре Львов, выдающийся французский микробиолог, называл эту группу «Американской фаговой церковью». Франк Сталь так развил эту тему: «Во главе фаговой церкви стояла троица — Дельбрюк, Лурия и Херши. Статус основоположника и манера ex cathedra, вне всяких сомнений, делали Дельбрюка Папой, Лурия был усердным, социально чутким священником-исповедником. А Ал (Херши) был святым».

Это был невероятно удачный выбор, хотя вряд ли можно говорить здесь о случайной удаче, решение об использовании фагов было принято совершенно сознательно. Почему же именно фаги были выбраны в качестве модели и что они вообще собой представляют? Остановимся на них подробнее.