Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Обратите внимание!
 
  Наука >> Биология | Биографии ученых
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

НовостиНобелевские портреты. Говард Роберт Хорвиц, нейроматематик.

Обзорные статьиНобелевские портреты: Джон Салстон

Нобелевские портреты:
Сидни Бреннер,
Мастер научного минимализма.

Sydney Brenner

Для "научного курса" Сидни выбрал департамент анатомии, где с самого начала его заинтересовали исследования гетерохроматина и хромосом. Его диссертационная работа на звание Магистра наук была посвящена хромосомам небольшого насекомоядного млекопитающего, Elephantulus. Невзирая на свой совсем юный возраст, Сидни уже тогда аргументированно и убедительно спорил о хромосомах, генах, ДНК, рентгеновской дифракции, гетерохроматине, состоянии генетики в СССР, о том, почему не прав Лысенко, и все это при том, что до открытия структуры ДНК-спирали оставалось несколько лет, а ученые в то время даже точно не знали, сколько хромосом содержится в клетках у человека - 46 или 48. Как вспоминают друзья, "память его была воистину Гаргантюанской, и Сид мог процитировать не просто источник, но и те страницы, на которых были сделаны самые существенные замечания".

Занятия и увлечения Сидни в науке не ограничивались лишь лабораторными экспериментами. Помимо генетики и собственно биологии, на курсе изучали и ряд смежных дисциплин, одной из которых была палеонтология. Преподавал ее Реймонд Дарт, директор департамента анатомии. Дарт стал известен как первооткрыватель одного из ранних предков человека - Australopithecus africanus. Зараженный энтузиазмом Реймонда, Сидни на время с головой погрузился в полевые палеонтологические исследования. Результатом стали несколько геологических и антропологических находок и предположений, впоследствии полностью подтвержденных другими. В течение студенческих экспедиций Сидни разрабатывал свои первые проекты, связанные с модельными исследованиями на животных. Он предлагал, например, отлавливать слоновых землероек, чтобы на них изучать плацентацию, хромосомы и эмбриологию, или отправиться за ящерицами - агамами, чтобы исследовать строение их мозга.

Получив в 1951 году стипендию для учебы в Англии, Сидни попал в лабораторию физической химии в университете Оксфорда. Руководителем его докторской работы стал Сэр Сирил Хиншельвуд (Cyril Hinshelwood). Предполагалось, что Сидни будет изучать метаболизм бактерий, чтобы в конце концов доказать гипотезу Сэра Сирила. Состояла она в том, что всю жизнедеятельность бактериальной клетки, по мнению Сэра Сирила, можно описать системой химических уравнений. Генетика не слишком интересовала нового научного руководителя Сидни. Бреннер понимал, что тезис Хиншельвуда - утопия, и ставил эксперименты таким образом, чтобы показать важность генетических изменений, в частности, мутаций, для приспособления клетки к условиям окружающей среды. Наконец, казалось, Сэр Сирил, хотя и с большой неохотой, принял его аргументы. Однако вскоре проявилась одна характерная черта Хиншельвуда: мало-помалу он "забывал" о доводах Сидни и своем согласии, и вновь начинал настаивать на правоте своей "химической" теории. Сидни ставил все новые опыты и каждый раз приводил новые аргументы в пользу "генетической" версии. И снова все шло по заколдованному кругу: Сэр Сирил соглашался с его доказательствами ... на какой-то срок. После чего заявлял, что они его все же не слишком убедили. Так повторялось множество раз. Если бы не жизнерадостный характер Бреннера, такое "сотрудничество", пожалуй, грозило нервным срывом. Знакомые, работавшие рядом с ним, убеждены, что Сэр Сирил так никогда и не изменил своей любимой гипотезе ... Но "нет худа без добра", и возможно, что именно сопротивление его научного руководителя в какой-то мере определило девиз дальнейшего научного подхода Бреннера: "Выявлять механизмы, не затрагивая при этом биохимию".

Годы с 1951 по 1954 оказались знаменательными скорее не работой в лаборатории Сэра Сирила, а первым визитом Сидни в Кембридж, открывшим ему дорогу в настоящую, большую науку, к которой он так стремился все это время. В 1953 году научный мир впервые мог лицезреть элегантную, ажурную модель ДНК, которую разработали трое британских ученых. Узнав об их открытии, Сидни и двое его коллег решили посетить Кембридж, чтобы познакомиться с Уотсоном и Криком лично. Детали их исследований убедили Бреннера в правильности проведенных расчетов. Обладая научной прозорливостью, которая проявится еще не раз в будущем, он вполне оценил значение их работы и понял, что отныне фронт генетики смещается в область работы с молекулами ДНК.

Знакомство с Фрэнсисом Криком стало одним из центральных событий в биографии и карьере Бреннера. Впервые они встретились в Кембридже в 1953 году, но более близко познакомились немного спустя, в Америке, где Сидни провел лето перед возвращением в Оксфорд. Как вспоминает Крик, " ... Сидни на время стал нашим "представителем в Cold Spring Harbor" (лаборатория в Нью-Йорке - С.Г.), объяснявшим Милиславу Демеречу (директору лаборатории) все, что касалось ДНК". На обратном пути в Оксфорд Бреннер снова посетил Кембридж, где на какое-то время остановился у Криков. Еще тогда, теоретически рассуждая о необходимости существования "адаптерных" молекул (которые мы сейчас знаем под названием "транспортных РНК"), необходимых для построения полипептидной цепи белка из отдельных аминокислот, Крик оценил живой, подвижный и острый ум Бреннера. С тех пор связь между ними не прерывалась.

После защиты диссертации Сидни был вынужден вернуться в ЮАР. Однако ему не терпелось вырваться из изолированного Йоханнесбурга на простор мировой науки. Он писал Крику из Южной Африки, и тот не задерживался с ответами. В одном из писем к Фрэнсису Бреннер написал, что "он готов работать хоть в чулане". Крику вскоре удалось убедить шефа лаборатории, Макса Перутца, а затем и национальный Совет по медицинским исследованиям, финансировавший исследования, в том, что Бреннер может оказаться очень полезен для дальнейшей работы. При самом деятельном участии и помощи Крика, Бреннер с женой и двумя его приемными детьми в 1956 году переезжает в Кембридж. Условия, в которые они попали по приезде, оказались действительно спартанскими: не найдя приемлемой квартиры в городе, семья Бреннеров некоторое время ютилась на чердачном этаже в доме у Криков. Деньги, которые Бреннер получал по контракту, также были скудными. Мало-помалу, однако, ситуация нормализовалась. Бреннер выдержал "испытание чуланом" и с головой погрузился в работу.

Сидни Бреннер и Фрэнсис Крик

Центральной проблемой тех лет была "Проблема Кода". Генетика и цитология к тому времени проделали значительный путь в познании законов размножения и передачи наследственных признаков. Еще во второй половине XIX века немецкий цитолог Уолтер Флеминг (и практически одновременно с ним Ф. Шнейдер) открыл в клеточном ядре хромосомы (греч. "цветные тельца": "хромо" - цвет, "сома" - тело; такое название они получили за способность окрашиваться специфическими красителями). Немного позже было показано, что хромосомы представляют собой нуклеопротеины (т.е. комплекс белков и нуклеиновой кислоты); тогда же стала очевидна роль хромосом в передаче наследственной информации. Но какая именно составляющая хромосом - нуклеиновая кислота (ДНК) или белок - несет в себе генетическую информацию, удалось выяснить значительно позднее, лишь в 1944 году, когда группа ученых под руководством американца Освальда Теодора Эйвери (О. Эйвери, К. Мак-Леод, М. Мак-Карти) провела серию знаменитых экспериментов по трансформации (переносу генетической информации) у бактерий. В результате единственным и бесспорным фактором наследственности была признана именно ДНК, а не белок, как многие считали ранее. Четыре вида основных "кирпичиков" ДНК - нуклеотидов - были открыты немецким исследователем Альбрехтом Кесселем в конце XIX века, а их "тонкая организация" уточнена русским ученым, работавшим тогда в Америке, Фабусом Ароном Теодором Левиным, в 20-х-30-х годах прошлого века. Уилкинс, Уотсон и Крик объяснили пространственную организацию молекулы ДНК. И все же один принципиальный вопрос оставался нерешенным. Каким образом четыре нуклеотида могут кодировать 20 известных у человека аминокислот? Эта загадка в середине 50-х годов и была известна как "Проблема Кода".

Первые предположения были чисто теоретическими. Джордж Гамов (George Gamow), физик, один из отцов теории Большого Взрыва Вселенной, предложил схему, по которой каждая аминокислота может кодироваться тройкой нуклеотидов ДНК. Комбинации четырех известных нуклеотидов дают 64 различных "триплета". Допустив такую возможность, необходимо было выяснить, как происходит считывание информации с нити ДНК: последовательно, по модели 123 - 234 - 456 и т.д. или дискретно (123 - 456 - 789), как полагал сам Гамов. Также предстояло определиться, что делать с избытком триплетов: ведь для синтеза 20-ти известных аминокислот, из которых состоят клеточные белки, 44 "тройки" оказывались вроде бы "лишними". Да и саму идею троичного кода (а не двоичного, например), нужно было доказывать экспериментально.

Идея исследований, начатых Криком и Бреннером, заключалась в том, чтобы сравнить аминокислотный состав какого-либо белка со структурой гена, который этот белок кодирует. Предполагалось, что таким образом можно будет математически точно доказать, что каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов. Задача сводилась к следующему: если предположение о триплетном коде верно, то количество аминокислот в белке должно быть ровно втрое меньше, чем количество нуклеотидов в гене. Однако вскоре стало ясно, что доказать это очень непросто; ведь ученые в то время еще не знали, что после считывания с ДНК часть генетической информации (так называемые интроны) вырезается, и белок в результате оказывается короче, чем предполагалось. К счастью, гены некоторых белков бактериофагов, с которыми работал Бреннер, не содержат интронов. С помощью анализа одного из них и была доказана правота постулата Гамова о триплетном коде ДНК. Эти данные подкреплялись генетическими экспериментами по скрещиванию и мутациям микроорганизмов. В одной из своих работ Бреннер также показал, что, в отличие от изначального предположения Гамова, код ДНК является неперекрывающимся, то есть считывание информации происходит по схеме 123 - 456 - 789, а не 123 - 234 - 456. Сами триплеты ДНК по предложенному Бреннером термину стали также называть кодонами. Бреннер, кроме того, показал, что три из возможных кодонов не отвечают за синтез аминокислот, а являются сигналами для остановки синтеза белковой цепи ("стоп-кодонами"). Два "стоп-кодона" были им впоследствии выявлены после ряда изобретательных экспериментов с мутациями у бактериофагов.

Работа по расшифровке Кода продолжалась вплоть до 1964 года, когда для всех "троек" нуклеотидов были определены соответствующие им аминокислоты.

Фрэнсис Крик вспоминает о времени совместной работы с Бреннером с нескрываемой ностальгией: "Это был блаженный период, потому что проблемы были важными, всего несколько человек (в большинстве - наши друзья) работали над ними, а благодаря поддержке Совета по медицинским исследованиям нам не нужно было сочинять заявки на гранты, и мы могли изучать все, что нам было по нраву. Сидни и я дискутировали почти каждый рабочий день - используя несколько больших школьных досок - но он также проводил многие часы в лаборатории, и значительное время - за чтением литературы. Он был гораздо лучше меня в обдумывании новых экспериментов. Моя же ролью была критика и уточнения.

Сотрудничество с Сидни не только вносило изменения в мои идеи и немногочисленные эксперименты, но все целиком было истинным удовольствием. То, что между нами ни разу не было произнесено ни одного раздраженного слова, многое говорит о его терпении и покладистом нраве. Счастливые дни!"

С именем Бреннера связано также другое выдающееся открытие в молекулярной биологии XX-го века. В отличие от множества других важных биологических "прозрений", для него можно обозначить конкретную дату. Тихим вечером Страстной Пятницы 1960-го года в рабочей комнате Бреннера собрались Фрэнсис Крик, Франсуа Жакоб (Franзois Jacob) из института Пастера в Париже, Алан Гарен (Alan Garen) с женой и некоторые другие из того круга знакомых, с которыми Бреннер и Крик тесно общались. Ученые попытались обобщить и проанализировать все, что каждому из них было известно о процессе переноса информации от ДНК к белку. "Мозговой штурм" закончился одновременным дружным "Ага!", когда все части головоломки собрались воедино, и все вместе они вдруг осознали то, что ранее ускользало от каждого по отдельности: "посредником" между ДНК и белком должны быть небольшие короткоживущие молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК)! До того считалось, что ДНК сама, без посредников, передает сигнал непосредственно рибосомам, на которых синтезируется белок.

Так был открыт путь к одному из канонических исследований "золотого века" молекулярной биологии, впоследствии опубликованному в журнале Nature [1]. Доказать существование РНК-посредника помог разработанный незадолго до этого способ выделения нуклеиновых кислот c помощью центрифугирования в градиенте плотности. Универсальный для всех клеток РНК - посредник получил название "информационной" (или, по-другому, матричной РНК). Бреннер взял очередную непокоряемую вершину в науке. И все же остался незамеченным, вернее, неотмеченным ни одной существенной наградой.

Бреннер всегда был в кругу самых выдающихся ученых своего времени. Его окружала блистательная, "звездная" компания. Крик, Дельбрюк, Жакоб, Моно, Львов (Lwoff), Альтман и многие другие, с кем он работал рука об руку, один за другим получали Нобелевские премии. Бреннера же обходили вниманием вплоть до прошлого года, несмотря на то, что его научных заслуг было более чем достаточно для присуждения награды. И хотя Сидни никогда не выказывал и намека на обиду, он наверняка ощущал горечь от несправедливости к нему судей.

1. S. Brenner et al. An unstable intermediate carrying information from genes to ribosomes for protein synthesis. Nature, 190: 576-581, 1961.

С. Григорович

 

Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования