Сегодня понятия "генетика" и "ДНК" в нашем сознании неразделимы. И наверняка многие вспомнят имена Уотсона и Крика при упоминании спиральной структуры этой основы нашей наследственности. Но не все знают, что сама дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) была открыта совсем не ими, и не всегда она была главной молекулой жизни. Кто открыл ДНК, каково ее значение и другие аспекты – тема данной статьи.
Холодный замок
В лаборатории, где работал Фридрих Мишер, было мало света и очень холодно. Ведь она была оборудована в замке Хоэтюбинген герцога Вюртембергского (Тюбинген, Германия). Именно низкая температура стала удачным стечением обстоятельств, позволивших свершиться в 1869 году открытию, названному впоследствии одним из самых крупных событий XIX-XX века в науке генетике. Сегодня в этом замке работает музейная экспозиция, а та самая кухня называется «Колыбель биохимии». Кто открыл ДНК и что этому предшествовало?
Случайный биохимик
Иоганн Фридрих Мишер (1844-1895) родился в семье потомственных врачей в швейцарском городе Базель. Там же 23-летний Фридрих закончил медицинский факультет университета. Но, вопреки ожиданиям семьи, врачом он не стал. Его интересовали исключительно живые клетки и процессы, которые в них происходят. И молодой ученый оказался в той самой лаборатории в компании сорока таких же новаторов, которые под началом основателя биохимии Феликса Хоппе-Зейлера (1825-1895) изучали клетки крови человека. Это была одна из первых, в то время единственная в Европе, биохимическая лаборатория, которую основал в 1818 году выдающийся химик, давший название гемоглобину и карбоксигемоглобину крови.
Странный осадок
История открытия ДНК весьма любопытна. Молодому Фридриху Мишеру досталось изучать лейкоциты (белые клетки крови). Из местной больницы ему привозили бинты в крови и гное, которые он промывал и исследовал белки лейкоцитов. Именно тогда он и заметил, что в пробирках после выделения белков всегда остается какой-то белый осадок в виде хлопьев. Изучая свою находку под микроскопом, Мишер заметил, что после промывания от лейкоцитов оставались только ядра. Вывод напрашивался сам собой: вещество находится в ядре. Вот кто открыл ДНК, только назвал он вещество нуклеином (от латинского слова ядро - nucleus).
Пытливый исследователь
Ученый менял способы промывки лейкоцитов, реагенты и способы очистки. Так выяснилось, что это вещество - не белок и не жир. Биохимия только зарождалась, химический анализ был делом непростым, долгим и очень трудоемким. Но Фридрих Мишер провел его и выяснил, что составляющие ДНК - это углерод, кислород и азот. Но что более странно – в веществе присутствовал в больших концентрациях фосфор. На тот момент химия не знала соединений подобного состава, и Мишер понял, что он открыл что-то особенное. Гоппе-Зейлер (наставник) поддержал его, и в 1871 году труды были опубликованы и сопровождались рецензией уважаемого химика того времени. Дальнейшее изучение показало кислотные свойства вещества, и именно тогда оно стало называться нуклеиновой кислотой. Хотя, по правде, первооткрывателю это не нравилось, и в своих работах он продолжал называть ДНК нуклеином.
Рыбалка на благо науки
Возвратившись в Базель, и заняв пост заведующего кафедры физиологии университета, в котором учился, Мишер продолжил научные изыскания. Объектом для изучения ДНК он выбрал молоки лосося. Кстати, и сегодня молоки лососевых используются для получения ДНК в больших количествах. В Рейне в те времена лосось водился в избытке, и Фридрих совмещал приятное времяпровождение с удочкой с работой по добыче материала для исследований. В своих работах о молоках (1874 г.) он и не предполагал роли ДНК в наследовании признаков, а связывал это вещество с процессами оплодотворения. От изучения молок лососевых он перешел к изучению их физиологии.
Позже ученый приступил к исследованию вопросов здорового рациона для заключенных тюрем. Он даже написал поваренную книгу. Затем он основал институт анатомии и физиологии (Базель), внес вклад в изучение роли кровяных клеток в дыхании. А про его нуклеотид надолго забыли.
Крах протеиновой теории наследственности
В XIX веке в науке господствовала теория, что материальными носителями наследственной информации являются белки. О роли такой простой субстанции, как ДНК, в данном вопросе не догадывались. И только в 1944 году об открытии Мишера вспомнили. Другой медик, американский, Освальд Эвери (1877-1955) своими опытами показал генетическое значение ДНК. Опыты Эвери и его соавторов Колина Маклауда и Маклина Маккарти в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (Нью-Йорк) наглядно доказали, что именно ДНК, а не белки, являются носителями генетической информации.
От тысячелетий к десяткам лет
Тысячелетия понадобились науке для понимания основы наследственности. Но для расшифровки молекулы ДНК, механизмов матричного синтеза и построения геномной карты понадобились всего лишь десятки лет. Опыты, которые начал Ф. Гриффит (1928), продолжили не только Эвери с соавторами. Молекулярная биология родилась в момент представления миру модели структуры ДНК – двойной закрученной спирали (1953). Имена авторов этой модели – Джеймс Уотсон и Френсис Крик, получившие Нобелевскую премию за вою модель структуры ДНК. Кто открыл само вещество и исследовал его, многие источники просто умалчивают.
Трагедии и судьбы
В истории открытия ДНК немало тайн, загадок и обиженных ученых. Например, Эрвин Чаргафф (1905-2002) до самой кончины считал, что Уотсон и Крик украли его Нобелевскую премию. И хотя он прославился своими правилами (правила Чаргаффа или комплементарности нуклеотидов в цепочке ДНК), Уотсона и Крика он называл не иначе как шарлатанами. Еще одна тайна и трагедия связана с именем Розалин Франклин (1920-1958) – английского ученого-биолога. Именно ее работы по рентгеноструктурному анализу нуклеиновых кислот показал Уотсон Крику, когда их осенила идея о двойной спирали.
Подведем итог
Открытие дезоксирибонуклеиновой кислоты, ее состава и структуры не только дало толчок движению человеческой мысли. Эти открытия перевели научную теорию в область специфических экспериментов и практического применения. Сегодня мы расшифровали геном человека, нашли способы выявления наследственных патологических заболеваний плода в период внутриутробного развития, научились определять родство и виновников преступлений по ДНК-анализам. Получили возможность выращивать помидоры с генами холодоустойчивости лосося, разноцветные сосны, которые меняют цвет при взаимодействии с загрязняющими веществами, и (прото невозможно не упомянуть) вырастили светящихся поросят.
С открытием дезоксирибонуклеиновой кислоты мечты фантастов о бессмертии и модернизации человечества перестают быть сказкой, а переходят всего лишь в плоскость времени. А ведь все это случилось благодаря тому, что Иоганн Фридрих Мишер продолжал свою работу в лаборатории, несмотря на замерзшие руки.
