Текст книги "Избегайте занудства"

Автор книги: Джеймс Д. Уотсон

сообщить о нарушении

Текущая страница: 20 (всего у книги 27 страниц)

Далее Марк и Нэнси стали проверять, работает ли их репрессор за счет связывания со специфическими последовательностями ДНК. Когда смеси радиоактивного репрессора фага λ, и ДНК этого фага центрифугировали вместе в градиенте сахарозы, они оседали вместе.

Полуденные семинары за сентябрь 1967.

Смеси репрессора фага λ с ДНК фага λ imm434, напротив, не оседали вместе. Этот результат, на который они очень надеялись, не удавалось воспроизвести в течение одной ужасной недели, пока Марк не догадался, что Нэнси случайно повысила уровень соли в их смесях. Она в волнении повторила эксперимент, используя исходный уровень соли. Новые результаты как раз поступали из счетчика изотопов, когда Нэнси и Марку надо было идти на семинар, проходивший этажом ниже. В середине доклада Нэнси не выдержала напряжения и вернулась в лабораторию, где сразу поняла, что все снова в порядке. Они с Марком впервые обошли Уолли и Бенно. Вернувшись с семинара, Марк закричал от радости, и они отправились повсюду разносить эту благую весть. Спустившись вниз, они застали Уолли и меня, уже уходивших из Биолабораторий. Когда Уолли узнал, что результат оказался воспроизводимым, он побледнел как полотно. Он не мог смириться с тем, что Марк обошел его.

В выходные Уолли приступил к аналогичному эксперименту, используя ДНК фага, полученного Бенно от Джона Бекуита из Гарвардской школы медицины. На этой ДНК был ген β-галактозидазы и участок, управляющий его считыванием. К утру понедельника Уолли сообщил, что получил предварительные положительные результаты и собирается быстро их проверить, тем самым снова оказавшись вровень с Марком и Нэнси. Наблюдая охвативший Уолли дух жестокого соперничества, Нэнси чувствовала, что может не выжить в беспощадной и преимущественно мужской борьбе, которую подразумевает работа ученого. А Марку этот эпизод во многом открыл глаза. Его пиетет по отношению к Уолли изрядно пошатнулся.

Но Уолли, ожидавшего, что он вот-вот догонит Марка и Нэнси, стало заносить. Его держали трудности с очисткой помеченного радиоактивной меткой лак-репрессора. Хотя Марк благородно задержал отправку своей статьи в Nature, собираясь позволить Уолли и Бенно опубликоваться одновременно с ним, после двух месяцев экспериментов они не были готовы даже начать писать, поэтому он послал свою статью раньше. Редактор Nature Джон Мэддокс был заранее предупрежден об этой работе и отправил ее в печать в тот же день, что получил.

Фрэнк Сталь (со спины), Джеральд Зсльцер, Марк Пташне, Уолли Гилберт и Селия Гилберт на Симпозиуме 1968 года в Колд-Спринг-Харбор.

Уолли Гилберт и Макс Готтесман в Колд-Спринг-Харбор в 1968 году.

Статья «Специфическое связывание репрессором фага λ ДНК этого фага» вышла 15 апреля 1967 года, всего через четыре дня после того, как ее получили в редакции Nature в Лондоне. Статья Уолли и Бенно «Лак-оператором служит ДНК» была передана в PNAS 28 октября – по крайней мере, вовремя, чтобы ее опубликовали в тот же календарный год.

Нэнси снова стала студенткой магистратуры осенью 1967 года и продолжила работать в лаборатории Марка. Я посоветовал ей подать заявление в Гарвард, и уже через неделю ее официально приняли. Марк тоже ободрял ее, говоря, что она умнее всех сравнительно немногочисленных женщин и большинства мужчин в Гарварде. Нэнси сияла от сознания одобрения со стороны человека, к которому она относилась с таким уважением. После всех несчастий Иеля все, похоже, устроилось наилучшим образом, включая ее помолвку с Бруком: вскоре после того, как она стала лаборанткой Марка, она также стала Нэнси Хопкинс. Они переехали на Троубридж-стрит, где их квартиру украсил мой свадебный подарок – свинья из кожи в натуральную величину, похожая на ту, которой Брук давно любовался в своем эксклюзивном студенческом клубе на Массачусетс-авеню.

После выхода своей второй статьи Марк стал больше демонстрировать свои левые убеждения и отправился на встречу с несколькими южноамериканским нейрофизиологами в Гавану, где он также встретился с карикатуристом Жюлем Файфером. После этого он отправился в Ханой и Сайгон в поездку, которую организовал бывший младший стипендиат, лингвист из Массачусетского технологического Ноам Хомский. В последний год у нас в чайной комнате больше говорили о Вьетнаме, чем о науке, а на протяжении всего доклада Этана Сингера из Массачусетского технологического о фагах λ, несущих бактериальные гены, я не мог оторваться от номера New York Times, посвященного Тетскому наступлению. За некоторое время до этого Бенно и Джон Бекуит прошагали по Массачусетс-авеню от Кембриджа до Бостона в составе демонстрации против американской политики в Юго-Восточной Азии, обсуждая по дороге фагов X. Сразу после Тетского наступления Бенно отправился вместе со своей будущей женой Барбарой в Нью-Йорк на большой антивоенный митинг в Центральном парке. Барбара придерживалась таких же леворадикальных взглядов, как Бенно. Они познакомились на одной из вечеринок у Марка, в его квартире на Сакраменто-стрит, к северу от Биолабораторий. Светловолосая Микки, девушка Марка, жившая вместе с ним, происходила из еще более левой, если не сталинистской среды. На выходные Марк нередко сбегал вместе со скрипкой в загородный дом на Кейп-Код, где много общался со своими политическими единомышленниками.

Летом 1967 года у Эльсбет, трехлетней дочери Уолли и Селии Гилберт, диагностировали неизлечимую метастатическую саркому. Они постоянно ходили в детскую больницу, и Уолли который допоздна засиживался в лаборатории, еще больше уставал. Двое других его детей, Джон и Кейт, прежде были в восторге от замечательного открытия репрессора, сделанного их отцом. Теперь настроение в доме на Апланд-авеню было мрачным. В надежде отвлечь их от этого несчастья я убедил Эрни Пендрелла, телепродюсера с ABC, пригласить Уолли и Марка на запланированную на ближайшее время передачу о науке. Первоначально он хотел посвятить часовой главный сюжет, спонсированный компанией North American Rockwell, моей работе. Но я сказал ему, что сюжет о гонке за репрессором покажет науку в самых ярких ее проявлениях и поможет людям осознать, что амбициозные молодые ученые, как и молодые поэты, больше способны к творчеству, пока их еще не сдерживает тормозящая сила зрелости, которая, как я чувствовал, уже кусала меня за пятки. С разрешения гарвардского начальства команда АБС приехала к нам во время второй недели февраля 1968 года и следовала за мной и Уолли, прогуливавшимся по Гарвард-Ярду, в то время как дети Уолли по сигналу увлеченно спрашивали: "Ты уже нашел его, папочка?" Через неделю телевизионная команда вернулась на буйную вечеринку, которую я устроил в день рождения Линкольна в своей квартире на Эппиан-Уэй.

К тому времени Марк уже твердо знал, что с i июля станет сотрудником Гарварда. Назначив его лектором по биохимии, а не старшим преподавателем, университет мог предложить ему зарплату, сравнимую с той, которую ему готовы были платить в Беркли – там ему предлагали ставку адъюнкт-профессора. Франсуа Жакоб писал Полу Доути в поддержку этого назначения: "Марк – самый одаренный молодой человек своего поколения биологов". Франклин Форд устроил быстрое решение этого вопроса администрацией. На следующий день после Рождества он написал мне, что решение Пташне остаться в Гарварде утверждено. Через несколько месяцев, когда Марк официально занял новую должность, гарвардский совет деканов присудил ему и Уолли престижную премию Ледли за 1968 год, включавшую денежный приз в размере 1600 долларов.

К тому времени Бенно вернулся в Германию, где стал профессором в Институте генетики Кельнского университета. За некоторое время до отъезда он еще раз изящно воспользовался генетическими методами, чтобы получить мутантных Е. coli, синтезировавших лак-репрессор в избыточном количестве. Внедрение их мутантного гена лак-репрессора в фага типа λ, позволило получить выход лак-репрессора в сотню раз больший, чем обычно. Перед самым отъездом Бенно из Гарварда Жак Моно, приехавший с визитом, заглянул, чтобы поздороваться и прокомментировать сделанное Бенно открытие лак-репрессора: "И все же, Бенно, это было прозаично". Затем он развернулся и ушел. Таким образом Жак, для которого этот виноград был зелен, признал, что удачные эксперименты, а не удачная идея позволили обойти его и его друзей из Института Пастера. Благодаря успехам Бенно, Уолли и Марка главным центром изучения регуляции генов был теперь не Париж, а Гарвард.

Непредвиденным побочным продуктом работ Уолли по очистке лак-реПрессора стало то, что они помогли моему аспиранту Дику Бёрджессу в оптимизации его методов очистки РНК-полимеразы. Нашей лаборатории как никогда хотелось лучше разобраться в механизме синтеза РНК на матрице ДНК. В 1963 году я дал своему аспиранту Джону Ричардсону в качестве темы для диссертации исследование РНК-полимеразы, фермента, синтезирующего РНК на матрице ДНК. РНК-полимераза была открыта в 1959 году, но установить ее молекулярную форму оказалось непросто. Джон обнаружил, что молекулярная масса РНК-полимеразы уменьшается вдвое, когда ее молекулы взвешены в высокоионизированном растворе. Но даже эта малая форма была больше, чем любая известная отдельная полипептидная цепочка, поэтому представлялось вероятным, что молекула РНК-полимеразы составлена из нескольких полипептидов меньшего размера. Однако электронно-микроскопические исследования, проведенные в Массачусетском технологическом, не позволили намного глубже разобраться в строении этой молекулы. Эти исследования показали, что молекулы РНК-полимеразы представляют собой более или менее сферические частицы диаметром 120, что соответствовало молекулярной массе почти в миллион атомных единиц массы. Джон перед самым отъездом в Париж, где он стал постдоком в Институте Пастера, воспользовался матрицами фага Т₇ и показал, что синтезируемые на них молекулы РНК содержат до десяти тысяч нуклеотидов. Это заставляло предположить, что их большая длина была связана с тем, что очищенный фермент не узнает нормальные стоп-сигналы фага Т₇ для синтеза РНК.

После отъезда Джона во Францию Дик Бёрджесс, который только что перешел к нам из Калтеха, продолжил работу над проблемой, связанной с большими размерами РНК-полимеразы. Каждую неделю Крис Вайсс, лаборант Уолли, разделял белки из тридцати литров клеток Е. coli на несколько фракций. Фракция, содержащая репрессор лактозы, шла Уолли и Бенно, а Дик забирал фракцию, содержащую РНК-полимеразу. В этой фракции по-прежнему содержалось очень много других белков, поэтому Дику пришлось разработать методику центрифугирования в градиенте глицерина, дававшую высокоактивный препарат РНК-полимеразы, который Дик назвал GG. В конце 1967 года он добавил в свой рецепт этап очистки на фосфоцеллюлозной колонке, что дало еще более чистую РНК-полимеразу, названную им PC.

В апреле 1968 года Дик выступил на конференции Федерации американских обществ экспериментальной биологии в Атлантик-Сити и доложил, что частицы РНК-полимеразы PC состоят из малых и больших субъединиц, которые он назвал α– и β-субъединицами соответственно. Через два месяца, на Гордоновской конференции по нуклеиновым кислотам в Нью-Гемпшире, он подробно изложил свои методы очистки препаратов РНК-полимеразы GG и PC, а позже разослал письменные протоколы в десяток заинтересовавшихся лабораторий, в том числе в лабораторию Экке Баутца в Университете Ныо-Джерси. К тому времени РНК-полимеразу изучал также аспирант Уолли Гилберта Джефф Роберте. Вначале, используя полученный Диком препарат GG, Джефф обнаружил, что он весьма активно транскрибирует ДНК фага λ. Но затем, когда Джефф воспользовался еще более очищенным препаратом PC, непостижимым образом ему не удалось обнаружить транскрипции этой ДНК.

Неожиданные отрицательные результаты, полученные Джеффом, заставили Дика задуматься о том, не удаляется ли в процессе очистки препарата PC какой-либо компонент РНК-полимеразы, необходимый для транскрипции ДНК фага X. Для выяснения этого он пропустил свежую порцию препарата GG через колонку для очистки препарата PC, чтобы проверить, приведет ли это снова к потере способности транскрибировать фаговую ДНК. После того как у него получился тот же отрицательный результат, что и у Джеффа, Дик показал, что фермент PC можно активировать, если снова добавить к нему белок, удаленный в процессе очистки. Эксперименты, проведенные на следующей неделе нашим постдоком, англичанином Эдрю Трэверсом, показали, что ингредиент, входящий в состав препарата GG и отсутствующий в препарате PC, представляет собой одну полипептидную цепочку, которую вскоре назвали α-фактором.

Прошло меньше недели, и Дик узнал, что Экке Баутц из Университета Нью-Джерси и его аспирант Джон Данн добились тех же результатов, используя препараты GG и PC, полученные согласно протоколу, который он послал им в июле. Дик, по моему совету, немедленно связался с Баутцем и Данном, чтобы предложить им включить их работу в совместную статью двух лабораторий о σ-факторе для Nature. Им понравилась эта идея, и 6 ноября они приехали в Гарвард. Их присутствие помогло мне отвлечься от проходивших в тот день президентских выборов. Только поздним вечером стало ясно, что Ричард Никсон одержал победу над Хьюбертом Хамфри. Даже открытие σ-фактора не помогало против уныния, которое я испытывал в оставшиеся дни той недели в связи с перспективой президентства Никсона.

Утром в понедельник, 11 ноября, мне на короткое время, казалось, открылась светлая сторона этого политического события. В номере Crimson за этот день я увидел напечатанный огромными буквами заголовок: "Пьюзи уходит из Гарварда". Статья под этим заголовком сообщала, что избранный президент Никсон совершил в Гарвард необъявленный визит. Приехав инкогнито в 21:00 предыдущего дня, он предложил Пьюзи должность министра почт в его администрации. После откровенной дружеской беседы за чаем с ванильными вафлями Пьюзи принял это предложение и позже назвал это событие "величайшим моментом" своей жизни. Однако очень скоро чувство радости, охватившее меня, рассеялось. Внизу той же страницы была другая статья, в которой сообщалось, что планируемая Библиотека Кеннеди будет перенесена из Кембриджа в Байонн в штате Нью-Джерси, и я осознал, что читаю один из шуточных номеров Crimson, которые время от времени готовили его редакторы, вероятно чтобы убедить самих себя, что они попали в Crimson, а не в Lampoon вовсе не от недостатка чувства юмора. После этого монументального разочарования уже ничто в Crimson не казалось мне смешным.

Поданная г декабря в Nature рукопись статьи об открытии α-фактора содержала только данные, полученные в Гарварде. Аналогичные эксперименты лаборатории Университета Нью-Джерси были сделаны меньшее число раз и не вполне доделаны. Работа Бёрджесса, Трэверса, Дана и Баутца "Фактор, стимулирующий транскрипцию РНК-полимеразой" была быстро опубликована в январе 1969 года в виде большой статьи[28] 28
  В журнале Nature помимо больших статей публикуются краткие сообщения (такие как заметка Уотсона и Крика о структуре ДНК), а также новости, рецензии и популярные обзоры. – Примеч. перев.


[Закрыть]. Незадолго до публикации я объявил о прорыве, сделанном в нашей лаборатории, на лекции, прочитанной для поглощенного собственными успехами отделения биохимии Артура Корнберга в Стэнфорде. Это был момент, о котором раньше я не мог и мечтать: наши гарвардские Биолаборатории показали уровень биохимической компетенции, позволивший догнать и перегнать могущественный Стэнфорд.

В середине декабря Дик и Эндрю узнали от Экке Баутца и Джона Данна, что молекулы о-фактора исчезают в клетках, зараженных фагом Т₄, что позволяло объяснить, почему синтез собственной РНК бактерии прекращается вскоре после ее заражения фагом. Фаговая ДНК, судя по всему, кодировала фагоспецифические α-факторы, обеспечивавшие связывание молекул РНК-полимеразы со специфическими сигналами на самой фаговой ДНК. В течение последующих шести месяцев Эндрю Трэверс подтвердил эту гипотезу и в августе отправил в Nature статью «Фаговые сигма-факторы для РНК-полимеразы». В заключении этой статьи он высказал предположение, что подобные а-фактору факторы транскрипции могут отвечать за серьезные изменения схемы синтеза РНК, лежащие в основе механизмов развития высших организмов. Редакторы Nature вновь почувствовали, что у них на руках важная статья, и поспешили опубликовать ее всего через месяц с небольшим.

К началу февраля Дик защитил диссертацию и получил от Фонда Хелен Хей Уитни стипендию постдока, которая позволяла ему остаться в Гарварде, пока его умная светловолосая жена Энн не доделает собственную диссертацию доктора философии. Энн, происходившая из успешной и трудолюбивой висконсинской семьи, экспериментировала с бактериофагом φX₁₇₄ в лаборатории Дейва Денхардта, дальше по коридору. К тому времени Дик выяснил, что не одна, а две β-спирали входят в состав основы РНК-полимеразы (препарата PC), имеющей, таким образом, структуру α₂ββ₁. Кроме того, Дик и Эндрю получили предварительные данные о механизме работы σ-фактора при запуске синтеза РНК. Его роль, судя по всему, состояла в том, чтобы обеспечивать связывание основы РНК-полимеразы – комплекса α₂ββ₁ – с определенными участками на ДНК, с которых должен начинаться синтез РНК. В свою очередь, ферментативные свойства РНК-полимеразы связаны исключительно с ее основной составляющей, комплексом α₂ββ₁.

По-прежнему оставалось неясно, насколько важна роль G-фактора в управлении регуляцией генов по сравнению с ролью репрессоров и операторов. Берни Дэвис из Гарвардской школы медицины поспорил со мной на ящик вина, что моя группа в ближайшие два года не сможет открыть еще один бактериальный σ-фактор. Вскоре Эндрю сообщил Берни о полученных им предварительных данных о σ-факторе, контролирующем синтез рибосомальной РНК. Но время оказалось не на его стороне, и это стоило мне ящика вина. Однако Ричард Лосик, новый младший стипендиат, начал в Биолабораториях эксперименты, посвященные механизму образования спор у сенной палочки (Bacillus subtilits), и вскоре получил данные, наводящие на мысль о существовании специфического σ-фактора спорообразования у бактерий.

На симпозиуме в Колд-Спринг-Харбор в 1970 году: Джефф Роберте и Энн Бёрджесс (слева) и Джон Ричардсон и Дик Бёрджесс (справа).

Важность α-фактора впервые получила ощутимое признание в ноябре 1969 года, на конференции во Флоренции, посвященной РНК-полимеразе и транскрипции. С первым докладом выступил Дик Бёрджесс, приехавший из Женевы, где он работал теперь постдоком в лаборатории Альфреда Тиссьера. Спонсором конференции была миланская фармацевтическая компания Lepetit, производившая антибиотики рифамицин и рифампицин, которые, как выяснилось, убивали бактерии за счет связывания с β-субъединицей РНК-полимеразы. Джефф Роберте доложил на этой конференции о своем недавнем открытии так называемого с-белка, останавливающего синтез РНК в месте специфического стоп-сигнала на молекуле ДНК. Перед самой поездкой в Италию он отослал рукопись своей статьи «Факторы терминации для РНК-полимеразы» в Nature, где она была опубликована в декабре 1969 года. Низкое солнце создавало не самое лучшее освещение в галерее Уффици, но Палаццо Веккьо, где проходил прием участников, доставил мне удовольствие, сравнимое с удовлетворением от научной части этой трехдневной конференции. Даже необходимость слушать приехавшего из Рима министра не могла умалить радость от сознания того, что Биолаборатории по-прежнему находятся в центре исследований, посвященных механизму регуляции генов.

Усвоенные уроки

1. ДВА СЕРЬЕЗНЫХ УВЛЕЧЕНИЯ – ЭТО СЛИШКОМ МНОГО

Эксперименты, как и многие чисто теоретические замыслы, обычно требуют вложения усилий по меньшей мере впятеро больших, чем вы предполагаете поначалу. Чтобы быть профессионалом в любой области, будь то президентом университета, скрипачом, специалистом по ценным бумагам или ученым, нужны преданность своим задачам и увлеченность ими. Разделяя свое внимание между разными предметами, вы играете на руку своим соперникам, имеющим те же способности, но большую целеустремленность. Успешный банкир, который называет себя профессиональным виолончелистом, чаще всего не является ни тем ни другим. Его репутация банкира вполне могла сложиться трудами способных компаньонов, работающих круглые сутки, а игра на виолончели, в свою очередь, вполне может проигрывать из-за времени, потраченного на то, чтобы хотя бы изображать из себя банкира.

2. НЕ УВЛЕКАЙТЕСЬ ГОЛЬФОМ

Как только у вас в багажнике впервые будут замечены клюшки для гольфа, вы сразу станете предметом постоянных насмешек. Лишь немногим избранным, готовым ограничиться игрой время от времени и не мечтающим о счете меньше 90, стоит думать: "А не сыграть ли в гольф?" Как только вы всерьез увлечетесь идеей побить свой собственный рекорд (в настоящий момент, скажем, 94), вашим научным экспериментам по выходным придет конец. Вы станете одним из тех ученых, чей девиз: "Слава богу, сегодня пятница!", и будете изо всех сил бороться, чтобы не отстать от коллег, благоразумно выбравших менее просветленное, но более оживленное увлечение большим теннисом.

3. ГОНКИ В ПРЕДЕЛАХ ОДНОГО ЗДАНИЯ ВРЕДНЫ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ

Наличие серьезного конкурента, стремящегося к той же цели, – всегда источник волнений. Желание зла человеку, который все время находится рядом, истощает душевные силы, но не многие – если такие вообще есть – способны отключить в себе чувство, заставляющее желать сопернику провала. В науке дорога не есть цель, цель – это цель. И поэтому лучше, когда соперники находятся где-нибудь в другом городе, если не в другой стране. Когда они в том же здании, это ад в миниатюре, к тому же ад с пониженной производительностью. Однажды Жак Моно дал двум исследовательским группам, работавшим в соседних лабораториях, задание научиться синтезировать в пробирке β-галактозидазу. Возможно, он знал, что руководители этих групп и без того уже не любили друг друга. В любом случае в той гонке весной 1962 года никто так и не пришел к финишу.

4. СОПЕРНИКАМ, ПРИШЕДШИМ НОЗДРЯ В НОЗДРЮ, СЛЕДУЕТ ПУБЛИКОВАТЬСЯ ОДНОВРЕМЕННО

В интересах науки лучше, чтобы проигравший платил не все. Горечь проигранной на волосок от финиша гонки может сломить дух соперника, который в противном случае мог бы сподвигнуть вас на новые успехи. Поэтому, если вы выиграли у коллеги, который шел с вами ноздря в ноздрю, предложите ему опубликоваться одновременно в одном и том же журнале, а то и совместно. Посвященные из числа тех, кто ведет счет, в таких случаях обычно знают, что произошло, и это поставит вас выше в их глазах. Поступая с другими так же, как вы хотите, чтобы поступали с вами, можно надеяться на ответное великодушие в случае, когда в следующий раз уже вас обойдут у самого финиша.

5. ДЕЛИТЕСЬ ЦЕННЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Не пытайтесь монополизировать эффективные новые инструменты исследования или реагенты. Если бы Дик Бёрджесс не поделился своими препаратами РНК-полимеразы GG и PC со своим соседом по лаборатории Джеффом Робертсом, ему бы, скорее всего, не удалось первому открыть σ-фактор. Рука руку моет. Хотя, поделившись с Экке Баутцем и Джоном Данном своими протоколами по РНК-полимеразе, Дик и позволил им вступить в игру, впоследствии они немедленно поделились с ним своим открытием, что σ-фактор исчезает после заражения фагом Т₄. Эта взаимная открытость впоследствии помогла Эндрю Трэверсу рано включиться в охоту за фагоспецифическими а-факторами.