Текст книги "Избегайте занудства"

Глава 3. Навыки, полученные в магистратуре и аспирантуре

В сентябре 1947 года, чтобы стать ученым, я отправился в Блумингтон, округ Монро, где находился Индианский университет. Он в то время пробуждался от своего великосветского прошлого, из-за которого по-прежнему больше напоминал университет одного из южных штатов, чем более прогрессивные университеты Большой Десятки, такие как Висконсинский и Мичиганский. Преобразованием Индианского университета в заведение, для которого образование и наука не менее важны, чем развлечения по выходным, организуемые студенческими братствами и женскими обществами, руководил президент Герман Уэллс. Он возглавил университет в 1937 году, когда ему было всего тридцать пять лет. Невысокий крепыш, этот молодой уроженец небольшого индианского городка был наделен колоссальной энергией и даром предвидения великого будущего для своего университета, который до этого в академическом отношении был карликом среди других университетов Большой Десятки.

За тридцать лет застоя, начавшегося в 1910 году, президент Уильям Брайан не обеспечил постройки ни одного большого общежития. Поэтому Уэллс решительно взялся за преобразования, принимая новых сотрудников и используя федеральные средства, выделяемые на борьбу с Депрессией, чтобы развернуть строительство – в том числе великолепной аудитории на четыре тысячи мест. Поиск новых кадров для естественнонаучного факультета Уэллс поручил заведовавшему магистратурой и аспирантурой Фернандусу Пейну, чьи возможности до этого не использовались в полной мере. Настоящий уроженец Индианы, Пейн, как и почти все старшие сотрудники Индианского университета, поехал за степенью доктора философии[7] 7
  Доктор философии (doctor of philosophy, PhD) – самая распространенная в США и Великобритании докторская степень, приблизительно соответствующая российской кандидатской. Философия при этом понимается в самом широком смысле и включает большинство научных дисциплин. Кроме степени доктора философии существует ряд других докторских степеней, таких как доктор медицины (doctor of medicine, MD), доктор богословия (doctor of divinity, DD), доктор искусств (doctor of arts, DA), причем в последнем случае искусства тоже понимаются в очень широком смысле и могут включать большинство гуманитарных наук (humanities) и математику. – Примеч. перев.


[Закрыть] на восток и защитил диссертацию в Колумбийском университете, где в лаборатории Томаса Гента Моргана только что начались исследования дрозофилы – крошечной плодовой мушки. Пейну не повезло: он вернулся в Индиану совсем незадолго до того, как Морган и его студенты Альфред Стёртевант и Кальвин Бриджес начали свои эпохальные опыты по картированию локусов, в которых располагаются гены на хромосомах дрозофилы.

Хотя Пейн так и не стал большим генетиком, он знал, кто в науке занимается делом. Он предложил работу большим талантам, пока еще не открытым и недооцененным ведущими научными учреждениями. Из женского колледжа Гаучер в Балтиморе в 1938 году он переманил на отделение ботаники известного цитолога Ральфа Клеланда. Через год после этого он привел в отделение зоологии выдающегося протозоолога Трейси Соннеборна из Университета Джонса Хопкинса. Затем, в 1943 году, отделение бактериологии пополнилось итальянским ученым Сальвадором Лурия, врачом, который стал изучать генетику вирусов. В 1946 году Пейн продемонстрировал еще более эффектное достижение, убедив уже тогда всемирно известного специалиста по генетике дрозофилы Германа Мёллера вступить в ряды сотрудников Индианского университета.

Когда Пейн принимал на работу Соннеборна и Лурия, его нисколько не беспокоило их еврейское происхождение, из-за которого Соннеборн не смог получить постоянной ставки в Университете Джона Хопкинса, а Лурия не был приглашен преподавать в Колледж терапевтов и хирургов Колумбийского университета, где ему дали временную ставку, когда он во время войны прибыл в США как беженец. Мёллер, тогда работавший вместе со Сьюаллом Райтом, крупнейшим американским генетиком, был неудачником вдвойне. Он не только был евреем. Переехав в начале 1930-х из Техаса в Москву[8] 8
  Герман Мёллер работал в СССР в 1933-1937 гг., но переехал туда не из Техаса, а из Берлина, где в 1932 г. сотрудничал с Н. Т. Тимофеевым-Ресовским. – Примеч. ред.


[Закрыть], он заработал репутацию крайне левого, каких не берут на работу в приличные места. Вернувшись в Америку в 1940 году, он смог получить временную должность в колледже Амхерста лишь благодаря вмешательству своего друга Гарольда Плау. Он обращался за помощью и ко многим другим друзьям, но ни один из ведущих университетов не предложил ему работы, несмотря даже на то, что к тому времени Мёллер стал убежденным противником советского правительства. Поэтому он с большим облегчением принял предложение стать профессором в Индианском университете. Вскоре Мёллер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине, и у университета появилась еще одна причина гордиться ученым.

В Блумингтон я добрался на поезде железнодорожной компании Мопоп. Железная дорога Мопоп имеет особое значение для истории штата Индиана, а ее первые пути проходили неподалеку от фермы Глисонов возле Ла-Порта, где выросла моя бабушка. Она видела, как по этим путям ехал траурный поезд Линкольна, медленно пересекавший Средний Запад в направлении Спрингфилда в штате Иллинойс, где президент был похоронен. Я устроился жить и столоваться в Роджерс-центре, простом послевоенном комплексе общежитий, расположенном в одной миле к востоку от центра кампуса. Его двухэтажные корпуса были построены слишком быстро для того, чтобы нести ту печать неувядающего изящества, которая так характерна для домов из индианского известняка. Моя стипендия в 900 долларов с лихвой покрывала плату за проживание и еду, так что у меня даже оставалось достаточно денег, чтобы иногда сходить в кино или в ресторан.

В университете тогда училось около двадцати тысяч студентов. Все выпускники средних школ Индианы имели возможность пойти учиться или туда, или в соперничавший с Индианским Университет Пердью, специализировавшийся на инженерии и сельском хозяйстве и расположенный в ста милях к северу. Власти штата считали своей обязанностью обеспечить всех желающих хорошим образованием. Но каждый год около половины студентов первого курса бывали отчислены, не доучившись до второго. Причиной была низкая успеваемость, хотя значительное число студенток переходило в другие учебные заведения из-за того, что их не принимали ни в одно подходящее женское студенческое общество.

Стареющие лаборатории зоологии и ботаники, основанные в восьмидесятых годах XIX века, совсем не соответствовали задаче продвижения генетики. Однако Ральфу Клеланду, перешедшему в 1938 году на отделение ботаники, пришлось обходиться тем, что есть. Трейси Соннеборну, пришедшему через год, повезло больше: ему выделили помещение в довольно новом химическом корпусе. Сальвадор Лурия, появившись в 1943 году, получил новую лабораторию отделения микробиологии, расположенную на чердаке построенного в начале века Кирквуд-холла, первоначально предназначенную для физических и химических работ, на других этажах к тому времени изучали иностранные языки и диетологию. Для Германа Мёллера в 1946 году была в спешке устроена лаборатория в полуподвале столь же устаревшего корпуса физиологии. Мне как студенту первого курса магистратуры выделили стол на верхнем этаже зоологического корпуса, где старый лифт работал на канатах.

На первом этаже зоологического корпуса располагались помещения Альфреда Кинси, весьма почитаемого за работы по орехотворкам и до недавнего времени читавшего курс эволюции. Однако к 1947 году Кинси сосредоточился исключительно на проблематике человеческой сексуальности, что тогда было смелым шагом, особенно для университета, расположенного почти что на Юге. К счастью, в опубликованной незадолго перед тем книге Кинси, где обобщались результаты его исследований, было так много статистики, что она могла служить скорее слабительным, чем возбуждающим средством. Впоследствии в ответ на упреки критиков в игнорировании эмоциональных аспектов сексуальности созданный Кинси Институт человеческой сексуальности собрал предназначенную строго для служебного пользования библиотеку эротической литературы. Это привело к неприятностям, когда некоторые книги, закупленные во Франции, были конфискованы американской таможней и так и не были возвращены, чтобы служить целям науки, несмотря на все прошения Германа Уэллса.

На следующий день после прибытия я выбрал для себя курсы на ближайший семестр. Естественно, я записался на углубленный курс Мёллера по генетике – "Мутации и гены". Кроме того, Фернандус Пейн советовал мне как можно скорее пройти курс Трейси Соннеборна по генетике микроорганизмов – на отделении зоологии он был самой яркой из молодых звезд. Но в том семестре он читал лишь вводный курс генетики, и я записался на курс вирусологии, который вел Сальвадор Лурия. До меня вскоре дошел ходивший среди преподавателей слух, что Лурия отвратительно обращается со своими студентами. Но я беспокоился по этому поводу лишь до нескольких первых его лекций, которые оказались просто завораживающими. Другой мой выбор встретил меньше понимания со стороны моих кураторов с отделения зоологии: я записался на "Углубленный математический анализ" – это обычно выбирали только физики и математики. Но я опасался, что, не пройдя этот курс, я никогда не наберусь решимости продвинуться дальше в изучении физики, и это помешает мне заниматься продвинутыми методами исследования гена. По иронии судьбы читать этот курс должен был Лоуренс Грейвс – находившийся в годичном отпуске сотрудник Чикагского университета, где я ни за что бы не осмелился выбрать один из его курсов. Но в менее сильном Индианском университете мне не предстояло соперничать с математическими гениями, а кроме того, оценки теперь не имели для меня большого значения.

Требуемым учебником по курсу Мёллера была внятная и по сей день не потерявшая актуальности книга "Введение в современную генетику" (1939) английского биолога Конрада Хэла Уоддингтона.

Герман Мёллер в 1941 году.

Однако самую суть этого курса составляла рассказываемая Мёллером на лекциях история его научной карьеры, начиная от студенческих лет, проведенных в «мушиной комнате» Колумбийского университета, в 1910 и 1915 годы. Мёллер был невысоким полноватым человеком и телосложением сам напоминал дрозофилу, а его лекции были потоками сознания, а не подготовленными выступлениями. В его эмоциональных речах толковые рассуждения о проблемах генетики перемежались, например, подробностями о том, как он был разочарован, когда его не сразу взяли в лабораторию Моргана, или о том, что коллеги не придавали его идеям должного значения. Еще менее увлекательны были его практикумы, на которых мы беспорядочно знакомились с рядом все более и более запутанных генетических скрещиваний. Чему это должно было нас научить, оставалось загадкой, и все указывало на один неизбежный вывод: время дрозофилы как модельного объекта прошло. И действительно, вскоре другой объект занял ее место в качестве основного средства изучения генов. Курс вирусологии, который читал Лурия, открыл для меня будущее, на пороге которого стояла тогда генетика. Ключевую роль суждено было сыграть микроорганизмам, чей короткий жизненный цикл позволяет проводить генетические скрещивания и анализировать их результаты за несколько дней, а не недель или месяцев. Лурия был особенно увлечен теми возможностями, которые обещали исследования кишечной палочки (Escherichia coli) и паразитирующих на ней вирусов – бактериофагов (или фагов, как их обычно называют для краткости). В 1943 году, вскоре после прибытия в Блумингтон, Лурия, которому был тогда тридцать один год, первым последовательно продемонстрировал, что Е. coli и ее фаги дают целый ряд легко идентифицируемых спонтанных мутаций. Лишь через три года после этого, в 1946 году, Джошуа Ледерберг, бывший тогда студентом-медиком и работавший в лаборатории Эдварда Тейтума в Иеле, показал возможность генетической рекомбинации между разными штаммами Е. coli. В тот же год Альфред Херши из Вашингтонского университета обнаружил генетическую рекомбинацию у фагов кишечной палочки Т₂ и Т₄ и вскоре подготовил первые генетические карты фаговых хромосом.

До первой лекции Лурия я совершенно не представлял себе, что такое вирусы. Вскоре я уже знал, что это небольшие возбудители инфекций, способные размножаться только в живых клетках. Вне клетки вирус совершенно не активен. Но как только он попадает в клетку, начинается процесс размножения, ведущий к сборке сотен или тысяч новых вирусных частиц следующего поколения, идентичных исходной материнской частице. В отличие от бактерий вирусы нельзя наблюдать в обычный микроскоп. Их размеры и форма стали известны лишь после изобретения намного более мощных электронных микроскопов, впервые сконструированных в Германии перед войной. Первые исследованные с помощью электронного микроскопа фаги имели неожиданную форму, напоминающую головастиков с многогранными головами, к которым прикреплялся более тонкий, похожий на хвост придаток. За двадцать с лишним лет до этого Мёллер высказывал предположение, что вирусы в действительности представляют собой голые хромосомы, которые некогда приобрели специальные структуры, помогающие им передаваться от одной клетки к другой. Эта гипотеза как будто подтверждалась сделанным в середине тридцатых годов открытием, что ДНК, которая, как вскоре выяснилось, входит в состав всех хромосом, входит и в состав фаговых частиц. Еще большее значение имело сделанное в 1944 году Освальдом Эвери и его коллегами из Рокфеллеровского института в Нью-Йорке открытие, что ДНК способна передавать генетические маркеры от одних клеток к другим у возбудителей пневмонии. По-видимому, это означало, что генетические особенности фагов тоже частично, если не полностью, определяются их ДНК.

Лекции Лурия особенно увлекали меня еще и тем, что на них он часто рассказывал о своем сотрудничестве в последние шесть лет с немецким физиком Максом Дельбрюком, идеи которого о природе гена, высказанные в середине тридцатых, легли в основу книги Шрёдингера "Что такое жизнь?". Теперь же Лурия и Дельбрюк пытались узнать, как единственная вирусная частица дает начало сотням идентичных потомков, чтобы через это приблизиться к пониманию того, как из гена получаются идентичные ему копии. Лурия и Дельбрюк считали, что если разобраться в размножении фагов, то нам станет понятен и фундаментальный механизм копирования генов.

Главным требованием курса Лурия была семестровая работа, в качестве темы которой я выбрал действие ионизирующего излучения на вирусы. В 1938-1940 годах Лурия использовал рентгеновские лучи для оценки размеров фагов, которых в то время еще нельзя было наблюдать в микроскоп. Он работал тогда в Париже, куда бежал из Италии после того, как Муссолини, заискивая перед Гитлером, впервые начал серьезные преследования итальянских евреев. Поскольку единственного акта ионизации достаточно, чтобы убить фага, минимальный размер фага можно было рассчитать исходя из зависимости числа убиваемых вирусных частиц от дозы рентгена. Этот подход, основанный на так называемой теории попаданий, был уже использован ранее, в 1935 году, Максом Дельбрюком для оценки размера генов дрозофилы, так что мне было нетрудно найти достаточно материалов для своей семестровой работы, ведь никаких оригинальных мыслей от меня не ожидали. Больше беспокоило меня, что мне снизят оценку за плохой почерк, но в итоге я получил "отлично".

Совсем не так легко давался мне матанализ, учебником по которому служил "Углубленный курс математического анализа" гарвардского математика Дэвида Уиддера. К счастью, Грейвс вскоре понял, насколько слабее в математике были его студенты из Индианы по сравнению с теми, кого он привык учить в Чикагском университете. Курс, который поначалу казался неподъемным, в итоге пошел легче и ближе к концу даже приносил удовлетворение. Кроме того, мне помогало присутствие на занятиях маленькой изящной блондинки, с которой я сверял ответы на домашние задания в буфете здания Студенческого союза. Оценки В было для меня более чем достаточно, чтобы продолжить этот курс и в весеннем семестре. Успешно пройденный серьезный математический курс был для меня большим шагом вперед, кроме того, он позволил мне удержаться среди растущего числа физиков, переключавшихся в те годы на биологию в стремлении раскрыть тайны гена.

Совсем не удивительно, хотя и приятно, было то, что я получил А+ по экологии животных. Вел этот курс Ламонт Коул, специалист по математической экологии, недавно приглашенный Фернандусом Пейном, чтобы расширить круг экологических проблем, которыми занимались в Индианском университете, до этого сводившийся преимущественно к экологии рыб. Мне очень нравилось подробно изучать адаптацию животных к среде обитания, а также совершать еженедельные полевые экскурсии и знакомиться на них с высокоспециализированными приспособлениями некоторых видов к своим экологическим нишам. Во время экскурсии в одну из известняковых пещер, которыми изрезана гористая местность в окрестностях Блумингтона, вооружившись несколькими шахтерскими фонарями, мы протискивались через узкие щели в полости, иногда обширные, с подземными водоемами, в которых мы искали слепых пещерных рыб. В отсутствие света здесь отсутствовало и давление отбора, отсеивающего мутантов, лишенных не только пигментации чешуи, но и зрения. Именно исследованиями слепых пещерных рыб прославился известный зоолог из Индианы Дэвид Старр Джордан. Настоящий харизматический лидер, он возглавлял университет до 1891 года, когда его выбрали первым президентом Стэнфордского университета. Однако ко времени моего обучения в Индиане Джордана здесь в основном помнили в связи с его шуткой, что каждый раз, запоминая имя одного студента, он забывал название одной рыбы.

Традиционный для Индианского университета уклон в изучение рыб был связан с обилием водоемов, на просторах Индианы. Их были тысячи – от крошечных фермерских прудов до огромных озер шириной во много миль, вдоль берегов которых стояли многочисленные домики для туристов. Когда я был ребенком, родственники моей матери по линии Глисонов иногда возили нас на рыбалку на озера в окрестностях Мичиган-Сити, где в удачные дни нам удавалось наловить, а потом зажарить больше солнечников и окуней, чем мы могли без особых усилий съесть. В другие дни клева не было, и мы возвращались домой в расстроенных чувствах. Департамент охраны природы штата Индиана стал помогать университету в поддержании биологической станции на озере Вайнона, где единицей измерения улова рыбы служил "удочко-час". Хотя в окрестностях были и озера, обычно дававшие по меньшей мере несколько рыб на одну удочку в час, там было и весьма удручающее озеро Оливер, где требовалось больше десяти часов, чтобы поймать хотя бы одну рыбу.

К тому времени я регулярно, по три раза в день, пешком проходил две мили, отделявшие мое общежитие в Роджерс-центре от естественнонаучного комплекса. Общежития были переполнены, в Роджерс-центре всех селили по двое, и те из нас, кто был связан с лабораторной работой, старались приходить в общежитие только для сна. Во время своих пеших прогулок я любил проходить по Джордан-авеню, где находились самые милые женские студенческие общества и где можно было увидеть девушек намного красивее тех, которых я встречал в естественнонаучных корпусах. Время от времени, чтобы отдохнуть от домашней работы или подготовки к экзаменам, я отправлялся на экскурсии за птицами с Палмером Скааром, тоже студентом первого курса магистратуры, не хуже меня знавшим местные виды птиц. Но лучше всего был баскетбол. На самой первой игре сезона команда Индианского университета вполне предсказуемо разгромила команду соседнего Университета Де По. Большинство игр с командами других университетов Большой Десятки были, напротив, весьма драматичны, вплоть до напряженных завершающих минут последней четверти. Очень увлекательными, хотя и требующими куда больших интеллектуальных усилий были неформальные вечерние семинары по генетике простейших, которые по пятницам стал устраивать у себя дома Трейси Соннеборн, чтобы заинтересовать новую порцию студентов магистратуры исследованиями своей лаборатории.