Крик и Гам

Крик и Гам. Этим словесным каламбуром Н.В.Тимофеев-Ресовский охарактеризовал события, последовавшие за расшифровкой структуры ДНК. Уотсон и Крик, разумеется, хорошо понимали генетико-информационный смысл и значение своей модели.

Недаром Уотсон в своей книге сообщает Буквально все имевшиеся тогда факты убеждали меня в том, что ДНК служит матрицей, на которой образуются цепочки РНК. В свою очередь, цепочки РНК были вполне вероятным кандидатом на роль матриц для синтеза белка. Идея бессмертия генов была похожа на правду, и я повесил на стену над своим столом листок с надписью ДНК РНК Белок. Стрелки обозначают не химические превращения, а перенос генетической информации В 1958 г. Крик сформулировал этот принцип как центральную догму молекулярной генетики.

Однако вскоре после публикации модели в бой вступила неожиданная и свежая сила. Это был крупнейший физик-теоретик Г.А.Гамов в английской транскрипции Дж. Эн. Геймов. В конце 20-х - начале 30-х годов Гамов был гордостью молодой советской теоретической физики. Его, выпускника и аспиранта Ленинградского университета, друга Л.Д.Ландау, послали за границу в Геттинген Германия к М.Борну, а затем в Копенгаген Дания к Н.Бору для научной стажировки. Там он выполнил ряд теоретических работ высочайшего класса и был признан одним из самых обещающих молодых физиков Европы.

Интересно, что одна из его статей в 1930 г. была опубликована совместно с молодым немецким физиком-теоретиком Дельбрюком. А в 1932 г когда Гамова не выпустили за границу, его доклад Сольвеевскому конгрессу представил его друг Дельбрюк. В 1932 г. по представлению В.А.Вернадского и двух других академиков Гамова избрали член-корреспондентом АН СССР. Ему было 28 лет, его воспевали поэты советский парень Гамов уже до атома добрался лиходей Д.Бедный. Но в 1933 г выехав на очередной Сольвеевский конгресс, Гамов не дождался продления командировки и не вернулся, став невозвращенцем.

За этот большой грех его отлучили от Академии наук, от Родины. И посмертно восстановили только в 1990 г. Гамову принадлежали два крупнейших открытия теория альфа-распада и космологическая теория горячей Вселенной - работы нобелевского уровня.

Третьим своим основным достижением Гамов считал постановку проблемы генетического кода. Вот как сам Гамов описывал этот момент Прочитав в Nature в мае 1953 г. статью Уотсона и Крика, которая объясняла, как наследственная информация хранится в молекулах ДНК в форме последовательности четырех видов простых атомных групп, известных как основания аденин, гуанин, тимин и цитозин, я задался вопросом, как эта информация переводится в последовательность двадцати аминокислот, которые образуют молекулы протеина.

Простая идея, которая пришла мне в голову, состояла в том, что можно получить 20 из 4 подсчетом числа всех возможных триплетов, образующихся из четырех различных сущностей. Возьмем, например, колоду игральных карт, в которой мы обращаем внимание только на масть карты. Сколько триплетов одного и того же вида можно получить? Четыре, конечно трое червей, трое бубен, трое пик и трое треф. Сколько триплетов с двумя картами одной и той же масти и одной другой? Пусть мы имеем четыре выбора для третьей карты.

Поэтому мы имеем 4x3 12 возможностей. В дополнение мы имеем четыре триплета со всеми тремя различными картами. Итак, 4 12 4 20, а это и есть точное число аминокислот, которое мы хотели получить. Таким образом, Гамов первым сформулировал проблему генетического кода. Генетическая информация записана в полинуклеотидах в виде последовательности символов четырех типов A, T, G и C. Затем она перекодируется в последовательность 20 типов аминокислот. Кодирующие группы символов могут быть только триплетными. Правила соответствия триплетных групп нуклеотидных символов в дальнейшем названных кодонами и символов аминокислот образуют генетический код. Главная задача - расшифровать этот код, в том числе - объяснить происхождение числа 20, имея в наличии 64 триплета.

Чтобы понять такой поворот мысли, надо учесть некоторые обстоятельства. Во-первых, Гамов сравнил последовательность нуклеотидов с длинным числом, записанным в четверичной системе счета.

В шутку он назвал его звериным числом, имея в виду религиозную легенду из Апокалипсиса, где имя антихриста зверя из бездны скрыто под неизвестным числом. Расшифровка звериного числа необходима для победы над зверем. Кроме того, 20 - число аминокислот - он назвал магическим числом, предполагая, что объяснить его из внутренней структуры кода - это и значит решить проблему. Первая статья Гамова и Томкинса была послана в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, и отвергнута редакцией, поскольку Томкинс - это мифический персонаж популярных книг Гамова, а не реальное лицо. Эта статья вышла в свет в 1954 г. в Докладах Датской академии наук в Копенгагене от имени одного Гамова.

Во-вторых, летом 1953 г. Уотсон и Крик составили стандартный список из 20 аминокислот, непосредственно участвующих в синтезе белков, а вторичные их производные исключили. Впоследствии этот список был канонизирован.

В-третьих, Гамов очень непринужденно использовал карточную терминологию. Чего стоят хотя бы такие пассажи Возьмем, например, колоду игральных карт или Допустим, мы играем в упрощенный покер и далее по тексту. Образ оказался очень точным. Действительно, имеем четыре масти - две черных с ножками пурины и две красных без ножек пиримидины. Последовательность нуклеотидов можно представить в до боли знакомом виде. Природа как бы играет с теоретиком в упрощенный покер, игра азартная, а выигрыш - крупнейшее открытие XX века. Ясно, что души теоретиков дрогнули! Сбывались предсказания Шредингера! Интерес к проблеме стремительно достиг апогея.

Начался оптимистический этап в изучении генетического кода. В-четвертых, Гамов попытался использовать для решения проблемы генетического кода методы дешифровки шпионских кодов, в которых имел некоторый опыт. Вначале он предложил гипотезу о перекрывающемся ромбическом коде, когда можно было проследить за определенными закономерностями в структуре известных полипептидов. В своей автобиографии Гамов писал работа была столь же трудна, как расшифровка секретного военного кода на основе только двух коротких посланий, добытых шпионами.

Так как в то время я Гамов В.Р. был консультантом в Военно-морском министерстве Соединенных Штатов в Вашингтоне, я пошел к адмиралу, под командованием которого находился, и спросил, можно ли поручить сверхсекретной криптографической группе расшифровку японского кода. В результате в моем отделе Университета им. Дж. Вашингтона появились три человека Я поставил перед ними задачу, и через несколько недель они сообщили мне, что она не имеет решения.

То же заключение было получено моими друзьями-биологами Мартинасом Ичасом, уроженцем Литвы, и Сиднеем Бреннером, уроженцем Южной Африки. Это исключило возможность перекрывающегося кода В целом такая же судьба постигла и другие гипотезы. Гамов и Ичас предложили гипотезу комбинаторного кода, где все триплеты одинакового состава считались синонимами 64 триплета образовали 20 групп магическое число! код был вырожден, триплеты в тексте не перекрывались.

Очень похоже на правду! Но и этот код был забракован. Крик, Гриффитс племянник открывателя трансформации и Л.Орджел предложили идею кода без запятых, когда триплеты в тексте не отделены какими-либо знаками, но считываются единственным образом кодирующие - 20 гетеротриплетов, а все их циклические перестановки 40 - некодирующие. Четыре гомотриплета в этом случае - тоже некодирующие.

Этот вариант также не подтвердился, хотя сама проблема кодов без запятых исследуется математиками до сих пор. В этом умственном состязании участвовали многие выдающиеся математики, физики, химики, инженеры, а также - научная молодежь. Однако, несмотря на остроумие многих предложений, все они оказались неверными. Природа хитра - заключил Гамов через 10 лет. Оптимистический этап изучения генетического кода закончился. Наступило время экспериментального решения, которое в итоге оказалось очень успешным и совершенно иным. Имя Гамова почти исчезло из научной литературы по молекулярной биологии.

В 1968 г. он умер. Значение работ Гамова было очень точно сформулировано Криком Важность работы Гамова состояла в том, что это была действительно абстрактная теория кодирования, которая не была перегружена массой необязательных химических деталей Иначе говоря, это был информационно-кибернетический подход в чистом виде, который позднее полностью себя оправдал при разработке теории молекулярно-генетических систем управления и генетического языка.

Молекулярные основы жизни оказались в центре научных интересов Л. Полинга. Вместе со своими сотрудниками Л. Полинг, выполнил ряд блестящих исследований по структуре белка и установил, что заболевание серповидно-клеточной анемией связано с образованием в эритроцитах человека аномального гемоглобина. Серповидно-клеточная анемия была названа Л. Полингом Молекулярной болезнью. По мнению исследователя, изменение структуры и функции макромолекул или недостаток физиологически активных молекул в организме могут служить причиной расстройства здоровья и ряда заболеваний человека.

В связи с этим понятен интерес Л. Полинга к проблемам заместительной терапии, в частности к витаминотерапии, направленной на концепцию дефицита в организме соединений, обеспечивающих оптимальный уровень физиологических процессов. С полным основанием к числу важнейших активаторов жизненных процессов и средств, повышающих устойчивость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, относит Полинг витамин С