Кислота, расширившая горизонты

1. На что похожа ДНК?

Когда в глупых фантастических фильмах ученые смотрят в микроскоп и видят там ДНК, на экране их суперкомпьютера сразу возникает трехмерная, красиво подсвеченная картинка двойной спирали. Вроде вот этой.

Такой романтизированный образ ДНК возникает не только у невежд: даже студенты-биологи, впервые приходя в молекулярную лабораторию (вроде автора этих строк в 1982 году) рассчитывают увидеть нечто похожее. На самом деле они видят прозрачную жидкость в пробирке. Это поначалу страшно разочаровывает.

В обычной концентрации (около 1 миллиграмма на пол чайной ложки) раствор ДНК выглядит как водичка, если замесить погуще — скорее похоже на глицерин, еще добавить — будут сопли или студень. Красивой ДНК становится в том случае, если осадить ее, добавив спирт. Это происходит вот так:

Осадок ДНК, плавающий в жидкости этакой галактической соплей, со звездочками-пузырьками, впервые намекает студенту, что в этой штуке есть что-то мистическое. В сопле, показанной на этой картинке, может быть порядка миллиграмма ДНК.

Люди, снимающие фильмы о науке, галактическими соплями себя не ограничивают. Обычно в таких фильмах показывают девушку в белом халате, которая капает пипеткой что-то синенькое.

Девушка добавила в пробирки краситель не для того, чтобы покрасоваться перед телевизионщиками: просто таким образом ей удобнее наносить прозрачные пробы ДНК на прозрачный студень-мармелад, чтобы разделить молекулы электрическим напряжением. Это тоже красиво и тоже нередко попадает в кадры телевизионного научпопа.

В более серьезных фильмах показывают часто не саму ДНК, а то, что попадает в руки ученых из прибора-секвенатора (это тот самый прибор, который, как говорится, «расшифровывает гены»). Этот продукт выглядит так.

Когда автор этих строк был молод и свеж, а умные приборы еще не были изобретены, расшифрованные гены выглядели по-другому: вот так.

Это почти все картинки с ДНК, которые мы хотели вам сегодня показать.

Осталась всего одна — та самая рентгенограмма, рассматривая которую, Уотсон и Крик сделали свое открытие 21 февраля 1953 года.

2. Что открыли Уотсон и Крик в 1953 году?

Уотсон и Крик не только угадали, как устроена ДНК, но и создали ей — просто в силу своего редкостного тщеславия — исключительный пиар. О том, что ДНК — наше все, знают даже те, кто не слишком уверен в вымышленности образов лешего и кикиморы. Нет, наверное, более знаменитой химической молекулы. Ну скажите, какой еще термин из химии так широко используется метафорически, как, например, в завораживающе бессмысленной фразе «Море — ДНК бренда Panerai»?

На самом деле Уотсон и Крик не открывали ДНК — про такую молекулу* наука знала и до них. Было известно и то, что эта загадочная штука — носитель наследственности. Знали, что ДНК — это цепочка молекул сахара, соединенных через атом фосфора, причем к каждому сахару приделано азотистое основание, одно из четырех. Знали даже, что ДНК имеет форму спирали.

А 21 февраля 1953 года Уотсону пришло в голову всего одно уточнение: рисуя на бумаге формулы азотистых оснований так или этак, он вдруг сообразил, что их пары очень точно подходят друг к другу. Аденин (А) будто создан, чтобы быть рядом с тимином (Т). Гуанин (Г) прекрасно подходит к цитозину (Ц).

Это сразу придало смысл и спирали, — конечно, она должна быть двойной, а не тройной, как думали эти ребята раньше, — и тому странному факту, что пропорции А и Т, Г и Ц в препаратах ДНК всегда были равны. Появился смысл у странных пятен сверху и снизу на рентгенограмме — конечно, это стопки плоских молекул азотистых оснований, развешенных вдоль сахарного каркаса. А еще это придало смысл всей жизни на земле: именно так, через спаривание азотистых оснований, эта самая жизнь могла бы размножаться.

Уотсон и Крик были странной парой. Первый — 28-летний доктор биологии на (не слишком блестящем) старте карьеры. Второй — возрастной (уже на четвертом десятке) аспирант, чья предыдущая карьера в физике была прервана мировой войной. Оба были чудовищно амбициозны, но уотсоновское тщеславие еще было легкомысленным, а вот Крик уже просто не мог позволить себе третью попытку. Именно благодаря Френсису Крику человечество запомнило не только тот день (28 февраля), когда ученые объявили о своем открытии в кабачке под названием «Орел», а самую дату первого уотсоновского озарения. Он сразу понял, что именно открыл его младший по возрасту и старший по карьере коллега.

«Мы хотели бы предложить вариант структуры для солей дезоксирибозной нуклеиновой кислоты» — так скромно начинается та самая статья в Nature, оригинальные оттиски которой сейчас продаются за $17 000 (а с автографом Крика или Уотсона – не дешевле сотни тысяч).

Дальше там, правда, авторы упомянули и о том, что, по их мнению, они разгадали тайну жизни. Эта фраза звучит так: «От нашего внимания не ускользнул тот факт, что специфическое спаривание, которое мы постулировали, естественно предполагает и возможный механизм копирования генетического материала». Вот в такой деликатной форме ученые сообщают миру о том, что схватили Бога за бороду.

3. ДНК в Российской Федерации

Недавно по интернету пробежала информация о том, как легко и просто у себя дома выделить ДНК из собственной слюны, которая восходит к англоязычному оригиналу. Дорогие читатели! Таким способом ДНК выделить нельзя (хотя бы потому, что в слюне ее ничтожно мало). Таким способом вы получите полисахариды**, которых в слюне полно. Мы уже упомянули выше, что ДНК — это в принципе тоже полисахарид, но полисахарид полисахариду рознь.

На этом примере видно, что тема ДНК в массовом сознании пока не раскрыта.

Со времен открытия Уотсона и Крика идет седьмой десяток лет, но в научных (!) журналах по-прежнему публикуются статьи наподобие вот этой. Читатель-биолог сразу увидит комический аспект публикации. Для остальных объясним, что в этой работе башкирские ученые рассказывают о том, как выделять ДНК из разных объектов (вроде волос и слюны) для целей криминалистики. Интрига раскрывается в конце: то, что они выделили, похоже, вовсе не является ДНК, хотя вопросы начинают возникать уже при рассматривании таблицы на первой странице работы — слишком уж много чего-то непонятного выделилось у ребят из 0,8 мл слюны.

Если нашего уважаемого читателя осудят за убийство на основании анализа ДНК и эксперт-криминалист будет ссылаться на работу ученых Башкирского университета, знайте, что вас подставили. Хоть это вам вряд ли поможет. Сидя на нарах, вы можете утешаться мыслью, что наука движется вперед. А главное событие, предопределившее ваши неурядицы, произошло 21 февраля 1953 года, когда Джеймс Уотсон и Френсис Крик разгадали важную тайну жизни.

ПРИМЕЧАНИЯ

* Знала, хоть и называла ее по-разному. В самой статье Уотсона и Крика они называли ее «дезоксирибозной нуклеиновой кислотой», а их коллеги-рентгеноструктурщики, чьи статьи опубликованы в том же номере Nature, величали героиню «дезоксипентозной нуклеиновой кислотой».

** В комплексе с белками. Вот этот конкретный, из слюны, называется муцин.