Но в шестом классе, впервые прочитав книгу Уотсона, Даудна не заметила этих сложностей. Она поняла, что можно слой за слоем раскрыть природную красоту и, как она выразилась, узнать, как и почему все происходит на самом фундаментальном и глубинном уровне. Жизнь состоит из молекул. Химические компоненты и структура молекул определяют их функции.
Книга Уотсона также вселила в Даудну чувство, что заниматься наукой может быть весьма интересно. Раньше, читая о науке, она видела лишь фотографии серьезных мужчин в белых халатах и очках. Но в Двойной спирали была представлена более яркая картина. Благодаря ей я поняла, что наука может быть очень увлекательной. Стремясь разгадать тайну, то и дело находишь подсказки. И затем складываешь вместе кусочки мозаики. История Уотсона, Крика и Франклин была историей о соперничестве и сотрудничестве, о взаимодействии данных и теории, а еще о конкуренции с другими лабораториями. Все перечисленное нашло отклик в юном сердце Даудны и на всю жизнь осталось ей близким[22].
В лаборатории Помонского колледжа
В старших классах у Даудны появилась возможность проводить стандартные биологические эксперименты с ДНК, в том числе опыт, в котором она разрушала половые клетки самцов лосося и перемешивала их клейкое содержимое стеклянной палочкой. Ее вдохновляли энергичная учительница химии и женщина, которая рассказала на лекции, почему с точки зрения биохимии клетки становятся раковыми. Это подкрепило мою уверенность в том, что женщины могут быть учеными.
Одна нить соединяла ее детский интерес к безглазым паукам в лавовых пещерах и сонной траве, сворачивавшимся при прикосновении, с интересом к человеческим клеткам, которые становились раковыми: все они были связаны с детективной историей о двойной спирали.
Даудна решила, что в колледже хочет изучать химию, но, как и многие женщины-ученые в то время, встретила сопротивление. Когда она объяснила, чем хочет заняться, школьному карьерному консультанту, немолодому американцу японского происхождения, который разделял традиционные ценности, тот заворчал: Нет, нет, нет. Она замолчала и посмотрела на него. Девочки не занимаются наукой, отрезал он и посоветовал ей даже не пытаться сдать вступительный экзамен по химии. Ты хоть понимаешь, что проверяют на этом экзамене? спросил он.
Это меня задело, вспоминает Даудна. И все же она не дрогнула. Да, я сдам его, решила она. И докажу, на что способна. Если я хочу заниматься наукой, то буду ею заниматься. Она подала документы в Помонский колледж в Калифорнии, где хорошо преподавали химию и биохимию, поступила в него и уехала учиться осенью 1981 года.
Помона
Сначала она грустила. Поскольку она перепрыгнула через класс в школе, ей было всего семнадцать лет. Я вдруг оказалась маленькой рыбкой в огромном пруду, вспоминает она, и сомневалась, справлюсь ли с задачей. Она скучала по дому и снова чувствовала себя не в своей тарелке. Многие ее однокурсники росли в богатых семьях из Южной Калифорнии и ездили на собственных машинах, а она получала стипендию и сама зарабатывала на жизнь. В те времена звонить домой было дорого. Денег у родителей было немного, поэтому они сказали мне звонить за их счет, но только раз в месяц.
Даудна решила заниматься химией, но начала сомневаться, получится ли у нее. Вдруг школьный консультант прав? На занятия по общей химии ходило двести человек, большинство из которых получили пятерки на вступительных экзаменах. Из-за этого я стала опасаться, что поставила перед собой цель, которой просто не смогу достигнуть, говорит она. Она стремилась быть лучшей во всем, поэтому ей вовсе не хотелось работать в области, где у нее была возможность рассчитывать лишь на посредственные результаты. Я думала: «Мне не хочется быть химиком, если у меня нет шанса пробиться наверх».
Она подумывала сменить специальность и заняться французским языком. Я подошла к своей преподавательнице французского, чтобы обсудить это, и она спросила, какая у меня специальность. Когда Даудна ответила, что изучает химию, преподавательница посоветовала ей продолжать. Она была очень настойчива. Она сказала: «Если выберешь своей специальностью химию, то сможешь заниматься множеством вещей. Если выберешь французский, то сможешь стать только учительницей французского»[23].
Ситуация изменилась к лучшему летом после первого курса, когда Даудна устроилась на работу в лабораторию Дона Хеммеса, профессора биологии Гавайского университета, который дружил с ее семьей и брал Дженнифер на прогулки по острову. Он исследовал движение химических веществ внутри клеток с помощью электронного микроскопа. Дженнифер завораживала возможность заглядывать внутрь клеток и наблюдать за поведением мельчайших частиц, вспоминает он[24].
Хеммес также изучал эволюцию крошечных моллюсков. Он часто нырял с аквалангом, поднимал со дна самые маленькие, почти микроскопические раковины, а затем вместе со студентами заливал их смолой и разрезал на тонкие фрагменты, чтобы исследовать под электронным микроскопом. Он учил нас использовать химические вещества, чтобы по-разному окрашивать образцы и изучать развитие моллюсков, поясняет Даудна. Тем летом она впервые в жизни вела лабораторный журнал[25].
На занятиях по химии в колледже большинство экспериментов проводилось по шаблону. Для каждого был неизменный протокол и верный ответ. В лаборатории у Дона все было иначе, говорит Даудна. Там, в отличие от занятий в классе, мы понятия не имели, какой ответ должны получить. Ей понравилось ощущать себя на пороге открытия. Кроме того, она поняла, каково входить в сообщество ученых, совершать прорывы и собирать по кусочкам сведения о том, как работает природа.
Вернувшись осенью в Помону, она завела друзей, нашла свое место и обрела уверенность в том, что химия ей по зубам. Ее учебная программа предполагала совмещение занятий с учебой, и Даудна успела поработать в нескольких химических лабораториях колледжа. Большинство из них не пробуждали в ней интереса, потому что не занимались задачами на стыке химии и биологии. Но все изменилось после третьего курса, когда она устроилась на лето в лабораторию своего научного руководителя Шэрон Панасенко, профессора биохимии. Тогда в университетах женщинам-биохимикам было сложнее, и поэтому я видела в ней не только прекрасного ученого, но и великолепный образец для подражания[26].
Панасенко занималась темой, которая соответствовала интересу Даудны к механизмам работы живых клеток: она изучала, как некоторые бактерии в почве коммуницируют друг с другом, чтобы собираться вместе при недостатке питательных веществ. Они формируют коммуну, называемую плодовым телом. Миллионы бактерий понимают, как собираться в единое целое, посылая химические сигналы. Панасенко привлекла Даудну к исследованию принципа работы этих сигналов.
Должна предупредить, сказала Панасенко, один лаборант уже шесть месяцев пытается вырастить эти бактерии, но у него ничего не выходит. Даудна принялась выращивать бактерии в больших противнях, отказавшись от обычных чашек Петри. Однажды вечером она поставила препараты в инкубатор. На следующий день я пришла, приподняла фольгу на противне, где не хватало питательных веществ, и пришла в восторг, увидев эти чудесные структуры! Они напоминали маленькие футбольные мячи. Даудна добилась успеха в том, с чем не справился другой лаборант. В тот восхитительный момент я поняла, что могу заниматься наукой.
Эксперименты дали достаточно яркие результаты, и Панасенко смогла опубликовать статью в Journal of Bacteriology, где отметила, что Даудна стала одним из четырех лаборантов, предварительные наблюдения которых внесли существенный вклад в этот проект. Так имя Даудны впервые появилось на страницах научного журнала[27].
Гарвард
Когда настало время поступать в магистратуру, Даудна сначала и не думала о Гарварде, хотя и была лучшей из студентов, изучавших физическую химию. Но отец подтолкнул ее подать документы. Пап, ну зачем? говорила она. Я все равно не поступлю. А он отвечал: Ты точно не поступишь, если не подашь документы. Она поступила в Гарвард и даже получила щедрую стипендию.
Часть лета она путешествовала по Европе на деньги, которые скопила, когда совмещала учебу и работу в Помонском колледже. В июле 1985 года, после поездки, Даудна отправилась прямиком в Гарвард, чтобы приступить к работе до начала занятий. Как и другие университеты, Гарвард обязывал студентов магистерских программ по химии каждый семестр стажироваться в лабораториях разных профессоров. Предполагалось, что такая ротация позволит студентам освоить разные техники и затем выбрать лабораторию для проведения дипломного исследования.
Даудна позвонила Роберто Колтеру, который руководил магистерской программой, и спросила, может ли начать с его лаборатории. Этот молодой испанский специалист по бактериям с широкой улыбкой и элегантной прической носил очки без оправы и отличался пылкой манерой речи. В его лаборатории работали исследователи из разных стран, многие из которых приехали из Испании и Латинской Америки, и Даудну поразили их молодость и политическая активность. Пресса рисовала ученых старыми белыми мужчинами, и потому у меня сложилось впечатление, что с такими людьми мне и предстоит работать в Гарварде. Но в лаборатории Колтера меня ожидало совсем иное. Ее последующая карьера, от CRISPR до коронавируса, отразила глобальную природу современной науки.
Под руководством Колтера Даудна изучала, как бактерии создают молекулы, токсичные для других бактерий. Она занималась клонированием (созданием точной ДНК-копии) генов бактерий и исследованием их функций. Она предложила новый способ работы, но Колтер заявил, что у нее ничего не выйдет. Упрямая Даудна все же проверила свою идею. Я сделала по-своему и получила клон, сказала она Колтеру. Тот удивился, но поддержал ее. Это стало важным шагом к преодолению неуверенности, сидевшей внутри нее.
В итоге Даудна решила работать над дипломом в лаборатории Джека Шостака, всесторонне одаренного гарвардского биолога, который изучал ДНК на дрожжах. Имевший польские корни Шостак переехал в США из Канады и был одним из молодых гениев на гарвардской кафедре молекулярной биологии. Руководя лабораторией, Шостак и сам проводил в ней опыты, и Даудне повезло наблюдать, как он проводит эксперименты, рассуждает вслух и идет на риск. Она поняла, что главной характеристикой его разума была способность устанавливать неожиданные связи между разными сферами.
Опыты Даудны позволили ей увидеть, как превратить фундаментальную науку в прикладную. Дрожжевые клетки очень хорошо принимают фрагменты ДНК и встраивают их в свой набор генов. Даудна искала этому применение. Она создавала цепи ДНК, которые оканчивались последовательностью, совпадающей с последовательностью в дрожжах. С помощью небольшого электрического разряда она открывала крошечные проходы в стенках дрожжевых клеток, позволяя созданной ею ДНК проникнуть внутрь. Затем эта ДНК соединялась с ДНК дрожжей. Так Даудна создала инструмент для редактирования генов дрожжей.
Крейг Вентер и Фрэнсис Коллинз
Глава 5. Геном человека
Джеймс и Руфус Уотсоны
В 1986 году, когда Даудна работала в лаборатории Джека Шостака, было положено начало масштабному международному научному проекту[28]. Его назвали Геном человека, и его цель заключалась в том, чтобы выяснить последовательность трех миллиардов спаренных оснований в нашей ДНК и изучить более двадцати тысяч генов, закодированных в этих спаренных основаниях.
Один из множества корней проекта Геном человека восходит к герою детства Даудны Джеймсу Уотсону и его сыну Руфусу. Дерзкий автор Двойной спирали был директором лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, прекрасного уголка для проведения биохимических исследований и семинаров, расположенного на северном берегу Лонг-Айленда и занимающего лесистый участок площадью 45 гектаров. В этой основанной в 1890 году лаборатории проводилось немало важных исследований. Именно там в 1940-х годах Сальвадор Лурия и Макс Дельбрюк руководили изучавшей фаги группой, в которую входил молодой Уотсон. Но в прошлом лаборатории не все было радужно: в 19041939 годах, когда ею руководил Чарльз Девенпорт, она стала центром евгеники и там велись исследования, в которых утверждалось, что разные расовые и этнические группы имеют генетические различия, определяющие такие характеристики, как интеллектуальное развитие и склонность к совершению преступлений[29]. Уотсон руководил лабораторией с 1968 по 2007 год, и ближе к концу этого срока его собственные высказывания о расе и генетике воскрешали призраков прошлого.
Лаборатория в Колд-Спринг-Харбор не только используется в качестве исследовательского центра, но каждый год здесь проводится около тридцати конференций на различные темы. В 1986 году Уотсон решил дать старт серии ежегодных мероприятий под названием Биология геномов. На первой из них предполагалось составить план проекта Геном человека.
В день начала конференции Уотсон сообщил собравшимся ученым шокирующую новость: его сын Руфус сбежал из психиатрической больницы, где лечился после попытки разбить окно и покончить жизнь самоубийством, спрыгнув с одной из башен Всемирного торгового центра. Теперь никто не знал, где он находится, и Уотсон вынужден был уехать на его поиски.
Руфус родился в 1970 году. У него было худое лицо, спутанные волосы и кривоватая улыбка, доставшаяся ему от отца. Он был очень умен. Я был очень доволен, говорит Уотсон, потому что он некоторое время ходил со мной смотреть на птиц, и это позволило нам сблизиться. В свое время Уотсон, тощий смышленый мальчишка из Чикаго, наблюдал за птицами со своим отцом. Но у Руфуса с детства возникали проблемы с общением с людьми, а затем, когда он учился в десятом классе пансиона в Эксетере, у него случился приступ психического заболевания, после которого его отправили домой. Через несколько дней он поднялся на вершину Всемирного торгового центра, решив свести счеты с жизнью. Врачи поставили ему диагноз шизофрения. Старший Уотсон расплакался. Я никогда прежде не видела, чтобы Джим плакал, и никогда не видела этого больше, говорит его жена Элизабет[30].
Уотсон, пока они с Элизабет помогали с поисками сына, пропустил бо́льшую часть конференции по геному в Колд-Спринг-Харбор. В конце концов Руфуса обнаружили в лесу. Наука для Уотсона пересеклась с реальной жизнью. Масштабный международный проект по изучению человеческого генома отныне не был для него абстрактным научным начинанием. Он приобрел личное измерение и поселил в Уотсоне уверенность, граничащую с одержимостью, что генетика способна объяснить человеческую жизнь. Природа, а не воспитание сделала Руфуса таким, какой он был, и также сделала разные группы людей такими, какими они стали.