Неотъемлемое свойство живых существ заключается в том, что они владеют методом создания новых организмов, подобных себе: они способны к воспроизводству. Следовательно, если вы хотите сказать, что РНК могла быть молекулой-предшественником, которая привела к зарождению жизни, полезно будет продемонстрировать процесс ее самовоспроизводства. Именно такую цель и поставили перед собой Шостак и Даудна[41].
Даудна применяла множество тактик для создания РНК-фермента, или рибозима, который мог бы связывать маленькие фрагменты РНК. В конце концов они с Шостаком смогли создать рибозим, который с помощью сплайсинга производил собственную копию. Эта реакция демонстрирует возможность воспроизводства РНК при использовании РНК в качестве катализатора, написали Даудна и Шостак в статье, вышедшей в журнале Nature в 1989 году. Биохимик Ричард Лифтон позже назвал эту статью чудом технического мастерства[42]. Даудна стала восходящей звездой царства исследований РНК. Пока оно оставалось на задворках биологии, но в последующие два десятилетия знания о поведении маленьких фрагментов РНК обрели большую важность как в сфере редактирования генома, так и для борьбы с коронавирусами.
В аспирантуре Даудна приобрела особую комбинацию навыков, которая отличала Шостака и других великих ученых: она прекрасно справлялась с проведением экспериментов и также задавала грандиозные вопросы. Она понимала, что дьявол в деталях, но при этом не забывала об общей картине. Дженнифер была великолепна в лаборатории, потому что делала все быстро и точно, у нее в руках все спорилось, говорит Шостак. Но еще мы говорили о том, почему важно задавать поистине грандиозные вопросы.
Даудна также оказалась отличным командным игроком, что очень радовало Шостака, который сам был таким же, как и Джордж Черч и некоторые другие ученые из Гарвардской медицинской школы. Это видно по количеству соавторов в большинстве ее статей. В научных публикациях первым указывается автор как правило, молодой исследователь, который проводил большую часть экспериментов, а последним научный руководитель или директор лаборатории. Перечисленные в середине обычно выстраиваются по значимости внесенного вклада. В одной из важных статей для журнала Science, с подготовкой которой Даудна помогала в 1989 году, ее имя стоит в середине списка, потому что в то время она была наставником удачливого гарвардского студента-бакалавра, подрабатывавшего в лаборатории, и посчитала, что ведущим автором должен стать студент. В последний год работы в лаборатории Шостака ее имя появилось в списке авторов четырех научных статей в престижных журналах, и во всех них описывалось, как молекулы РНК осуществляют самовоспроизводство[43].
Шостак также отметил готовность и даже желание Даудны решать трудные проблемы. Это стало очевидно ближе к завершению ее работы в лаборатории Шостака в 1989 году. Она поняла, что сможет разобраться в работе фрагментов РНК, осуществляющих самосплайсинг, только если изучит его строение атом за атомом. В то время считалось, что структура РНК настолько сложна, что ее, возможно, не удастся открыть, вспоминает Шостак. Почти никто уже и не пытался[44].
Знакомство с Джеймсом Уотсоном
Первое выступление Дженнифер Даудны на научной конференции состоялось в лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, и Джеймс Уотсон на правах хозяина сидел, как обычно, в первом ряду. Было лето 1987 года, и он организовал семинар, чтобы обсудить эволюционные события, которые могли дать толчок к появлению живых организмов, ныне существующих на Земле[45]. Иными словами: как зародилась жизнь?
На конференции главным образом обсуждали недавние открытия, демонстрирующие, что некоторые молекулы РНК способны к самовоспроизводству. Поскольку Шостак не мог участвовать, Даудну, которой было всего двадцать три года, пригласили вместо него представить их работу над созданием самовоспроизводящейся молекулы ДНК. Получив подписанное Уотсоном письмо, адресованное уважаемой мисс Даудне (она еще не стала доктором Даудной), она не только тотчас приняла приглашение, но и поместила письмо в рамку.
Ее выступление, основанное на статье, написанной в соавторстве с Шостаком, изобиловало техническими подробностями. Мы описываем делеции и замены в каталитическом и субстратном доменах самосплайсирующегося интрона, начала она. Такое предложение не может не взволновать исследователей-биологов, и Уотсон принялся делать заметки, внимательно слушая. Я так сильно нервничала, что у меня ладони вспотели, вспоминает Даудна. Но по окончании выступления Уотсон поздравил ее, а Том Чек, который провел исследование интронов, проложившее дорогу к статье Даудны и Шостака, наклонился и шепнул: Отличная работа[46]
Примечания
1
Интервью автора с Дженнифер Даудной. Конкурс проводился под эгидой национальной программы First Robotics, основанной неукротимым изобретателем сегвея Дином Кейменом.
2
Интервью, аудио- и видеозаписи, заметки и слайды, предоставленные Дженнифер Даудной, Меган Хохштрассер и Федором Урновым; Walter Isaacson. Ivory Power // Air Mail, 11 апреля 2020 г.
3
Здесь имеется в виду перекличка с английским словом crisp, у которого среди прочего есть значение резкий, решительный (об ответе, нраве). Здесь и далее, если не указано иное, прим. перев.
4
См. главу 12, в которой рассказывается о производителях йогуртов и подробнее описывается поэтапный процесс проведения теоретических исследований и внедрения технологических инноваций.
5
Интервью автора с Дженнифер Даудной и Сарой Даудной. При подготовке этого раздела использовались и другие источники: The Life Scientific // BBC Radio. 17 сентября 2017 г.; Andrew Pollack. Jennifer Doudna, a Pioneer Who Helped Simplify Genome Editing // New York Times, 11 мая 2015 г; Claudia Dreifus. The Joy of the Discovery: An Interview with Jennifer Doudna // New York Review of Books. 24 января 2019 г.; интервью с Дженнифер Даудной // Национальная академия наук. 11 ноября 2004 г. Jennifer Doudna. Why Genome Editing Will Change Our Lives // Financial Times. 14 марта 2018 г.; Laura Kiessling. A Conversation with Jennifer Doudna // ACS Chemical Biology Journal. 16 февраля 2018 г.; Melissa Marino. Biography of Jennifer A. Doudna // PNAS. 7 декабря 2004 г.
6
Dreifus. The Joy of the Discovery.
7
Интервью автора с Лизой Туигг-Смит и Дженнифер Даудной.
8
Интервью автора с Дженнифер Даудной и Джеймсом Уотсоном.
9
Jennifer Doudna. How COVID-19 Is Spurring Science to Accelerate // The Economist, 5 июня 2020 г.
10
При подготовке раздела об истории генетики и ДНК использовались работы Siddhartha Mukherjee. The Gene (Scribner, 2016); Horace Freeland Judson. The Eighth Day of Creation (Touchstone, 1979); Alfred Sturtevant. A History of Genetics (Cold Spring Harbor, 2001); Elof Axel Carlson. Mendels Legacy (Cold Spring Harbor, 2004).
11
Janet Browne. Charles Darwin. Vol. 1 (Knopf, 1995) and vol. 2 (Knopf, 2002); Charles Darwin. The Journey of the Beagle. Originally published 1839; Charles Darwin. On the Origin of Species. Originally published 1859. Электронные копии книг, писем, заметок и дневников Дарвина можно найти на сайте Darwin Online: darwin-online.org.uk.
12
Здесь и далее сочинения Дарвина цитируются по изданию: Ч. Дарвин. Сочинения / Пер. С. Л. Соболя под ред. акад. В. Н. Сукачева. М.: Изд-во АН СССР, 1959.
13
Isaac Asimov. How Do People Get New Ideas. 1959, reprinted in MIT Technology Review, 20 октября 2014 г.; Steven Johnson. Where Good Ideas Come From (Riverhead, 2010), 81; Charles Darwin. Autobiography, describing events of October 1838. Darwin Online, darwin-online.org.uk.
14
Помимо работ Мукерджи, Джадсона и Стертеванта, при подготовке раздела о Менделе использовалась книга Robin Marantz Henig. The Monk in the Garden (Houghton Mifflin Harcourt, 2000).
15
Erwin Chargaff. Preface to a Grammar of Biology // Science, 14 мая 1971 г.
16
При подготовке этого раздела я опирался на множество своих интервью с Джеймсом Уотсоном, проведенных в разные годы, и его книгу Двойная спираль, впервые опубликованную в издательстве Atheneum в 1968 году. Я также обращался к книге The Annotated and Illustrated Double Helix, compiled by Alexander Gann and Jan Witkowski (Simon & Schuster, 2012), в которую вошли письма с описанием модели ДНК и другие дополнительные материалы. Кроме того, при подготовке этого раздела использовались работы James Watson. Avoid Boring People (Oxford, 2007); Brenda Maddox. Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA (HarperCollins, 2002); Judson. The Eighth Day; Mukherjee. The Gene; Sturtevant. A History of Genetics.
17
Джадсон утверждает, что Уотсона не приняли в Гарвард. Сам Уотсон сказал мне, а также написал в книге Избегайте занудства, что он поступил в университет, однако не получил ни стипендии, ни финансирования.
18
Самым молодым нобелевским лауреатом стала Малала Юсуфзай из Пакистана, которая получила Премию мира. Она была ранена боевиками движения Талибан и стала борцом за право девочек на образование.
19
Здесь и далее Двойная спираль цитируется в переводе М. Брухнова и А. Иорданского.
20
Mukherjee. The Gene. p. 147.
21
Rosalind Franklin. The DNA Riddle: Kings College, London, 19511953 // Rosalind Franklin Papers, NIH National Library of Medicine, https://profiles.nlm.nih.gov/spotlight/kr/feature/dna; Nicholas Wade, Was She or Wasnt She? // The Scientist, Apr. 2003; Judson. The Eighth Day. Р. 99; Maddox. Rosalind Franklin. P. 163; Mukherjee. The Gene. P. 149.
22
Интервью автора с Дженнифер Даудной.
23
Интервью автора с Дженнифер Даудной.
24
Интервью автора с Доном Хеммесом, проведенное по электронной почте.
25
Интервью автора с Дженнифер Даудной и Дженнифер А. Даудной, а также работы Samuel H. Sternberg. A Crack in Creation (Houghton Mifflin, 2017). P. 58; Kiessling. A Conversation with Jennifer Doudna; Pollack. Jennifer Doudna.
26
Если не указано иное, все слова Дженнифер Даудны, цитируемые в этом разделе, взяты из моих интервью с ней.
27
Sharon Panasenko. Methylation of Macromolecules during Development in Myxococcus xanthus // Journal of Bacteriology, ноябрь 1985 г. (подано в июле 1985 г.).
28
Министерство энергетики начало работу по секвенированию генома человека в 1986 году. Государственное финансирование проекта Геном человека было заложено в бюджет 1988 года при президенте Рейгане. В 1990 году Министерство энергетики и Национальные институты здоровья подписали меморандум о взаимопонимании, чтобы придать проекту Геном человека официальный статус.
29
Daniel Okrent. The Guarded Gate (Scribner, 2019).
30
Decoding Watson (Декодирование Уотсона), режиссер и продюсер Марк Маннуччи // American Masters, PBS, 2 января 2019 г.
31
Интервью и встречи автора с Джеймсом Уотсоном, Элизабет Уотсон и Руфусом Уотсоном; Algis Valiunas. The Evangelist of Molecular Biology // The New Atlantis, Summer 2017; James Watson. A Passion for DNA (Oxford, 2003); Philip Sherwell. DNA Father James Watsons Holy Grail Request // The Telegraph, 10 мая 2009 г.; Nicholas Wade. Genome of DNA Discoverer Is Deciphered // New York Times, 1 июня 2007 г.
32
Интервью автора с Джорджем Черчем, Эриком Лэндером и Джеймсом Уотсоном.
33
Frederic Golden and Michael D. Lemonick. The Race Is Over; James Watson. The Double Helix Revisited // Time, 3 июля 2000 г.; беседы автора с Альбертом Гором, Крейгом Вентером, Джеймсом Уотсоном, Джорджем Черчем и Фрэнсисом Коллинзом.
34
Заметки автора с церемонии в Белом доме; Nicholas Wade. Genetic Code of Human Life Is Cracked by Scientists // New York Times, 27 июня 2000 г.
35
Mukherjee. The Gene. P. 250.
36
Jennifer Doudna. Hammering Out the Shape of a Ribozyme // Structure, 15 декабря 1994 г.
37
Jennifer Doudna and Thomas Cech. The Chemical Repertoire of Natural Ribozymes // Nature, 11 июля 2002 г.
38
Интервью автора с Джеком Шостаком и Дженнифер Даудной; Jennifer Doudna. Towards the Design of an RNA Replicase. PhD thesis, Harvard University, май 1989 г.
39
Интервью автора с Джеком Шостаком и Дженнифер Даудной.
40
Jeremy Murray and Jennifer Doudna. Creative Catalysis // Trends in Biochemical Sciences, декабрь 2001 г.; Tom Cech. The RNA Worlds in Context // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, июль 2012 г.; Francis Crick. The Origin of the Genetic Code // Journal of Molecular Biology, 28 декабря 1968 г.; Carl Woese. The Genetic Code (Harper & Row, 1967). P. 186; Walter Gilbert. The RNA World // Nature, 20 февраля 1986 г.
41
Jack Szostak. Enzymatic Activity of the Conserved Core of a Group I Self-Splicing Intron // Nature, 3 июля 1986 г.
42
Интервью автора с Ричардом Лифтоном, Дженнифер Даудной и Джеком Шостаком; вручение Дженнифер Даудне премии Грингарда 2 октября 2018 г.; Jennifer Doudna and Jack Szostak. RNA-Catalysed Synthesis of Complementary-Strand RNA // Nature, 15 июня 1989 г.; J. Doudna, S. Couture, and J. Szostak. A Multisubunit Ribozyme That Is a Catalyst of and Template for Complementary Strand RNA Synthesis // Science, 29 марта 1991 г.; J. Doudna, N. Usman, and J. Szostak. Ribozyme-Catalyzed Primer Extension by Trinucleotides // Biochemistry, 2 марта 1993 г.
43
Jayaraj Rajagopal, Jennifer Doudna, and Jack Szostak. Stereochemical Course of Catalysis by the Tetrahymena Ribozyme // Science, 12 мая 1989 г.; Doudna and Szostak. RNA-Catalysed Synthesis of Complementary-Strand RNA; J. Doudna, B. P. Cormack, and J. Szostak. RNA Structure, Not Sequence, Determines the 5 Splice-Site Specificity of a Group I Intron // PNAS, октябрь 1989 г.; J. Doudna and J. Szostak. Miniribozymes, Small Derivatives of the sunY Intron, Are Catalytically Active // Molecular and Cell Biology, декабрь 1989 г.
44
Интервью автора с Джеком Шостаком.
45
Интервью автора с Джеймсом Уотсоном; James Watson et al. Evolution of Catalytic Function. Cold Spring Harbor Symposium, vol. 52, 1987.
46
Интервью автора с Дженнифер Даудной и Джеймсом Уотсоном; Jennifer Doudna Jack Szostak, et al. Genetic Dissection of an RNA Enzyme. Cold Spring Harbor Symposium, 1987, p. 173.