Как часто случается в научном поиске, Мишеру сыграло на руку появление новой технологии, разработанной другим исследователем, а именно Виктором фон Брунсом, возглавлявшим хирургическую клинику Тюбингенского университета. Профессор фон Брунс придумал хлопковый тканый материал с высокими абсорбирующими свойствами, которому дал название «ватный хлопок» (теперь он называется марлей). Вместе с послеоперационными инфекциями этот новый перевязочный материал, впитывающий жидкости как губка, ежедневно обеспечивал Мишера гноем{35}.
Со временем Мишер нашел наилучший способ отделять нежные лейкоциты от жидкой части гноя из перевязочного материала, не повреждая и не убивая их, что было непростой задачей. К счастью, с его, как говорится, легкой руки появился метод, который позволил получить в осажденном виде ранее не описанное вещество с высоким содержанием фосфора, проявлявшее свойства кислоты. Мишер установил, что это вещество содержится только в ядре клетки, и назвал его нуклеином (от латинского nucleus «ядро»). В наше время обнаруженное Мишером вещество называется дезоксирибонуклеиновой кислотой, сокращенно ДНК{36}. Зачастую ошибочно говорят, будто Уотсон и Крик открыли ДНК. В действительности они открыли молекулярную структуру вещества, которое Фридрих Мишер выделил и охарактеризовал химически на восемьдесят четыре года раньше в 1869 г.
В 1871 г. Мишер перебрался из Тюбингена в Лейпциг, где стал работать под руководством прославленного физиолога Карла Людвига{37}. В том же году он подготовил статью о своих исследованиях нуклеина, и после тщательной проверки результатов, отличавшихся высокой воспроизводимостью, Феликс Гоппе-Зейлер согласился опубликовать ее в престижном журнале Medicinisch-chemische Untersuchungen, редактором которого являлся. В редакционном предисловии к статье Мишера Гоппе-Зейлер авторитетно подтвердил научную новизну открытия нуклеина{38}.
В следующем году Мишер вернулся в родной Базель проходить хабилитацию читать лекции и готовиться к занятию академической должности согласно процедуре, принятой для молодых врачей Германии, Австрии и Швейцарии в XIX в.{39} В возрасте 28 лет он получил предложение возглавить кафедру физиологии и занять должность профессора в Базельском университете. Поскольку в этом учебном заведении высокие посты принадлежали его отцу и дяде, коллеги-завистники безосновательно жаловались на кумовство. Мишер, став блестящим исследователем, доказал, что они ошибаются.
Поскольку Базель раскинулся на берегах Рейна, одной из важнейших отраслей хозяйства в городе была ловля лосося. А сперматозоиды лосося легко выделить и очистить даже теми методами, которые были известны во времена Мишера. Кроме того, эти клетки имеют очень крупное ядро, так что из них получается много нуклеина, пригодного для исследований. И Мишер взялся за рыбалку, чтобы обеспечить себе неиссякаемый источник молок лосося. Химический анализ тогда был очень трудоемким и долгим, к тому же поначалу образцы нуклеина бывали загрязнены белками и входящей в их состав серой, но в конце концов Мишер установил, что нуклеин состоит из углерода, фосфора, водорода, кислорода и азота.
В 1874 г. Мишер опубликовал сообщение о том, что ядра клеток различных видов позвоночных имеют много общего, но и несколько различаются. В частности, в этой статье есть сформулированное довольно сдержанно, но по сути сенсационное предположение, что если конкретной причиной оплодотворения является индивидуальное вещество, то следует рассматривать в первую очередь нуклеин{40}. Однако Мишер не мог объяснить, каким образом столь сложным процессом, как репродукция, может управлять единственное химическое соединение с таким ограниченным разнообразием, и сделал вывод, что, как он выразился, «не существует конкретного вещества, определяющего оплодотворение»{41}.
Как и Грегор Мендель, Мишер был вынужден заниматься административными делами, теряя на них время, которое лучше было бы посвятить размышлениям. Он умер от туберкулеза в 1895 г. на 52-м году жизни. В его честь назван Институт медико-биологических исследований Базельского университета. Однако за пределами Базеля лишь немногие помнят имя и труды Мишера. Прошло больше полувека, прежде чем удалось выяснить функции и роль ДНК. К сожалению, до этого в академических кругах понимание природы наследственности было далеко от истины.
[3]
До двойной спирали
С конца 1880-х гг. и особенно в первые три десятилетия XX в. многие белые мужчины-англосаксы из высших слоев общества (а также их жены и дети) весьма беспокоились о будущем генофонде своего народа{42}. Их страхи опирались на псевдонаучную схему, предложенную в 1883 г. британским натуралистом Фрэнсисом Гальтоном, который приходился двоюродным братом Чарльзу Дарвину. Гальтон предложил концепцию, названную им евгеникой (от греческого корня εύγενής «хорошего рода, благородный от рождения»), и план улучшения здоровья населения, заключавшийся в том, чтобы предоставить более годным расам больше возможностей быстро достичь численного превосходства над менее годными{43}. Евгеника со скоростью лесного пожара распространилась среди белых интеллектуалов Европы, проникнув и в Америку.
В Соединенных Штатах Америки в 19001920 гг., когда царил прогрессивизм, поколение реформаторов стремилось противостоять актуальным социальным проблемам, в том числе положению городской бедноты, неграмотности, ассимиляции огромного множества мигрантов, прибывающих на берега Северо-Американского континента, а также демографическим проблемам, включая эпидемии, высокую детскую смертность и прирост населения. Эти реформаторы часто прибегали к ошибочным положениям евгеники применительно к людям, которых считали нежелательными: к умственно неполноценным (врачи и психологи обозначали их терминами «имбецилы», «идиоты» и «дебилы»), слепым, глухим, психически больным, инвалидам, эпилептикам, сиротам, матерям-одиночкам, представителям коренных народов Америки, афроамериканцам, иммигрантам, обитателям городских трущоб, неимущим жителям Аппалачей и ко множеству других «аутсайдеров». По утверждению прогрессивистов, все эти низшие группы населения представляли экзистенциальную угрозу экономическому, политическому и нравственному здоровью американского общества.
Евгеника дала американским властным структурам авторитетную наукообразную основу для расовых предрассудков в отношении тех, кого они считали опасными. Решение проблем нашли в том, чтобы изолировать нежелательных лиц, отгораживаться от них и не позволять им загрязнять господствующую «высшую расу» урожденных белых американцев{44}. «Высших» с точки зрения евгеники, а именно белых англосаксов-протестантов, поощряли к размножению этот подход получил название позитивная евгеника. Людям, которые считались носителями худших, «низших» генов, то есть практически всем остальным, активно препятствовали в продолжении рода мерами негативной евгеники, например государственными законами о стерилизации умственно отсталых, ограничениями на заключение межрасовых и других смешанных браков, обязательным анализом крови на венерические заболевания для получения разрешения на брак, методами контроля рождаемости и строгими нормами права на усыновление. К еще более угрожающей социальной политике вели призывы местных уроженцев к ограничению въезда иммигрантов, рассматриваемых ими как неспособных к ассимиляции. Используя евгеническую пропаганду для создания доказательной базы, Конгресс США принял в 1924 г. закон, ограничивающий въезд иностранцев на сорок с лишним лет. Эта политика обрекла на смерть миллионы евреев в Германии в Восточной Европе, лишив их возможности спастись от гитлеровских зверств путем эмиграции в Соединенные Штаты{45}.
Эпицентром американского евгенического движения были Станция экспериментальной эволюции и Бюро регистрации евгенических исследований (Eugenics Record Office, ERO) в Колд-Спринг-Харбор на Лонг-Айленде, которым руководил Чарльз Бенедикт Давенпорт, учившийся в Гарвардском университете и принятый в престижную Национальную академию наук США{46}. ERO было основано в 1910 г. на средства, завещанные Мэри Гарриман женой железнодорожного магната Эдварда Генри Гарримана, а также на пожертвования Института Карнеги в Вашингтоне (округ Колумбия), Джона Рокфеллера младшего и Джона Харви Келлога, который изобрел кукурузные хлопья и возглавлял санаторий в Баттл-Крик. Сейчас на месте ERO располагается Колд-Спринг-Харборская лаборатория, где долго директорствовал, расширяя и популяризируя ее, Джеймс Уотсон, пока из-за расистских высказываний его не освободили от этой должности{47}. Аспиранты Школы биологических наук Колд-Спринг-Харборской лаборатории до сих пор живут в мрачном викторианском общежитии, где когда-то обитал Чарльз Давенпорт.
В годы переоткрытия законов Менделя на основе его суждений развернулась масса дискуссий в обществе, которые в ERO были, как нигде, плодотворными и масштабными. А евгенисты распространили выводы, сделанные Менделем из опытов с растением гороха, на сложные социальные проблемы. Давенпорт объявил войну всем, кого считал угрозой чистоте генофонда нации{48}. В 1910 г. на собрании комитета по евгенике Американской ассоциации селекционеров он провозгласил: «Общество должно защищать себя; как оно требует лишить жизни убийцу, так может уничтожить и отвратительную гадину безнадежно дурной протоплазмы»{49}.
К тому времени Давенпорт руководил целой армией социальных работников, исполнителей полевых исследований, социологов и биологов, составлявших длинные сводки результатов изучения родословных, которые ошибочно трактовались с целью оценки наследственных основ различных национальных особенностей, например сладострастия и преступных наклонностей, характерных, по мнению Давенпорта, для итальянцев; неврастении, туберкулеза и деловой хватки, свойственных евреям; слабоумия, носившего повальный характер среди живущих в беспросветной нищете обитателей Аппалачей; склонности цыган и бомжей к бродяжничеству и даже врожденной любви к морю талассофилии у моряков.
Давенпорт считал, что евреи из Восточной Европы являли собой особенно серьезную угрозу для американского общества. 7 апреля 1925 г. Давенпорт заявил, обращаясь к своему другу Мадисону Гранту: «Наши предки переселили в Род-Айленд баптистов из Массачусетс-Бей, но у нас нет места, куда привезти евреев. Да, тогда жгли ведьм, но сейчас было бы против моральных норм сжечь сколько-нибудь существенную часть населения»{50}. Грант консерватор, юрист, попечитель Американского музея естественной истории тоже был видным сторонником евгеники. В 1916 г. он написал книгу «Конец великой расы» (The Passing of the Great Race), в которой продвигал меры против иммиграции, сегрегацию нежелательных рас и поскольку считал, что множество американцев имеют «низкое» происхождение, принудительную стерилизацию. Эта книга имела самые мрачные последствия в нацистской Германии. Адольф Гитлер называл главный труд Гранта «моя библия», когда разрабатывал печально известные программы расовой гигиены, уничтожившие шесть миллионов евреев и миллионы гомосексуалов, цыган, инвалидов, политических и религиозных заключенных и других людей, казавшихся фюреру непригодными для Третьего рейха{51}.
Далеко не все ученые тогда запятнали себя евгеникой. Были и те, кто упорно трудился, закладывая основы современной генетики. Самый важный вклад внесли исследователи, доказавшие, что нитевидные структуры в клеточном ядре, называемые хромосомами, содержат частично или полностью генетический материал живого организма то, что мы теперь называем генами. В нескольких лабораториях были разработаны методы, позволившие установить, что хромосомы состоят из белков и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Работы других ученых сформировали новую область науки популяционную генетику, изучающую наследственную изменчивость внутри различных групп особей одного вида и между группами{52}.
Для них всех, однако, оставался загадкой биологический механизм воспроизводства живых существ. Прежде чем стало бы возможным искать ответ на этот принципиальный вопрос, должна была возникнуть совершенно новая наука молекулярная биология. Следовало определить структуру генов на уровне молекул и атомов, и только после этого можно в полной мере понять, как они функционируют. Продвижение вперед по этому пути задерживали ожесточенные споры о том, что собой представляет генетический материал: ДНК, белок или и то и другое. В первую половину XX в. казалось более надежным (но, как выяснилось позже, ошибочным) делать ставку на белки, молекулы которых устроены значительно сложнее нуклеиновых кислот. А ДНК отводили пассивную роль опоры для генов{53}.
Эти споры были особенно напряженными в стенах Института медицинских исследований Рокфеллера в Нью-Йорке, созданного в 1901 г. одноименным фондом на средства богатейшей нефтяной монополии Standard Oil. Этот институт, позже получивший название Университета Рокфеллера, был первым в США независимым, полностью обеспеченным финансами исследовательским центром в этой области знаний. Отец и сын Рокфеллеры сделали свое детище безусловным лидером медицинских исследований{54}. Понимая, что для крупных научных работ нужна крупная недвижимость, они в 1903 г. купили на Манхэттене за колоссальную сумму в 650 000 долларов 13 акров земли на берегу Ист-Ривер между 64-й и 68-й улицами. Институт обосновался на этом участке земли в мае 1906 г., а четыре года спустя открылась еще и больница на 60 коек, где бесплатно лечили всякого, кто страдал одним из пяти заболеваний, изучаемых в институте: полиомиелитом, ишемической болезнью сердца, сифилисом, целиакией и очень распространенной крупозной пневмонией. Со временем клинические задачи больницы расширялись. Рокфеллеры гордились тем, что снабжают «своих» ученых всеми нужными ресурсами, и надеялись, что их щедрость приведет к множеству выдающихся открытий. Стареющий нефтяной магнат говорил сыну: «У нас есть деньги, но это ценно для человечества, только если мы сумеем найти способных людей с идеями, воображением и смелостью, которые обеспечат им дельное применение»{55}.
Одним из самых продуктивных сотрудников Института Рокфеллера был медик по образованию Освальд Теодор Эвери. Он родился в городе Галифакс провинции Новая Шотландия в Канаде в семье священника. В 1887 г. Эвери переехал в Нью-Йорк и прожил там всю дальнейшую жизнь. Смолоду отличаясь чопорностью и суровым видом, он обладал недюжинными познаниями и способностями. Его яйцевидную голову венчала обширная лысина, переносицу длинного носа сжимало пенсне. Ростом он был мал, говорил негромко, держался вежливо и всегда безупречно одевался. Студенты величали его «профессор»{56} со смесью почтения и язвительности.
В медицинской практике и исследованиях Эвери центральное место занимал микроорганизм, называемый пневмококком, бактерия Streptococcus pneumoniae, вызывающая большинство случаев внебольничной пневмонии. До изобретения антибиотиков от пневмонии умирало более сотни из каждых ста тысяч американцев ежегодно{57}. Когда был установлен возбудитель этого заболевания, предпринимались попытки получить сыворотку из лейкоцитов и других иммунокомпонентов крови больных пневмонией. Такую сыворотку вводят в кровяное русло заболевшему, и таким образом он пассивно обретает иммунную защиту. Направленность научных исследований начала меняться с 1928 г., после того как английский бактериолог и санитарный врач Фредерик Гриффит заметил, что убитые воздействием тепла болезнетворные пневмококки при добавлении к невирулентному штамму превращают его в вирулентный{58}. Дальнейшие исследования, проведенные в начале 1930-х гг. в Институте Рокфеллера и Колумбийском университете, продемонстрировали, что при смешении культур вирулентного пневмококка типа III, клетки которого покрыты полисахаридной капсулой и поэтому его колонии гладкие (штамм S[9]), и невирулентных клеток типа II, не имеющих оболочки и образующих, соответственно, шероховатые колонии (штамм R), невирулентный штамм превращался в вирулентный{59}.