Некто или нечто?

Ни один организм на земле, будь то животное, птица, рыба, растение, насекомое, бактерия, немыслим без нуклеиновой кислоты, как немыслим и без белков. Вирус не составляет исключения — он построен из белков и нуклеиновой кислоты. Которое-то из этих двух веществ должно направлять, регулировать, согласовывать все сложнейшие химические реакции, происходящие в живой клетке. Которое же? Прежде думали, что молекула белка самая сложная из всех известных молекул. Потом многие ученые начали склоняться к мысли, что роль управителя играют нуклеиновые кислоты. И это предположение стало подкрепляться опытами, да такими поразительными, что «бактериологические фокусы», которым в свое время научилась в Париже нью-йоркская мисс Хэрд, теперь выглядели простенькой забавой.

В 1955 году американский биохимик Френкель-Конрат ухитрился разъять на части дедушку всех вирусов — открытый Ивановским возбудитель табачной мозаики. При помощи химических веществ вирусные частицы разделили на белок и нуклеиновую кислоту. Сделано это было так чисто и аккуратно, что обе составные части ВТМ сохранили свои свойства. Затем произошло нечто еще более удивительное: Френкель-Конрат вновь собрал, смонтировал разъятый на части вирус.

Когда смесь, содержавшую воскресшие таким манером вирусы, нанесли на листья табака, то растение заболело мозаикой.

По поводу этих опытов тогда писали, что Френкелю-Конрату удалось из двух чистых химических веществ создать в пробирке живой организм. Но, во-первых, ученый позаимствовал оба вещества в готовом виде у природы; во-вторых, надо еще доказать, будто нечто, разобранное Френкель-Конратом и вновь сотворенное в пробирке, есть живой организм!

А вот что было дальше.

В природе существует несколько разновидностей вируса табачной мозаики. Они строго специализированы. Один поражает только табак, другой — иное какое-нибудь растение. Френкель-Конрат смешал рибонуклеиновую кислоту табачного вируса с белком, взятым от вируса, паразитирующего на подорожнике. В результате образовался новый вирус. При скрещивании двух видов животных или растений новый организм приобретает обычно признаки обоих растений. Ну, а тут?

Гибридный вирус обладал лишь свойствами того возбудителя, от которого взята была нуклеиновая кислота. Не только начинка, но и белковый чехол скопированы были с вируса, поражающего табак, а не подорожник. Значит, верх взяла нуклеиновая кислота. Ясно, что когда скрещиваются животные двух пород либо растения двух сортов, то оба организма привносят свою нуклеиновую кислоту. Потому и потомство получает задатки обоих родителей. А тут — нуклеиновая кислота лишь от одной разновидности вируса. Она и возобладала.

В те же годы Шрамм, немецкий ученый из Тюбингена, проделал следующее. Он взял нуклеиновую кислоту от вируса табачной мозаики и смазал ею листья табака. Растение заболело мозаичной болезнью. Ученый попробовал заразить табак одним лишь белком, взятым от того же вируса. Ничего не вышло, растение не заболело.

Из всех этих опытов вытекало то, что не белки, как думали прежде, а нуклеиновые кислоты играют роль управителя в живой материи.

В самом деле. Фаги, перед тем как прорваться в клетку, скинули с себя белковые оболочки, оставшись в виде голой нуклеиновой кислоты; разрушив клетку, они покинули ее в таких же точно белковых костюмах, в каких занимали исходные позиции для атаки. Откуда взялись внутри клетки белковые оболочки для фагов? Кто их там заготовил? Очевидно, что молекулы нуклеиновой кислоты фага, перестроив химическую лабораторию клетки на свой лад, строили для себя новые одежды, чтобы скинуть их в нужный момент, перед тем как атаковать новую жертву.

Далее. Если при смешении двух типов вируса их потомство наделяется свойствами одного — того, от которого взята нуклеиновая кислота, то ясно, что эта кислота и диктует новому созданию, каким ему быть.

Наконец, если нуклеиновая кислота возбудителя болезни служит в одиночку носителем заразных свойств, то ясно, что эта кислота и тут главенствует.

Да, но вирус не имеет клеточного строения, — он и вообще не похож ни на какой живой организм. Можно ли в таком случае судить обо всем живом только на основании тех фактов, которые добыты при наблюдениях над вирусами?

Можно. Ведь вирус состоит из тех же веществ, что составляют основу живой клетки, живой материи вообще — из белка и нуклеиновой кислоты. Опыты подтвердили: в любых клетках, в любом организме нуклеиновая кислота ведет себя подобно хозяину, который все видит, все направляет и регулирует.

Ежеминутно в живой клетке происходит более десяти тысяч разных химических реакций. В конечном счете нуклеиновая кислота ответственна за каждую из них.

Главнейшая из всех реакций, происходящих в живой клетке, — формирование белковых молекул. Белки — носители всех признаков, отличающих один вид от другого, один организм от другого. Каков белок, таков и организм. Белковая молекула — подлинный гигант в мире молекул. Молекула гемоцианина (белковое вещество синего цвета, выполняющее в крови некоторых моллюсков функции гемоглобина), к примеру, превосходит по размерам вирус ящура.

Белковая молекула слагается из аминокислот, сложных веществ. Всех аминокислот двадцать, они отличаются друг от друга числом атомов и их расположением. Аминокислоты образуют длинные, сложно закрученные цепочки, чередуясь в белковых молекулах по-разному, подобно тому как чередуются буквы алфавита в слове, в строке печатного текста. Чередование букв-аминокислот в белковой молекуле и определяет свойства организма, передаваемые от поколения к поколению.

У вас кожа белая, а у вашего дружка смуглая. Отчего? Белковые молекулы, из которых строится кожный покров, написаны, сочинены природой по-разному. В человеческом организме — сто тысяч разнообразных белков. В животной клетке, одной лишь клетке может содержаться до тысячи белков. И каждый вид белка отличается от остальных чередованием аминокислот, а также укладкой образуемых ими цепочек.

Случается, природа что-нибудь спутает, поставит одну из аминокислот не на то место, где ей полагается быть. Тогда беда — человек будет страдать неизлечимой болезнью.

Но каким образом клетка строит белковые молекулы, играющие столь важную, решающую роль в организме? Под чью диктовку пишется и, как правило, безошибочно, длиннейшая фраза-формула, где чередуются в строгой последовательности 20 букв белкового алфавита?

Выдающийся советский биолог Н. К. Кольцов подсчитал как-то, что если взять только семнадцать аминокислот из двадцати, то, переставляя их в белковой цепочке, можно составить около триллиона разных комбинаций! Надо же безошибочно выбрать из такого числа комбинаций ту, которая свойственна, присуща, потребна данному организму, данной клетке.

Кто этим занимается?

Зная удивительные результаты опытов над вирусами, мы можем сказать не колеблясь: нуклеиновые кислоты! Да, но такой ответ носит чересчур уж общий характер. Важно доискаться, как все происходит…

Еще в прошлом веке некоторые ученые высказали догадку: носители наследственных свойств — хромосомы (хромосома — окрашенное тело). Эти нитевидные тельца, возникающие в ядре, хорошо различимы в обычный микроскоп во время деления клетки, если ее окрасить. Каждому виду организмов свойственно строго определенное число хромосом. У гороха в каждой клетке 14 хромосом, у дрозофилы — 8, у мыши — 40, у человека — 46. Хромосомы состоят из вещества, которое названо нуклеопротеином (нуклеос — ядро, протеин — белок). Это смесь белка с дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Из этого же вещества состоят и вирусы, как мы знаем. Кроме как у вирусов и хромосом, нуклео-протеины нигде больше в природе пока что не найдены. Хромосомы состоят из генов. Это большие нуклеопротеиновые молекулы. Генетики считают, что каждый ген заведует каким-нибудь процессом в развитии организма, например образованием костей или мозга. Гены ответственны за цвет глаз, за окраску волос. Каждая зародышевая клетка содержит тысячи генов, и каждый ген имеет свою узкую специальность.