Некто или нечто?

Итак, ген служит своего рода регулятором в организме. Молекула ДНК, в нем заключенная, каким-то образом формирует белковые молекулы, пишет или диктует их длинные формулы. Понадобились десятилетия, понадобились тончайшие опыты над вирусами и микробами, чтобы раскрыть этот таинственный механизм, устроенный на редкость целесообразно и надежно.

Прежде всего надо было изучить строение молекулы ДНК. Этим занимались в сотнях лабораторий.

Первыми добились успеха англичанин Крик и американец Уотсон, работавшие совместно в Англии. Они разгадали структуру молекулы ДНК и построили ее модель. За эту работу им присудили Нобелевскую премию.

Молекула ДНК устроена проще белковой. Две длинные нити (одну полушутливо называют Криком, вторую — Уотсоном), скрепленные между собою перекладинами. Все это сооружение закручено на манер винтовой лестницы. Каждая ее перекладинка составлена из двух азотистых оснований: аденина (А) в паре с тимином (Т) и цитозина (Ц) с гуанином (Г). Азотистые основания названы нуклеотидами.

Что, если молекула ДНК при помощи своих четырех букв — нуклеотидов (АТЦГ) строит белковые молекулы, устанавливая на отведенное ей место каждую аминокислоту? Смелая, сногсшибательная догадка. Многим казалось, что высказана она в «порядке бреда», как иногда выражаются ученые.

И вправду. Белки строятся из двадцати аминокислот. Это — полный набор готовых элементов. А ДНК состоит всего лишь из четырех букв-нуклеотидов. Да, но ведь азбука Морзе насчитывает только два знака — точку и тире, а с ее помощью можно передать любой текст. А у ДНК целых четыре знака. Из них для каждой аминокислоты можно комбинировать свой символ, свой кодовый знак.

Значит, природа имеет код? Опять невероятно, опять — «в порядке бреда».

И вот самое невероятное подтвердилось опытами. Начальный шаг сделал молодой американский биохимик Маршалл Ниренберг. Ему удалось расшифровать первую строчку кода. Впервые он рассказывал о своем открытии в Москве, в 1961 году на Международном биохимическом конгрессе. Ныне наука располагает кодовой таблицей, добытой у природы упорнейшим трудом. Это шифр жизни.

У истоков открытия стояли вирусы. Именно опыты с ними дали ученым первоначальный толчок. Теперь наука знает, что в генах записаны, зашифрованы планы строения белков. Наука подтвердила опытами, что ДНК гена отвечает за происхождение, развитие и форму всех частиц любого живого вещества. Узнано даже, с какой скоростью идет, под контролем ДНК, сборка белковой молекулы. Полторы минуты— и самая сложная в природе молекула готова.

Соучастие вирусов в научных открытиях не ограничивается расшифровкой биохимического кода. В природе обнаружен поразительный способ передачи наследственных свойств, наследственной информации, как теперь говорят. Умеренный фаг, с которым мы уже знакомы, проникая в бактериальную клетку, переносит в нее часть генетического (наследственного) материала другой бактерии, в которой проживал раньше. И бактерия, получившая молекулы нуклеиновой кислоты другой особи, приобретает новые свойства — иногда весьма опасные для человека и других организмов, иногда полезные, нужные. Подобный способ перестройки живого создания открыт пока только у бактерий и актиномицетов — лучистых грибков. Не правда ли, фаг в данном случае работает как пчела, переносящая на лапках пыльцу с цветка на цветок! Подумав, мы, впрочем, придем к выводу, что сравнение это чисто внешнее. Пчела попутно, механически, переносит целые семенные клетки с одного растения на другое. Никакого отношения к собственной ее жизнедеятельности это не имеет — прилипла пыльца на одном цветке, отвалилась на другом, на третьем.

Фаг же связан кровно с бактериальной клеткой, он становится частью ее.

Подсмотренный у природы способ перенесения наследственного материала от бактерии к бактерии (он назван трансдукцией) уже используется человеком. При помощи трансдукции удается превратить неподвижные бактерии в подвижные, неядовитые в ядовитые, незаразные в заразные. Иногда возникают особи, не известные вовсе в природе.

Возбудителю мышиного тифа с помощью фага передали некоторые новые качества от микроба, вызывающего брюшной тиф у человека. Возбудитель дизентерии при помощи фага вдруг научился… разлагать молекулы. Бактерии получают новые профессии, например принимаются вырабатывать нужные человеку химические соединения.

Фаг в руках исследователя либо врача нередко становится ищейкой. С его помощью удается в трудных случаях безошибочно поставить диагноз. Это стало очень важным в последние годы, когда под влиянием новых лекарств иные заразные бактерии изменили свои повадки и вызывают нетипичные формы болезни. Подобная диагностика основана на том, что фаг поражает только одну, свою бактерию, чужую он не тронет. Скажем, у больного, страдающего желудочно-кишечными расстройствами, подозревают одну из форм дизентерии. Но подозреваемого микроба не удается уличить. Тогда в бульон, на котором он размножен, пускают каплю жидкости, содержащей фаг. Заведомо известно, что именно этот фаг, и только он, поражает подозреваемую бактерию. И если подозрение верно, то бульон быстро осветлится — фаг растворит «свои» бактерии.

В одном английском городке долгое время наблюдались случаи заболевания брюшным тифом. Врачи установили, что заражаются люди, посещающие дешевый ресторанчик. При этом у всех заболевших находили один и тот же вид брюшно-тифозной бактерии. Кто же заносит заразу? Ни хозяин ресторана, ни его персонал не болели. И все-таки бациллоносителя нашли. Это был повар, у которого в кишечнике мирно обитали те самые бактерии, которых находили у всех заболевших жителей городка. Если бы не фаг, то разносчика болезни вряд ли удалось бы обнаружить. Ведь сам повар, конечно, не подозревал, что он источник беды. Сличить бактерии при помощи микроскопа невозможно. Дело в том, что возбудитель брюшного тифа имеет около семидесяти разновидностей. Различить их могут только фаги, их тоже семьдесят видов — на одного лишь возбудителя брюшняка…

В природе широко распространены стафилококки — микробы, образующие скопления, схожие с виноградной гроздью (по-гречески «стафило» — виноградная гроздь). Стафилококки — виновники многих, нередко весьма опасных, заболеваний. Например, золотистый стафилококк, прозванный «золотистым убийцей», вызывает пищевые отравления, он же разносчик карбункулов, фурункулов. Но есть множество и безвредных, мирных стафилококков. Достоверно отличить опасного стафилококка от мирного обычными средствами почти невозможно. И тут на помощь приходят фаги — одни из них истребляют только вредных стафилококков, другие — только безвредных.

Совсем недавно, в начале шестидесятых годов, в Милане и Нью-Йорке почти одновременно было открыто интересное явление. Фаги, уничтожающие кишечную палочку (кстати, палочка — наш союзник, она оберегает нас от возбудителей кишечных заболеваний), были пущены в культуру этой бактерии. Фаги устремились в атаку на бактерий, но почему-то поражали одни палочки, обходя другие. Выяснилось, что фаги атакуют только мужские особи (у бактерий тоже есть пол), щадя женские. Так удалось, при помощи фагов, отличить женские бактерии от мужских.

Фагу нашлась работа и вне Земли. Еще до человека он совершал орбитальные полеты на советских космических кораблях. Вместе с дрозофилами, различными растениями, вместе с одноклеточными водорослями и другими организмами фаги служили своего рода приборами для изучения околоземного пространства, В космос посылали умеренных фагов, живущих мирно внутри бактерии и даже защищающих ее от вторжения активных вирусов, которые несут клетке быструю гибель.

Бактерии, зараженные умеренными фагами, доставили из космоса такие сведения, которые вряд ли могли быть добыты иным путем. На больших высотах, вдалеке от Земли, человека подстерегают вредные для организма, кое-где, может быть, даже смертельные излучения. Какова сила излучения на разных высотах?