Избегайте занудства. Уроки жизни, прожитой в науке

Глава 13. Навыки, необходимые для общения с университетскими коллегами

К середине 1960-х направление исследований, которые проводились на четвертом этаже в моей лаборатории и в лаборатории Уолли, все больше устремлялось в сторону проблемы регуляции работы генов специфическими переключателями — некоторыми факторами среды. Мы были поглощены концепциями, которые в последнее десятилетие создавались в Институте Пастера в Париже. Работавшие там Жак Моно и Франсуа Жакоб мастерски использовали генетический анализ бактерии Е. coli для изучения механизма, позволяющего в среде, содержащей молочный сахар лактозу преимущественно, синтезировать расщепляющий лактозу фермент β-галактозидазу. Они показали, что существует некий лактозный "репрессор", присутствие которого снижает скорость синтеза β-галактозидазы. Полученные ими результаты заставляли предположить, что свободные молекулы лактозного репрессора связываются с одним или несколькими регуляторными участками гена β-галактозидазы, тем самым не позволяя синтезирующему РНК ферменту РНК-полимеразе в дальнейшем связываться с этим геном. В работе, опубликованной в материалах симпозиума в Колд-Спринг-Харбор 1961 года, Жакоб и Моно высказали предположение, что лактозный репрессор представляет собой молекулу РНК. По-прежнему оставалось спорным, были ли правы они или те, кто подозревал, что это белок.

Главная цель Уолли в 1965 году состояла в том, чтобы выделить лактозный репрессор. Поскольку в каждой бактериальной клетке было, судя по всему, лишь несколько молекул этого вещества, эта задача была не для малодушных. Двумя годами раньше Уолли провел несколько месяцев в безуспешных поисках лактозного репрессора, исходя из того, что он должен специфически связываться с веществами-индукторами, стимулирующими синтез β-галактозидазы. Почувствовав, что ничего не получается, он переключился на совместные эксперименты с Джулианом Дэвисом и Луиджи Горини, позволившие показать, что стрептомицин вызывает ошибки считывания генетического кода, чем, возможно, и объяснялось губительное воздействие этого сильного антибиотика на бактерии.

Найти лактозный репрессор стремился также немецкий биохимик Бенно Мюллер-Хилл, который был на год младше Уолли. Бенно вырос в семье с либеральными политическими взглядами и «полевел», когда был студентом-химиком и попал в среду немецких студентов-социалистов, открыв для себя, что многие из преподавателей Мюнхенского университета были некогда сторонниками нацистов, причем никого из руководства это, казалось, не беспокоило. Впоследствии Бенно работал над диссертацией в своем родном городе Фрайбурге в лаборатории специалиста по углеводам Курта Валленфельса. Там он освоил основы химии белка, изучая β-галактозидазу. Впоследствии, осенью 1963 года, Бенно получил ставку постдока в лаборатории Говарда Рикенберга в Индианском университете, куда он привез из лаборатории Валленфельса образцы гликозидов, чтобы изучать их способность специфически индуцировать синтез β-галактозидазы.

В Блумингтоне Бенно никогда не чувствовал себя уютно — ни как немец среди многочисленных работавших там биохимиков-евреев, ни как левый среди американцев, удивлявших его своими параноидальными идеями о коммунистах в их среде. Но проведенные там эксперименты, результаты которых дали ему достаточно материала для доклада на Международном биохимическом конгрессе в Нью-Йорке в августе 1964 года, вполне вознаградили его за эти трудности с общением. К тому времени он хотел обратиться к изучению лактозного репрессора и подошел ко мне после моего доклада, чтобы узнать, не возьму ли я его в свою гарвардскую лабораторию. Объяснив, что ему нужно обратиться не ко мне, а к Гилберту, я убедил его посетить Гарвард, как только Уолли вернется из своей продолжительной поездки в Англию. Когда они встретились, Уолли сразу увидел в Бенно как раз того сотрудника, что был ему нужен, и предложил ему исследовательскую ставку, которую тот мог получить, как только, не нарушая приличий, покинет лабораторию Говарда Рикенберга.

В Блумингтоне Бенно научился генетическим манипуляциям с Е. coli. Вскоре после прихода в Гарвард он умело применил эти недавно приобретенные навыки, чтобы показать, что лактозный репрессор действительно представляет собой белок, а не молекулу РНК. Используя химические мутагены, он получил почти двести мутантов Е. coli, синтезировавших β-галактозидазу в отсутствие каких бы то ни было индукторов. У двух из этих двухсот мутация представляла собой изменение исходного кодона на "нонсенс-кодон", что приводило к преждевременной терминации синтеза полипептидной цепочки. Если бы репрессор представлял собой РНК, такого класса мутантов не должно было существовать. Первый черновой вариант рукописи Бенно не открывал всей простоты и изящества поставленного им эксперимента. Сказав ему, что его рукопись написана в тяжелом тевтонском стиле, я переписал ее, и в октябре она была отдана в Journal of Molecular Biology. Как один из редакторов этого журнала, я знал, что она будет быстро опубликована.

Хотя и Бенно, и Уолли в своих предшествующих независимых исследованиях не смогли выделить лак-репрессор через его связывание с сильными индукторами β-галактозидазы, по-прежнему единственный подход у них в распоряжении был основан на этом свойстве peripeccopa. Чтобы увеличить шансы на успех, Бенно вновь обратился к генетике бактерий, получив мутантный репрессор, обладавший повышенным сродством к веществу-индуктору изопропил-(3-0-1-тиогалак-топиранозиду (ИПТГ). Выращивая мутантные клетки Е. coli при очень низких концентрациях ИПТГ, можно было получить намного более эффективный репрессор. Чтобы удвоить количество репрессора в бактериях, Бенно получил из исходного мутанта нового, диплоидного, содержавшего соответствующий ген в двух экземплярах. Однако сами по себе эти генетические уловки еще не позволяли засечь лак-репрессор в бесклеточном экстракте. Успех пришел только благодаря разработке методики разделения веществ, которая давала образцы белков, богатые лак-репрессором. Первые положительные результаты были получены в мае 1966 года, но они были весьма ненадежны. В бактериальных экстрактах, содержащих репрессор, оказывалось лишь на 4% больше помеченного радиоактивной меткой ИПТГ, чем в окружающем, лишенном репрессора растворе. Вскоре более совершенные методы фракционирования позволили получить частично очищенный образец, собиравший ИПТГ в полупроницаемом диализном мешке в концентрации, почти вдвое превышавшей ту, что наблюдалась снаружи. На эти обогащенные экстракты не действовали ферменты, расщепляющие ДНК и РНК. Ферменты протеиназы, расщепляющие белок, напротив, полностью останавливали связывание ИПТГ, подтверждая вывод генетических исследований Бенно, что репрессор представляет собой белок.

До этого у Уолли и Бенно была вполне реальная перспектива оказаться не первыми, кто опишет молекулярную природу одного из репрессоров. На пятом этаже работал двадцатишестилетний Марк Пташне, который лихорадочно пытался выделить репрессор фага λ. Когда фаг пребывает в виде неактивного профага на хромосоме Е. coli, этот репрессор блокирует работу всех генов фага λ, кроме одного. Единственный ген фага λ, который при этом работает, есть ген, кодирующий сам репрессор. Хотя о его существовании стало известно благодаря изящным генетическим экспериментам, постаатенным в Институте Пастера, никто в Париже не смог предложить какого-либо реального подхода для выяснения его молекулярных свойств.

Марк пришел в Гарвард осенью 1960 года, чтобы работать над диссертацией доктора философии под руководством Мэтта Мезельсона. Такими же неотъемлемыми составляющими его натуры, как стремление заниматься передовыми научными исследованиями, были его кожаная мотоциклетная куртка, скрипка и клюшки для гольфа. Когда Марк учился в средней школе, он проводил летние каникулы в Миннесотском университете, где работал в лаборатории нейрофизиологии, которой руководил друг его семьи, человек левых убеждений. Он предпочел Гарварду Рид-колледж, где большое внимание уделялось проблемам образования, перешел с философии на биологию, а в течение лета перед последним годом в колледже работал в Орегонском университете. Там Фрэнк Сталь посоветовал ему пойти учиться дальше в Гарвард, чтобы работать под руководством Мэтта Мезельсона. Марк уже знал, что следующей большой задачей в мире изучения бактериофагов было выделение репрессора фага λ. Но эта цель была слишком рискованной для ранней диссертации доктора философии, поэтому Марк взялся за довольно рутинный генетический анализ фага λ. Когда его экспериментальная работа по теме диссертации подходила к концу, Пол Доути и я приложили все усилия, чтобы Марка взяли на три года в Гарвардское общество стипендиатов. Это дало бы ему шанс разобраться с репрессором фага λ. Его кандидатура прошла на ура, поскольку Василий Леонтьев, новый глава Общества стипендиатов, видел в Марке подходящего человека для участия в разговорах за ужинами общества по понедельникам. Он стал младшим стипендиатом в июле 1965 года. В августе того же года я подал в Национальный научный фонд заявку на грант в размере 55 000 долларов, чтобы из этих денег выплачивать Марку зарплату и оплачивать расходы на его лабораторные исследования в течение трех лет, в том числе зарплату лаборанту в размере 5000 в год. Это финансирование позволило бы ему работать независимо от его руководителя, Мэтта Мезельсона, который к тому времени совершенно отчаялся от стиля работы Марка, нередко небрежного. При этом в моей заявке отмечалось, что Марк будет использовать для выявления репрессора фага λ технологию ДНК-РНК-гибридизации, которая начала давать сумбурные результаты еще до того, как грант был получен. О том, как РНК-полимераза считывает гены в бесклеточных экстрактах, известно было недостаточно.

Марк вскоре изменил свою стратегию. Он начал искать различия между белками, синтезируемыми после того, как сильно облученных бактерий заражают разными типами фага λ. По оценке Марка, синтез репрессора должен был составлять только 0,01% от всего синтеза белка в клетках, являющихся носителями профагов X. Чтобы сделать редкие молекулы репрессора заметными, ему нужно было радикально сократить синтез большинства бактериальных белков, а также ингибировать синтез всех специфических белков фага λ, кроме репрессора. Он решил попробовать урезать постоянный синтез клеточных белков, облучив бактериальные клетки, предназначенные для заражения вирусом, сильными дозами ультрафиолетового света.

Эксперименты Марка были спланированы изящно, но добиться, чтобы они сработали, было не так-то просто. Хотя на ранних этапах казалось, что все идет успешно, затем последовали жестокие неудачи с попытками выявить помеченный радиоактивной меткой белок. Летом 1966 года почти все эксперименты Марка проваливались, в то время как Уолли и Бенно получали новые и новые подтверждения того, что обнаруженный ими белок действительно был лак-репрессором.

Марк Пташне бросает мяч в ходе игры в софтбол на симпозиуме в Колп-Спринг-Харбор 1968 года.

С Уолли Гилбертом и моими студентами, аспирантами и постдоками на носороге перед отделением биологии.

По счастью, жизнь Марка стала неизмеримо лучше благодаря непредвиденному появлению у нас моей бывшей ученицы из Рэдклиффа, Нэнси Хейвен Доу.

Нэнси интересовалась репрессорами с тех самых пор, когда узнала о них на моих лекциях по углубленному курсу биологии весной 1963 года. До того времени она представляла себе свою будущую жизнь в роли жены какого-нибудь светского человека, с большой вероятностью — Брука Хопкинса, выпускника Гарварда 1963 года, с которым она познакомилась, когда он учился на первом курсе, и "условную помолвку" с которым сохранила в течение пяти лет. Когда Нэнси училась на последнем курсе колледжа, я обратил внимание на живость ее интеллекта и всячески советовал ей продолжить обучение. Ставя для нее высокую планку, я написал президенту Рокфеллеровского университета, Детлеву Бронку, рекомендуя принять ее в магистратуру. Но Бронк, вероятно в связи с тем, что Нэнси так недавно пришла в науку, не клюнул на это. Вместо Рокфеллеровского университета Нэнси попала в Иель, в чем ей, возможно, помогло мое рекомендательное письмо — в нем я характеризовал ее как способную ученицу, которой к тому же повезло быть жизнерадостной и симпатичной.

В свой первый год в Нью-Хейвене Нэнси взяла на себя обычную полную нагрузку из четырех курсов и на осенний, и на весенний семестр. Она освоила волновое уравнение Шрёдингера, а также множество фактов из области химии, знанием которых ей, если повезет, никогда не предстояло воспользоваться. Пять твердых отличных оценок не оставляли Алану Гарену иного выбора, кроме как взять ее в свою молекулярно-генетическую лабораторию, где она хотела приступить к изучению репрессора. Однако, лучше познакомившись с Аланом, она узнала, что он немногословен, чрезмерно осторожен и не может уделять много времени своим подопечным. Он сказал ей, что не годится для исследований репрессора, что это слишком сложная проблема для человека старше тридцати пяти. Предложенная ей скучная альтернатива не смогла бы увлечь и поддержать Нэнси в ее занятии наукой. Она осталась тверда в своем стремлении не сопротивляться посредственности, о чем в начале марта 1966 года написала мне письмо. К концу весны жизнь в Нью-Хейвене стала невыносимой, и Нэнси сбежала оттуда вместе с другой такой же разочарованной начинающей исследовательницей на остров Миконос.

Вернувшись в Штаты, она опасалась, что, оставшись в Йеле, обречет себя на работу в лаборатории Билла Конигсберга со скучным-скучным гемоглобином. В августе она написала мне письмо, предлагая свои услуги в лаборатории Марка Пташне в качестве лаборантки. Там ее одержимость идеей работать с репрессорами, начавшаяся три с половиной года назад, реализовалась. Всего за несколько дней до этого она посетила Гарвард, где обнаружила, что Марк так сильно нуждается в разумном помощнике, что готов простить ей даже то, что Нэнси на шесть дюймов его выше. Нэнси же находила, что изучать репрессор в качестве лаборантки намного лучше, чем быть студенткой и не изучать репрессор. Желая узнать мое мнение о возможности для нее этой новой карьеры, она ясно дала мне понять, что никогда не была и никогда не будет влюблена в Марка Пташне. Успокоенный этим, я дал ей свое благословение. И все же оказалось, что Нэнси была тем самым тонизирующим средством, в котором нуждался Марк. В присутствии такого методичного и дотошного человека, как она, гарантировавшего, что Марк не забудет ни об одном существенном для эксперимента реагенте, он смог последовательно выделить репрессор фага λ, и начать исследовать его молекулярные свойства. Марк и Нэнси вскоре показали, что репрессор представляет собой белок с молекулярной массой около 30 000. Хотя Нэнси поначалу верила, что Марк сможет выиграть гонку за репрессором, ему было известно обратное. Уолли и Бенно уже готовили статью, в то время как Марку, судя по всему, требовалось еще по крайней мере шесть недель лабораторной работы, прежде чем начать писать. Бенно регулярно поднимался на пятый этаж, чтобы проверить, как там идут дела, что немало раздражало Нэнси. Она думала, что он приходит, прежде всего, чтобы позлорадствовать. Но, видя, как Марк всегда вежливо принимает Бенно, Нэнси научилась вести себя столь же уверенно и учтиво. Что же касается Уолли, то Марк относился к нему с таким пиететом, что проиграть ему не было обидно. Уважение, с которым Нэнси относилась к Марку, было не менее очевидным: каждый день она ходила на Дивинити-авеню к машине, из которой продавали сэндвичи, чтобы купить ему обед — яичный салат и сэндвич, а иногда и шоколадный эклер для подкрепления его душевных сил.

Статья Уолли и Бенно "Выделение лак-репрессора" была отдана в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 24 октября 1966 года, как раз вовремя, чтобы выйти в декабрьском номере. Если бы я задержал предстаатение этой работы в журнал, чтобы дать Марку возможность завершить эксперименты, нужные для его собственной статьи, то дата публикации открытия Уолли и Бенно относилась бы уже к следующему году. Марк предпочел бы, чтобы я так и сделал, но я убеждал его, что никто не станет считать его работу менее важной из-за того, что она будет опубликована второй. 27 декабря статья "Выделение репрессора фага λ" ушла в PNAS и была опубликована в февральском номере 1967 года. Марк торжественно объявил о выделенном им репрессоре фага X на семинаре в чайной комнате нашей лаборатории за месяц до выхода его статьи. Комната была набита до отказа, и Марк в момент своего торжества ("Я все это сделал сам!") так и не поблагодарил Нэнси за ее ключевую роль в своем успехе. После семинара я строго отчитал его за это. Он сразу понял, что был чрезмерно поглощен самим собой, и в тот же вечер позвал Нэнси, чтобы извиниться, а позже прислал ей цветы.

Далее Марк и Нэнси стали проверять, работает ли их репрессор за счет связывания со специфическими последовательностями ДНК. Когда смеси радиоактивного репрессора фага λ, и ДНК этого фага центрифугировали вместе в градиенте сахарозы, они оседали вместе.

Полуденные семинары за сентябрь 1967.

Смеси репрессора фага λ с ДНК фага λ imm434, напротив, не оседали вместе. Этот результат, на который они очень надеялись, не удавалось воспроизвести в течение одной ужасной недели, пока Марк не догадался, что Нэнси случайно повысила уровень соли в их смесях. Она в волнении повторила эксперимент, используя исходный уровень соли. Новые результаты как раз поступали из счетчика изотопов, когда Нэнси и Марку надо было идти на семинар, проходивший этажом ниже. В середине доклада Нэнси не выдержала напряжения и вернулась в лабораторию, где сразу поняла, что все снова в порядке. Они с Марком впервые обошли Уолли и Бенно. Вернувшись с семинара, Марк закричал от радости, и они отправились повсюду разносить эту благую весть. Спустившись вниз, они застали Уолли и меня, уже уходивших из Биолабораторий. Когда Уолли узнал, что результат оказался воспроизводимым, он побледнел как полотно. Он не мог смириться с тем, что Марк обошел его.

В выходные Уолли приступил к аналогичному эксперименту, используя ДНК фага, полученного Бенно от Джона Бекуита из Гарвардской школы медицины. На этой ДНК был ген β-галактозидазы и участок, управляющий его считыванием. К утру понедельника Уолли сообщил, что получил предварительные положительные результаты и собирается быстро их проверить, тем самым снова оказавшись вровень с Марком и Нэнси. Наблюдая охвативший Уолли дух жестокого соперничества, Нэнси чувствовала, что может не выжить в беспощадной и преимущественно мужской борьбе, которую подразумевает работа ученого. А Марку этот эпизод во многом открыл глаза. Его пиетет по отношению к Уолли изрядно пошатнулся.

Но Уолли, ожидавшего, что он вот-вот догонит Марка и Нэнси, стало заносить. Его держали трудности с очисткой помеченного радиоактивной меткой лак-репрессора. Хотя Марк благородно задержал отправку своей статьи в Nature, собираясь позволить Уолли и Бенно опубликоваться одновременно с ним, после двух месяцев экспериментов они не были готовы даже начать писать, поэтому он послал свою статью раньше. Редактор Nature Джон Мэддокс был заранее предупрежден об этой работе и отправил ее в печать в тот же день, что получил.

Фрэнк Сталь (со спины), Джеральд Зсльцер, Марк Пташне, Уолли Гилберт и Селия Гилберт на Симпозиуме 1968 года в Колд-Спринг-Харбор.

Уолли Гилберт и Макс Готтесман в Колд-Спринг-Харбор в 1968 году.

Статья "Специфическое связывание репрессором фага λ ДНК этого фага" вышла 15 апреля 1967 года, всего через четыре дня после того, как ее получили в редакции Nature в Лондоне. Статья Уолли и Бенно "Лак-оператором служит ДНК" была передана в PNAS 28 октября — по крайней мере, вовремя, чтобы ее опубликовали в тот же календарный год.

Нэнси снова стала студенткой магистратуры осенью 1967 года и продолжила работать в лаборатории Марка. Я посоветовал ей подать заявление в Гарвард, и уже через неделю ее официально приняли. Марк тоже ободрял ее, говоря, что она умнее всех сравнительно немногочисленных женщин и большинства мужчин в Гарварде. Нэнси сияла от сознания одобрения со стороны человека, к которому она относилась с таким уважением. После всех несчастий Иеля все, похоже, устроилось наилучшим образом, включая ее помолвку с Бруком: вскоре после того, как она стала лаборанткой Марка, она также стала Нэнси Хопкинс. Они переехали на Троубридж-стрит, где их квартиру украсил мой свадебный подарок — свинья из кожи в натуральную величину, похожая на ту, которой Брук давно любовался в своем эксклюзивном студенческом клубе на Массачусетс-авеню.

После выхода своей второй статьи Марк стал больше демонстрировать свои левые убеждения и отправился на встречу с несколькими южноамериканским нейрофизиологами в Гавану, где он также встретился с карикатуристом Жюлем Файфером. После этого он отправился в Ханой и Сайгон в поездку, которую организовал бывший младший стипендиат, лингвист из Массачусетского технологического Ноам Хомский. В последний год у нас в чайной комнате больше говорили о Вьетнаме, чем о науке, а на протяжении всего доклада Этана Сингера из Массачусетского технологического о фагах λ, несущих бактериальные гены, я не мог оторваться от номера New York Times, посвященного Тетскому наступлению. За некоторое время до этого Бенно и Джон Бекуит прошагали по Массачусетс-авеню от Кембриджа до Бостона в составе демонстрации против американской политики в Юго-Восточной Азии, обсуждая по дороге фагов X. Сразу после Тетского наступления Бенно отправился вместе со своей будущей женой Барбарой в Нью-Йорк на большой антивоенный митинг в Центральном парке. Барбара придерживалась таких же леворадикальных взглядов, как Бенно. Они познакомились на одной из вечеринок у Марка, в его квартире на Сакраменто-стрит, к северу от Биолабораторий. Светловолосая Микки, девушка Марка, жившая вместе с ним, происходила из еще более левой, если не сталинистской среды. На выходные Марк нередко сбегал вместе со скрипкой в загородный дом на Кейп-Код, где много общался со своими политическими единомышленниками.

Летом 1967 года у Эльсбет, трехлетней дочери Уолли и Селии Гилберт, диагностировали неизлечимую метастатическую саркому. Они постоянно ходили в детскую больницу, и Уолли который допоздна засиживался в лаборатории, еще больше уставал. Двое других его детей, Джон и Кейт, прежде были в восторге от замечательного открытия репрессора, сделанного их отцом. Теперь настроение в доме на Апланд-авеню было мрачным. В надежде отвлечь их от этого несчастья я убедил Эрни Пендрелла, телепродюсера с ABC, пригласить Уолли и Марка на запланированную на ближайшее время передачу о науке. Первоначально он хотел посвятить часовой главный сюжет, спонсированный компанией North American Rockwell, моей работе. Но я сказал ему, что сюжет о гонке за репрессором покажет науку в самых ярких ее проявлениях и поможет людям осознать, что амбициозные молодые ученые, как и молодые поэты, больше способны к творчеству, пока их еще не сдерживает тормозящая сила зрелости, которая, как я чувствовал, уже кусала меня за пятки. С разрешения гарвардского начальства команда АБС приехала к нам во время второй недели февраля 1968 года и следовала за мной и Уолли, прогуливавшимся по Гарвард-Ярду, в то время как дети Уолли по сигналу увлеченно спрашивали: "Ты уже нашел его, папочка?" Через неделю телевизионная команда вернулась на буйную вечеринку, которую я устроил в день рождения Линкольна в своей квартире на Эппиан-Уэй.

К тому времени Марк уже твердо знал, что с i июля станет сотрудником Гарварда. Назначив его лектором по биохимии, а не старшим преподавателем, университет мог предложить ему зарплату, сравнимую с той, которую ему готовы были платить в Беркли — там ему предлагали ставку адъюнкт-профессора. Франсуа Жакоб писал Полу Доути в поддержку этого назначения: "Марк — самый одаренный молодой человек своего поколения биологов". Франклин Форд устроил быстрое решение этого вопроса администрацией. На следующий день после Рождества он написал мне, что решение Пташне остаться в Гарварде утверждено. Через несколько месяцев, когда Марк официально занял новую должность, гарвардский совет деканов присудил ему и Уолли престижную премию Ледли за 1968 год, включавшую денежный приз в размере 1600 долларов.

К тому времени Бенно вернулся в Германию, где стал профессором в Институте генетики Кельнского университета. За некоторое время до отъезда он еще раз изящно воспользовался генетическими методами, чтобы получить мутантных Е. coli, синтезировавших лак-репрессор в избыточном количестве. Внедрение их мутантного гена лак-репрессора в фага типа λ, позволило получить выход лак-репрессора в сотню раз больший, чем обычно. Перед самым отъездом Бенно из Гарварда Жак Моно, приехавший с визитом, заглянул, чтобы поздороваться и прокомментировать сделанное Бенно открытие лак-репрессора: "И все же, Бенно, это было прозаично". Затем он развернулся и ушел. Таким образом Жак, для которого этот виноград был зелен, признал, что удачные эксперименты, а не удачная идея позволили обойти его и его друзей из Института Пастера. Благодаря успехам Бенно, Уолли и Марка главным центром изучения регуляции генов был теперь не Париж, а Гарвард.

Непредвиденным побочным продуктом работ Уолли по очистке лак-реПрессора стало то, что они помогли моему аспиранту Дику Бёрджессу в оптимизации его методов очистки РНК-полимеразы. Нашей лаборатории как никогда хотелось лучше разобраться в механизме синтеза РНК на матрице ДНК. В 1963 году я дал своему аспиранту Джону Ричардсону в качестве темы для диссертации исследование РНК-полимеразы, фермента, синтезирующего РНК на матрице ДНК. РНК-полимераза была открыта в 1959 году, но установить ее молекулярную форму оказалось непросто. Джон обнаружил, что молекулярная масса РНК-полимеразы уменьшается вдвое, когда ее молекулы взвешены в высокоионизированном растворе. Но даже эта малая форма была больше, чем любая известная отдельная полипептидная цепочка, поэтому представлялось вероятным, что молекула РНК-полимеразы составлена из нескольких полипептидов меньшего размера. Однако электронно-микроскопические исследования, проведенные в Массачусетском технологическом, не позволили намного глубже разобраться в строении этой молекулы. Эти исследования показали, что молекулы РНК-полимеразы представляют собой более или менее сферические частицы диаметром 120, что соответствовало молекулярной массе почти в миллион атомных единиц массы. Джон перед самым отъездом в Париж, где он стал постдоком в Институте Пастера, воспользовался матрицами фага Т₇ и показал, что синтезируемые на них молекулы РНК содержат до десяти тысяч нуклеотидов. Это заставляло предположить, что их большая длина была связана с тем, что очищенный фермент не узнает нормальные стоп-сигналы фага Т₇ для синтеза РНК.

После отъезда Джона во Францию Дик Бёрджесс, который только что перешел к нам из Калтеха, продолжил работу над проблемой, связанной с большими размерами РНК-полимеразы. Каждую неделю Крис Вайсс, лаборант Уолли, разделял белки из тридцати литров клеток Е. coli на несколько фракций. Фракция, содержащая репрессор лактозы, шла Уолли и Бенно, а Дик забирал фракцию, содержащую РНК-полимеразу. В этой фракции по-прежнему содержалось очень много других белков, поэтому Дику пришлось разработать методику центрифугирования в градиенте глицерина, дававшую высокоактивный препарат РНК-полимеразы, который Дик назвал GG. В конце 1967 года он добавил в свой рецепт этап очистки на фосфоцеллюлозной колонке, что дало еще более чистую РНК-полимеразу, названную им PC.

В апреле 1968 года Дик выступил на конференции Федерации американских обществ экспериментальной биологии в Атлантик-Сити и доложил, что частицы РНК-полимеразы PC состоят из малых и больших субъединиц, которые он назвал α- и β-субъединицами соответственно. Через два месяца, на Гордоновской конференции по нуклеиновым кислотам в Нью-Гемпшире, он подробно изложил свои методы очистки препаратов РНК-полимеразы GG и PC, а позже разослал письменные протоколы в десяток заинтересовавшихся лабораторий, в том числе в лабораторию Экке Баутца в Университете Ныо-Джерси. К тому времени РНК-полимеразу изучал также аспирант Уолли Гилберта Джефф Роберте. Вначале, используя полученный Диком препарат GG, Джефф обнаружил, что он весьма активно транскрибирует ДНК фага λ. Но затем, когда Джефф воспользовался еще более очищенным препаратом PC, непостижимым образом ему не удалось обнаружить транскрипции этой ДНК.

Неожиданные отрицательные результаты, полученные Джеффом, заставили Дика задуматься о том, не удаляется ли в процессе очистки препарата PC какой-либо компонент РНК-полимеразы, необходимый для транскрипции ДНК фага X. Для выяснения этого он пропустил свежую порцию препарата GG через колонку для очистки препарата PC, чтобы проверить, приведет ли это снова к потере способности транскрибировать фаговую ДНК. После того как у него получился тот же отрицательный результат, что и у Джеффа, Дик показал, что фермент PC можно активировать, если снова добавить к нему белок, удаленный в процессе очистки. Эксперименты, проведенные на следующей неделе нашим постдоком, англичанином Эдрю Трэверсом, показали, что ингредиент, входящий в состав препарата GG и отсутствующий в препарате PC, представляет собой одну полипептидную цепочку, которую вскоре назвали α-фактором.

Прошло меньше недели, и Дик узнал, что Экке Баутц из Университета Нью-Джерси и его аспирант Джон Данн добились тех же результатов, используя препараты GG и PC, полученные согласно протоколу, который он послал им в июле. Дик, по моему совету, немедленно связался с Баутцем и Данном, чтобы предложить им включить их работу в совместную статью двух лабораторий о σ-факторе для Nature. Им понравилась эта идея, и 6 ноября они приехали в Гарвард. Их присутствие помогло мне отвлечься от проходивших в тот день президентских выборов. Только поздним вечером стало ясно, что Ричард Никсон одержал победу над Хьюбертом Хамфри. Даже открытие σ-фактора не помогало против уныния, которое я испытывал в оставшиеся дни той недели в связи с перспективой президентства Никсона.

Утром в понедельник, 11 ноября, мне на короткое время, казалось, открылась светлая сторона этого политического события. В номере Crimson за этот день я увидел напечатанный огромными буквами заголовок: "Пьюзи уходит из Гарварда". Статья под этим заголовком сообщала, что избранный президент Никсон совершил в Гарвард необъявленный визит. Приехав инкогнито в 21:00 предыдущего дня, он предложил Пьюзи должность министра почт в его администрации. После откровенной дружеской беседы за чаем с ванильными вафлями Пьюзи принял это предложение и позже назвал это событие "величайшим моментом" своей жизни. Однако очень скоро чувство радости, охватившее меня, рассеялось. Внизу той же страницы была другая статья, в которой сообщалось, что планируемая Библиотека Кеннеди будет перенесена из Кембриджа в Байонн в штате Нью-Джерси, и я осознал, что читаю один из шуточных номеров Crimson, которые время от времени готовили его редакторы, вероятно чтобы убедить самих себя, что они попали в Crimson, а не в Lampoon вовсе не от недостатка чувства юмора. После этого монументального разочарования уже ничто в Crimson не казалось мне смешным.

Поданная г декабря в Nature рукопись статьи об открытии α-фактора содержала только данные, полученные в Гарварде. Аналогичные эксперименты лаборатории Университета Нью-Джерси были сделаны меньшее число раз и не вполне доделаны. Работа Бёрджесса, Трэверса, Дана и Баутца "Фактор, стимулирующий транскрипцию РНК-полимеразой" была быстро опубликована в январе 1969 года в виде большой статьи[28]. Незадолго до публикации я объявил о прорыве, сделанном в нашей лаборатории, на лекции, прочитанной для поглощенного собственными успехами отделения биохимии Артура Корнберга в Стэнфорде. Это был момент, о котором раньше я не мог и мечтать: наши гарвардские Биолаборатории показали уровень биохимической компетенции, позволивший догнать и перегнать могущественный Стэнфорд.

В середине декабря Дик и Эндрю узнали от Экке Баутца и Джона Данна, что молекулы о-фактора исчезают в клетках, зараженных фагом Т₄, что позволяло объяснить, почему синтез собственной РНК бактерии прекращается вскоре после ее заражения фагом. Фаговая ДНК, судя по всему, кодировала фагоспецифические α-факторы, обеспечивавшие связывание молекул РНК-полимеразы со специфическими сигналами на самой фаговой ДНК. В течение последующих шести месяцев Эндрю Трэверс подтвердил эту гипотезу и в августе отправил в Nature статью "Фаговые сигма-факторы для РНК-полимеразы". В заключении этой статьи он высказал предположение, что подобные а-фактору факторы транскрипции могут отвечать за серьезные изменения схемы синтеза РНК, лежащие в основе механизмов развития высших организмов. Редакторы Nature вновь почувствовали, что у них на руках важная статья, и поспешили опубликовать ее всего через месяц с небольшим.

К началу февраля Дик защитил диссертацию и получил от Фонда Хелен Хей Уитни стипендию постдока, которая позволяла ему остаться в Гарварде, пока его умная светловолосая жена Энн не доделает собственную диссертацию доктора философии. Энн, происходившая из успешной и трудолюбивой висконсинской семьи, экспериментировала с бактериофагом φX₁₇₄ в лаборатории Дейва Денхардта, дальше по коридору. К тому времени Дик выяснил, что не одна, а две β-спирали входят в состав основы РНК-полимеразы (препарата PC), имеющей, таким образом, структуру α₂ββ₁. Кроме того, Дик и Эндрю получили предварительные данные о механизме работы σ-фактора при запуске синтеза РНК. Его роль, судя по всему, состояла в том, чтобы обеспечивать связывание основы РНК-полимеразы — комплекса α₂ββ₁ — с определенными участками на ДНК, с которых должен начинаться синтез РНК. В свою очередь, ферментативные свойства РНК-полимеразы связаны исключительно с ее основной составляющей, комплексом α₂ββ₁.

По-прежнему оставалось неясно, насколько важна роль G-фактора в управлении регуляцией генов по сравнению с ролью репрессоров и операторов. Берни Дэвис из Гарвардской школы медицины поспорил со мной на ящик вина, что моя группа в ближайшие два года не сможет открыть еще один бактериальный σ-фактор. Вскоре Эндрю сообщил Берни о полученных им предварительных данных о σ-факторе, контролирующем синтез рибосомальной РНК. Но время оказалось не на его стороне, и это стоило мне ящика вина. Однако Ричард Лосик, новый младший стипендиат, начал в Биолабораториях эксперименты, посвященные механизму образования спор у сенной палочки (Bacillus subtilits), и вскоре получил данные, наводящие на мысль о существовании специфического σ-фактора спорообразования у бактерий.

На симпозиуме в Колд-Спринг-Харбор в 1970 году: Джефф Роберте и Энн Бёрджесс (слева) и Джон Ричардсон и Дик Бёрджесс (справа).

Важность α-фактора впервые получила ощутимое признание в ноябре 1969 года, на конференции во Флоренции, посвященной РНК-полимеразе и транскрипции. С первым докладом выступил Дик Бёрджесс, приехавший из Женевы, где он работал теперь постдоком в лаборатории Альфреда Тиссьера. Спонсором конференции была миланская фармацевтическая компания Lepetit, производившая антибиотики рифамицин и рифампицин, которые, как выяснилось, убивали бактерии за счет связывания с β-субъединицей РНК-полимеразы. Джефф Роберте доложил на этой конференции о своем недавнем открытии так называемого с-белка, останавливающего синтез РНК в месте специфического стоп-сигнала на молекуле ДНК. Перед самой поездкой в Италию он отослал рукопись своей статьи "Факторы терминации для РНК-полимеразы" в Nature, где она была опубликована в декабре 1969 года. Низкое солнце создавало не самое лучшее освещение в галерее Уффици, но Палаццо Веккьо, где проходил прием участников, доставил мне удовольствие, сравнимое с удовлетворением от научной части этой трехдневной конференции. Даже необходимость слушать приехавшего из Рима министра не могла умалить радость от сознания того, что Биолаборатории по-прежнему находятся в центре исследований, посвященных механизму регуляции генов.

Усвоенные уроки

1. ДВА СЕРЬЕЗНЫХ УВЛЕЧЕНИЯ — ЭТО СЛИШКОМ МНОГО

Эксперименты, как и многие чисто теоретические замыслы, обычно требуют вложения усилий по меньшей мере впятеро больших, чем вы предполагаете поначалу. Чтобы быть профессионалом в любой области, будь то президентом университета, скрипачом, специалистом по ценным бумагам или ученым, нужны преданность своим задачам и увлеченность ими. Разделяя свое внимание между разными предметами, вы играете на руку своим соперникам, имеющим те же способности, но большую целеустремленность. Успешный банкир, который называет себя профессиональным виолончелистом, чаще всего не является ни тем ни другим. Его репутация банкира вполне могла сложиться трудами способных компаньонов, работающих круглые сутки, а игра на виолончели, в свою очередь, вполне может проигрывать из-за времени, потраченного на то, чтобы хотя бы изображать из себя банкира.

2. НЕ УВЛЕКАЙТЕСЬ ГОЛЬФОМ

Как только у вас в багажнике впервые будут замечены клюшки для гольфа, вы сразу станете предметом постоянных насмешек. Лишь немногим избранным, готовым ограничиться игрой время от времени и не мечтающим о счете меньше 90, стоит думать: "А не сыграть ли в гольф?" Как только вы всерьез увлечетесь идеей побить свой собственный рекорд (в настоящий момент, скажем, 94), вашим научным экспериментам по выходным придет конец. Вы станете одним из тех ученых, чей девиз: "Слава богу, сегодня пятница!", и будете изо всех сил бороться, чтобы не отстать от коллег, благоразумно выбравших менее просветленное, но более оживленное увлечение большим теннисом.

3. ГОНКИ В ПРЕДЕЛАХ ОДНОГО ЗДАНИЯ ВРЕДНЫ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ

Наличие серьезного конкурента, стремящегося к той же цели, — всегда источник волнений. Желание зла человеку, который все время находится рядом, истощает душевные силы, но не многие — если такие вообще есть — способны отключить в себе чувство, заставляющее желать сопернику провала. В науке дорога не есть цель, цель — это цель. И поэтому лучше, когда соперники находятся где-нибудь в другом городе, если не в другой стране. Когда они в том же здании, это ад в миниатюре, к тому же ад с пониженной производительностью. Однажды Жак Моно дал двум исследовательским группам, работавшим в соседних лабораториях, задание научиться синтезировать в пробирке β-галактозидазу. Возможно, он знал, что руководители этих групп и без того уже не любили друг друга. В любом случае в той гонке весной 1962 года никто так и не пришел к финишу.

4. СОПЕРНИКАМ, ПРИШЕДШИМ НОЗДРЯ В НОЗДРЮ, СЛЕДУЕТ ПУБЛИКОВАТЬСЯ ОДНОВРЕМЕННО

В интересах науки лучше, чтобы проигравший платил не все. Горечь проигранной на волосок от финиша гонки может сломить дух соперника, который в противном случае мог бы сподвигнуть вас на новые успехи. Поэтому, если вы выиграли у коллеги, который шел с вами ноздря в ноздрю, предложите ему опубликоваться одновременно в одном и том же журнале, а то и совместно. Посвященные из числа тех, кто ведет счет, в таких случаях обычно знают, что произошло, и это поставит вас выше в их глазах. Поступая с другими так же, как вы хотите, чтобы поступали с вами, можно надеяться на ответное великодушие в случае, когда в следующий раз уже вас обойдут у самого финиша.

5. ДЕЛИТЕСЬ ЦЕННЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Не пытайтесь монополизировать эффективные новые инструменты исследования или реагенты. Если бы Дик Бёрджесс не поделился своими препаратами РНК-полимеразы GG и PC со своим соседом по лаборатории Джеффом Робертсом, ему бы, скорее всего, не удалось первому открыть σ-фактор. Рука руку моет. Хотя, поделившись с Экке Баутцем и Джоном Данном своими протоколами по РНК-полимеразе, Дик и позволил им вступить в игру, впоследствии они немедленно поделились с ним своим открытием, что σ-фактор исчезает после заражения фагом Т₄. Эта взаимная открытость впоследствии помогла Эндрю Трэверсу рано включиться в охоту за фагоспецифическими а-факторами.