50 лет генетическому коду: клюк к жизни и смерти⁠⁠

10 декабря 1968 года Нобелевскую премию по физиологии и медицине вручили трем американских биологам. Ее получили Роберт Холли, Хар Корана и Маршалл Ниренберг. Формулировка премии звучит так: «За расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белков».

Даже сегодня мысли о ДНК как о таинственном ключе от нашего тела заставляют нас нервничать. А 50 лет назад это открытие было настоящим землетрясением для мира науки. Оказалось, что человек – это совокупность символов в крови. А их можно просчитать и раскодировать.

КАК РАЗГАДАЛИ ДНК

После того как Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон (Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 года) разобрались, как устроена ДНК, стало понятно, как природа записывает наследственную информацию. Она это делает с помощью четырех нуклеодитов (можно сказать, букв). Неясно было одно: что же конкретно записывается?

Было ясно, что в ДНК хранится информация о синтезе белков. Белки создает специальный клеточный органоид – рибосома. Она бежит по последовательности букв, сохраненных ДНК, и ее читает. Информация ДНК – это команды на синтез аминокислот, из которых строятся белки.

Сразу стало понятно, что отдельная буква не может быть командой на синтез аминокислоты. Ведь букв всего четыре, а аминокислот – 20.

Впоследствии физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что командой на синтез определенной аминокислоты должна быть тройка последовательных букв (триплет). Двух букв для кодирования 20 разных аминокислот не хватает - двухбуквенных наборов всего 16. В вот трехбуквенных хватает и даже с избытком. Их 64.

КЛЮЧ ОТ НАШЕГО ТЕЛА

И началась работа. Биологи предлагали рибосоме разные триплеты (кодоны) и смотрели, что она будет делать. Больше всего это напоминало компьютерный взлом зашифрованного сообщения.

Английский математик Алан Тьюринг прямо сравнил работу ученого с с работой криптоаналитика. «Существует удивительно близкая параллель между задачами физика и криптографа. Система, по которой зашифровано сообщение, соответствует законам Вселенной, перехваченные сообщения — имеющимся наблюдениям, ключи дня или сообщения — фундаментальным константам, которые надо определить. Сходство велико, но с предметом криптографии очень легко оперировать при помощи дискретных механизмов, физика же не так проста».

Но если физика не так проста, то расшифровка генетического кода буквально совпала с работой криптоаналитика.

ЯЗЫК ЖИЗНИ И СМЕРТИ

Постепенно биологи поняли, что по информации ДНК бежит считывающая рамка. Когда она считывает старт-кодон, начинается синтез белка. Дальше рамка сдвигается – всегда на три символа – и получает команду. Когда рамка считывает стоп-кодон, синтез завершается. После нескольких лет интенсивной работы было установлено соответствие между конкретными кодонами (тройками нуклеотидов) и аминокислотами.

Это была огромная победа. Люди научились читать ДНК. Был сделан первый шаг в понимании того, что же все-таки в ДНК записано.

ДНК – это сообщение, которое природа передает сквозь время, от поколения к поколению, через миллиарды лет прямо в наше тело. Нам очень важно знать, как это сообщение меняется и что оно содержит. Потому что наша ДНК - это мы.

Сегодня ученые знают намного больше, чем знали Холли, Корана и Ниренберг. Но они были первыми. 10 декабря 1968 года Нобелевская премия была вручена за первые шаги в понимании совершенно нового языка, языка жизни.

Влияние этого события на развитие науки переоценить невозможно. Ведь если мы понимаем что написано, мы можем изменить сообщение, мы можем сами начать говорить на языке ДНК.