Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК - Гарет Уильямс

сама разделяется на две половинки, которые мигрируют к противоположным концам клетки, за каждой из них тянется хвост, как за крошечной кометой. Два хвоста соединяются в середине, образуя веретено, к которому прикрепляются хромосомы для последних па своего танца.

Рис. 3.3. Деление клетки (митоз) с указанием этапов процесса.

Он продолжил изучать образование икринок и сперматозоидов у саламандр и морских ежей и обнаружил, что деление клетки не заканчивается так, как в других тканях. Эти зародышевые клетки проходят стадии митоза точно так же, как клетки жабр и мочевого пузыря – но две дочерние клетки потом еще раз подвергаются делению, так что получается четыре клетки, каждая из которых содержит только половину нормального количества хромосом (т. е. три у саламандр). Это наблюдение, сделанное в 1883 году, подтвердило результаты ван Бенедена о том, что сперма и икра лошадиной острицы содержит половину от числа хромосом, имеющихся в клетках других тканей.

Флемминг идеально описал этот процесс[52], но никак не назвал его. Это сделали Дж. Б. Фармер и Дж. Э. Ш. Мур, назвавшие процесс «мейоз»[53] в статье, опубликованной в 1905 году. Окончательное редукционное деление – важный этап в подготовке яйцеклеток и сперматозоидов к слиянию, в результате которого получается оплодотворенная яйцеклетка, содержащая полный набор хромосом, при этом от каждого из родителей поступает половина генетического материала.

Числа и значение

Другие исследователи быстро взяли за основу работу Флемминга, выявляя хромосомы различных животных и растений при помощи гистологических красителей. Сухой остаток: количество хромосом в животных и растительных клетках значительно варьируется от вида к виду, но является постоянным для всех клеток одного вида (за исключением половинного набора у половых клеток).

Не поддается объяснению, от чего зависит количество хромосом какого-либо вида[54], отсутствует связь с его биологической сложностью. У любимых Флеммингом саламандр 6 хромосом, у мушек-дрозофил – 8, у людей – 46 (точное количество ученые не могли согласовать до конца 1950-х годов). Любителям викторин, возможно, будет интересно, что у мелколепестника и черного муравья-бульдога всего две хромосомы; что млекопитающее с самым большим числом хромосом (92) – крабоядная крыса Питтье; и что к видам с наибольшим числом хромосом относятся бабочка-голубянка (лат. Agrodiaetus) (268) и ужовник (целых 1260).

Размер и форма хромосом также заметно варьируются. Самая маленькая хромосома человека, 21-я, составляет примерно пятую часть длины самой большой, первой хромосомы. Большинство хромосом похожи на нити или червей и состоят из двух спаренных хроматид, соединенных вместе у «центромеры», так что получается две пары неравных концов. У некоторых видов хромосомы необычной формы, например массивные пушистые хромосомы «типа ламповых щеток»[55] у амфибий (впервые описаны Флеммингом у икринок аксолотля) и угловатые, напоминающие шпильки, у острицы.

При большом увеличении на окрашенных хромосомах видны чередующиеся яркие и бледные полосы. Это не случайные граффити, нарисованные природой. Конкретный краситель создает на каждой хромосоме определенный рисунок исчерченности, который настолько надежен, что с его помощью можно определить расположение нормальных генов и мутаций. Некоторые мутации выглядят как участок, выпадающий из нормальной последовательности, или дополнительный кусок, вставленный между двумя обычно прилегающими друг к другу полосами.

На некоторые очевидные вопросы о хромосомах ответы были найдены относительно быстро. Образуются ли они каким-то образом из зерновидной материи внутри ядра при подготовке к великому событию деления клетки? Или они находились внутри все это время, скрытые, словно полезные ископаемые, чтобы стать видимыми только тогда, когда растворяется остальная часть ядра? Последнее утверждение оказалось справедливым, поскольку концы напоминающих шпильки хромосом острицы можно было разглядеть как выпуклости на оболочке ядра, когда оно заново формируется после деления клетки.

Следующий вопрос: из чего сделаны хромосомы? Кое-какие зацепки появились быстро, но не были поняты в течение нескольких лет. В 1872 году, всего через пару лет после публикации первой работы Мишера, эстонский ботаник Эдмунд Руссов обнаружил, что хромосомы в клетках пыльцы растворяются в щелочи[56] – но не обратил внимания, что он наткнулся на тот же феномен, который первым заставил Мишера обратить внимание на необычность вещества, которое он назвал нуклеином.

Почти через 10 лет Эдуард Захариас продолжил один из экспериментов Мишера, попробовав растворить хромосомы при помощи пепсина[57] – фермента, расщепляющего белки. Ему это не удалось, подобно тому, как ядра оставались целыми в экстракте гноя у Мишера. Захариас сам не увидел связи, но ее увидел Флемминг. Он написал в 1882 году, что «возможно, хроматин – то же самое, что нуклеин»[58]. Это было первым намеком на то, что открытое Мишером вещество ядра могло быть одной из основных составляющих хромосом.

Самая большая загадка – какова функция хромосом – все еще оставалась неразгаданной к тому времени, как век подошел к концу, а Флеммингу остались последние два года активной жизни. Некоторые ученые были заинтересованы предположением, что хромосомы переносят наследуемые характеристики; но голоса высмеивающих эту идею звучали громче.

Такой приятный человек, как Вальтер Флемминг, заслуживал лучшего[59] в пришедшей к нему слишком рано старости. Когда ему было за 40, у него развилось прогрессирующее неврологическое заболевание с мышечной слабостью и изнурительными приступами боли. Ему пришлось поставить крест на ежегодных вылазках на свободу, когда он ловил бабочек на высокогорных альпийских лугах по окончании учебного года. Об упадке его сил можно судить по темпам роста его коллекции бабочек: пополняясь все медленнее, она достигла внушительного числа 4290 экспонатов, а затем больше не увеличивалась. Наколов на булавку свою последнюю бабочку летом 1901 года, Флемминг сломал бедренную кость при падении и слег в постель до конца жизни.

Его последняя большая работа, о центриоли, была опубликована в 1891 году. После этого он продолжал переписываться со своими учеными-коллегами и твердо отстаивать свои выводы вопреки всем посягательствам. Как и подобает благородному человеку, всем несогласным он отвечал вежливым, хорошо обоснованным изложением доказательств. Проведя почти пять мучительных лет прикованным к постели со сломанным бедром, Вальтер Флемминг умер от воспаления легких в начале августа 1906 года в возрасте 62 лет.

Глава 4

Командировка в сад[60]

22-летнему молодому человеку предстояло настоящее приключение[61]: поручение сочетало в себе пропаганду и шпионаж, поездку через всю Германию с северо-востока Франции до сердца Австрийской