Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества - Уолтер Айзексон

Некоторые полагают, что ее источником был космос. Но, возможно, дело обстояло проще и на Земле в доисторические времена присутствовали химические составляющие РНК, которые соединялись друг с другом в результате естественного случайного смешивания. В тот год, когда Даудна пришла в лабораторию Шостака, биохимик Уолтер Гилберт назвал эту гипотезу “миром РНК”[40].

Неотъемлемое свойство живых существ заключается в том, что они владеют методом создания новых организмов, подобных себе: они способны к воспроизводству. Следовательно, если вы хотите сказать, что РНК могла быть молекулой-предшественником, которая привела к зарождению жизни, полезно будет продемонстрировать процесс ее самовоспроизводства. Именно такую цель и поставили перед собой Шостак и Даудна[41].

Даудна применяла множество тактик для создания РНК-фермента, или рибозима, который мог бы связывать маленькие фрагменты РНК. В конце концов они с Шостаком смогли создать рибозим, который с помощью сплайсинга производил собственную копию. “Эта реакция демонстрирует возможность воспроизводства РНК при использовании РНК в качестве катализатора”, – написали Даудна и Шостак в статье, вышедшей в журнале Nature в 1989 году. Биохимик Ричард Лифтон позже назвал эту статью “чудом технического мастерства”[42]. Даудна стала восходящей звездой царства исследований РНК. Пока оно оставалось на задворках биологии, но в последующие два десятилетия знания о поведении маленьких фрагментов РНК обрели большую важность как в сфере редактирования генома, так и для борьбы с коронавирусами.

В аспирантуре Даудна приобрела особую комбинацию навыков, которая отличала Шостака и других великих ученых: она прекрасно справлялась с проведением экспериментов и также задавала грандиозные вопросы. Она понимала, что дьявол в деталях, но при этом не забывала об общей картине. “Дженнифер была великолепна в лаборатории, потому что делала все быстро и точно, у нее в руках все спорилось, – говорит Шостак. – Но еще мы говорили о том, почему важно задавать поистине грандиозные вопросы”.

Даудна также оказалась отличным командным игроком, что очень радовало Шостака, который сам был таким же, как и Джордж Черч и некоторые другие ученые из Гарвардской медицинской школы. Это видно по количеству соавторов в большинстве ее статей. В научных публикациях первым указывается автор – как правило, молодой исследователь, – который проводил большую часть экспериментов, а последним – научный руководитель или директор лаборатории. Перечисленные в середине обычно выстраиваются по значимости внесенного вклада. В одной из важных статей для журнала Science, с подготовкой которой Даудна помогала в 1989 году, ее имя стоит в середине списка, потому что в то время она была наставником удачливого гарвардского студента-бакалавра, подрабатывавшего в лаборатории, и посчитала, что ведущим автором должен стать студент. В последний год работы в лаборатории Шостака ее имя появилось в списке авторов четырех научных статей в престижных журналах, и во всех них описывалось, как молекулы РНК осуществляют самовоспроизводство[43].

Шостак также отметил готовность и даже желание Даудны решать трудные проблемы. Это стало очевидно ближе к завершению ее работы в лаборатории Шостака в 1989 году. Она поняла, что сможет разобраться в работе фрагментов РНК, осуществляющих самосплайсинг, только если изучит его строение атом за атомом. “В то время считалось, что структура РНК настолько сложна, что ее, возможно, не удастся открыть, – вспоминает Шостак. – Почти никто уже и не пытался”[44].

Знакомство с Джеймсом Уотсоном

Первое выступление Дженнифер Даудны на научной конференции состоялось в лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, и Джеймс Уотсон на правах хозяина сидел, как обычно, в первом ряду. Было лето 1987 года, и он организовал семинар, чтобы обсудить “эволюционные события, которые могли дать толчок к появлению живых организмов, ныне существующих на Земле”[45]. Иными словами: как зародилась жизнь?

На конференции главным образом обсуждали недавние открытия, демонстрирующие, что некоторые молекулы РНК способны к самовоспроизводству. Поскольку Шостак не мог участвовать, Даудну, которой было всего двадцать три года, пригласили вместо него представить их работу над созданием самовоспроизводящейся молекулы ДНК. Получив подписанное Уотсоном письмо, адресованное “уважаемой мисс Даудне” (она еще не стала доктором Даудной), она не только тотчас приняла приглашение, но и поместила письмо в рамку.

Ее выступление, основанное на статье, написанной в соавторстве с Шостаком, изобиловало техническими подробностями. “Мы описываем делеции и замены в каталитическом и субстратном доменах самосплайсирующегося интрона”, – начала она. Такое предложение не может не взволновать исследователей-биологов, и Уотсон принялся делать заметки, внимательно слушая. “Я так сильно нервничала, что у меня ладони вспотели”, – вспоминает Даудна. Но по окончании выступления Уотсон поздравил ее, а Том Чек, который провел исследование интронов, проложившее дорогу к статье Даудны и Шостака, наклонился и шепнул: “Отличная работа”[46].

На конференции Даудна решила прогуляться по кампусу. По дороге она встретила слегка сутуловатую женщину. Это была биолог Барбара Макклинток, которая более сорока лет работала в Колд-Спринг-Харбор и недавно получила Нобелевскую премию за открытие транспозонов, или “прыгающих генов”, которые могут перемещаться в геноме. Даудна остановилась, но постеснялась представиться. “Мне показалось, что я стою рядом с богиней, – говорит она, по-прежнему с восхищением. – Вот женщина, такая знаменитая и невероятно авторитетная, как ни в чем не бывало идет в лабораторию, обдумывая следующий эксперимент. Она была той, кем я хотела стать”.

Даудна осталась на связи с Уотсоном и впоследствии посетила множество устроенных им конференций в Колд-Спринг-Харбор. С годами он становился все более скандальным, бесконтрольно высказывая свои соображения о генетических различиях между расами. Даудна старалась не допустить, чтобы из-за такого поведения у нее пропало уважение к его научным достижениям. “Когда мы встречались, он часто говорил что-нибудь, что считал провокационным, – говорит она, смеясь и словно оправдываясь. – Таким уж он был. Вы ведь понимаете”. Хотя Уотсон нередко во всеуслышание высказывался о внешнем виде женщин, начав с описания Розалинд Франклин в “Двойной спирали”, он был для них хорошим наставником. “Он оказал большую поддержку моей близкой подруге, когда она была постдоком, – говорит Даудна. – И это повлияло на мое мнение о нем”.

Глава 7. Новые повороты

Структурная биология

С тех самых пор, как Даудна заинтересовалась чувствительными к прикосновениям листьями сонной травы, которую она находила в детстве, гуляя на Гавайях, она проявляла огромное любопытство к изучению механизмов природы. Почему листья похожего на папоротник растения сворачивались, когда до них дотрагивались? Как химические реакции вызывают биологическую активность? Даудна научилась замирать, как мы все порой замираем в детстве, и задумываться над устройством вещей.

Биохимия давала множество ответов, показывая, как ведут себя химические молекулы в живых клетках. Но была и сфера, которая заглядывала еще глубже в мир