В 1927 году английский врач Фред Гриффит провел весьма интересный эксперимент, результаты которого казались необъяснимыми. Гриффит ввел мышам подкожно культуру живых, но безвредных пневмококков, а кроме нее — мертвые пневмококки другого, смертельно опасного вида. На следующий день все мыши погибли, причем причиной их смерти оказалось «потомство» ранее безобидного штамма пневмококков — размножившись, эти пневмококки превратились в другой штамм, тот самый смертоносный штамм, который днем раньше, до введения его мышам, был умерщвлен. Более того — смертоносные свойства некогда безобидных, но превратившихся в убийц бактерий передавались их потомкам вновь и вновь!
Здравый смысл, без которого существование науки невозможно, не мог объяснить, каким образом мертвые бактерии смогли сотворить это совершенно живое чудо. Ни Гриффиту, ни его современникам (подтвердившим его результаты) и в голову не пришло, что виновницей поразительного преображения штамма безвредных пневмококков в коварных убийц стала субстанция, выделенная сорок лет назад Мишером из человеческого гноя.
Скорее всего, Гриффит никогда не слышал о Мишере и, видимо, ничего не знал о ДНК. Он самостоятельно заключил, что убитая культура токсичных пневмококков снабжала живых и размножающихся невирулентных (безвредных) пневмококков неким «питанием», поглощая которое безвредные бактерии каким-то образом начинали производить бактерии вредоносные. Гриффит был настолько убежден в правильности своей теории, что совершенно упустил из виду тот факт, что вирулентное потомство изначально невирулентного вида продолжало передавать смертельную вирулентность все новым и новым поколениям бактерий, несмотря на полное отсутствие этого «питания»
[152].
Конечно, теория Гриффита ошибочна, однако обнаруженное им явление было невероятно важно для дальнейшего развития генетики. Но удивительное дело — оно совершенно не заинтересовало тогдашних генетиков, погруженных в исследования их любимой дрозофилы. В 1931 году эпохальный эксперимент Гриффита привлек внимание очень робкого, маленького, лысеющего холостяка по имени Освальд Теодор Эвери, канадца по происхождению, врача по образованию, занимавшегося научными исследованиями в Рокфеллеровском институте.
Еще в молодости, работая с биохимиком Майклом Хейдельбергером, Эвери открыл химическую природу капсул четырех типов пневмококков, с которой была связана не только токсичность, но и серологическая специфичность этих бактерий. Кроме того, молодые ученые установили, что капсула каждого вида пневмококков состоит из специфического полисахарида.
Четыре полисахарида, хотя и состоявшие из похожих, простых молекул сахара, резко отличались друг от друга по своим биологическим свойствам. Вполне вероятно, что этот факт, установленный Эвери на раннем этапе его карьеры, навел его на мысль о том, что биологические свойства любой макромолекулы зависят от внутренних взаимосвязей между составляющими ее молекулами. Это была совершенно новая идея — даже самые выдающиеся биохимики приняли ее только во второй половине XX века. Конечно, если бы Мишер или кто-то из его ближайших последователей знал о зависимости биологических свойств макромолекулы от взаимосвязей между образующими ее частями, роль ДНК в передаче наследственной информации была бы открыта на полвека раньше. В 1930 году эта поразительная истина не была до конца очевидна и самому Эвери, недаром он поручил своим лаборантам проверить удивительные результаты Гриффита. И ассистентам Эвери не потребовалось много времени, чтобы их подтвердить. Дж. Лайонел Эллоуэй сообщил, что ему легко удалось преобразовать невирулентный пневмококк в вирулентный, просто добавив экстракт мертвых вирулентных пневмококков в колонию их невирулентных собратьев, растущую в пробирке. Узнав об этом, Эвери загорелся идеей определить природу субстанции, благодаря которой один вид пневмококков превращается в другой. Даже быстро развивавшийся гипертиреоз, практически выведший ученого из строя на четыре года, не поколебал его решимости идентифицировать загадочное вещество. После гибели Гриффита в 1941 году, во время немецкой бомбардировки, Эвери раздобыл его фотографию и до самого выхода на пенсию держал ее на своем столе в Рокфеллеровском институте.
Эвери работал не в одиночку. В 1935 году к нему присоединился еще один канадский врач, Колин Маклеод, а в 1941 году в их команду вошел Маклин Маккарти, недавний выпускник медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. Оба врача внесли огромный вклад в тридцатисемилетнее исследование химических свойств того, что они называли трансформирующим агентом.
На первом этапе анализа этого трансформирующего агента им удалось выделить небольшое количество ДНК. Несмотря на присутствие следов других химических веществ, в том числе и небольшого количества белков, гениальное чутье одного или нескольких членов группы Эвери — Маклеода — Маккарти подсказало им выбрать в качестве объекта более пристальных исследований именно фракцию ДНК. Мы никогда не узнаем, кому именно в голову пришла эта идея, но можем быть совершенно уверены в том, что Эвери, будучи лидером группы, если сам и не сделал решающего вывода, то, во всяком случае, не стал его оспаривать.
Итак, на протяжении многих лет три врача использовали все доступные им иммунологические, химические, биологические и физико-химические методы, чтобы выделить ДНК, и только ДНК, из специфических экстрактов. С самого начала во всех выделявшихся ими ДНК обнаруживался трансформирующий агент. Самой сложной оказалась задача освобождения ДНК от малейших следов белка, с которым она была связана в нуклеопротеиновом комплексе пневмококка. Эвери отлично знал, что, согласно общепринятой точке зрения, трансформирующим агентом может служить только белок с его невероятно сложным строением. Однако Эйвери хорошо понимал, что общепринятая точка зрения не всегда истинна.
Может быть, наиболее ярким доказательством трансформирующей способности ДНК явилась характерная утрата этой способности после добавления фермента, разрушающего кислоту. Через несколько лет, в основном благодаря усилиям Маккарти, группа сообщила об успешном выделении в чистом виде этого ДНК-разрушающего фермента.
Десятого декабря 1943 года, уступив настойчивым просьбам коллег, Эвери выступил с лекцией перед всеми сотрудниками Рокфеллеровского института и сообщил, что чистая ДНК, выделенная из мертвых инкапсулированных пневмококков III типа, оказалась способной преобразовывать культуру неинкапсулированных пневмококков II типа в инкапсулированные пневмококки III типа.
В конце лекции, как рассказывал Маккарти
[153], коллеги устроили Эвери овацию; однако когда председательствующий предложил задавать вопросы или выступать с комментариями, в зале воцарилась мертвая тишина. Наконец поднялся один из бывших сотрудников Эвери и поведал публике, как велись многолетние исследования, результаты которых только что были представлены. Потом он вернулся на свое место. Председательствующий, доктор Шнайдер, позже рассказывал Маккарти:
