Нобелевские лауреаты: Джошуа Ледерберг

О том, почему сын палестинских эмигрантов не стал раввином, что будущий нобелиат принес на обряд Бар-мицвы вместо свитка Торы, и что он открыл вместе с молодой женой, рассказывает наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку». Сегодня мы продолжаем наш рассказ о Нобелевской премии по физиологии или медицине 1958 года, которую вручили сразу трем генетикам сразу за два важнейших открытия в области наук о живом. Во-первых, за принцип «один ген – один белок», а во-вторых, за генетическое присоединение бактерий к остальному миру живого. Удивительно, что три человека поделили премию в неравных долях. За первое открытие половину премии разделили между собой Джордж Бидл, о котором мы уже написали, и Эдуард Тейтем. А вторую половину «заграбастал» себе единолично более молодой Джошуа Ледерберг, хотя работу с бактериями, и первые открытия в этой области он сделал со своим наставником, Тейтемом, о котором речь пойдет в субботу. Впрочем, думаю, вряд ли в этой троице были обиды друг на друга. В любом случае, давайте рассказывать обо всем по порядку. Джошуа Ледерберг Родился 23 мая 1925 года. Монклер, Нью-Джерси, США Умер 2 февраля 2008 года, Нью-Йорк, США Нобелевская премия по физиологии или медицине 1958 года (1/2 премии, совместно с Эдуардом Тейтемом и Джорджем Бидлом. Тейтем и Бидл поделили между собой половину премии, вторую половину получил Ледерберг). Формулировка Нобелевского комитета (для Ледерберга): «За открытия, касающиеся генетической рекомбинации и организации генетического материала у бактерий (for his discoveries concerning genetic recombination and the organization of the genetic material of bacteria)». Несмотря на то, что наш герой родился в США, история появления его родителей в этой стране полна драматических поворотов. Незадолго до Первой мировой войны в США переехал дедушка Джошуа, отец его матери, Эстер Голденбаум. Его семья жила в Палестине, и дед сбежал от турок. Однако из-за начавшейся войны, семья не могла последовать за главой семьи. Правда, новоиспеченный американец посылал своим деньги. Пока суть да дело, Эстер в 1924 году вышла замуж (не по своей воле, а по воле сговорившихся родителей, как это бывает у правоверных евреев) – за Цви Гирша Ледерберга. Молодые люди даже успели открыть магазин одежды в Хайфе, но вскоре после этого переехали в Нью-Джерси, где Цви Гирш переквалифицировался в раввина в небольшой общине в Монклере. Там и родился первенец американской семьи Ледербергов. Правда, через полгода семья переехала на Манхэттен, где отец получил место в небольшой синагоге. Ледерберги переехали в США без гроша (цента? шекеля, которых тогда еще не существовало) в кармане. А Цви Гирш еще и болел, почти все младенчество своего сына. Так что героическая Эстер вытягивала на себе всю семью, само существование которой было под вопросом. Но все обошлось, и в 1928 году младший брат Джоша, Сеймур. Конечно, папа таки хотел, чтобы сын тоже стал раввином. Но иногда дар, полученный ребенком, оказывается сильнее всех желаний. Уже в семь лет Джош говорил: «Кем бы я хотел быть? Ученым-математиком, как Эйнштейн. Я открою несколько новых теорий в науке». На Бар-мицву (обряд совершеннолетия у иудеев, где юноша читает отрывок из Торы) Джош вместо свитка Торы принес «Введение в физиологическую химию» Мейера Бодянского. Каково? Учительница 12-летнего Джоша, миссис Фанни Риппер, писала: «В начале 1937 года у меня был самый необычный ученик, которого я до сих пор хорошо помню. Я до сих пор помню, как он подготовил статью о классификации простейших, используя в качестве литературы справки свою выпускную работу». Из старших классов Ледерберг выпустился в 15 с небольшим лет. Именно поэтому ему не позволили до осени поступать в Колумбийский университет – мал еще. Но уже тогда в США было место, где таланты, подобные Джошу, могли бы заниматься наукой: в 1939 году при поддержке первого главы IBM Томаса Уотсона в Нью-Йорке на Пятой Авеню появилась Научная лаборатория Американского института (The American Institute science Laboratory), где школьникам давали заниматься настоящей наукой. И Джош занялся химией клеточного ядра. Неплохо для неполных 16 лет! Когда же Ледерберг поступил в университет, его научная карьера понеслась так быстро, как, наверное, мало у кого. Уже в 1942 году (17 лет) Джош начал работать с Френсисом Райаном, который только что вернулся из Стэнфорда, где работал с… Правильно, с красной плесенью Neurospora crassa у Джорджа Бидла и Эдварда Тейтема. Об их открытиях 1941 года мы уже упоминали и подробнее расскажем в субботу, а пока что сам Джошуа начал работать с плесенью. Тем временем, поработав по программе подготовки кадров для флота (война все-таки), Ледерберг стал задумываться о том, что делать дальше. И тут в Йельский университет в 1945 году перешел работать Тейтем. Который к тому времени заинтересовался важным вопросом: есть ли у бактерий гены? Райан посоветовал своему ученику попроситься к Тейтему в лабораторию. На удивление, Тейтем не только ответил на письмо, но и помог получить стипендию под это дело. И взял к себе гениального студента с кучей экспериментов в его талантливой голове. Почему вопрос с бактериями стоял остро? Дело в том, что достаточно долго считалось, что раз у прокариотов нет ядра и хромосом, то и генов у них тоже нет. И полового размножения тоже нет. Тем не менее, в 1944 году Освальд Эйвери, Колин МакЛеод и Маклин МакКарти провели изящный эксперимент: взяли два отличающихся штамма пневмококка, один убили, другой оставили живым и оба ввели экспериментальному животному. Потом, через некоторое время из животного бактерию выделили, и оказалось, что в полученном штамме есть признаки как живого, так и мертвого штаммов, введенных животному. Тейтем решил подвергнуть бактерию, которая вскоре станет классическим модельным организмом бактериологов, кишечную палочку, радиации – и оказалось, что они тоже мутируют, как и красная плесень. В том же 1944 году, еще в Стэнфорде, Тейтем получил мутантные ауксотрофные (не способные синтезировать отдельные вещества) штаммы E.coli. И именно с ними начал экспериментировать Ледерберг. Давайте распишем диспозицию штаммов, с которыми работали ученые. Один штамм, Y-10, не мог вырабатывать треонин, лейцин и витамин B1 (тиамин), ему их приходилось добавлять в чашку Петри. Но он мог вырабатывать биотин и метионин. Другой штамм, 58-161, наоборот, испытывал проблемы именно в биотине и метионине. Таким образом, у нас есть штаммы B+M+T-L-B1- и B-M-T+L+B1+ Предположив, что у бактерий таки да, есть гены и там, таки да, действует принцип «один ген – один фермент», Ледерберг скрестил два штамма и получил штамм B+M+T+L+B1+. То есть, абсолютно нормальную самодостаточную бактерию. Вероятность обратной случайной мутации была равна 10-21. Оставался лишь вариант того, что нормальные бактерии возникли как результат рекомбинации родительских генов и проявления доминантных свойств. Таким образом, он и подтвердил возможность полового размножения у бактерий (по крайней мере, переноса генов от одного штамма к другому). Позже он выяснит, что варианты передачи генетической информации могут быть разными (например, через фаги). Главный результат работ Ледерберга, который впоследствии показал и то, что генетический материал от бактерии к бактерии может передаваться вирусами, бактериофагами, конечно, это возвращение единства генетического и биохимического мира. Удивительно то, что свою нобелевскую работу (а точнее, ее начало), наш герой сделал всего в 21 год! Интересно, что в то же время он впервые женился – на очень талантливом микробиологе, аспирантке Тейтема Эстер Циммер. Она тоже многое сделает для изучения переноса генов в бактериях (именно ей вместе с мужем принадлежит честь открытия бактериофага лямбда, который поражает кишечную палочку, а затем она откроет F-плазмиду, необходимую для полового процесса у бактерий). Нобелевскую премию наш герой получил в 33 года, став одним из самых молодых нобелиатов. Он прожил после премии еще полвека, занимаясь огромным количеством вещей – от обсуждения внеземной жизни (он, кстати, и является автором термина «экзобиология») до философии науки. Когда жизненный путь Джошуа Ледерберга завершился на девятом десятке, его коллеги напишут: «От нас ушел один из самых экстраординарных ученых ХХ века. Невозможно даже попытаться написать полноценный некролог или мемориальную статью об этом человеке».