Один из ключей к разгадке структуры ДНК нашёл учёный, который позже начал бояться последствий того, что человечество сделает с этим открытием. Эрвин Чаргафф пережил распад империи, нацизм, эмиграцию и стремительный взлёт молекулярной биологии, а затем увидел, как его собственные исследования стали частью научной революции, к которой он относился всё более настороженно. Его биография — редкий случай, когда история великого открытия постепенно превращается в историю сомнения.
Эрвин Чаргафф
Эрвин Чаргафф (англ. Erwin Chargaff) — американский учёный еврейского происхождения родом из Буковины. Он стал одним из важнейших биохимиков XX века: открытые им закономерности состава ДНК помогли Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику понять устройство двойной спирали. Однако во второй половине жизни Чаргафф всё чаще выступал уже как критик современной науки, предупреждая об опасности вмешательства человека в наследственный материал.
Биография
Эрвин Чаргафф родился 11 августа 1905 в ныне украинском городе Черновцы, тогда ещё принадлежавшем Австро-Венгрии. Детство и юность Чаргаффа были связаны прежде всего с Веной. Он учился в гимназии на Вазагассе, а в 1923 году поступил в университет. Первоначально его интересовала филология, но довольно быстро он выбрал химию и продолжил образование в Венской высшей технической школе. При этом на формирование его мировоззрения влияла не только наука. В молодости Чаргафф посещал выступления Карла Крауса — знаменитого венского писателя, сатирика и беспощадного критика своего времени. Позднее эта манера — резкая, ироничная и очень точная — заметно проявится и в его собственных книгах.
В 1928 году Чаргафф защитил докторскую диссертацию по химии под руководством Фрица Файгля. Получив стипендию, он отправился в Соединённые Штаты и начал работать в Йельском университете, где исследовал липиды бактерии, вызывающей туберкулёз. Через два года он вернулся в Европу и продолжил академическую карьеру в Берлине.
Этот этап закончился в 1933 году, когда к власти в Германии пришли национал-социалисты. Из-за своего еврейского происхождения Чаргафф был вынужден покинуть страну. Сначала он перебрался в Париж и некоторое время работал в Институте Пастера, а в 1935 году окончательно эмигрировал в Соединённые Штаты. Нью-Йорк стал его домом на оставшуюся жизнь. В Колумбийском университете Чаргафф сначала получил должность ассистент-профессора, а в 1952 году стал профессором биохимии. Именно здесь он провёл исследования, которые сделали его имя частью истории молекулярной биологии.
ДНК и главное открытие
К середине XX века учёные уже знали, что ДНК содержит четыре азотистых основания — аденин, тимин, цитозин и гуанин. Однако сама молекула ещё воспринималась многими как сравнительно однообразная структура. Существовало представление, что четыре основания повторяются в ДНК примерно в одинаковых пропорциях, а значит, сама молекула казалась слишком простой, чтобы хранить огромный объём наследственной информации. Чаргафф решил проверить это экспериментально. Во второй половине 1940-х годов его лаборатория начала тщательно измерять количество четырёх оснований в ДНК разных организмов. Результаты показали, что состав ДНК у биологических видов различается. Это означало, что молекула вовсе не является однообразным повторением одинаковых блоков и действительно может содержать сложную информацию. При этом обнаружилась ещё одна закономерность: количество аденина практически всегда соответствовало количеству тимина, а количество цитозина — количеству гуанина. Эти соотношения впоследствии получили название правил Чаргаффа. Учёный также показал, что состав ДНК остаётся одинаковым в разных тканях одного организма и практически не зависит от возраста, питания или условий окружающей среды. Сам Чаргафф ещё не знал, почему основания соотносятся именно таким образом. Но найденная им закономерность уже указывала на существование скрытого принципа построения молекулы. Несколько лет спустя именно этот принцип поможет другим исследователям объяснить структуру ДНК.
Уотсон и Крик
В мае 1952 года Чаргафф встретился в Кембридже с молодыми исследователями Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком, которые пытались определить структуру ДНК. Встреча произвела на него далеко не лучшее впечатление. Чаргафф обнаружил серьёзные, на его взгляд, пробелы в их химических знаниях. По его воспоминаниям, Крик не смог правильно воспроизвести некоторые принципиальные различия между четырьмя основаниями ДНК, поведение Уотсона также не вызвало у Чаргаффа особого уважения. Позднее он язвительно вспоминал их как своего рода «научных клоунов». Тем не менее именно эти исследователи сумели воспользоваться закономерностями, которые открыл Чаргафф. Если количество аденина всегда соответствует тимину, а цитозина — гуанину, естественно было предположить, что эти основания образуют пары.
Решающую роль сыграли и рентгеноструктурные исследования Розалинд Франклин. Её снимки показали геометрические характеристики ДНК и позволили понять, что молекула имеет спиральную структуру. Один из наиболее важных снимков Морис Уилкинс показал Уотсону без её ведома, к Уотсону и Крику попали также данные из её неопубликованного отчёта. Соединив эту информацию с правилами Чаргаффа, они смогли построить модель двойной спирали. 25 апреля 1953 года журнал Nature опубликовал их знаменитую статью. В предложенной модели аденин соединялся с тимином, а цитозин — с гуанином. Найденные Чаргаффом количественные соотношения получили наконец структурное объяснение.
В 1962 году Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Имени Чаргаффа среди лауреатов не было. Розалинд Франклин также не получила награды: она умерла в 1958 году, а Нобелевские премии посмертно не присуждаются. Для Чаргаффа история открытия двойной спирали осталась болезненной. Его исследования были одним из ключей в к разгадке структуры ДНК, но общественная слава почти полностью досталась тем, кто собрал окончательную модель. Однако со временем его всё сильнее занимала уже не личная несправедливость, а то, к чему вообще ведёт стремительное развитие новой науки.
От исследователя к критику науки
В 1960–1970-е годы генетика переживала настоящий взрыв. Учёные всё глубже понимали механизмы наследственности, а затем получили возможность непосредственно вмешиваться в генетический материал. Для многих это было символом научного прогресса, но Чаргафф смотрел на происходящее всё более настороженно. Его тревожила сама идея, что живой организм постепенно превращается в глазах исследователей в механизм, который можно разобрать, изменить и собрать заново. Особенно резко он выступал против бесконтрольного развития генной инженерии. По его мнению, некоторые научные эксперименты принципиально отличаются от обычных технических ошибок: если последствия вмешательства в наследственный материал окажутся катастрофическими, человечество может уже не получить возможности вернуть всё в первоначальное состояние.
Эта тревога была связана и с его собственным жизненным опытом. На глазах Чаргаффа европейская культура пережила две мировые войны, нацизм, Холокост, создание атомной бомбы и стремительное превращение науки в одну из главных технологических сил общества. Сам он был вынужден покинуть Германию из-за своего происхождения и хорошо понимал, что высокий уровень научного развития никак не гарантирует высокого уровня морали. Постепенно в его поздних текстах сформировалась центральная мысль: человечество научилось делать значительно больше, чем научилось понимать последствия собственных действий.
Вторая жизнь
Когда в 1974 году Чаргафф вышел на пенсию в Колумбийском университете, научная карьера постепенно уступила место другой деятельности. Он начал всё больше писать, причём преимущественно на немецком языке, сохраняя связь с центральноевропейской интеллектуальной культурой, в которой вырос. Чаргафф превратился в одного из наиболее необычных научных эссеистов своего времени. Его тексты объединяли воспоминания, философские размышления, наблюдения над языком, историю Европы и беспощадную критику современной науки. В них по-прежнему чувствовалось влияние Карла Крауса, которым он восхищался ещё в юности.
Чаргафф обладал редким для учёного литературным стилем — афористичным, язвительным и удивительно точным. Он мог с одинаковой резкостью писать о научной самоуверенности, американском обществе, разрушении языка и человеческой неспособности извлекать уроки из истории. Одной из самых известных его книг стал вышедший в 1979 году автобиографический сборник «Огонь Гераклита. Наброски из жизни перед лицом природы». За ним последовали десятки эссе и несколько книг, среди которых «Непостижимая тайна», «Критика будущего», «Свидетельство», «Отвращение к мировой истории», «Завещание», «О живом» и «Бедная Америка — бедный мир».
Так у Чаргаффа фактически появилась вторая карьера. Человек, который помог раскрыть химические закономерности наследственности, остаток жизни посвятил предупреждениям о том, насколько опасным может стать полученное знание.
Признание
Несмотря на отсутствие Нобелевской премии, Чаргафф получил широкое международное признание. В 1961 году его избрали членом Американской академии искусств и наук, а в 1965 году — Национальной академии наук США. Он получил премию Шарля Леопольда Майера, премию Хейнекена в области биохимии и биофизики, медаль Грегора Менделя и другие научные награды. В 1974 году Чаргафф был удостоен Национальной медали науки США — одной из высших наград страны.
Со временем всё заметнее признавалась и его связь с австрийской культурной традицией. В 1990 году ему вручили Большой золотой почётный знак «За заслуги перед Австрийской Республикой», а в 1994 году — Австрийский почётный знак «За науку и искусство». В том же году Чаргафф получил премию города Вены в области публицистики. Он продолжал писать практически до конца жизни. Эрвин Чаргафф умер 20 июня 2002 года в Нью-Йорке. Ему было 96 лет.
Судьба учёного оказалась почти парадоксальной. Молодым химиком он помог доказать, что ДНК обладает сложной структурой, способной нести наследственную информацию. Его открытия стали одним из оснований молекулярной генетики — науки, которая во второй половине XX века начала стремительно менять представления человека о жизни. Но чем дальше развивалась эта область, тем меньше Чаргафф был уверен, что человечество достаточно мудро, чтобы безопасно распоряжаться полученной властью.