ется 1869 г., когда Фредерик Мишер выделил новое химическое соединение из лейкоцитов (из гноя), а затем и из сперматозоидов. Это вещество получило название нуклеиновой кислоты. Спустя некоторое время выяснилось, что оно встречается как у растений, так и у животных, причем оказалось, что к лучшим источникам нуклеиновых кислот относятся тимус и дрожжевые клетки. В результате химических исследований вскоре было установлено, что нуклеиновые кислоты, выделенные из тимуса и из дрожжей, различны. Как мы теперь знаем, тимусные нуклеиновые кислоты представлены в основном ДНК, а дрожжевые — РНК- В течение некоторого времени полагали, что в клетках животных содержится только ДНК, а в клетках растений — только РНК; так думали до начала 40-х годов, когда стало ясно, что во всех живых организмах содержатся оба соединения [5, б].

Генетике и синтез нуклентлзыл пп^т»

с. «Трансформация» бактерий

В 1928 г. на клетках Diplococcus pneumoniae были выполнены важные эксперименты, результаты которых показали, что генетическая информация, контролирующая свойства капсульных полисахаридов {гл.5, разд. Г), может передаваться от"одного штамма бактерий к другому. Согласно этим экспериментам, какое-то вещество, присутствующее в убитых клетках и бесклеточных экстрактах, стабильно изменяет свойства капсул, подвергнутых воздействию этого вещества. Данное явление, получившее название «трансформация» бактерий, много лет оставалось загадкой. В то время когда были выполнены эти эксперименты, не было даже и намека на генетическую роль нуклеиновых кислот, которые воспринимались всеми как довольно странный материал. Более того, к тому времени еще не была доказана ковалентная природа связей в нуклеиновых кислотах. Широко было принято представление о тетрануклеотиде как о повторяющейся единице какого-то регулярного полимера. Обычно считалось, что гены имеют белковую природу.

В 1944 г. Эйвери1' и его сотрудники показали, что очищенные экстракты ДНК пневмококков могут вызвать трансформацию бактерий [7, 8]. Очищенный трансформирующий агент содержал лишь небольшое количество белков. Протеолитические ферменты его не инактивировали, а дезоксирибонуклеаза — инактивировала.

Таким образом, эксперименты по трансформации бактерий убедительно показали, что ДНК является генетическим материалом. На это указывали также результаты некоторых других экспериментов. Было обнаружено, например, что ДНК локализуется в ядрах эукариотических клеток. Оказалось, что абсолютное количество ДНК в расчете на одну клетку для организма данного вида — величина постоянная. Тот факт, что ДНК представляет собой генетический материал определенных вирусов, доказали в 1952 г. Д. Херши и Чейз [8а], обнаружившие, что при заражении клетки вирусом бактерий (бактериофагом) вирусная ДНК проникает внутрь бактерии, а белковая «оболочка» остается снаружи. Это удалось продемонстрировать, приготовив два типа меченых бактериофагов Т2 (дополнение 4-Д). В одном из них ДНК была мечена изотопом 32Р, а у другого в белок был включен изотоп 35S. Клетки Е. coli заражали препаратами меченых фагов, а затем энергично перемешивали в гомогенизаторе Уоринга для удаления фаговых частиц. В результате произошло следующее: около 80% 35S отделилось от бактерии, большая же часть 32Р проникала внутрь бактерий и могла быть обнаружена даже в бактериофагах следующих поколений [3].

6. Двойная спираль [9]

11 Чаргаф указывает, что, сделав это открытие в возрасте 67 лет, Эйвери опровер! Широко распространенную точку зрения, согласно которой научные открытия делаются .Долько молодыми людьми.

По мере развития новых методов исследования химического состава нуклеиновых кислот было установлено (Чаргафом), что, несмотря на °чень сильное различие в относительном содержании разных оснований в различных ДНК, молярное соотношение между аденииом и тимином, так же как и между цитозином и гуанином, во всех исследованных ДНК составляет приблизительно 1 : 1 [10]. На основе этих данных была выдвинута концепция о спаривании оснований в ДНК. Окончательные результаты были получены при исследовании вытянутых нитей ДНК методом реитгеноструктурного анализа. Из этих исследований следовало, что молекулы ДНК почти наверняка имеют строение спирали, состоящей

184 Глава 15

более чем из одной цепи. Решающие эксперименты были выполнены Франклин [11] и Уилкинсом, данные которых использовали Уотсон и Крик при построении в 1953 г. своей модели двойной спирали [12, 13] (рис. 2-21). Когда строение ДНК было установлено, оно уже само по себе подсказывало вывод о кодирующих свойствах молекулы ДНК и о механизме ее репликации в природе. Казалось очевидным, что основой генетического кода должна служить последовательность нуклеотидов и что спаривание оснований представляет собой механизм, делающий возможным разделение двух взаимно комплементарных цепей и последующий биосинтез новой комплементарной цепи (вдоль каждой из родительских цепей). Таким способом может происходить точное копирование генов. Аналогично этому молекулы РНК могут синтезироватьс