Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях - Уолтер Гратцер

Я вырастил на спине два волдыря, каждый размером с лошадиную уздечку, чтобы те покрывали соответственно трапециевидную и дельтовидную мышцы. Затем я улегся плашмя на живот. Когда волдыри были надрезаны и к ним подвели цинковый и серебряный электроды, я испытал острую боль, которая была настолько жестокой, что трапециевидный мускул заметно завибрировал; дрожь передалась в основание черепа и отозвалась в позвонках. Касание серебра вызвало три или четыре одиночных подергивания, которые я мог различить. О лягушках, помещенных ко мне на спину, наблюдатели сообщали, что те подпрыгнули.

К тому часу опыт сказался главным образом на моем правом плече. Плечо ощутимо болело, а обильно выступившая сукровица была красной и настолько едкой, что, стекая по спине, оставляла за собой язвы. Явление было столь необычным, что я решился его воспроизвести. На этот раз я прикладывал электроды к ране на моем левом плече, которая все еще была заполнена бесцветными водянистыми выделениями, и жестоко возбудил нервы. Чтобы вызвать такие же боль, красноту и язвы, потребовалось четыре минуты. После того как ее отмыли, моя спина еще долго выглядела как спина человека, которого прогнали сквозь строй.

В этом, вероятно, были виноваты вещества электродов — например, кислота, проникшая в кожу и под кожу. Продолжение эксперимента вызвало настолько пугающие повреждения, что присутствующий при этом врач вынужден был прервать опыты и промыть разорванную кожу теплым молоком. Чуть позже Гумбольдт спровоцировал у себя мучительные конвульсии, погрузив электроды в дыру, оставшуюся на месте вырванного зуба: он полагал, что столь решительная стимуляция нерва должна подавить боль.

В итоге молодой экспериментатор собрал результаты многочисленных физиологических опытов в книге, которую издал в 1797 году. Он ожидал бурной реакции. Но, увы, Алессандро Вольта, который относился с недоверием к идее животного электричества, показал, что для создания батареи живых тканей не требуется вовсе. Гумбольдт был просто убит этим известием. Горечь поражения навсегда осталась в его душе. Но он не унывал — переключился на ботанику и опубликовал книгу о немецкой растительности, имевшую большой успех. Но главное дело жизни ему еще только предстояло: он отправился в Южную Америку и пять лет жизни посвятил изучению этого континента, а затем описал ее фауну, флору и физическую географию так, как никому прежде не удавалось. Им было открыто Гумбольдтово течение в Тихом океане, и тогда же Гумбольдт выдвинул идею построить Панамский канал. В Эквадоре он взобрался на вулкан Чимборазо, к тому времени считавшийся самой высокой горой в мире, — этот подвиг сделал его героем в глазах всей просвещенной Европы. После 30 лет интенсивной научной работы и систематизации своих наблюдений Гумбольдт, уже 6о-летний, отправился в новую экспедицию — изучать Сибирь.

Последние годы жизни Гумбольдт провел в нужде, но продолжал интенсивно работать — писал (хотя так никогда и не завершил) фундаментальный труд “Космос”, где сводил воедино свои взгляды на природу и физику. Он умер, когда ему было 90 лет. В предсмертном бреду он все еще продолжал диктовать текст своего величественного трактата.

Жизни и трудам Гумбольдта посвящено множество исследований. Весьма доступно его биография изложена в книге: Botting Douglas, Humboldt and the Cosmos (Sphere Books, London, 1973).

Генетика и криминалистика

Эксцентричный гений Фрэнсис Гальтон (1822–1911) (кстати, двоюродный брат Чарльза Дарвина) утверждал, что на земле не найдется двоих разных людей с одинаковыми отпечатками пальцев и что отпечатки эти можно строго фиксировать и сравнивать. В середине XIX века научно подкованный правитель Британской Индии активно использовал отпечатки пальцев “для того, чтобы одни лица не выдавали себя за других, и для разрешения споров о личности мертвых” (а ввел эту практику местный чиновник сэр Уильям Гершель, сын одного знаменитого астронома и внук другого). В1905 году журнал Nature уже мог сообщить, что Скотленд-Ярд располагает картотекой в 80–90 тысяч отпечатков пальцев. Еще 80 лет работа с отпечатками оставалась ключевым методом криминалистики — пока в 1984 году открытие, сделанное в Университете Лейчестера, не породило методику, пришедшую ему на смену.

Алек Джеффрис в то время интересовался эволюцией генов и предметом своих изысканий выбрал ген, кодирующий миоглобин (это белок, запасающий кислород в мышцах). Первое время он работал с миоглобином тюленей, у которых, как и у других водных млекопитающих, такого белка в организме особенно много. Следующий шаг состоял в том, чтобы сравнить тюлений “миоглобиновый” ген с человеческим. Джеффрис знал, что геном (то есть полная последовательность ДНК из всего набора хромосом) содержит длинные повторяющиеся последовательности нуклеотидов, у которых, как казалось, нет никакой функции. Это — продукт работы непредсказуемого биологического механизма, который время от времени, с интервалом в несколько поколений, изготовляет дубликаты избранных последовательностей и вставляет эти обрывки ДНК в хромосомы. Среди разнообразных повторяющихся участков ДНК встречаются “сверхизменчивые мини-сателлиты”, где последовательность из примерно 20 нуклеотидов повторяется много раз. Однако повторы не точны, хотя последовательности и включают характерный центральный участок — а именно ССССАССАХС, где X — это А, С, Т или G. Из-за того что те копируются случайным образом на протяжении жизни многих поколений, их число и точный вид разные у людей — представителей разных семейств и животных в разных популяциях.

Однажды в 1984 году Джеффрис, занимаясь анализом ДНК, кодирующей миоглобин, обнаружил в геле (то есть в желатиновой матрице, где фрагменты ДНК перемещаются в электрическом поле со скоростью, зависящей от их размера) целое множество мини-сателлитов. Это выглядело странным, пусть даже большая часть генов и содержит “мусорные” фрагменты ДНК, которые не принимаются во внимание при его считывании РНК, переносчиком генетической информации от ДНК к месту синтеза белков. При ближайшем рассмотрении он осознал, что образцы ДНК разных людей содержат весьма отличные друг от друга мини-сателлитные последовательности. Гениальный Джеффрис сразу понял, что это значит. Едва он опубликовал результаты, с ним тут же связались ученые из Министерства внутренних дел: в открытии они увидели надежный способ проверять, говорят ли правду иммигранты, заявляющие, что состоят в близком родстве с гражданином Великобритании (к разочарованию госслужащих, оказалось, что те действительно лгут редко).

Летом 1986 года в зарослях близ деревни Нарборо, что в 10 милях (16 километрах) от Лейчестера, было найдено тело 15-летней девочки. Ее изнасиловали и задушили. Расследование привело полицию к санитару Ричарду Бакленду, который признался в преступлении. Однако Бакленд отказывался признаться в весьма похожем изнасиловании и убийстве юной девушки в Нарборо, которое случилось тремя годами раньше. Всерьез задавшись целью раскрыть и это преступление, полиция, которая узнала о работах Джеффриса из прессы, явилась к нему в университет. Не поможет ли он им опознать в Бакленде убийцу первой жертвы? Получив образцы спермы из обоих тел и немного крови Бакленда, Джеффрис взялся за работу. ДНК из разных образцов спермы, размноженная при помощи полимеразной цепной реакции, оказалась одинаковой, но когда Джеффрис приступил к анализу ДНК белых кровяных телец крови, он пришел к выводу, что имеет дело с генетическим материалом другого человека. Выходило, что Бакленд никакой не убийца. Полиция отнеслась к результатам с недоверием и отправила образцы в криминалистическую лабораторию Министерства внутренних дел, где к тому времени уже освоили метод Джеффриса. Выводы были теми же, и Бакленда с неохотой выпустили на свободу. Несколько месяцев спустя у жителей Нарборо стали отбирать образцы крови. Из 5500 образцов ДНК ни один не совпадал с ДНК убийцы. Но однажды работник пекарни в Лейчестере донес: его коллега попросил другого работника сдать кровь вместо него. Полиция заинтересовалась этим и арестовала Колина Питчфорка, жителя Нарборо, который признался в обоих убийствах. На сей раз все образцы ДНК совпадали.

С тех пор к анализу на мини-сателлиты прибегали, чтобы уличить (или признать невиновными) подозреваемых в преступлении, чтобы установить отцовство или — в одном примечательном случае — чтобы убедиться в подлинности останков последнего русского царя и его семьи, извлеченных из шахты вблизи Екатеринбурга, где те были убиты. Самого Джеффриса в 1985 году попросили проанализировать кости Йозефа Менгеле, печально известного врача из Освенцима. Состарившийся беглец, как заявляли, утонул в Бразилии в 1979 году, однако, хотя идентификация по зубам и дала положительный результат, израильское правительство потребовало более веских доказательств: разве мастер ускользать не обманывал их все эти годы? Кости ко времени эксгумации пребывали в плачевном состоянии, и Джеффрис смог найти всего три неповрежденные клетки, откуда представлялось возможным извлечь ДНК. Полимеразной цепной реакции достаточно, чтобы изучить генетический “отпечаток пальцев”. Единственной проблемой было то, что сын доктора Менгеле, который жил в Германии, поначалу отказался помогать, но его удалось переубедить: если он будет упорствовать, сказали ему, то придется вскрыть все семейные могилы. Так израильтяне и весь остальной мир убедились в том, что Менгеле и вправду мертв (или, по крайней мере, что кости в могиле принадлежали отцу сына фрау Менгеле).