Синдром Паганини и другие правдивые истории о гениальности, записанные в нашем генетическом коде
Шрифт:
Среда, которая взрастила Эйнштейна и прочих современных гениев, возникла не случайно. В отличие от прочих животных, люди сами создали и оформили свою повседневность: у нас есть культура. Но ДНК, увеличивающая мозг хоть и обязательна, но недостаточна для создания культуры. Наши предки, занимавшиеся собирательством и поеданием падали, тоже могли похвастаться большим мозгом (даже больше, чем у нас), но развитие культуры возможно только с распространением генов, позволяющих переваривать приготовленную пищу и нормально переносить сидячий образ жизни. Возможно, в первую очередь нам понадобились поведенческие гены, позволяющие терпеть чужаков, подчиняться правителям, принимать моногамный секс. Гены, которые сделали нас более дисциплинированными, позволили думать не только об удовлетворении насущных потребностей, но и строить что-то на будущее. В общем, гены формируют нашу культуру, но и культура, в свою очередь, формирует нашу ДНК. Понимание наибольших достижений человечества – науки, искусства, политики – требует понимания того, как взаимодействуют культура и ДНК.
Глава 12. Ген гениальности
Как
Музыка, поэзия, живопись – сферы, где гений проявляется наиболее ярко, и генетика может осветить некоторые неожиданные аспекты изобразительного искусства так же, как освещает гениальность Эйнштейна и Кима Пика. Генетика и изобразительное искусство в последние 150 лет даже прошли похожими путями. Поль Сезанн и Анри Матисс не смогли бы разработать свою безбожно яркую манеру письма, если бы европейские химики XIX века не изобрели новые яркие краски и лаки. Эти краски и лаки помогли и ученым, которые начали изучение хромосом: они смогли окрасить хромосомы в цвет, отличающийся от однообразного тона остальной части клетки.
Хромосомы получили свое название от греческого слова khr^oma – цвет, и некоторые технологии подкрашивания хромосом – например, окрашивание Конго красным на фоне мерцающих зеленых поверхностей – вызвали бы настоящую зависть у Сезанна с Матиссом. Между тем, окрашивание серебром – отходами нового искусства, фотографии – обеспечило первые четкие изображения прочих клеточных структур, а сама фотография позволила биологам осуществлять покадровую съемку делящихся клеток и смотреть, как передаются хромосомы.
В начале XX века такие движения, как кубизм и дадаизм, не говоря уже о конкуренции с фотографией, подтолкнули многих художников к отказу от реалистической манеры и экспериментам с новыми видами искусства. Опираясь на информацию, полученную благодаря окрашиванию клеток, фотограф Эдвард Стейхен в 1930-х годах представил новое искусство – «биоарт», совершив первые шаги в направлении, которое позже назовут генной инженерией. Заядлый садовник, Стейхен однажды весной зачем-то начал замачивать семена дельфиниума в своем лекарстве от подагры. Это удвоило число хромосом у фиолетовых цветков, и хотя некоторые из них породили «чахлых, болезненных уродцев», остальные превратились в настоящую флору Юрского периода со стеблями под 2,5 метра. В 1936 году Стейхен организовал выставку пяти сотен дельфиниумов в нью-йоркском Музее современного искусства и получил в основном восторженные отзывы в 17 газетных статьях. «Гигантские колосья… чудесного темно-синего цвета… – писал один репортер, – оттенок сливового цвета, который еще никто в мире не видел… поразительно черные пятна…» Сливовый и синий цвет, возможно, и были поразительными, но Стейхен – поклонявшийся природе пантеист – повторял за Барбарой Мак-Клинток, настаивая на том, что истинное искусство лежит в области разведения дельфиниумов. Такой взгляд на искусство оказался чужд многим критикам, но Стейхен настаивал: «Вещь прекрасна, если она выполняет свою цель – если она работает».
К 1950-м годам поиски новых форм и задач искусства привели художников к абстракционизму – и так уж совпало, что примерно по тому же пути пошло изучение ДНК. Уотсон и Крик, как настоящие скульпторы, провели много времени, пытаясь воплотить результаты своей работы, создавая различные макеты ДНК из олова и картона. В конце концов дуэт остановился на такой форме, как двойная спираль, которая поразила их своей строгой красотой. Уотсон вспоминал, что каждый раз, когда ему на глаза попадалась винтовая лестница, он все больше убеждался, что ДНК должна выглядеть столь же элегантно. Жена Крика, Одиль, была художницей и нарисовала шикарную двойную спираль, которая вилась вверх и вниз по краю каждой страницы их первой знаменитой работы по структуре ДНК. Позже Крик вспоминал, что однажды вечером нетрезвый Уотсон смотрел на их стройную прекрасную модель и бормотал: «Это так красиво, понимаешь, так красиво». Крик соглашался: «И это действительно было так!»
Однако представления Уотсона и Крика по поводу общей формы ДНК, равно как и их представления о форме А, Ц, Г и Т, располагались на очень зыбкой почве. Принимая во внимание то, как быстро делятся клетки, в 1950-х годах биологи высчитали, что двойная спираль должна была бы раскручиваться со скоростью 150 оборотов в секунду – бешеная скорость. Еще больше настораживает, что математики, основываясь на теории узлов, доказывают, что разделение нитей спиральной ДНК – первый этап их копирования – топологически невозможно. Две неорганизованные спиральные нити не могут быть разделены поперек – они для этого слишком сильно запутаны, слишком переплетены. Поэтому в 1976 году некоторые специалисты начали продвигать альтернативную структуру ДНК – «застежку-молнию». В такой структуре вместо одной длинной двойной правосторонней спирали присутствует правосторонняя и левосторонняя половины, которые чередуются по всей длине цепочки ДНК: это позволяет спирали успешно разделяться. В ответ на критику теории двойной спирали следует отметить, что Уотсон и Крик часто обсуждали альтернативные формы ДНК, но практически всегда они (особенно Крик) сразу отвергали прочие версии. Крик часто давал технически убедительные обоснования своих сомнений, но однажды он ожидаемо добавил: «Кроме того, другие модели были уродливы». В конце концов математики оказались правы: клетки не могут просто взять и раскрутить двойные спирали. Вместо этого используются специальные белки, которые надрезают ДНК, встряхивают и разделяют его цепочки, а затем вновь соединяют их. Элегантная двойная спираль все-таки может участвовать в таком внешне нескладном процессе, как редупликация [77] .
77
Модель
К 1980-м годам ученые усовершенствовали инструменты генной инженерии, и художники приблизились к ученым, в сотрудничестве образовав «генетическое искусство». Честно говоря, требуется обладать крайней эстетической всеядностью, чтобы принимать всерьез некоторые положения этого искусства: при всем уважении к биохудожнику Джорджу Гессерту, неужели «домашние растения и животные, животные, использующиеся в спорте, изменяющие сознание наркотические растения» – это «необъятное, непризнанное народное генетическое искусство?» После нескольких своих причуд – вроде белого кролика, светящегося зеленым благодаря генам медузы, – Гессерт признал, что в первую очередь стремится эпатировать общество. Но даже при всей этой болтовне генетическое искусство порой отлично играет роль провокатора: как и лучшие образцы научной фантастики, оно противостоит нашим представлениям о науке. Одна из подобных работ представляла собой образец ДНК человеческой спермы в стальной рамке – эту картину ее автор назвал «самым реалистичным портретом, представленным в Лондонской Национальной галерее» – потому что он, в конце концов, продемонстрировал обнаженную донорскую ДНК. Это может показаться очень грубым упрощением, однако стоит учесть, что человек, с которого «писали» портрет, возглавлял британское отделение самого редукционистского проекта в истории – расшифровки генома человека. Сегодня художникам даже удалось взять из книги Бытия целые фразы, прославляющие власть человека над природой, и закодировать их в последовательности А-Ц-Г-Т обычной бактерии. Если репликация ДНК этих бактерий будет продолжаться с достаточной точностью, то эти священные цитаты могут сохраниться на миллионы лет дольше, чем любая печатная Библия. С античности и до наших дней художниками движет мотив Пигмалиона – желание создавать «живые» работы – и этот мотив будет только усиливаться с развитием биотехнологий.
Сами ученые тоже поддались искушению превратить ДНК в произведение искусства. Чтобы изучать, как хромосомы извиваются во всех четырех измерениях, исследователи придумали способы «раскрашивать» их с помощью флуоресцентных красителей. И кариотипы – знакомые изображения 23 пар хромосом, похожих друг на друга, как бумажные куклы, преобразились, превратившись из скучных черно-белых изображений в ослепительно красочные рисунки, которые заставили бы покраснеть даже фовистов [78] . Ученые строили из ДНК мосты, снежинки, «наноколбы», смайлики, боксирующих роботов и географические карты каждого континента. Есть подвижные ДНК-«ходунки», которые могут перекатываться, как пружины-слинки, спускающиеся с лестницы, а также ДНК-коробочки с крышками, которые открываются ДНК-«ключиком». Ученые-художники называют эти причудливые конструкции «ДНК-оригами».
78
Фовизм – направление в европейской (преимущественно французской) живописи конца XIX – начала XX вв. Картины фовистов отличались ярким колоритом, резкостью и контрастностью цветов. При меч. пер.
Чтобы составить фрагмент «ДНК-оригами», мастера этого дела начинают с виртуальной заготовки на экране компьютера. При этом заготовка не сплошная, как кусок мрамора, а напоминает прямоугольную связку трубочек для питья. Чтобы вырезать из нее что-нибудь – например, бюст Бетховена – они сперва придают нужную форму цифровой модели, отсекая лишние кусочки трубочек. Затем через все трубочки протягивается одноцепочечная ДНК (протягивание тоже виртуально, но компьютер использует последовательность ДНК из реально существующего вируса). В конце концов нить переплетается достаточно для того, чтобы объединить все контуры лица и волос Бетховена. Тогда ученые избавляют изображение от трубочек – и остается чистая, должным образом сложенная ДНК, макет для будущего бюста.
Чтобы сделать готовый бюст, ученые проверяют сложенную нить ДНК, в частности, ищут последовательности, которые в обычной линейной цепочке лежат далеко друг от друга, но в сложенном виде оказываются рядом. Например, находят последовательности А-А-А-А и Ц-Ц-Ц-Ц в непосредственной близости друг от друга. Затем наступает ключевой момент: построение фрагмента настоящей ДНК, Т-Т-Т-Т-Г-Г-Г-Г. Первая половина этого фрагмента дополняет одну последовательность, вторая половина – другую. Эти фрагменты шаг за шагом строятся с помощью специального оборудования и химикатов и соединяются с длинной раскрученной нитью вирусной ДНК. В какой-то момент Т-Т-Т-Т из искусственного фрагмента сталкивается и соединяется с А-А-А-А из длинной цепочки. Г-Г-Г-Г в итоге тоже найдет в этом хаосе свой отрывок Ц-Ц-Ц-Ц и соединится с ним, таким образом «сшивая» длинную цепь. Если для каждого соединения найдется своя, уникальная сцепка, то скульптура соберется сама, так как эти сцепки будут притягивать к себе нужные фрагменты вирусной ДНК. Дизайн скульптуры и подготовка ДНК в целом занимают примерно неделю. Затем художники-биологи смешивают искусственные фрагменты и вирусную ДНК, выдерживают скульптуру в течение часа при температуре примерно 60 градусов по Цельсию, а затем в течение недели охлаждают до комнатной температуры. В результате получается целый миллиард микроскопических бюстов Бетховена!