Исторические предпосылки соединения представлений о функциях нуклеиновых кислот как химических образований и теории наследственности уже были, но их слияние произошло в 50-х годах.
В 1927 г. советский ученый Н. К. Кольцов сформулировал наиболее полное представление о коде и матричном синтезе и связал их с белком, создав белковую модель гена. Он считал, что матрицей для синтеза индивидуальной молекулы белка служит точно такая же молекула белка. Постепенно накапливались неопровержимые факты, свидетельствующие об исключительной роли ДНК в передаче наследственных признаков. В 1928 г. английский микробиолог Ф. Гриффит исследовал два вида пневмококков, вызывающих воспаление легких, обозначив их как типы I и III. Тип I отличался от типа III отсутствием слизистой оболочки вокруг клетки, называемой капсулой. Микроорганизмы капсульного типа III убивали кипячением, а затем живых пневмококков типа I (без оболочки) и убитых пневмококков типа III (капсульных) вводили в организм мыши. Мышь заболевала, но при этом в ее организме происходило размножение как бескапсульного типа пневмококков, так и капсульного, хотя ни одного живого пневмококка типа III в организм не попадало. Происходила трансформация микроорганизмов, т. е. передача наследственных признаков от убитых пневмококков живым. То, что явление это имеет в основе своей материальную причину, было ясно, но химическая природа этого процесса оставалась неизвестной. Только в 1944 г. загадку удалось разрешить О. Эвери, который показал, что трансформации не происходит, если в убитых клетках разрушить ДНК. Это был поворотный пункт: ДНК и наследственность оказались соединенными.
В 1947 г. впервые появился термин «код»: Э. Шредингер в упомянутой уже книге назвал структуру хромосомных нитей «шифровальным кодом». В 50-х годах проблема оказалась сформулированной более определенно: ДНК каким-то образом управляет синтезом белка. ДНК состоит из нуклеотидов четырех типов, которые как-то чередуются между собой. Каким образом информация о последовательности расположения двадцати различных аминокислот передается от нуклеиновых кислот к вновь синтезируемым в организме белкам? Исторически решение этой общей проблемы шло поэтапно, но успехи в решении отдельных задач нередко перекрывались. Существовало две системы вопросов. Первая из них была связана с матричным биосинтезом белка, вторая — с кодированием этого процесса.
Идея белковой матрицы, высказанная в 20-х Н. К. Кольцовым, просуществовала до начала 50-х годов. Она была привлекательна для биохимиков тем, что при ней отпадала необходимость решать проблему стерического соответствия между матрицей и синтезирующимся белком. Однако уже в 40—50-х годах были предложены гипотезы, рассматривающие нуклеиновокислотные матрицы.
Для того чтобы связать нуклеиновые кислоты с конкретными схемами биосинтеза белка, необходимо было выяснить два принципиальных момента: 1) каким образом крупные звенья нуклеиновых кислот определяют расположение в пространстве более мелких остатков аминокислот при синтезе полипептидной цепи; 2) каков принцип записи в химических структурах «плана синтеза» других структур? В основание решения этих проблем была положена новая для биологии революционная идея: информация, необходимая для синтеза белка, закодирована в ДНК. Следует обратить внимание на формулировку: слова «информация», «код» были не просто данью моде на кибернетику, а отражали глубокие изменения, происходящие в биологической науке.
|