Первое прямое доказательство того, что факторы окружающей среды вызывают мутации, нашел Герман Мёллер, ученый, который в течение своей жизни поразительно часто переезжал с места на место. Американец в третьем поколении, он вырос в Нью-Йорке[80] и в 16 лет уже поступил в Колумбийский колледж (ныне Колумбийский университет), который окончил в 1910 г. В том же колледже защитил диссертацию, работая со знаменитым генетиком Томасом Морганом, который в экспериментах на дрозофилах доказал, что гены в наших клетках находятся в хромосомах.
Позже Мёллер перешел в Техасский университет, где в 1926 г. провел важнейший эксперимент, облучая дрозофил все более жестким рентгеновским излучением. С повышением дозы радиации у мушек резко возрастало число летальных (смертельных) мутаций. И даже умеренное облучение вызывало в 35 000 раз больше мутаций[81], чем это происходит спонтанно. Исследования Мёллера существенно продвинули генетику: он нашел легкий способ вызывать мутации и одновременно привлек внимание к опасности рентгеновского излучения и других видов радиации. В те дни рентгенографию использовали довольно беспечно – даже в обувных магазинах обычной практикой было просвечивать ноги покупателя во время примерки.
Как и многие генетики начала XX в., Мёллер бо́льшую часть жизни был сторонником евгеники, видя в ней путь к улучшению человеческой расы. В отличие от большинства евгенистов, он придерживался относительно левых взглядов, разочаровавшись в капитализме после Великой депрессии. Он привлекал к работе в лаборатории ученых из Советского Союза и на посту куратора факультета помогал редактировать и распространять студенческую газету левого толка The Spark («Искра»), что побудило ФБР начать против него расследование.
Отчасти из-за этого в 1932 г. Мёллер переехал из США в Берлин. Но через год, напуганный усилением гитлеризма, он перебрался в Советский Союз, надеясь, что там обстановка более соответствует его левым взглядам. Он провел год в Ленинграде, затем еще несколько лет в Москве. Однако не мог смириться с возвышением Трофима Лысенко, шарлатана от биологии, втершегося в доверие к Сталину. По мнению Лысенко, генетика противоречила социализму, но сам он при этом выдвинул ряд безумных идей в области агрономии, используя свою власть, чтобы безжалостно подавлять и уничтожать любых ученых, осмелившихся усомниться в его теориях. Мёллер считал, что в результате его деятельности миллионы людей погибли от голода, а биология была отброшена на многие десятилетия назад. Сам Мёллер и другие генетики старались противостоять Лысенко, но в конце концов из-за своих воззрений как на генетику, так и на евгенику он навлек на себя гнев Сталина и был вынужден уехать из СССР.
Не решившись возвращаться в Штаты, где ФБР все еще вело в отношении него расследование, Мёллер в 1937 г. начал работать в Институте генетики животных Эдинбургского университета. Там его исследования помогли сделать еще одно важное открытие. Мёллер присоединился к весьма примечательной группе ученых, в которой было много людей, бежавших от тоталитарных режимов, а руководил ими пионер медицинской генетики Фрэнсис Крю.
Одна из ведущих специалистов группы Крю[82], Шарлотта Ауэрбах, родилась в немецком Крефилде в семье ученых-евреев. Лотта, как ее чаще всего называли, обладала независимым умом и не любила, когда ей указывали, что делать. В Берлине, после того как профессор отказал ей в просьбе изменить тему диссертации, Шарлотта просто ушла из университета и стала работать школьным учителем. Преподавать и поддерживать дисциплину в классе показалось Лотте слишком утомительным занятием, возможно, не в последнюю очередь из-за растущего в то время антисемитизма. В 1933 г. 34-летнюю Шарлотту без церемоний уволили из-за еврейского происхождения – и это, как оказалось, обернулось к лучшему. По совету матери Шарлотта покинула Германию и с помощью друзей семьи устроилась на работу в Институт генетики животных, где смогла закончить диссертацию, работая в группе Крю. В 1939 г. она получила гражданство Великобритании, позже, в том же году, в Эдинбург приехала и ее мать, без вещей и без гроша в кармане, сумев вырваться из Германии за две недели до того, как разразилась Вторая мировая война.
Первая попытка Крю уговорить Мёллера и Ауэрбах работать вместе успехом не увенчалась. Представляя Шарлотту, Крю сказал Мёллеру: «Это Лотта, она будет заниматься у вас цитологией». Но Ауэрбах, отличавшаяся независимостью характера, совершенно не намеревалась тратить время на изучение клеток под микроскопом и отказалась это делать. Мёллеру же она объявила, что ее интересует совершенно иное: каким образом гены определяют развитие. Мёллер, к его чести, ответил, что тоже не был бы рад, если бы над проектом с ним работал человек, которому это не интересно. Однако он убедил Шарлотту, что, если она намерена всерьез исследовать роль генов в развитии, ей необходимо вызывать в них мутации и изучать последствия.
Приблизительно в то же время один из коллег Ауэрбах, Альфред Кларк, обнаружил, что солдаты, подвергшиеся в Первую мировую войну воздействию иприта, страдали язвами и нарывами, похожими на те, которые вызывает рентгеновское облучение. Ауэрбах и Кларк с коллегами стали воздействовать на дрозофил ипритом и изучать возникающие мутации, используя предложенный Мёллером метод. Об увлеченности этих ученых своим делом красноречиво говорит то обстоятельство, что опыты они проводили на крыше фармакологического факультета в холодном, ветреном и дождливом Эдинбурге. Сегодня такие условия не прошли бы проверку в отношении охраны труда и техники безопасности на рабочем месте: дрозофил обрабатывали газом в колбах, а затем лаборанты извлекали их оттуда голыми руками, получая серьезные ожоги. Как бы то ни было, результат они получили вполне однозначный. Воздействие иприта на дрозофил приводило к десятикратному росту числа летальных генетических мутаций, а значит, химические вещества, как и радиация, могут вызывать мутации.
ИССЛЕДОВАНИЯ МЁЛЛЕРА И АУЭРБАХ ПОКАЗАЛИ, что наша генетическая программа повреждается при воздействии факторов окружающей среды, например радиации или химических веществ. В то время не было даже известно, что ДНК является носителем наследственной информации и тем более – что записанная там информация может быть искажена. Однако после того, как Уотсон и Крик открыли[83] структуру молекулы ДНК в виде двойной спирали, закономерно возник другой вопрос: каким образом эти факторы вызывают изменения в ДНК, приводящие к мутациям?
До Второй мировой войны исследования влияния радиации на живые организмы не пользовались особым вниманием у представителей биологических наук. Но когда мир увидел чудовищные последствия, вызванные двумя атомными бомбами, сброшенными в августе 1945 г. на Японию, правительство США начало проявлять большой интерес к этой почти заброшенной области науки. После войны многие организации, которые были привлечены к участию в Манхэттенском проекте по разработке ядерного оружия, были преобразованы в исследовательские институты радиационной биологии. Среди них была Ок-Риджская национальная лаборатория в Теннесси – место, где первоначально в больших объемах производился изотоп урана, который использовался в бомбе, взорванной над Хиросимой. Находящийся вдали от крупных национальных научных центров на северо-востоке и на западном побережье страны, Ок-Ридж расположен между живописным горным массивом Камберленд и горами Смоки-Маунтинс. Красоты дикой природы и щедрое государственное финансирование позволили Александру Холлендеру, ведущему радиобиологу того времени, привлечь к работе в Ок-Ридж многих замечательных ученых, в том числе Дика и Джейн Сетлоу.
Ричард и Джейн Сетлоу познакомились во время учебы в Суортмор-колледже в 1940-е гг. и вскоре поженились. Холлендер обратился к ним в 1960 г.; Дик в то время работал в Йельском университете[84] на факультете биофизики. Это один из старейших в стране биофизических институтов, но Холлендер переманил Дика Сетлоу с помощью хитрого хода: он предложил еще и Джейн, которая временно работала в другом месте, перейти к нему на постоянную должность. В те годы даже женщинам с ученой степенью редко открывалась возможность трудиться наравне с мужчинами и они обычно оказывались в ассистентах у какого-нибудь ученого мужского пола, зачастую – мужа. Уловка Холлендера сработала. Дик и Джейн стали ведущими специалистами в своей области, работая иногда вместе, но часто независимо друг от друга. Кроме того,
