И Вёзе решил создать в одиночку генеалогическое древо бактерий. Задача представляется монументальной, но как ее решить? Давайте проведем небольшой мысленный эксперимент.
Для этого нам понадобятся свисток, секундомер, бабушкин рецепт ванильного кекса, пачка клейких листочков для записей и 20 автобусов с туристами, не слишком хорошо владеющими немецким языком, каждому из которых выдается шариковая авторучка.
Попросим участников выйти из автобусов и построиться в виде правильного треугольника. Прямо перед вами стоит первый турист. Сзади становятся еще двое, а за каждым из них – еще по двое, то есть уже четверо, и так далее. Когда все построятся, достаньте бабушкин рецепт и дайте первому туристу, который должен дословно переписать его на свой листок и приклеить себе на лоб. Два туриста из второго ряда тоже переписывают рецепт, но уже не с оригинала, а со лба первого. Через две минуты вы свистите снова, давая старт следующему кругу. Через 22 минуты очередь доходит до последнего ряда (как видите, эксперимент требует не так уж много времени и его можно провести в обеденный перерыв). В конце вы собираете все записи по рядам вплоть до последнего, благодарите участников за помощь, возвращаетесь к себе в кабинет и начинаете в спокойной обстановке анализировать результаты.
В переписанных рецептах наверняка будет куча ошибок (но вы ведь, честно говоря, именно на это и рассчитывали).
На одних вместо «маргарин» написано «мандарин». Сравнивая листки между собой, на основании этой ошибки можно сделать вывод о том, кто у кого списывал. Ведь все рецепты со словом «мандарин» имеют одного общего «предка». Даже если у вас нет возможности пообщаться с ним лично (потому что он тем временем уже изучает особенности немецкой истории и культуры в какой-нибудь пивной), вы можете уверенно сказать, что он здесь был. Если мы далее подробно рассмотрим все рецепты со словом «мандарин», то можем обнаружить, что в некоторых из них слово «кефгер» заменено на «зефир». Значит, один из потомков «мандарина» допустил новый огрех и также передал его по наследству. Так продолжается до тех пор, пока мы на основании всех допущенных ошибок не вычислим полное генеалогическое древо участников эксперимента и не поймем, кто, что, где, когда, у кого и как списывал с ошибками.
Именно это и собирался делать Карл Вёзе – только без туристов и клейких листочков. Чтобы заглянуть в прошлое, ему нужен был только фрагмент генетической информации (рецепт ванильного кекса), который можно встретить в любом живом существе и который с очень большим трудом изменяется при копировании. Как найти такую информацию? Это было совсем не просто, поскольку в то время биологи еще только расшифровывали генетический код. Наши знания о генах и их последовательности были весьма ограниченными.
Но не только эволюция может похвастать своим прошлым. Сам Карл Вёзе на протяжении многих лет до этого занимался рибосомами – теми самыми «машинами», которые изготавливают в клетках новые белки. Эти «машины» состоят из белков и фрагментов РНК – рРНК, которые необходимы для правильного функционирования рибосом. Они требуются всем живым существам на планете. А поскольку рРНК так универсальны и важны для выживания, Вёзе был уверен, что они не подвержены быстрым случайным мутациям. Это, разумеется, не значит, что с ними ничего не может случиться. Просто очень мала вероятность того, что произойдут настолько полезные (или даже нейтральные) изменения, которые смогут сохраниться для передачи по наследству. Это то же самое, что угадать шесть цифр в «Спортлото». Шанс составляет примерно 1 к 15 миллионам. Главный выигрыш с ходу крайне маловероятен, но если играть несколько миллионов лет подряд, то время от времени вы будете возвращаться из банка с полной тачкой денег. Именно так Вёзе представлял себе ситуацию с рРНК: она должна меняться постоянно, но очень медленно, что даст возможность заглянуть далеко в прошлое.
Итак, план был ясен: расшифровать рРНК как можно у большего количества живых организмов, сравнить последовательности оснований и, исходя из выявленных ошибок, вычислить, кто от кого происходит.
Можно ли предположить, что Вёзе глубоко вздохнул, приняв это решение? Скорее всего, да, потому что ему предстояла не просто крайне сложная, но и чертовски нудная работа. И не было никого, кто владел бы соответствующими методами осуществления такого гигантского проекта. Вёзе мог надеяться только на себя.
Он отправился к себе в лабораторию, поставил пластинку с джазовой записью и с головой ушел в работу. Прежде чем Вёзе расшифровал первую последовательность, прошел год. Для него это был огромный шаг, а человечество лишь едва заметно пожало плечами. Вряд ли хоть кто-то в мире интересовался тем, что он делает. Ни коллеги, ни руководство университета не могли понять, что заставляет Вёзе посвящать все свое время этому абсурдному проекту. От него трудно было ожидать сенсаций, не говоря уже о практической пользе. Но Вёзе не сдавался.
Вскоре в лаборатории штабелями стояли коробки с рентгеновскими снимками. В них были результаты анализов – россыпь черных точек, разобраться в которых не мог никто, кроме него. Для Вёзе они были частями головоломки, которую надо было сложить в одно целое. Он с огромным трудом одолевал одну последовательность за другой. Так проходили месяцы и годы. Через десять лет были проанализированы рРНК примерно двух десятков различных живых существ. По сравнению с огромным количеством их видов это была мелочь, не заслуживающая внимания. Тем временем Вёзе исполнилось 47 лет, а он еще не опубликовал никаких результатов, не выступил ни с одним докладом ни на совещаниях, ни на конференциях. Большинство ученых игнорировали его работу, а те, кто знал его лично, отзывались о нем как о странном чудаке и беспочвенном мечтателе.
Но в 1967 году его посетила добрая фея. Она предстала в облике коллеги Ральфа Уолфа, который работал с метаногенными бактериями в одном из кабинетов поблизости. Эти организмы во многом отличаются от своих сородичей, так как производят метан, не переносят кислород и проживают в местах, далеких от привычных туристических троп, – в очистных сооружениях городской канализации и в коровьем кишечнике. Уолф попросил изучить рРНК этих маленьких вонючек, и Вёзе согласился. Полученные результаты были уникальны. Он повторил эксперимент, но итог оказался таким же. Что бы это могло значить? И тут к нему пришло просветление. Судя по ощущениям, свет исходил не от обычной лампочки, а от прожектора на 500 ватт.
Вёзе, которому не свойственны были эмоциональные проявления, помчался к Уолфу и закричал:
– Метаногены – это не бактерии!
– Разумеется, бактерии, – невозмутимо ответил коллега.
Но Вёзе не успокаивался. Он начал объяснять Ральфу Уолфу суть своего открытия, а тот становился все бледнее.
Если вы, будучи биологом, на протяжении нескольких месяцев бредете по джунглям, зараженным малярией, и в конце концов вытаскиваете из кустов за хвост какого-нибудь неизвестного доселе науке геккона, то успех налицо. Вы можете дать этой неуклюже барахтающейся ящерице имя и приладить ее на особую ветку древа жизни где-нибудь в верхней части кроны.
Но то, что Вёзе вычитал из рентгеновских снимков, было вообще ни на что не похоже. Тут речь шла не о новой веточке, а об отдельном стволе! Начиная с этого момента у древа жизни было уже не два главных ствола, а три. Наряду с эукариотами и прокариотами Карл Вёзе открыл организмы, у которых, как и у бактерий, не было ядра, но которые в остальном имели с бактериями так же мало общего, как человек с белыми грибами.
Вёзе и коллеги назвали представителей третьего ствола архебактериями, или археями (что чаще употребляется в наши дни). Результаты были опубликованы в одном из научных журналов. Одновременно была созвана пресс-конференция, а статья об открытии появилась на первой полосе New York Times! Научное сообщество не проявило по этому поводу никакого восторга. На их взгляд, это попахивало авантюризмом. Ведь теория была представлена общественности еще до того, как эксперты получили возможность с ней ознакомиться. Те же, кто сумел это сделать, заметили, что работа основывается на методах, о которых мало кто слышал, не говоря уже о том, чтобы ими владеть. Таким образом, перепроверить данные было невозможно. Вполне вероятно, что Вёзе все это выдумал. Приговор научного мира был суров: не принимать Вёзе и Уолфа всерьез. Ральфу Уолфу даже позвонил американский микробиолог Сальвадор Лурия, только что получивший Нобелевскую премию: «Ральф, ты губишь свою карьеру! Тебе необходимо дистанцироваться от всего этого безобразия». Уолф потел, но не сдавался.
