Биология

Нобелевские лауреаты: Макс Дельбрюк

Как размножаются вирусы

Wikimedia Commons

Как от астрофизики перейти к физике элементарных частиц и потом совершить революцию в генетике, рассказывает очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Для лауреата Нобелевской премии достаточно частое дело — смена научного профиля после получения награды, более или менее кардинальная. Джеймс Уотсон сейчас занимается проблемами рака, Фрэнсис Крик ушел в нейробиологию, Сузуми Тонегава перешел от антител к энграммным клеткам в гиппокампе… Гораздо реже — обратное: крайне мало кто из ученых, добившись выдающихся успехов на поприще одной науки, затем переключается на другую и уже в ней добивается Нобелевской премии. Наш сегодняшний герой, с которым мы открываем 1969 «нобелевский» год, перешел от ядерной физики к генетике. Но обо всем по порядку.

Макс Дельбрюк

Родился: 4 сентября 1906 года, Берлин, Германская империя.

Умер: 9 марта 1981 года, Пасадена, Калифорния, США.

Нобелевская премия по физиологии или медицине 1969 года (1/3 премии, совместно с Альфредом Херши и Сальвадором Лурией). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, касающиеся механизма репликации и генетической структуры вирусов (for their discoveries concerning the replication mechanism and the genetic structure of viruses)».

Вообще-то, известных ученых Максов Дельбрюков есть два. А просто Дельбрюков — и того более. А если копнуть глубже в родословную…

Юстус фон Либих

Начнем с того, что прадедушкой Макса по материнской линии был сам великий Юстус фон Либих. Создатель холодильника с прямой трубкой, органической химии и бульонного кубика.

Дельбрюк был поздним ребенком известного историка Ганса Дельбрюка: рождение будущего нобелевского лауреата пришлось на 58-й год жизни профессора Берлинского университета.

Ганс Дельбрюк

Кто смотрел комедию Мела Брукса «Молодой Франкенштейн», тот помнит, что доктор Франкенштейн посылает своего ассистента Игоря, чтобы извлечь мозг Ганса Дельбрюка для пересадки в монстра. Бирка на сосуде с мозгом гласит: «ученый и святой» (правда, из-за нерадивости ассистента мозг пересадили другой).

Афиша фильма «Молодой Франкенштейн»

Шурин его матери, Адольф фон Харнак, был профессором богословия в Берлинском университете и историком церкви, а брат его отца — Макс Дельбрюк — известным агрохимиком. Можно было бы дальше продолжить штампом, что «путь молодого человека был предопределен его окружением», но нет. Никто из других братьев и сестер (включая двоюродных и троюродных) из трех научных родственных фамилий — Дельбрюков, Харнаков и Бонхофферов — больше не пошел в науку, за исключением Карла-Фридриха Бонхоффера, бывшего почти на восемь лет старше и ставшего известным физико-химиком и другом нашего героя (впрочем, выдающиеся Бонхофферы были — Клауса Бонхоффера казнили в 1944 году после покушения на Гитлера как участника заговора).

Карл-Фридрих Бонхоффер

Но так или иначе, Макс Дельбрюк пошел в науку. И начинал он свое обучение в Геттингенском университете как… астрофизик. Правда, уже во время обучения переквалифицировался в более модного в то время физика-теоретика и защитил диссертацию в 1930 году.

Отто Ган и Лиза Мейтнер

В 1932 году он начал работать с Лизой Мейтнер, которая вместе с Отто Ганом работала над облучением урана нейтронами. Позже Ган получит Нобелевскую премию по физике, Мейтнер — нет, зато в честь нее назовут целый элемент таблицы Менделеева. За это время Дельбрюк написал несколько работ, в том числе ставший позже знаменитым труд о рассеянии фотонов на виртуальных фотонах сильного электромагнитного поля (например, на кулоновском поле атомного ядра). Тогда эту работу не приняли, но через 20 лет еще один нобелевский лауреат, Ханс Бете, открыл этот эффект и назвал его дельбрюковским рассеянием.

Но потом Дельбрюк ушел в область генетики и биологии. Которой его «заразили», как ни странно, тоже физики — во время путешествия по Англии, Дании и Швейцарии он часто беседовал на эти темы с Нильсом Бором и Вольфгангом Паули.

Вот как вспоминал свои беседы с Бором сам Дельбрюк:

«Затем Бор очень энергично задал вопрос, не будет ли новая диалектика важна и в других аспектах науки. Он много говорил об этом, особенно в связи с биологией, обсуждая сотношения между жизнью, с одной стороны, и физикой и химией, с другой, — не существует ли некоего экспериментального взаимного исключения, чтобы можно было смотреть на живой организм либо как на живой организм, либо как на беспорядочную смесь молекул; <…> вы можете сделать наблюдения, которые скажут вам, где находятся молекулы, или вы можете сделать наблюдения, которые скажут вам, как ведет себя животное, но вполне может существовать взаимоисключающая особенность, аналогичная той, что обнаружена в атомной физике. <…> Во многих отношениях Бор был недостаточно знаком со статусом этой науки (биологии). Так что это было интригующе и раздражающе одновременно. Однако для меня это было достаточно интригующе, чтобы решить заглянуть глубже, в частности, в связь атомной физики и биологии — а это значит, изучить немного биологию».

Первые работы в области биологии Дельбрюк сделал в Германии в области радиационной генетики. И к слову, его коллаборатором был наш соотечественник, неоднократный номинант на Нобелевскую премию Николай Тимофеев-Ресовский. Вместе с Дельбрюком они построили первую биофизическую модель гена, пусть и рассматривая ген как некую молекулу.

Николай Тимофеев-Ресовский

В 1937 году случилось два события в жизни Дельбрюка: он сбежал в США от нацистов и вышла его статья, в которой он снова рассматривал гены как молекулы, а «репликацию вирусов как особую форму примитивной репликации генов...». «Такая точка зрения, — писал Дельбрюк, — означает значительное упрощение вопроса о происхождении многих чрезвычайно сложных и специфических молекул, обнаруживаемых в каждом организме... и необходимых для осуществления наиболее простого обмена веществ».

С того же года Дельбрюк работал в Калтехе и начал плотно изучать генетику бактерий и бактериофагов. Особенно последних. В 1939 году с коллегой он выпустил статью «Рост бактериофагов», в которой показал, что репродукция вирусов, появление новых частиц, происходит сразу, в один этап — а не как у клеточных организмов, с неким ростом.

Сальвадор Лурия

А в 1941 году состоялась главная встреча Дельбрюка — с Сальвадором Лурией, который работал в Университете Индианы. Они начали эксперимент фактически по естественному отбору у бактериофагов. В 1943 году к ним присоединился в качестве руководителя параллельного научного коллектива и Альфред Херши из Университета Вашингтона. Так появилась знаменитая «фаговая группа», которая на экспериментах с бактериофагами очень многое смогла понять и про гены, и про вирусы, и про бактерии.

Например, они показали, что если два фага с разными генами одновременно инфицируют бактерию, то эти фаги могут обменяться генетической информацией. Или то, что геном бактериальной клетки подвергается спонтанным мутациям, а это влияет на иммунитет клетки, или, другими словами, ее резистентность по отношению к лизису бактериофагами.

И еще одно важное достижение лаборатории Дельбрюка — Лурии часто забывают: именно у них в 1948 году начал работать молодой PhD по имени Джим. Пройдет всего пять лет, и этот Джим, Джеймс Уотсон, вместе со своим старшим коллегой опередит весь мир и раскроет структуру ДНК как главного носителя генетической информации. Уотсон опередит с Нобелевкой своих учителей — но не очень надолго, в том же десятилетии вся троица, Дельбрюк, Лурия и Херши, тоже стала лауреатами Нобелевской премии — в той же номинации.

Дельбрюк и Лурия

«Главная заслуга принадлежит Дельбрюку, который перенес исследования бактериофага из области блуждающего эмпиризма в точную науку, — сказал Свен Гард из Каролинского института при вручении награды. — Он проанализировал и сформулировал условия для точного измерения биологических эффектов. Вместе с Лурией он тщательно разработал количественные методы и определил статистические критерии для оценки, что позволило проводить дальнейшие углубленные исследования».

Макс Дельбрюк прожил сравнительно недолго — рак прервал его жизнь, отмерив ей три четверти века. Многие лауреаты живут гораздо дольше, но он успел оставить очень и очень много. В науке и в людях.

«Прежде всего, Макс был прирожденным лидером, чье сократическое влияние на тех, кто работал с ним, было огромным, чья редкая похвала была чем-то желанным и запоминающимся и чья критика приветствовалась с уважением; несмотря на то что он часто ошибался в своих научных суждениях, он всегда был первым, кто признавал это. На личном уровне он породил в умах своих друзей и коллег глубокое уважение и привязанность, которые они никогда не забудут», — такие слова мы можем прочесть в биографии Макса Дельбрюка, вышедшей в серии биографий членов Королевского общества. Пожалуй, они лучше всего характеризуют нашего героя.