Молекула жизни: как Фридрих Мишер открыл ДНК

Многие связывают имена Джеймса Уотсона и Френсиса Крика с открытием ДНК, ведь они получили Нобелевскую премию за «изучение нуклеиновых кислот и открытие их значения для передачи информации». Однако ученые только определили ее структуру и поняли устройство. Обнаружил же ДНК швейцарский врач и биохимик Фридрих Мишер в 1869 году. Он был близок к пониманию значения молекулы, но повернул не в том направлении. Только через 75 лет ученые пришли к выводу, что ДНК — носитель генетической информации.

От священника до врача: Фридрих Мишер

Фридрих Мишер родился в семье ученых. Его отец, тоже Фридрих Мишер, был профессором патологической анатомии в Базельском университете и врачом-гинекологом. Дядя по материнской линии, Вильгельм Хис, считался хорошим эмбриологом и преподавал анатомию и физиологию в том же университете.

Поскольку Мишер происходил из семьи врачей, у него была только одна дорога — продолжить семейное дело. Мальчик же хотел быть священником. Однако в этом деле его никто не поддержал, а потому Фридрих был вынужден поступить в Базельскую медицинскую школу.

В 1865 году Фридрих поехал в Геттингенский университет, чтобы работать в лаборатории химика Адольфа Штрекера, где и получил докторскую степень. После Мишер должен был определить специальность своей будущей работы, и тогда столкнулся с трудностями.

Еще в детстве мальчик перенес тиф, из-за которого частично потерял слух. Он понимал, что не сможет работать по врачебным специальностям, требующим использования стетоскопа. Мишер выбирал между офтальмологией, где изучал бы функционирование глаз, и отологией, где лечил бы ушные заболевания. В этот же момент врач всерьез заинтересовался наукой и нашел компромисс — стать офтальмологом и параллельно проводить свои исследования. Отец поддержал идею сына, однако дядя посоветовал ему заниматься тем, к чему лежит душа.

Мишер решил прислушаться к совету дяди и остался еще на семестр в лаборатории Штрекера, чтобы получше изучить методы органической химии. Позже он устроился на работу в лабораторию Феликса Хоппе-Зейлера, который был специалистом в биохимии и молекулярной биологии. Его лаборатория находилась в Тюбингенском замке, а сам Мишер стал работать там на переоборудованной кухне.

Стремление понять основу жизни: открытие ДНК

Фридрих начал свои эксперименты с изучения биохимического состава лейкоцитов, тогда считалось, что это наиболее простой тип клеток. Сначала он попытался выделить их из лимфатических узлов, однако это у него не получилось. Тогда Хоппе-Зейлер подсказал ему использовать гной.

Проводя свои эксперименты, Мишер заметил осадок неизвестного ранее вещества. Во время процесса выделения субстанция была устойчива к расщеплению протеазы — фермента, который способен привести к распаду белка. Это стало показателем того, что вещество не является белком или липидом. Дальнейший анализ показал — большое количество фосфора и отсутствие серы. Фридрих понял, что открыл новую молекулу, которую назвал нуклеином.

Мишер был убежден, что нуклеин — важная молекула наравне с белком, однако не мог определить его функции. Ученый понял: вещество может быть использовано для изучения ядра, что прежде было сложно сделать, так как морфологические признаки и свойства отличались в зависимости от типа ткани и клеток. Фридрих же предложил характеризовать ядра по наличию или отсутствию в них нуклеина.

В своей статье 1871 года Мишер писал, что присутствие нуклеина в ядрах означает, что «был найден новый фактор для жизни как самых простейших, так и для наиболее продвинутых организмов».

Фридрих Мишер был близок к пониманию значения ДНК, но сам же отказался от своей идеи

В 1872 году Фридриху предложили преподавать физиологию в Базельском университете вместо его дяди, и он вернулся в Швейцарию. Он продолжил свои исследования нуклеина. Базель, расположенный на реке Рейн, оказался идеальным местом для экспериментов с лососем — в городе была развита рыбная промышленность, и у Мишера был легкий доступ к материалу.

Именно с помощью спермы лосося ученый смог получить чистый ДНК и изучить его. Однако работа была сложная — холодильных камер тогда не существовало, и Фридриху приходилось проводить свои эксперименты с открытыми окнами зимой, чтобы не допустить разрушение материала.

В это же время ученые по всему миру пытались изучить эмбриональное развитие и передачу наследственных признаков. Фридрих был близок к разгадке. В своей статье он писал: «Если кто-то хочет выдвинуть гипотезу о том, что какое-то конкретное вещество каким-либо образом является причиной оплодотворения, то, без сомнения, он должен думать в первую очередь о нуклеине». Однако позже ученый сам отказался от этой идеи, так как не верил, что одна молекула способна содержать всю наследственную информацию. Вместо этого Мишер предположил, что нуклеин — лишь хранилище для фосфора.

Однажды ученый выдвинул гипотезу, которая похожа на то, что сейчас понимается под генетическим кодом. Он предположил, что как слова в любом языке могут быть выражены через буквы алфавита, так и молекулы ДНК состоят из различных комбинаций атомов.

Фридрих Мишер не раз был близок к разгадке роли молекулы ДНК. Однако так и не смог поверить в свои же теории. Функция дезоксирибонуклеиновой кислоты оставалась неразгаданной еще многие десятилетия, пока ученые Альфред Херши и Марта Чейз не провели эксперимент, чтобы выяснить, является ли ДНК носителем наследственной информации. После них уже Уотсон и Крик занялись ее расшифровкой — прочитать об этом подробнее можно в нашем материале!