Самая важная научная публикация 20 века, по мнению некоторых ученых

Некоторые исследователи говорят, что публикация, о которой пойдет дальше речь, является наиболее значимой научной работой 20 века. Другие скажут, что ничего в написанном нет особенного, третьи даже и знать не будут, о чем я говорю. Тем не менее в контексте всей серии эссе об эволюции научной мысли рассказ о Dreimännerwerk, или как его еще называют “Работа трех мужчин”¹, будет ярчайшим примером того, почему “специализация — удел насекомых” и как одна идея может вызревать десятилетиями.

Я совершенно случайно наткнулся на упоминание книги. Когда начал разбираться, что в ней “такого” особенного написано, ненадолго потерял дар речи от одного из “трех мужчин”, биографию² которого прочитал с огромным удовольствием и вам рекомендую.

Тремя мужами, написавшими “Зеленую тетрадь”, были: Николай Тимофеев-Рессовский³, основоположник молекулярной биологии, радиационной генетики и современной теоретической биологии; Карл Циммер, ядерный физик; и Макс Дельбрук, теоретический физик. Вот казалось бы, что эти три совершенно разных человека нашли друг в друге⁴, что решились написать научную работу, которая через 18⁵ лет благодаря стараниям Эрвина Шрёдингера^{6 7} оказала влияние на Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика и привела к открытию двойной спирали ДНК.

Но обо всем по порядку…

В 1925 году Николая Тимофеева-Рессовского по рекомендации Вавилова и Кольцова командировали в Бух, пригород Берлина, учить местных ученых генетике. Николай Владимирович был выдающимся человеком, личностью экстраординарной, человеком максимально широких взглядов. Он мог поддержать разговор на ЛЮБУЮ тему, от биологии, экспертом в которой он являлся, до искусства, философии, психологии, литературы.

Он был известен во всем мире благодаря чистоте своих экспериментов и “громкому” голосу, считаться с которым приходилось всем. Когда приехал он в Бух, вот как говорил о тамошней профессуре, которую его отправили учить:

Приохочивал Энве к самовару в том числе и Карла Циммера, немецкого физика-ядерщика и по совместительству радиационного химика⁸. Он работал в том же институте, что и Энве. Исследование Циммера “Теория попаданий” внесло наиважнейший вклад в развитие генетики. Как ни странно, вот вроде бы физик, а генетике “помог”, опять же человек широких взглядов.

Он доказал, что для того, чтобы “случилась” мутация, недостаточно “облучать” как попало — нужно, чтобы “заряженная” частица попала в цель, то есть в клетку. Именно благодаря ему биологи поняли, что “мишенью” является ген, который имеет физический размер и структуру, но до этого открытия с момента написания “теории попаданий” еще 20 лет.

Когда Тимофеев-Рессовский работал в Москве, он часто устраивал для своих студентов и коллег неформальные мероприятия, так называемый “лабораторный треп”, который еще имел второе название “Дрозсоор”, образовавшееся от двух слов: дрозофила и орать, потому что обсуждения и “треп” проходили очень бурно и эмоционально. Ученые, которые приходили на “дрозсоор”, рассказывали о своих экспериментах, идеях, а остальные всячески проверяли, критиковали, тем самым помогали найти лучшее решение, спроектировать “чистый” эксперимент и так далее. Те самые “самоварные” застолья в Бухе были аналогом “дрозсоора”. И вот третьим частым гостем подобных “научных” посиделок был Макс Дельбрук, ученик Нильса Бора.

В этой троице мужей, опубликовавших “Зеленую тетрадь”, он был чистым теоретиком. В отличие от Циммера и Энве, его мало интересовало, что они там “куролесили” с радиацией и какие бесчинства творили над полчищами мух⁹. Его волновал один вопрос: “почему ген настолько стабилен¹⁰ при облучении радиацией” и может ли квантовая механика¹¹ объяснить причины стабильности.

Обобщить теорию, которую вывел Дельбрук, можно тремя пунктами:

1. Ген – это огромная молекула.
2. Ген стабилен благодаря квантовым связям между атомами.
3. Мутация – это квантовый скачок, при котором молекулы “прыгают” из одного состояния в другое.

И вот собрались эти три мужа, подозреваю, что за самоваром у Энве дома, и “договорились” написать что-то о том, что знают они, но другие не знают.

“Зеленая тетрадь”, как можно догадаться, состоит из четырех частей: каждый автор написал о своем, но с общим заключением. И вот как они аргументировали свою позицию относительно описанной Дельбруком теории.

Энве “издевался” как мог над мухами, изменял дозы радиации, исследовал потомство и вывел “закон” мутации, если можно так выразиться: темпы мутации генов пропорциональны дозе радиации. Не существует никакого механизма, ограничивающего мутацию. Размер дозы пропорционален мутации, линейная зависимость.

В 21 веке “это и так понятно”, но в 30-е годы 20 века подобное открытие означало, что не существует “безопасной” дозы, но также что мутация клеток под воздействием радиации — “строго учитываемое событие”, а не процесс неконтролируемого химического распада.

Циммер формализовал находку Энве во вполне конкретную физическую модель, в которой каждая мутация каждой клетки “попадала” в цель (отдельно взятую, случайную хромосому). Рассчитав силу облучения и степень мутации, любой, у кого есть базовые знания в математике, может “прикинуть” размер цели, в которую “засветили”. И снова про “специализацию” насекомых. Циммер не биолог, ему просто стало интересно и любопытно применить ядерную физику к биологии.

Квантовая модель гена и Дельбрук — наверное, самый сложный для понимания¹² аспект “Зеленой тетради” и самая важная ее часть. Дельбрук рассчитал с помощью “теории попадания” Циммера, что размер цели исключительно мал. Облучению подвергался крошечный объем, в котором может уместиться не более 1000 атомов¹³.

Дельбрук спросил себя: как что-то настолько крошечное может обладать такой стабильностью¹⁴? В поисках ответа он пришел к квантовой механике и сделал вывод, что ген имеет определенную форму и обладает стабильностью, а “энергетический барьер” спасает его от распада. Спонтанные мутации являются “квантовым скачком” из одного состояния в другое, вызванным случайным “пробитием” энергетического барьера; следовательно, ген — это не химическое явление, а устойчивая квантовая система.

“Работа трех мужчин” являлась первой в истории серьезной попыткой применить знания из физики, квантовой механики, термодинамики, методов статистического анализа¹⁵ к проблеме наследования признаков. Биология и физика начиная с 19 века развивались независимо друг от друга, а три мужа¹⁶ создали условия в одной лаборатории в Бухе для диалога наук.

А теперь внимание, вопрос: почему настолько фундаментальная работа оставалась долгое время незамеченной?

Тимофеев-Рессовский, Циммер и Дельбрук опубликовали “Зеленую тетрадь” в 1935 году в, конечно, уважаемом, но крайне узкоспециализированном журнале на немецком языке. Объем публикации был 55 страниц, сама работа требовала от читателя исключительного знания темы¹⁷, а содержание находилось на пересечении дисциплин: генетика, радиационная биология и теоретическая физика. Ни биологи, ни физики не могли понять, что в ней написано, потому что нужна была широта взгляда, а не “специализация насекомого”.

Генетики не понимали квантовой механики, немецким физикам было наплевать, о чем пишут генетики, и… “Зеленая тетрадь” не нашла своего читателя. Слишком сложно, слишком технично. Никто не обладал таким набором компетенций одновременно¹⁸. Кроме одного человека…

Эрвин Шрёдингер¹⁹ сделал то, что не удалось Тимофееву-Рессовскому, Циммеру и Дельбруку: он написал благодаря “Зеленой тетради” книгу “What is life”, которая была “доступной” читателю. Однако Шрёдингер “перевел” работу трех мужей настолько по-своему, что Дельбрук потом сказал – Шрёдингер понял их публикацию неправильно. Тем не менее прочитав именно “неправильный” перевод Уотсон и Крик открыли структуру ДНК, но об этом в следующем эссе про Шрёдингера и его “перевод”.

BIO