Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Сказка о весёлом физике Георгии Гамове и о холодном дыхании горячей Вселенной

Ник. Горькавый

— Караул! — закричала Галатея. — Я тону в нуклеотидах и аминокислотах!

— Сейчас объясню, — успокоила её Дзинтара. — Все живые организмы как бы собраны из множества белков различной структуры и назначения. Но все белки состоят из 20 типов аминокислотных остатков.

Андрей захотел помочь сестре:

— А ты используй аналогию — толстые книги написаны при помощи всего лишь 30 букв!

— Верно. В 1953 году известные биологи Джеймс Уотсон и Френсис Крик доказали, что наследственная информация содержится в ДНК — молекуле, которая, несмотря на свою колоссальную длину, состоит всего из четырёх типов кирпичиков-нуклеотидов.

— Зашифрованная книга, в которой использовали всего четыре буквы! — снова добавил Андрей.

— Гамов понял, что должен существовать некий код — способ создания 20 аминокислотных остатков с помощью 4 нуклеотидов.

— Он догадался, что нужен словарик для перевода слов с одного, четырёхбуквенного, языка на другой, двадцатибуквенный! — воскликнул Андрей.

— Не совсем. Мне нравится твоя книжная аналогия, но во времена Гамова никто не мог прочитать эти генетические книги и вопрос о переводе ещё не стоял. Пока сопоставлялись два алфавита. Представим, что нам в руки попали две зашифрованные книги, написанные с помощью разных алфавитов, и мы знаем, что из четырёхбуквенного текста как-то можно получить двадцатибуквенный. Но как именно? Если бы один аминокислотный остаток в белке соответствовал одному типу нуклеотида в ДНК, тогда ДНК со своей четвёркой нуклеотидов могла бы программировать всего четыре аминокислотных остатка, а не два десятка. А если предположить, что каждый аминокислотный остаток кодируется парой из двух нуклеотидов, то получилось бы 16 возможных вариантов. Тупик? Нет! Гамов предположил, что каждый аминокислотный остаток определяется триплетом — набором из трёх нуклеотидов. В итоге получается 64 комбинации нуклеотидных троек — их с лихвой хватит на 20 аминокислотных остатков. Таким образом, Гамов предложил «словарик» для перевода букв одного неизвестного языка в буквы другого неизвестного языка. Четвёрку нуклеотидов ДНК обозначают буквами А, Г, Ц, Т. Тройке нуклеотидов ЦАГ соответствует аминокислота глутамин, а триплету ААГ — аминокислота лизин. Именно так четырёхбуквенная ДНК программирует размещение двадцати аминокислот в белковой цепи.

— Вот сейчас понятно! — кивнула Галатея.

— Важной макромолекулой — посредником между ДНК и белками — является РНК, или рибонуклеиновая кислота. Гамов вроде бы в шутку создал реальный «РНК-клуб» из двадцати (по числу известных тогда аминокислот) видных биологов и физиков, которые работали в генетике. Отличительным признаком члена РНК-клуба был специально изготовленный галстук с рисунком РНК и булавкой.

Впоследствии гипотеза Гамова блестяще подтвердилась — в октяб-ре 1968 года американские учёные Роберт Холли, Хар Корана и Маршалл Ниренберг получили Нобелевскую премию за установление генетического кода.

— То есть они установили, каким комбинациям из трёх нуклеотидов соответствуют двадцать аминокислотных остатков? — спросил Андрей.

— Верно. Увы, Гамов умер в августе 1968 года, за два месяца до присуждения Нобелевской премии за расшифровку генетического кода. Один из открывателей спиральной структуры ДНК, нобелевский лауреат Джеймс Уотсон написал в 2001 году книгу о событиях тех лет под названием «Гены, девушки и Гамов. После двойной спирали». В ней он отметил роль Гамова в расшифровке механизма наследственности и привёл фотокопии писем учёного, написанных Френсису Крику и ему самому в 1960-е годы.

Астрофизик Иосиф Шкловский заявил: «Я считаю Г. А. Гамова одним из крупнейших русских физиков XX века. В конце концов, от учёного остаются только конкретные результаты его труда. Применяя футбольную аналогию, имеют реальное значение не изящные финты и дриблинг, а забитые голы. В этом сказывается жестокость науки. Гамов обессмертил своё имя тремя выдающимися «голами»: 1) теория альфа-распада, более общо — «подбарьерных процессов» (1928 г.), 2) теория «горячей Вселенной» и, как следствие её, — предсказание реликтового излучения (1948 г.), обнаружение которого в 1965 году ознаменовало собой новый этап в космологии, и 3) открытие феномена генетического кода (1953 г.) — фундамента современной биологии».

— И ни за одну идею он не получил Нобелевскую премию. Это несправедливо! — нахмурилась Галатея.

— Да, многие учёные тоже так считают. Если не брать в расчёт премию Калинги за популяризацию науки, выдающийся физик-теоретик Георгий Антонович Гамов не получил никаких премий и наград за свои научные работы и остался трижды нелауреатом Нобелевской премии. Между тем в перечень «нобелевских» достижений Гамова можно добавить его гипотезу о том, что Большой взрыв — результат предыдущего Большого коллапса, а нынешнее расширение Вселенной — своеобразный упругий отскок после достижения максимального сжатия. Эта гипотеза не получила достаточного теоретического и наблюдательного подтверждения, но, возможно, именно здесь скрывается разгадка главной тайны образования нашего мира.

***

Георгий Антонович Гамов (1904—1968) — советский и американский физик-теоретик, астрофизик и популяризатор науки, работавший в России, Европе и США. Автор первой количественной теории альфа-распада, один из основоположников теории горячей Вселенной, один из пионеров применения ядерной физики к вопросам эволюции звёзд, первооткрыватель генетического кода.

Эдвард Теллер (1908—2003) — американский физик венгерского происхождения. Один из создателей ядерного оружия в США.

Ганс Бете (1906—2005) — американский физик немецкого происхождения. Лауреат Нобелевской премии по физике 1967 года, которую получил за работы по термоядерным реакциям на звёздах.

Поль Ланжевен (1872—1946) — французский физик, ученик Пьера Кюри.

Александр Александрович Фридман (1888—1925) — российский и советский физик и математик, основатель современной космологии. Решил уравнение Эйнштейна и показал, что наша Вселенная нестационарна и расширяется.

Ральф Альфер (1921—2007) — американский физик-теоретик, ученик Г. А. Гамова. Соавтор предсказания реликтового излучения и его температуры.

Роберт Херман (1914—1997) — американский физик-теоретик. Соавтор Гамова и Альфера по статьям, предсказывающим существование реликтового излучения с температурой в несколько градусов Кельвина.

Джеймс Уотсон (р. 1928) — американский биолог, соавтор открытия в 1953 году вместе с Фрэнсисом Криком (1916—2004) структуры ДНК, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года.

Роберт Холли (1922—1993) — американский биохимик. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1968 года за расшифровку генетического кода.

Хар Корана (1922—2011) — американский и индийский биолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1968 года за расшифровку генетического кода.

Маршалл Ниренберг (1927—2010) — американский биохимик и генетик. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1968 года за расшифровку генетического кода.

Людмила Георгиевна Карачкина (р. 1948) — астроном Крымской астрофизической обсерватории, открыватель 130 новых астероидов, три из них назвала в честь Георгия Гамова, Петра Капицы и Сергея Капицы. Астероид Гамов за номером 8816 она обнаружила 17 декабря 1984 года. Это название было официально принято Международным астрономическим союзом.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — макромолекулы, обеспечивающие хранение, передачу и реализацию генетической информации в живых организмах.

РНК (рибонуклеиновая кислота) — макромолекулы, которые участвуют в кодировании генетической информации и программировании синтеза белков и являются посредниками в передаче информации от ДНК к белкам.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Рассказы о науке»

Детальное описание иллюстрации

- Сотрудники лаборатории У. Г. Брегга (сидит в центре); стоят — первый слева А. А. Лебедев, последний справа — Г. А. Гамов. 1931 год. Из архива академика А. А. Лебедева.
- Участники седьмого Сольвеевского конгресса в Брюсселе. Г. А. Гамов стоит в центре в последнем ряду. 1933 год. Фото: Benjamin Couprie/Wikimedia Commons/PD.
- Обложка книги Г. А. Гамова о Большом взрыве и горячей модели образования Вселенной. Эти идеи стали сейчас общепринятыми. Фото Николая Горькавого.