Джордж Бидл и открытие связи между генами и ферментами.

Введение

Американский генетик, игрок сборной Новой Зеландии по регби-лиг Томас Хант Морган. Он также был 7-м президентом Чикагского университета. Ключевые эксперименты Бидла и Татума заключались в облучении хлебной плесени Neurospora crassa рентгеновскими лучами, что вызывало мутации. В серии экспериментов они показали, что эти мутации приводили к изменениям в конкретных ферментах, участвующих в метаболических путях. Эти эксперименты позволили им сформулировать идею о прямой связи между генами и ферментативными реакциями, известную как гипотеза «один ген — один фермент».

Образование и ранние годы жизни

Джордж Уэллс Бидл родился в Ваху, штат Небраска. Он был сыном Чонси Элмера Бидла и Хэтти Альбро, владевших и управлявших фермой поблизости. Джордж получил образование в средней школе Ваху и, возможно, сам стал бы фермером, если бы один из его школьных учителей не направил его интерес к науке и не убедил поступить в Колледж сельского хозяйства в Линкольне, штат Небраска. В 1926 году он получил степень бакалавра наук в Университете Небраски, а затем в течение года работал с профессором Ф. Д. Кеймом, изучавшим гибридную пшеницу. В 1927 году он получил степень магистра наук, и профессор Кейм помог ему получить должность ассистента преподавателя в Корнелльском университете, где он работал до 1931 года с профессорами Р. А. Эмерсоном и Л. В. Шарпом над исследованием менделевского асинапса у кукурузы Zea mays.

Карьера и исследования

В 1931 году получил стипендию в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, где он оставался с 1931 по 1936 год. В этот период он продолжил свою работу над индийской кукурузой и начал, в сотрудничестве с профессорами Теодосием Добжанским, С. Эмерсоном и Альфредом Стюртевантом, работу над кроссинговером у плодовой мушки, Drosophila melanogaster. В 1935 году Бидл посетил Париж на шесть месяцев для работы с профессором Борисом Эфрусси в Институте биологии физико-химической. Вместе они начали изучение развития пигмента глаза у дрозофилы, что впоследствии привело к работе над биохимией генетики грибка нейроспоры, за которую Бидл и Эдвард Лори Татум совместно были удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине в 1958 году. В 1936 году Бидл покинул Калифорнийский технологический институт, чтобы занять должность ассистента профессора генетики в Гарвардском университете. Год спустя он был назначен профессором биологии (генетики) в Стэнфордском университете, где оставался в течение девяти лет, работая большую часть этого периода в сотрудничестве с Татумом. Эта работа Бидла и Татума привела к важному обобщению: большинство мутантов, не способных расти на минимальной среде, но способных расти на "полной" среде, нуждаются в добавлении только одной конкретной добавки для роста на минимальной среде. Если синтез определенного питательного вещества (например, аминокислоты или витамина) нарушался мутацией, такой мутантный штамм можно было вырастить, добавив необходимое питательное вещество в минимальную среду. Это открытие позволило предположить, что большинство мутаций затрагивают только один метаболический путь. Дальнейшие данные, полученные вскоре после первоначальных результатов, показали, что, как правило, блокируется только один этап в этом пути. После первого сообщения о трех таких ауксотрофных мутантах в 1941 году Бидл и Татум использовали этот метод для создания серий связанных мутантов и определили порядок синтеза аминокислот и некоторых других метаболитов в нескольких метаболических путях. Очевидным выводом из этих экспериментов было то, что каждая генная мутация влияет на активность одного фермента. Это напрямую привело к гипотезе "один ген – один фермент", которая, с некоторыми уточнениями и дополнениями, остается в основном справедливой и по сей день. Как вспоминает Хоровиц, работа Бидла и Татума также продемонстрировала, что гены играют важную роль в биосинтезе. В то время (1941 год) не-генетики все еще в основном полагали, что гены контролируют только незначительные биологические признаки, такие как цвет глаз и расположение щетинок у дрозофилы, в то время как основная биохимия определялась в цитоплазме неизвестными процессами. Кроме того, многие авторитетные генетики считали, что действие генов слишком сложно для решения с помощью какого-либо простого эксперимента. Таким образом, Бидл и Татум произвели фундаментальную революцию в нашем понимании генетики. В 1946 году Бидл вернулся в Калифорнийский технологический институт в качестве профессора биологии и председателя отдела биологии. Здесь он оставался до января 1961 года, когда был избран канцлером Чикагского университета, а осенью того же года – президентом этого университета. После выхода на пенсию Бидл провел замечательный эксперимент в области генетики кукурузы. В нескольких лабораториях он вырастил серию гибридов Teosinte/Maize, а затем скрестил их потомство. Он искал частоту появления родительских фенотипов во втором поколении. Подавляющее большинство этих растений имели промежуточные признаки между кукурузой и теосинтом, но примерно 1 из 500 растений были идентичны либо родителю-кукурузе, либо родителю-теосинту. Используя математику менделевской генетики, он рассчитал, что это указывает на различие между кукурузой и теосинтом примерно в 5 или 6 генетических локусов. Это было настолько убедительно, что большинство ученых теперь согласны с тем, что теосинт является диким предком кукурузы. За свою карьеру Бидл получил множество наград, включая почетную степень доктора наук следующих университетов: Йельского (1947), Небраски (1949), Северо-Западного университета (1952), Университета Ратгерса (1954), Колледжа Кенион (1955), Университета Уэслиан (1956), Университета Бирмингема и Оксфордского университета (Англия, 1959), Колледжа Помона (1961) и Колледжа Лейк Форест (1962). В 1962 году он также получил почетную степень LL.D. Калифорнийского университета. Он был избран членом Американской академии искусств и наук в 1946 году, а также получил премию Ласкера Американской ассоциации общественного здравоохранения (1950), премию Дайера (1951), премию Эмиля Кристиана Хансена Дании (1953), мемориальную премию Альберта Эйнштейна в области науки (1958), Нобелевскую премию по физиологии или медицине 1958 года совместно с Эдвардом Татумом и Джошуа Ледербергом, Национальную премию Американского онкологического общества (1959) и премию Кимбера по генетике Национальной академии наук (1960).

In 1931 Fellowship at the California Institute of Technology at Pasadena, where he remained from 1931 until 1936. During this period he continued his work on Indian corn and began, in collaboration with Professors Theodosius Dobzhansky, S. Emerson, and Alfred Sturtevant, work on crossing over in the fruit fly, Drosophila melanogaster. In 1935 Beadle visited Paris for six months to work with Professor Boris Ephrussi at the Institut de Biologie physico chimique. Together they began the study of the development of eye pigment in Drosophila which later led to the work on the biochemistry of the genetics of the fungus Neurospora for which Beadle and Edward Lawrie Tatum were together awarded the 1958 Nobel Prize for Physiology or Medicine. In 1936 Beadle left the California Institute of Technology to become Assistant Professor of Genetics at Harvard University. A year later he was appointed Professor of Biology (Genetics) at Stanford University and there he remained for nine years, working for most of this period in collaboration with Tatum. This work of Beadle and Tatum led to an important generalization. This was that most mutants unable to grow on minimal medium, but able to grow on “complete” medium, each require addition of only one particular supplement for growth on minimal medium. If the synthesis of a particular nutrient (such as an amino acid or vitamin) was disrupted by mutation, that mutant strain could be grown by adding the necessary nutrient to the minimal medium. This finding suggested that most mutations affected only a single metabolic pathway. Further evidence obtained soon after the initial findings tended to show that generally only a single step in the pathway is blocked. Following their first report of three such auxotroph mutants in 1941, Beadle and Tatum used this method to create series of related mutants and determined the order in which amino acids and some other metabolites were synthesized in several metabolic pathways. The obvious inference from these experiments was that each gene mutation affects the activity of a single enzyme. This led directly to the one gene one enzyme hypothesis, which, with certain qualifications and refinements, has remained essentially valid to the present day. As recalled by Horowitz, the work of Beadle and Tatum also demonstrated that genes have an essential role in biosynthesis. At the time of the experiments (1941), non geneticists still generally believed that genes governed only trivial biological traits, such as eye color, and bristle arrangement in fruit flies, while basic biochemistry was determined in the cytoplasm by unknown processes. Also, many respected geneticists thought that gene action was far too complicated to be resolved by any simple experiment. Thus Beadle and Tatum brought about a fundamental revolution in our understanding of genetics. In 1946 Beadle returned to the California Institute of Technology as Professor of Biology and Chairman of the Division of Biology. Here he remained until January 1961 when he was elected Chancellor of the University of Chicago and, in the autumn of the same year, President of this university. After retiring, Beadle undertook a remarkable experiment in maize genetics. In several laboratories he grew a series of Teosinte/Maize crosses. Then he crossed these progeny with each other. He looked for the rate of appearance of parent phenotypes among this second generation. The vast majority of these plants were intermediate between maize and Teosinte in their features, but about 1 in 500 of the plants were identical to either the parent maize or the parent teosinte. Using the mathematics of Mendelian genetics, he calculated that this showed a difference between maize and teosinte of about 5 or 6 genetic loci. This demonstration was so compelling that most scientists now agree that Teosinte is the wild progenitor of maize. During his career, Beadle has received many honors. These include the Honorary Doctor of Science of the following Universities: Yale (1947), Nebraska (1949), Northwestern University (1952), Rutgers University (1954), Kenyon College (1955), Wesleyan University (1956), the University of Birmingham and the University of Oxford, England (1959), Pomona College (1961), and Lake Forest College (1962). In 1962 he was also given the honorary degree of LL. D. by the University of California, Los Angeles. He was elected a Fellow of the American Academy of Arts and Sciences in 1946. He also received the Lasker Award of the American Public Health Association (1950), the Dyer Award (1951), the Emil Christian Hansen Prize of Denmark (1953), the Albert Einstein Commemorative Award in Science (1958), the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1958 with Edward Tatum and Joshua Lederberg, the National Award of the American Cancer Society (1959), and the Kimber Genetics Award of the National Academy of Sciences (1960).

Награды и почести

Помимо Нобелевской премии, Бидл был удостоен множества других наград. Он был членом нескольких научных обществ, включая Национальную академию наук (и председателем Комитета по генетическим последствиям атомного излучения), Американское генетическое общество (президент в 1946 году), Американскую ассоциацию содействия развитию науки (президент в 1955 году), Американское онкологическое общество (председатель Научного консультативного совета), иностранный член Королевского общества (ForMemRS) в Лондоне, Датскую королевскую академию наук и Американское философское общество. Премия имени Джорджа У. Бидла Американского генетического общества названа в его честь. Средняя школа имени Джорджа Бидла в Милларде, штат Небраска (входящая в состав школьного округа Миллард) названа в его честь и открылась в 2001 году. Центр Бидла, в котором располагается кафедра биохимии Университета Небраски-Линкольна, также носит имя Джорджа Бидла.

Личная жизнь

Бидл был женат дважды. От первой жены у него был сын, Дэвид, который сейчас живет в Гааге, Нидерланды. Его вторая жена, Мюриэль МакКлюр (1915–1994), известная писательница, родилась в Калифорнии. Главными хобби Бидла были скалолазание, лыжный спорт и садоводство. Ему принадлежит первенство в восхождении на гору Дунерак на Аляске. Во время учебы в Университете Небраски он был членом братства "Фармхаус". Бидл умер 9 июня 1989 года. Он был атеистом.