Введение

Американский биохимик (1905–2002)

Эрвин Чаргафф (11 августа 1905 – 20 июня 2002) – австро-венгерский по происхождению американский биохимик, писатель, еврей из Буковины, эмигрировавший в США в период нацизма, и профессор биохимии в медицинской школе Колумбийского университета. Он написал автобиографию, получившую положительные отзывы, – "Гераклитов огонь: зарисовки из жизни до познания природы".

Ранние годы

Шаргафф родился 11 августа 1905 года в еврейской семье в Черновице, герцогстве Буковина, Австро-Венгрия, ныне Черновцы, Украина. С началом Первой мировой войны его семья переехала в Вену, где он учился в гимназии Максимилиана (ныне гимназия Васагассе). Затем он поступил в Венский технический университет (Technische Hochschule Wien), где встретил свою будущую жену Веру Бройдо. С 1924 по 1928 год Шаргафф изучал химию в Вене и получил докторскую степень под руководством Фрица Фейгла. В 1928 году он женился на Вере Бройдо. У Шаргаффа был один сын, Томас Шаргафф. С 1925 по 1930 год Шаргафф занимал должность научного сотрудника Милтона Кэмпбелла в области органической химии в Йельском университете, но Нью-Хейвен, штат Коннектикут, ему не нравился. Шаргафф вернулся в Европу, где жил с 1930 по 1934 год, сначала работая ассистентом, ответственным за химию, в отделе бактериологии и общественного здравоохранения Берлинского университета (1930–1933), а затем, будучи вынужденным покинуть свою должность в Германии из-за нацистской политики в отношении евреев, в качестве научного сотрудника в Институте Пастера в Париже (1933–1934).

Колумбийский университет

Чаргафф иммигрировал в Манхэттен, Нью-Йорк, в 1935 году, заняв должность научного сотрудника в отделе биохимии Колумбийского университета, где он провел большую часть своей профессиональной карьеры. В 1938 году Чаргафф стал ассистентом профессора, а в 1952 году – профессором. После того как он занимал должность заведующего кафедрой с 1970 по 1974 год, Чаргафф вышел на пенсию, получив статус профессора эмеритуса. После выхода на пенсию в качестве профессора эмеритуса Чаргафф перенес свою лабораторию в больницу Рузвельта, где продолжал работать до 1992 года. В 1940 году он стал гражданином США. В период работы в Колумбийском университете Чаргафф опубликовал множество научных работ, посвященных в основном изучению нуклеиновых кислот, таких как ДНК, с использованием хроматографических методов. Он заинтересовался ДНК в 1944 году после того, как Освальд Эйвери установил, что эта молекула является основой наследственности. Коэн отмечает, что «почти в одиночку среди ученых того времени Чаргафф принял необычную статью Эйвери и пришел к выводу, что генетические различия между ДНК должны отражаться в химических различиях между этими веществами. Он был первым биохимиком, который реорганизовал свою лабораторию для проверки этой гипотезы, которую он подтвердил к 1949 году». Впоследствии это стало известно как первое правило Чаргаффа. Важную роль в его открытиях в области ДНК сыграли изобретение бумажной хроматографии и коммерчески доступный ультрафиолетовый спектрофотометр.

Правила Чаргаффа

Ключевые выводы из работы Эрвина Чаргаффа теперь известны как правила Чаргаффа. Первым и наиболее известным достижением было то, что он показал: в природной ДНК количество гуаниновых оснований равно количеству цитозиновых оснований, а количество адениновых оснований равно количеству тиминовых оснований. Например, в ДНК человека четыре основания присутствуют в следующих процентных соотношениях: A=30,9% и T=29,4%; G=19,9% и C=19,8%. Это убедительно указывало на парное строение оснований в ДНК, хотя сам Чаргафф не сформулировал эту связь напрямую. За это исследование Чаргаффу приписывают опровержение тетрануклеотидной гипотезы (широко распространенной гипотезы Фоэбуса Левена о том, что ДНК состоит из множества повторов последовательности GACT). Большинство исследователей ранее полагали, что отклонения от эквимолярных соотношений оснований (G = A = C = T) обусловлены экспериментальной ошибкой, но Чаргафф доказал, что эти вариации реальны, при этом сумма [C + G] обычно встречается несколько реже. Он проводил свои эксперименты, используя недавно разработанные методы бумажной хроматографии и ультрафиолетового спектрофотометрии. В 1952 году Чаргафф встретился с Фрэнсисом Криком и Джеймсом Д. Уотсоном в Кембридже и, несмотря на отсутствие личной симпатии, поделился с ними своими результатами. Исследования Чаргаффа впоследствии помогли группе Уотсона и Крика в лаборатории установить двойную спиральную структуру ДНК. Второе правило Чаргаффа заключается в том, что состав ДНК различается у разных видов, особенно в относительной концентрации оснований A, G, T и C. Эти свидетельства молекулярного разнообразия, которое ранее считалось отсутствующим в ДНК, сделали ДНК более вероятным кандидатом на роль генетического материала, чем белок. Первое эмпирическое обобщение второго правила парности Чаргаффа, известное как принцип симметрии, было предложено Винаякумаром В. Прабху в 1993 году. Этот принцип утверждает, что частота любого данного олигонуклеотида приблизительно равна частоте его комплементарного обратного олигонуклеотида. Математическое теоретическое обобщение было получено Мишелем Е. Б. Ямагиши и Роберто Х. Хераем в 2011 году.

Поздние годы

Начиная с 1950-х годов, Чаргафф становился все более критичным по отношению к области молекулярной биологии, утверждая, что она "вышла из-под контроля и занимается тем, что никогда нельзя оправдать". Он полагал, что человеческое знание всегда будет ограничено в связи со сложностью природного мира, и что это просто опасно, когда люди верят, что мир – это машина, даже если предположить, что они могут полностью понимать принципы его работы. Он также считал, что в мире, функционирующем как сложная система взаимозависимости и взаимосвязанности, генная инженерия живых организмов неизбежно повлечет за собой непредвиденные последствия. В своей книге 1978 года «Гераклитов огонь» Чаргафф предупреждал о «молекулярном Освенциме», утверждая, что «технология генной инженерии представляет большую угрозу для мира, чем появление ядерных технологий. Необратимое посягательство на биосферу – это нечто настолько беспрецедентное, настолько немыслимое для предыдущих поколений, что я лишь хотел бы, чтобы мое поколение не стало виновным в этом». Метод ЭКО вызвал его резкое осуждение. В 1987 году в журнале Nature была опубликована статья «Инжиниринг молекулярного кошмара», которая затем была разослана Дэвидом Олтоном и его коллегами из Всепартийной парламентской группы за защиту жизни (APPPLG) каждому члену парламента в Вестминстере, чтобы минимизировать потенциальный вред, который мог быть нанесен Законом о человеческом оплодотворении и эмбриологии 1990 года. Чаргафф умер в том же году, 20 июня 2002 года, в Манхэттене, Нью-Йорк. Он похоронен на кладбище Маунт-Кармель (Квинс).

Авторские книги

Непостижимые тайны. Наука как борьба за и против природы. Штутгарт: Клетт-Котта, 1980,
Замечания. Штутгарт: Клетт-Котта, 1981,
Предупреждающие знаки. Прошлое говорит настоящему. Штутгарт: Клетт-Котта, 1982,
Критика будущего. Эссе. Штутгарт: Клетт-Котта, 1983,
Свидетельство. Эссе о языке и науке. Штутгарт: Клетт-Котта, 1985,
Серьезные вопросы, Азбука скептических размышлений. Бостон, Базель, Штутгарт: Биркхойзер, 1986
Отвращение к всемирной истории. Фрагменты о человеке. Штутгарт: Клетт-Котта, 1988,
Алфавитные нападки. Штутгарт: Клетт-Котта, 1989,
Предварительный конец. Тройной разговор. Штутгарт: Клетт-Котта, 1990,
Наследие. Эссе. Штутгарт: Клетт-Котта, 1992,
О живом. Избранные эссе. Штутгарт: Клетт-Котта, 1993,
Бедная Америка – Бедный мир. Штутгарт: Клетт-Котта, 1994,
Вторая жизнь. Автобиографические и другие тексты. Штутгарт: Клетт-Котта, 1995,
Вид с тринадцатого этажа. Штутгарт: Клетт-Котта, 1998,
Краткий сборник предчувствий. Выбор из собрания сочинений. Штутгарт: Клетт-Котта, 2002,
Голоса в лабиринте. О природе и ее исследовании. Штутгарт: Клетт-Котта, 2003,