Завершив атаку на евгенику, Пенроуз перешел к организации первой большой программы медицинской генетики, разработанной для выявления новых наследственных заболеваний. В 1950-х гг. генетики под руководством Пенроуза исследовали пациентов, проводили анализы крови и рисовали родословные. Они прослеживали наследование генов, хотя так пока и не знали, что это такое. Но, если бы они прогулялись вниз по Блумсбери-стрит до Королевского колледжа Лондона, они бы увидели женщину, делающую рентгеновские снимки, которые вскоре помогут разгадать эту загадку.

К 1920 г. Томас Морган с коллегами убедили остальных ученых в том, что гены – это материальные объекты, расположенные в хромосомах. Хромосомы состоят из смеси белков и загадочной молекулы под названием дезоксирибонуклеиновая кислота, или, сокращенно, ДНК. К началу 1950-х гг. исследователи провели несколько изящных экспериментов с бактериями и вирусами, которые позволили утверждать, что именно в ДНК, а не в белках хранились гены. Например, когда вирусы заражают бактерий, они вводят в них только ДНК, ни один из их белков не попадает внутрь самой клетки-бактерии.

В 1950 г. 30-летняя исследовательница Розалинд Франклин начала работать в Королевском колледже Лондона, где приступила к изучению строения ДНК[319]. Они с аспирантом Реймондом Гослингом создавали кристаллы ДНК и облучали их рентгеновскими лучами. Лучи отражались от кристаллов и попадали на фотопленку, формируя линии, пятна и изгибы. Другие ученые тоже пытались делать фотографии ДНК, но ни у кого не получалось так же хорошо, как у Розалинд. Рассматривая фотографии, она предположила, что ДНК имела закрученную форму – спираль. Но Франклин была чрезвычайно дотошной и отказывалась предаваться полетам фантазии прежде, чем напряженная работа по сбору данных будет закончена. Она продолжила делать снимки.

Двое других ученых, Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон, не хотели ждать. В Кембридже они играли с металлическими стержнями и зажимами в поисках наиболее убедительного варианта формы ДНК. Основываясь на поспешных записях, которые Уотсон сделал во время разговоров с Франклин, они с Криком собрали новую модель. Франклин со своими коллегами по Королевскому колледжу приехала в Кембридж, чтобы внимательно рассмотреть ее, и довольно резко сказала Крику и Уотсону, что они совершенно неправильно поняли химию.

Франклин продолжила работать с рентгеновскими снимками, но ее недовольство Королевским колледжем нарастало. Заместитель руководителя лаборатории Морис Уилкинс был убежден, что Франклин приняли на работу, чтобы она трудилась непосредственно на него. Она и слышать об этом не желала, что уязвляло самолюбие Уилкинса, и он жаловался Крику на «нашу угрюмую леди». В конце концов было объявлено перемирие, по итогам которого Франклин и Уилкинс стали работать над ДНК по отдельности. Но Уилкинс по-прежнему был начальником Франклин, а это означало, что он получал копии ее фотографий. В январе 1953 г. он показал один особенно впечатляющий снимок Уотсону. Теперь тот сразу смог увидеть, какую форму имела ДНК. Они с Криком также раздобыли краткие выдержки из неопубликованных исследований Розалинд, которые она писала для Совета по медицинским исследованиям. Эти записи окончательно привели их к правильному решению. Никто не удосужился испросить у Франклин разрешения использовать ее снимки, полученные долгим и упорным трудом. Обе исследовательские группы – и из Кембриджа, и из Королевского колледжа – обсудили план по опубликованию своих статей в журнале Nature от 25 апреля 1953 г. Большее читательское внимание привлекла статья, в которой была представлена модель Крика и Уотсона. Франклин и Гослинг опубликовали свои данные по рентгеновским снимкам в другой статье, и у читателей возникло впечатление, что это попытка заявить о причастности к открытию.

Франклин умерла от рака пять лет спустя, а Крик, Уотсон и Уилкинс в 1962 г. получили Нобелевскую премию. В вышедшей в 1968 г. книге «Двойная спираль»[320] (The Double Helix) Уотсон безжалостно высмеивал Франклин, показывая ее агрессивной, плохо одевавшейся женщиной, которая не могла по достоинству оценить того, что было на ее фотографиях. Такие язвительные нападки позорно несправедливы, поскольку эти ученые вместе открыли нечто исключительно красивое. Они нашли молекулярную структуру, благодаря которой оказалась возможна наследственность.

Открытая ими структура ДНК представляет собой пару нитей, закрученных в двойную спираль. Нити соединены друг с другом при помощи азотистых оснований. За последующие 30 лет ученые выяснили, как такая конструкция позволяет ДНК переносить гены. Каждый ген – это участок ДНК, состоящий из тысяч оснований. Существует только четыре разновидности оснований: аденин, цитозин, гуанин и тимин – сокращенно А, Ц, Г и Т. Посредством серии химических реакций клетка переводит генетическую информацию, содержащуюся в последовательности оснований, в белок. Сначала эта клетка делает копию гена, создавая одноцепочечный набор оснований, называющийся рибонуклеиновой кислотой, или РНК. Затем молекула РНК попадает на молекулярную фабрику под названием «рибосома», которая считывает последовательность РНК и создает соответствующий белок.

Открытие ДНК позволило свести наследственность к относительно простому набору правил. Нужно было из одной молекулы ДНК сделать две. Молекулярные механизмы клетки разделяли две нити ДНК и затем достраивали к каждой из них новую нить. Каждое основание могло связываться только со своей парой: А с Т, Ц с Г. Таким образом клетка могла построить две идеальные копии исходной ДНК – это как воспроизведение, но на молекулярном уровне.

Однако иногда клетки делают ошибки. Эти ошибки изменяют одну из новых молекул ДНК. К примеру, основание способно поменяться с А на Ц. Последовательность из сотни оснований может случайно скопироваться дважды. Тысяча оснований – вообще оказаться вырезанными. Это те самые мутации, на поиски которых ученые, в частности Хуго де Фриз и Томас Морган, потратили годы. Мутации могут создавать новые варианты генов – аллели, как их стали называть. Иногда новые аллели работают так же, как и старые. Но в некоторых случаях – скажем, при ФКУ – они вообще не могут работать.

Следующее поколение ученых использовало это открытие для выяснения молекулярных процессов фенилкетонурии[321]. Открытый Джервисом фермент фенилаланингидроксилаза кодируется геном под названием pah. В нашей печени клетки на основе информации в гене pah вырабатывают фермент, который затем может разрушать фенилаланин. У носителей заболевания – среди них как раз были Перл и Лоссинг Бак – одна копия pah содержит мутацию, из-за которой не происходит синтез фермента.

Перл и Лоссинг не могли даже представить, что с их ДНК было что-то не так, поскольку их вторая копия гена pah компенсировала мутацию. У них производилось достаточно фенилаланингидроксилазы для нормального обмена веществ. Но, когда ребенок – в данном случае Кэрол – наследует дефектные копии гена pah от обоих родителей, он вообще не может синтезировать нужный фермент и будет страдать от заболевания.

После того как Фёллинг и Пенроуз предсказали, что ФКУ вызывается рецессивными факторами, прошло 50 лет, прежде чем ученые наконец увидели эти факторы собственными глазами. Однако к тому времени жизнь людей с ФКУ существенно изменилась в лучшую сторону. А дети, родившиеся с ФКУ, при надлежащем уходе никогда не столкнутся с такими проблемами, какие были у Кэрол Бак.

Путь к излечению начался в 1949 г., когда англичанка Мэри Джонс принесла свою 17-месячную дочь Шейлу в детскую больницу в Бирмингеме. Шейла не могла стоять и даже сидеть и не интересовалась окружающим миром. Один из врачей больницы, Хорст Биккель, обследовал Шейлу и сообщил матери, что у ребенка фенилкетонурия. «Ее мать совершенно не впечатлилась, когда я с гордостью показал ей свою восхитительную бумажку с хроматограммой, на которой было очень четкое пятно фенилаланина из мочи ее дочери, доказывающее диагноз»[322].

Джонс хотела знать, что Биккель собирается делать после того, как определил болезнь Шейлы. Биккель объяснил, что ничего сделать нельзя.

Джонс не приняла его ответ. Она вернулась на следующее утро с настойчивой просьбой помочь. Когда Биккель снова отказал, Джонс начала приходить каждое утро с одной и той же просьбой.

«Она была очень расстроена и не принимала во внимание, что тогда не было известно лечения ФКУ, – рассказывал Биккель. – Мог ли я помочь?»

В то время у Биккеля было мало оснований считать, что он сможет. Лайонел Пенроуз уже попробовал разработать диету для больных фенилкетонурией, но без каких-либо видимых результатов. Пенроуз был убежден, что умственная отсталость не возникает из-за неспособности организма перерабатывать фенилаланин. Он полагал, что, напротив, оба симптома имеют одинаковую причину. Диета вылечила бы отсталость с такой же вероятностью, с какой очки помогли бы старику избавиться от морщин.

Но мать Шейлы была до такой степени настойчива, что Биккель решил поговорить с несколькими коллегами о диете при ФКУ. Он узнал, что лондонский биохимик Луис Вольф уже придумал, какой приготовить бульон, чтобы он мог обеспечить белком людей с ФКУ, не отравляя их фенилаланином. Когда Вольф предложил кормить этим бульоном пациентов в больнице Грейт-Ормонд-Стрит, его начальник сказал, что в его рабочие обязанности не входят безумные методы лечения неизлечимых заболеваний. Вольф дал свой рецепт Биккелю; тот последовал указаниям лондонского коллеги и работал в лаборатории с пониженной температурой – чтобы смесь не испортилась.

В конце концов Биккель приготовил достаточные запасы бульона для Шейлы. Он проинструктировал Джонс, что девочка не должна есть ничего другого. К счастью, уровень фенилаланина в крови Шейлы упал и не поднялся обратно – в отличие от того, что наблюдалось в экспериментах Пенроуза за 15 лет до этого. Появились даже признаки улучшения состояния мозга. Через несколько месяцев она начала сидеть, затем стоять, затем ходить с поддержкой. Даже ее затхлый запах исчез. Но когда Биккель рассказал об этом своим коллегам по больнице, его подняли на смех. Они были уверены, что Шейла поправилась только благодаря дополнительному вниманию, которое ей оказывали. Биккель решил, что есть только один способ убедить их: отменить Шейле диету.

Не говоря Джонс, Биккель тайно добавил в состав бульона фенилаланин. Уже на второй день измененной диеты состояние Шейлы начало ухудшаться. Еще через некоторое время она перестала улыбаться, смотреть в глаза и даже ходить. Биккель и его сотрудники рассказали Джонс о секретной манипуляции и вернули девочке диету с низким содержанием фенилаланина. Хотя произошедшие с Шейлой изменения были достаточным доказательством для Биккеля, он не думал, что они убедят его скептически настроенных коллег. Он получил от Джонс разрешение поместить Шейлу в стационар и вернуть в ее диету фенилаланин. На этот раз Биккель фиксировал ухудшение ее состояния на кинопленке – снимая немое кино[323].