Реферат: Бидл (Beadle), Джордж У

БИДЛ (Beadle), Джордж У.
22 октября 1903 г. – 9 июня 1989 г.

Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1958 г.
совместно с Джошуа Ледербергом и Эдуардом Л. Тейтемом

 

Американский генетик Джордж Уэлс Бидл родился в Уаху (штат Небраска). Его родителями были Чонси Элмер Бидл и Хетти Бидл (Элбро). Он был средним по возрасту из трех детей в семье. Когда Джорджу было четыре года, его мать умерла. После гибели старшего сына в аварии отец решил, что Джордж в свое время станет управлять принадлежащей семье фермой на участке в 16 га. Однако молодой учитель физики из средней школы сумел пробудить у Джорджа интерес к науке и убедить его поступить в колледж. В 1922 г. Б. поступил в колледж агрокультуры университета штата Небраска. Во время вторых летних каникул он изучал генетику гибридной пшеницы на кафедре агрономии.

В 1926 г. Б. получил степень бакалавра наук, а в следующем году – магистра наук. Затем он начал изучать биологию в аспирантуре Корнеллского университета. Здесь он работал под руководством Р.А. Эмерсона, известного специалиста по генетике растений, у которого училась, в частности, Барбара Мак-Клинток, будущий лауреат Нобелевской премии. Эмерсон взял Б. на неполную ставку ассистента и поручил ему сделать обзор по генетике кукурузы. Поэтому диссертация Б. была посвящена мейозу (одному из способов деления клетки) у кукурузы.

Хромосомы – носители генетического материала в ядрах клеток растений и животных – состоят из генов. Гены представляют собой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), направляющие и регулирующие биохимические процессы в клетках. В процессе мейоза образуются зародышевые, или половые, клетки (гаметы), обладающие половинным набором хромосом неполовых (соматических) клеток. При оплодотворении вновь образуются пары хромосом, и число их становится нормальным. Б. обнаружил, что наследование генетических дефектов у пыльцы кукурузы связано с нарушением расщепления хромосом при мейозе.

В 1931 г. Б. получил докторскую степень по генетике в Корнеллском университете и в течение двух последующих лет работал сотрудником Национального совета по научным исследованиям на факультете биологии Калифорнийского технологического института в Пасадене. Здесь его руководителем был Томас Хант Морган, один из ведущих генетиков, исследовавший генетические процессы у плодовой мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster). Б. изучал кроссинговер хромосом – процесс, происходящий во время мейоза и приводящий к обмену генетическим материалом между хромосомами. Он обнаружил, что кроссинговер и рекомбинации генетического материала при мейозе происходят случайно.

В 1933...1935 гг. Б. был преподавателем факультета биологии Калифорнийского технологического института и сотрудничал с Борисом Эфрусси, эмбриологом из Парижского университета, временно работавшим в отделе Моргана. Исследователей заинтересовала проблема наследования цвета глаз у дрозофилы, в частности биохимические процессы, приводящие к формированию определенного фенотипа (физических особенностей организма, например цвета глаз) на базе того или иного генотипа (совокупности всех генов данной особи). В 1935 г. Б. работал в лаборатории Эфрусси в Институте физико-химической биологии в Париже. Здесь ученые установили, что биохимическим предшественником глазного пигмента (т.е. веществом, из которого этот пигмент образуется) у дрозофилы служит аминокислота триптофан.

В 1936 г. Б. вернулся в Соединенные Штаты и стал ассистент-профессором генетики в Гарвардском университете. В следующем году он получил должность профессора биологии в Станфордском университете. В это время биохимическая генетика, изучавшая биохимические процессы, приводящие к реализации генотипа в виде фенотипа, только зарождалась. Современная генетика возникла в 1856 г., когда чешский монах-доминиканец Грегор Мендель опубликовал теорию законов наследственности. Мендель считал, что за наследование физических признаков (например, окраску цветов) отвечают особые «элементы», которые сегодня называются генами. Опыты Менделя на растениях показали, что одни гены являются доминантными, а другие – рецессивными. Доминантный ген вызывает развитие того или иного физического признака даже в том случае, если он содержится лишь в одной из двух хромосом; рецессивный же ген проявляется, только когда он имеется в обеих хромосомах. Статья Менделя и его законы наследственности были забыты на полвека, и лишь в начале XX столетия к ним вновь обратились генетики нового поколения.

В исследованиях, проведенных в первой трети XX в., было установлено, что гены находятся в хромосомах. В 1902 г. английский врач и биохимик Арчибальд Гаррод обнаружил, что некоторые виды недостаточности ферментов (белков, необходимых для биохимических превращений в организме) у его больных являются врожденными. Работы Гаррода подняли вопрос о том, не отвечают ли отдельные гены за управление синтезом специфических ферментов. Этот вопрос волновал и Б. В 1926 г. Герман Мюллер, работавший с дрозофилами, обнаружил, что рентгеновское облучение вызывает мутации в генетическом материале этих мушек и что эти мутации приводят к дефектам физического строения и уродствам.

В 1937 г. к исследованиям Б., работавшего в Станфордском университете, присоединился Эдуард Л. Тейтем, изучавший микробиологию и биохимию в Висконсинском университете. В это время Б. искал для своих опытов более подходящий объект, чем дрозофила. Еще в аспирантуре Корнеллского университета, а потом в Калифорнийском технологическом институте он слышал о генетических исследованиях, проводимых на Neurospora crassa – грибках, образующих розоватую плесень на хлебе. Поскольку эти микроорганизмы быстро растут и размножаются, можно было в течение короткого времени исследовать несколько их поколений. Генетические особенности Neurospora были частично изучены другими учеными, и Тейтем, исследовавший особенности питания этого грибка, в 1941 г. решил приступить к генетическим опытам с ним.

Б. и Тейтем справедливо предположили, что функцию генов можно изучать, повредив некоторые из них. Из работ Мюллера было известно, что при рентгеновском облучении генетического материала частота мутаций возрастает примерно в 100 раз. Поэтому Б. и Тейтем начали выращивать колонии Neurospora в среде, содержащей лишь некоторые необходимые для питания этого грибка вещества, и затем облучали их рентгеновскими лучами. После такого облучения одни колонии размножались нормально, другие погибли, а третьи продолжали расти, но не могли нормально размножаться. Б. и Тейтем исследовали эту последнюю группу. Они пересадили грибки из нее в 1000 различных сред и к каждой из них добавили вещество, которое нормально развивающиеся грибки могут синтезировать самостоятельно. В среде №299, к которой был добавлен витамин B6, облученная культура стала расти нормально, что говорило о том, что облучение вызвало мутацию гена, отвечающего за синтез этого витамина. Для того чтобы определить, действительно ли имеет место генетический дефект, Б. и Тейтем скрестили облученные грибки с нарушенным синтезом витамина B6 со здоровыми. Оказалось, что это нарушение передается по описанному Менделем рецессивному типу. Опыты доказали, что определенные гены отвечают за синтез специфических клеточных веществ. Лабораторные методы, которые Б. и Тейтем разработали в Станфордском университете, оказались полезными для увеличения фармакологического производства открытого Александером Флемингом пенициллина – вещества, образуемого грибками.

До 1946 г. Б. работал в Станфордском университете, а затем стал профессором биологии и руководителем отдела, который ранее возглавлял Морган, в Калифорнийском технологическом институте. В 1953 г. Б., избранный президентом Американской ассоциации содействия развитию науки, призвал правительство пересмотреть политику в отношении секретности, предложив создать более открытое общество, требуя меньшей засекреченности научных исследований и допуска ученых к специальной информации. Возглавляемая им ассоциация в 1955 г. приняла постановление, согласно которому в городах, где осуществляется сегрегация, научные конференции проводиться не должны.

Половина Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1958 г. была присуждена Б. и Тейтему «за открытия, касающиеся роли генов в специфических биохимических процессах». Вторая половина была присуждена Джошуа Ледербергу за сходную работу в области генетики. В заключение Нобелевской лекции Б. сказал: «Вначале ботаники и зоологи были равнодушны и даже порой враждебны по отношению к [генетике]. Часто говорилось, что [генетика] имеет дело лишь с поверхностными свойствами... [Однако сегодня] благодаря быстро возрастающему знанию о строении белков и нуклеиновых кислот впервые в истории науки появилась возможность для генетиков, биохимиков и биофизиков обсуждать основные проблемы биологии на общем языке молекулярных структур».

В 1961 г. Б. ушел из Калифорнийского технологического института и стал профессором биологии и ректором Чикагского университета. В 1968 г. он отошел от административной деятельности и продолжил работу по изучению генетики и эволюции кукурузы. В 1970 г. он вернулся в Калифорнию и стал попечителем Калифорнийского технологического института. В следующем году он стал почетным попечителем Чикагского университета.

В 1928 г. Б. женился на Марион Сесил Хилл. У них родился один сын. В 1953 г. супруги развелись, и в этом же году Б. женился на писательнице Мюриель Макклюр Бёрнет. От предыдущего брака у нее также был один сын. Общих детей у Б. и его второй супруги не было. Б. имел внешний вид человека, постоянно вдохновленного идеями. Он любил кататься на лыжах, заниматься альпинизмом и садоводством. Кроме того, он обожал сиамских кошек.

Кроме Нобелевской премии, Б. был удостоен многих других наград, в т.ч. премии Ласкера Американской ассоциации здравоохранения (1950), премии Фонда Эмиля Кристиана Хансена за исследования в области микробиологии, присуждаемой Датской Карлсбергской лабораторией (1953), мемориальной премии Альберта Эйнштейна Университета Йешива (1958) и премии Кимбера по генетике Национальной академии наук США (1960). Он являлся членом многих научных обществ, в т.ч. Американского общества генетиков (с 1946 г. – президент), Американской ассоциации содействия развитию науки (с 1953 г. – президент), Лондонского королевского научного общества и Датской королевской академии наук. Он работал в Комитете по генетическим изменениям вследствие атомной радиации в Национальной академии наук и в Консультативном комитете по биологии и медицине Комиссии по атомной энергии.