Ричард Дж. Робертс: Сын механика, который нашел гены в кусках

Ричард Робертс когда-то хотел стать детективом, преследующим улики в поисках единственного преступника. Генетика дала ему нечто более странное: загадку, в которой сами улики оказались разбросаны фрагментами по доказательствам, а «преступник» — ген — нигде не существовал как единый непрерывный кусок текста. В 1977 году, используя вирус, вызывающий простуду, в качестве объекта исследования, Робертс обнаружил, что гены могут быть разбиты на несвязанные сегменты — открытие, настолько противоречащее предположениям того времени, что оно переписало фундаментальную главу молекулярной биологии и принесло ему часть Нобелевской премии 1993 года.

Бат, наборы для химии и заброшенная первая карьера

Робертс родился в Дерби, Англия, в сентябре 1943 года в семье автомеханика Джона Робертса и Эдны Оллсоп. Семья переехала в Бат, когда ему было четыре года, и он вырос, желая, по его собственным словам, стать детективом — амбиция, которую постепенно вытеснил детский набор для химии. Он изучал химию в Шеффилдском университете, получив степень бакалавра в 1965 году и докторскую степень в 1969 году за исследование растительных соединений, называемых неофлавоноидами и изофлавоноидами, — работа, которая не имела ничего общего с областью, которая сделала его знаменитым. Именно постдокторская стажировка в Гарварде с 1969 по 1972 год привлекла его к нуклеиновым кислотам, и в 1972 году сам Джеймс Уотсон — из дуэта Уотсона и Крика — нанял Робертса в лабораторию Колд-Спринг-Харбор на Лонг-Айленде, которая тогда была одним из самых важных адресов в молекулярной биологии.

Открытие, которое нарушило правила

В Колд-Спринг-Харбор Робертс сосредоточил свое внимание на аденовирусе, вирусе, вызывающем распространенные респираторные инфекции, который исследователи использовали в качестве упрощенной модели для изучения экспрессии генов. Господствующее в 1977 году предположение было простым: ген — это единый непрерывный участок ДНК, транскрибируемый в РНК при непрерывном считывании. Эксперименты Робертса показали нечто совершенно иное. Картографируя, как матричная РНК вируса выравнивается по его ДНК, он обнаружил, что молекула РНК соответствует только определенным отдельным сегментам последовательности ДНК, что означало, что сам ген был прерван участками ДНК, которые не играли никакой роли в конечном сообщении. Работая независимо, но придя по сути к тому же выводу в том же году, Филипп Шарп в Массачусетском технологическом институте подтвердил эту закономерность. Нобелевский комитет позже четко описал механизм: РНК можно разделить на интроны (части, которые вырезаются) и экзоны (части, которые сшиваются вместе), и поскольку эти экзоны могут соединяться в различных комбинациях, один ген может производить более одного белка. Это было открытие, которое разрушило аккуратную картину «один ген — один белок», с которой биологи работали целое поколение.

От Колд-Спринг-Харбор до New England Biolabs

Робертс оставался в Колд-Спринг-Харбор два десятилетия, в конечном итоге руководя его исследовательской программой, прежде чем в 1992 году перейти в New England Biolabs в Беверли, штат Массачусетс, биотехнологическую компанию, построенную вокруг ферментов рестрикции, которые делают возможным современный генный сплайсинг, где он стал главным научным сотрудником и продолжает работать по сей день. В следующем году, 1993, он и Шарп были совместно удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине «за открытие интронов в эукариотической ДНК и механизма сплайсинга генов». Великобритания посвятила его в рыцари в 2008 году. Попутно он построил значительную карьеру в геномике, выходящую за рамки первоначального открытия, работая над базами данных последовательностей ДНК, ферментами рестрикции и биоинформатическими инструментами, на которые другие лаборатории по всему миру теперь полагаются как на базовую инфраструктуру.

Откровенный защитник

В последующие десятилетия Робертс стал одним из самых публично воинственных нобелевских лауреатов по вопросу генетически модифицированных культур, проводя кампанию специально за «Золотой рис» — ГМО, разработанный для борьбы с дефицитом витамина А в развивающихся странах, — и организуя других нобелевских лауреатов для подписания публичных писем с призывом к Greenpeace и другим организациям отказаться от противодействия технологии ГМО, утверждая, что научные данные о безопасности игнорируются по политическим причинам. Он сформулировал кампанию в резких, моральных терминах, утверждая, что задержка одобрения культуры, способной предотвратить детскую слепоту и смерть в бедных странах, сама по себе является формой вреда, а не предосторожностью. Он также открыто заявлял о своем атеизме, подписав «Гуманистический манифест», и финансово поддерживал научное образование, включая почетные связи с Батским университетом и Уппсальским университетом, а также международные награды, такие как российская золотая медаль имени Ломоносова в 2021 году.

Карьера, построенная на инфраструктуре, а не только на открытиях

Что отличает траекторию Робертса от многих нобелевских лауреатов с одним открытием, так это то, сколько своей трудовой жизни он потратил на создание инструментов, которые будут использовать другие ученые, а не на погоню за собственными прорывами. Его участие в работе с ферментами рестрикции началось еще до открытия расщепленных генов, после того как он посетил лекцию Дэна Натанса в Гарварде в 1972 году и осознал потенциал ферментов для секвенирования ДНК; он начал очищать их в Колд-Спринг-Харбор, и по мере накопления запросов на информацию от исследователей он основал REBASE, базу данных ферментов рестрикции, в New England Biolabs. Спустя десятилетия она все еще каталогизирует сотни охарактеризованных ферментных специфичностей из того, что, по оценкам Робертса, может исчисляться сотнями тысяч в природе, и предлагает такие инструменты, как NEBcutter, для картирования сайтов разрезания в представленных последовательностях ДНК — негламурная работа по каталогизации, которая, тем не менее, стала стандартным справочником для лабораторий по всему миру, занимающихся генной инженерией. Это сочетание — историческое концептуальное открытие в начале карьеры, за которым последовали десятилетия терпеливого создания инфраструктуры, — достаточно необычно среди нобелевских лауреатов, чтобы стать частью того, как коллеги описывают его научный характер: не столько как уникального визионера, сколько как систематического каталогизатора, который однажды заметил то, чего никто другой не видел.

Почему Ричарда называют гением

Самый веский аргумент в пользу этого слова основан на конкретном интеллектуальном шаге: Робертс не просто наблюдал аномалию, он доверился экспериментальному результату, который противоречил фундаментальному предположению всей его области, вместо того чтобы предположить, что его метод был ошибочным. Расщепленные гены были не тем, что молекулярная биология ожидала найти в 1977 году, и потребовалась готовность позволить данным опровергнуть устоявшуюся картину — модель «один ген — один белок», на которой большинство биологов построили свою карьеру, — чтобы увидеть, что на самом деле показывали эксперименты с аденовирусом. Это тот тип концептуального мужества, который Нобелевский комитет явно вознаградил, приписав Робертсу и Шарпу открытие механизма, а не просто любопытного факта. Честная сложность заключается в том, что открытие появилось независимо и почти одновременно в двух разных лабораториях, что само по себе является доказательством того, что находка была, в некотором смысле, готова к тому, чтобы ее обнаружили с помощью тщательной техники, а не благодаря вспышке уникального, неповторимого озарения — момент, который сам Робертс, вероятно, не стал бы оспаривать, учитывая его акцент на протяжении всей карьеры на строгом, воспроизводимом лабораторном методе, а не на мифологии личной гениальности. Его последующая адвокатская деятельность, хотя и интеллектуально вовлеченная, относится к общественной коммуникации и активизму, а не к новым научным открытиям.

Наследие

Расщепленные гены и сплайсинг РНК объяснили гораздо больше, чем один вирус: теперь понятно, что этот механизм применим к геномам людей и практически всех сложных организмов, и он лежит в основе современных объяснений того, как ограниченное количество генов может генерировать гораздо большее количество белков, из которых строится человеческое тело. Нобелевское озарение Робертса остается одним из фундаментальных открытий молекулярной биологии, которое до сих пор преподается как момент, когда генетика перестала быть простой.