7 августа 2019 года ушёл из жизни Кэри Муллис – американский биохимик, создатель метода полимеразной цепной реакции (ПЦР), лауреат Нобелевской премии по химии 1993 года. Его изобретение, как позже напишет The New York Times, «разделило биологию на две эпохи: до ПЦР и после ПЦР».
Биография: от фермы до Нобелевской премии
Кэри Бэнкс Муллис родился 28 декабря 1944 года в Ленуаре, Северная Каролина, в семье фермера. Детство провёл в сельской местности, где рано проявил интерес к биологии и химии. Будучи старшеклассником, он уже умел синтезировать твёрдое топливо для ракет.
Муллис окончил Технологический институт Джорджии в 1966 году и защитил диссертацию по биохимии в Университете Калифорнии в Беркли в 1972 году, где изучал структуру и синтез белка.
После защиты диссертации Муллис на время отошёл от научной деятельности, писал художественные произведения в жанре фантастики. Однако вскоре он вернулся в биохимию в Канзасский университет, а затем перешёл в биотехнологическую компании Cetus Corporation в Эмеривилле, Калифорния, где проработал семь лет в должности химика и работал с ДНК. Работая в этой компании, Муллис в 1983 году разработал метод полимеразной цепной реакции, внёсший революционные изменения в молекулярную биологию и медицину. В 1993 году учёный получил за это открытие Нобелевскую премию по химии.
Научный контекст: проблема, которую решил Муллис
До изобретения ПЦР молекулярные биологи сталкивались с фундаментальной проблемой: интересующий участок ДНК присутствует в образце в крайне малом количестве. Для любого анализа – секвенирования, выявления мутаций, диагностики – требовалось значительно больше материала.
Единственным способом получить такие копии было клонирование ДНК: фрагмент встраивали в бактериальную плазмиду, трансформировали кишечную палочку, выращивали колонии и выделяли продукт. Процесс занимал дни или недели, требовал трудоёмких манипуляций и был малопригоден для рутинной диагностики.
Метод, предложенный Муллисом, позволял амплифицировать специфический участок ДНК in vitro за несколько часов с использованием циклического изменения температур и фермента ДНК-полимеразы.
Открытие ПЦР: ночная поездка и «озарение»
Ключевой эпизод в истории науки произошёл в мае 1983 года. По собственному описанию Муллиса (подробно изложенному в его Нобелевской лекции), он ехал на автомобиле по горной дороге в вместе со своей подругой Дженнифер, которая вскоре уснула на соседнем сиденье. В наступившей тишине он начал обдумывать техническую проблему, связанную с детекцией единичных мутаций. В какой-то момент его осенило: если использовать два праймера, направленных на разные цепи ДНК, и циклически повторять стадии денатурации, отжига и элонгации, то интересующий участок будет удваиваться после каждого цикла, а количество его копий возрастет экспоненциально. Муллис остановил машину, сделал записи и продолжил путь. Позже он признавался, что идея была настолько простой, что он не мог поверить в её новизну.
Дата первого успешного эксперимента по амплификации – 16 декабря 1983 года.
Муллис был сложной и неоднозначной фигурой, чья жизнь мало напоминала стереотипный образ кабинетного учёного. Он был известен своим буйным нравом, играл на гитаре, занимался сёрфингом. Несмотря на личную противоречивость, научное наследие Кэри Муллиса неоспоримо. Изобретённый им метод ПЦР лежит в основе современной молекулярной диагностики, генетики, судебной медицины и эволюционной биологии. Сам Муллис в последние годы признавался, что «устал от ПЦР» и больше интересуется искусственным интеллектом, туннельными микроскопами, научной фантастикой и серфингом.
Но миру он запомнился прежде всего как человек, который нашёл способ заставить молекулы ДНК копировать самих себя, открыв новую эру в биологии.
Материал подготовила Зуева М.М.
Для проекта #Санпросвет