В этой статье учёный обнародовал ещё одно яркое открытие: идею генетического кода, выдвинутую им в 1954 году. В то время было известно, что белки состоят из двадцати типов аминокислотных остатков, последовательность которых в длинной белковой цепи определяется ДНК или молекулой дезоксирибонуклеиновой кислоты – носителем генетической информации, тоже представляющей длинную цепь, но лишь из четырёх типов нуклеотидных остатков. Гамов предположил, что клетка использует генетический код, переводящий четырёхбуквенный текст ДНК в двадцатибуквенный текст белка. Согласно его гипотезе, этот код должен быть триплетным – набор из трёх разных соседних нуклеотидов на цепи ДНК определит какую-то аминокислоту белка.
– Караул! – закричала Галатея. – Я тону в нуклеотидах и аминокислотах!
Вмешалась биолог Дзинтара:
– Сейчас объясню. Все живые организмы сконструированы из множества белков различной структуры и назначения. Но все белки состоят из 20 типов аминокислотных остатков.
– Аналогия: толстые книги написаны при использовании всего тридцати трёх букв! – Андрей захотел помочь сестре в понимании генетики.
– Верно. В 1953 году Уотсон и Крик показали, что наследственная информация содержится в ДНК – молекуле, которая, несмотря на свою колоссальную длину, состоит всего из четырёх типов кирпичиков-нуклеотидов.
– Это была зашифрованная книга, в которой использовали всего четыре буквы! – снова помог Андрей.
– Гамов быстро понял, что должен существовать некий код, способ задания 20-ти аминокислотных остатков с помощью 4-х нуклеотидов.
– Он понял, что нужен словарик для перевода слов с одного, четырёхбуквенного, языка на другой, двадцатибуквенный!
– Не совсем. Мне нравится твоя книжная аналогия, но во времена Гамова никто не мог прочесть эти генетические книги, и вопрос о переводе ещё не стоял. Пока сопоставлялись два алфавита. Представим, что нам в руки попали две шифрованные книги, написанные с помощью разного алфавита, и мы знаем, что из четырёхбуквенного текста как-то можно получить двадцатибуквенный. Но как именно? Если бы один аминокислотный остаток в белке соответствовал одному типу нуклеотида в ДНК, тогда ДНК со своей четвёркой нуклеотидов могла бы программировать всего четыре аминокислотных остатка, а не два десятка. Если предположить, что каждый аминокислотный остаток кодируется парой из двух нуклеотидов, то получилось бы 16 возможных вариантов. Гамов предположил, что каждый аминокислотный остаток определяется триплетом из трёх нуклеотидов. Значит, получаем 64 комбинации нуклеотидных троек – их с лихвой хватит на 20 аминокислотных остатков. Таким образом, Гамов предложил «словарик» для перевода букв одного неизвестного языка в буквы другого неизвестного языка. Четвёрку нуклеотидов ДНК обозначают буквами А, Г, Ц, Т. Тройке нуклеотидов ЦАГ соответствует аминокислота глутамин, а триплету ААГ – аминокислота лизин. Именно так четырёхбуквенная ДНК программирует размещение двадцати аминокислот в белковой цепи.
– Сейчас понятно! – кивнула Галатея матери.
Никки продолжила:
– Важной макромолекулой – посредником между ДНК и белками является РНК, или рибонуклеиновая кислота. Гамов создал полушутливый «РНК-клуб» из двадцати (по числу известных тогда аминокислот) видных биологов и физиков, которые работали в генетике. Отличительным признаком члена РНК-клуба был специально изготовленный галстук с рисунком РНК и булавкой. Впоследствии гипотеза Гамова подтвердилась – в октябре 1968 года учёные Холли, Корана и Ниренберг получили Нобелевскую премию за установление генетического кода.
– То есть они установили, каким комбинациям из трёх нуклеотидов соответствуют двадцать аминокислотных остатков? – спросил Андрей.
– Верно. К сожалению, Гамов умер в августе 1968 года, за два месяца до присуждения Нобелевской премии за расшифровку кода. Один из открывателей спиральной структуры ДНК, нобелевский лауреат Дж. Уотсон, написал в 2001 году книгу о событиях тех лет под названием «Гены, девушки и Гамов. После двойной спирали». В ней он отметил роль Гамова в расшифровке механизма наследственности и привёл фотокопии писем учёного, написанные Крику и ему самому в 1960-х годах.
Известный астрофизик Иосиф Шкловский заявил:
«Я считаю Г. А. Гамова одним из крупнейших русских физиков XX века. В конце концов, от учёного остаются только конкретные результаты его труда. Применяя футбольную аналогию, имеют реальное значение не изящные финты и дриблинг, а забитые голы. В этом сказывается жестокость науки. Гамов обессмертил своё имя тремя выдающимися „голами“: 1) Теория альфа-распада, более обще – „подбарьерных процессов“ (1928 г.), 2) Теория „горячей Вселенной“ и как следствие её – предсказание реликтового излучения (1948 г.), обнаружение которого в 1965 году ознаменовало собой новый этап в космологии, и 3) Открытие феномена генетического кода (1953 г.) – фундамента современной биологии».
Гамов не получил Нобелевскую премию ни за одно из своих великих открытий, и многие учёные считают это несправедливым.
В перечень «нобелевских» достижений Гамова можно добавить и гипотезу о том, что Большой взрыв – результат предыдущего Большого коллапса, а нынешнее расширение Вселенной является своеобразным упругим отскоком после достижения максимального сжатия.
Эта гипотеза не получила достаточного теоретического и наблюдательного подтверждения, но, возможно, именно в этом направлении будет разгадана главная тайна образования нашего мира.
Гамов доказал, что астрофизики могут определить не только химический состав звёзд, но и химический состав самой Вселенной, а также заглянуть в первые минуты существования нашего мира. Никто раньше так смело не брался за решение этих сложных вопросов.
Если не считать премию Калинги за популяризацию науки, выдающийся учёный Гамов не получил никаких премий и наград за свои научные работы. Но о ком ещё писали книги нобелевские лауреаты?
Людмила Карачкина, астроном Крымской астрофизической обсерватории и знаменитый открыватель астероидов, назвала в честь учёного астероид номер 8816 (Гамов), который она обнаружила 17 декабря 1984 года.
Это название было официально принято Международным астрономическим союзом. Обоснование было следующее: «Назван в память об учёном Георгии Гамове (1904–1968). Его главные научные достижения включают создание теории альфа– и бета-распада и теорию взрывающейся Вселенной. Гамов был также первым в расшифровке генетического кода. Он работал в институтах по всему миру: в Одессе, Ленинграде, Геттингене, Копенгагене, Кембридже и в США. С помощью своих популярных лекций, статей и книг он способствовал подъёму общественного интереса к науке. В 1956 году он получил от ЮНЕСКО премию Калинги за популяризацию науки. Имя было предложено С. П. Капицей и поддержано открывателем».
Людмила Карачкина уточнила впоследствии, что предложение назвать астероид в честь Гамова было выдвинуто всей семьёй Сергея Капицы, включая Анну Алексеевну, супругу Петра Леонидовича Капицы.
Гамов стал легендой. Писатель Александр Иличевский, выпускник Московского физико-технического института, вспоминает на станицах журнала «Новый мир»: