10 sentyabr 1983-cü ildə kimyaçı Kari Mullis ilk polimeraza zəncirvari reaksiya (PZR) təcrübəsini tamamladı. O, nümunədə virusun tək bir hissəciyini belə aşkar etməyə və istənilən miqdarda DNT-nin istənilən hissəsini çoxaltmağa imkan verir. İlk təcrübəsindən sonra Mullisin sevimli qadını onu tərk etdi. Nəticələrin təkrarlanmasına nail olan kimi işdən çıxarıldı. Elmi jurnallar PCR haqqında məlumat verməkdən imtina etdilər, çünki rəyçilər onda yeni bir şey görmədilər.
Mullis zorakılığın nadir cinsidir. Cənubi Karolinada səyahət edən bir satıcının və evdar qadının oğlu olaraq böyüdü. Valideynlərim boşananda anam daşınmaz əmlak agenti oldu. Onun ofisi tez bir zamanda əyalət paytaxtının ən böyük ofisinə çevrildi, lakin uşaqlar nəzarətsiz qaldı. Onlardan şikayət yox idi, ananın bircə şikayəti var idi: mətbəxdən kisələrdə qənd yoxa çıxırdı.
Keri Mullis (d. 1944). Şəkil 1991-ci ildə Gairdner Fondunun Kanada Mükafatına layiq görüldükdən sonra çəkilib
Raketlər, romanlar və maddələr
Şəkər kosmos gəmisi üçün yanacaq olmalı idi. 1959-cu ildə, 14 yaşında Kary Mullis bir raket dizayn etdi. Şəkər və kalium nitrat ərintisi 120 sm uzunluğunda metal boruya töküldü və alovlanma detonator vasitəsilə həyata keçirildi (sonra onlar heç bir sual vermədən uşaqlara satıldı). Raket tam bir mil havaya qalxdı. Bərk yanacaq yandıqdan sonra yaşayış üçün yararlı kabinənin paraşütü açılıb və sərnişin – asbestlə örtülmüş qurbağa troposferdən sağ-salamat qayıdıb.
Tələbəlik illərində Keri toyuq hinində laboratoriya qurdu və orada partlayıcı maddələr istehsal etdi və bunu tamamilə qanuni bir satıcı mədənçilərə satdı. Mullisin bir az pulu var idi və bir neçə arvad dəyişdi. Üçüncü kursda mən daha maraqlı maddələr sinfi kəşf etdim. Tələbələr hər həftə yeni psixikalı bir şey alır və təəssürat mübadiləsi edərək onu sınaqdan keçirirdilər – o vaxtlar bu hələ qanuni idi. Berklidə bu maddələri istehlak edərkən, aspirant Mullis yeni kosmoloji nəzəriyyələrlə aşılandı. O hesab edirdi ki, Yerdəki müşahidəçi və sferadan kənarda relikt şüası yayan müşahidəçi üçün vaxt müxtəlif istiqamətlərdə axmalıdır. Və sonra dərhal bu barədə yalançı elmi məqalə yazdı, həyasızcasına Təbiətə göndərdi. O çıxdı. Təbiətin aspirantları nəşr etməməsi hər kəsi təəccübləndirdi.
Mullisin rəhbəri, biokimyaçı Joe Neilands, tələbələrinə hər hansı bir mövzuda özlərini müdafiə etmələrinə icazə verdi, yalnız onlar bir şey etdilər. Berklidən sonra Mullis kimyadan imtina edib yazıçı olmağa qərar verdi. Onun kosmologiya üzrə dissertasiyası yumoristik üslubda yazılmışdı, ona görə də komitənin yarısı ona elmi dərəcə verilməsinin əleyhinə idi. Ancaq Təbiət məqaləsi qalib gəldi.
Özünü müdafiə edən Mullis ikinci arvadını üçüncü arvadına buraxdı. Romanları hələ yazılmamış ikən o, birinci həyat yoldaşına məxsus restoranın müdiri işləyirdi. Amma fantastika nəticə vermədi. “Mən o zaman faciənin nə olduğunu bilmirdim” deyə Mullis xatırladı, “mənim personajlarım düz idi”.
Siçovullar, Yağ və Silahlar
Kimyaya qayıtmaq lazım idi. Mövcud olan yeganə yeni iş yerləri siçovulların öldürülməsi və beyinlərindən bəzi maddələrin çıxarılması ilə bağlı olan biokimya idi. Carey gəmiricilərin başlarını kəsməkdən yorulanda, ilk biotexnoloji korporasiyalardan biri olan Cites-də DNT sintezi ilə məşğul oldu.
Əvvəla, Mullis iş vaxtının 10%-i üçün öz mövzusu üzərində işləməyə icazə verilməsi şərtini bəyəndi. Kompüterlə maraqlanırdı. Keri sintezi vaxtında başa çatdırmaq üçün spektrofotometr məlumatlarını toplayan proqram yazdı. İş kompüteri telefonla Mullisin evindəki Amiga PC-yə qoşulmuşdu, ona görə də o, reaksiyanı uzaqdan izləyə bildi – 1982-ci il standartlarına görə fantaziya.
Mullisin evində quraşdırılan Amiga PC (solda) kimyəvi reaksiyaların uzaqdan müşahidəsinə imkan verdi. Şəkil: Shutterstock/FOTODOM/Tinxi
İkincisi, Mullis dərhal ən gözəl işçisi Cennifer Barnettlə əlaqə qurdu və onlar birlikdə yaşamağa başladılar. Onlar tez-tez mübahisə edirdilər, bəzən laboratoriyada hamının gözü qarşısında. Bir gün qız onların ortaq müdirinə zəng edərək dedi ki, Mullis çox mehriban baxdığı həmkarını güllələmək üçün silahla işə gedirmiş. Müdir daha əvvəl içəri girdi və potensial qurbanı planlaşdırılmamış tətilə göndərdi.
Lakin Mullisi qovmaq mümkün deyildi. Qəribədir ki, onu neftin qiymətinin düşməsi xilas etdi. 1980-ci ildə bir barel neft rekordu 36 dollara çatdıqda, neft korporasiyaları gözlənilməz gəlirlərini yeni yaranmış rekombinant DNT texnologiyasına sərf etdilər. Standard Oil şirkəti Cites şirkətinə qlükozanı fruktoza çevirən genetik cəhətdən dəyişdirilmiş bakteriyalar yaratmaq üçün sifariş verdi. O dövrdə neftçilər planlaşdırılmamış gözlənilməz gəlirləri inkişaf tempinin fond bazarının ümumi artımını üstələdiyi rekombinant DNT texnologiyasına yatırırdılar. Məhz bu pula görə Mullisi işə götürdülər. Bir neçə il sonra karbohidrogenlərin bazar qiyməti aşağı düşdü və neft şirkətləri investisiyaları dayandırdılar.
Tədqiqat üçün pul toplamaq üçün Saytlar səhmlər buraxdı və kənar bir prezident işə götürdü. İngilis həftədə orta hesabla 70 saat işləyən alimləri amansızcasına itələdi. Və Mullisi tələsdirməyə ehtiyac yox idi; o, artıq bütün 80 saat işləmişdi. İlk DNT sintez aparatımı quraşdırdım və aylıq planımı bir gündə tamamladım. Daha sonra prezident xərcləri azaltmaq üçün ona 7 işçisindən 4-nü işdən çıxarmağı əmr etdi.
Abortlar, Evrika və Pinot Noir
Bu, cümə günü axşam baş verib. Keri və Cennifer həftə sonlarını avtomobillə 2,5 saatlıq məsafədə yerləşən bağçalarında keçirdilər. Yolda Cennifer yuxuya getdi. Mullis musiqini söndürdü və işçilərini necə saxlaya biləcəyini düşünməyə başladı. Tibbi sığorta ilə abortlardan pul qazanmağa çalışan qonşu laboratoriyaya kömək etsək nə olardı?
İkinci nəsil Honda Civic-in reklam şəkli. 1983-cü ilin may gecəsi belə bir avtomobili idarə edərkən Mullis polimeraza zəncirvari reaksiya prosesi ilə tanış oldu.
Əgər dölün DNT-sində yazı xətası – oraqvari hüceyrəli anemiyaya səbəb olan mutasiya aşkar edilərsə, qadının hamiləliyi dayandırmaq hüququ var idi. Cites sürətli gen diaqnostikasını inkişaf etdirmək və klinikalara təklif etmək istəyirdi. Diaqnostika olduqca bahalı oldu. DNT təcrid olundu, siçan yumurtasına implantasiya edildi və sonra onlar klonlaşdırılmış siçanın anemiyadan əziyyət çəkib-çəkmədiyini araşdırdılar. Bir surroqat siçan anasının klon istehsal etməsi üçün təcrübəli biokimyaçılara və üç həftəyə ehtiyac var. Kaş elə bir cihaz düzəldə bilsinlər ki, laboratoriya işçisi materialı yerləşdirsin, düyməni bassın və bir-iki günə hər şey hazır olsun.
Mullis, siçan olmadan in vitro klonlaşdırmanın mümkün olub-olmaması ilə maraqlandı. Hüceyrə bölündükdə DNT spiral iki zəncirlə ayrılır. Bu, DNT-ni denatürasiya edən və eyni iki zəncirdə parçalayan 95⁰C-ə qədər qızdırmaqla əldə edilə bilər. Hüceyrədə DNT molekulu polimeraza fermenti tərəfindən kopyalanır. O, çoxdan biokimyaçılar tərəfindən təcrid olunub və kataloqdan sifariş edilib. Denatürasiya edilmiş DNT ilə qarışıq soyuduqdan sonra test borusuna nukleotidlərlə polimeraza əlavə edilə bilər, ondan ferment DNT-nin surətini yaradacaqdır. Sonra sınaq borusunu yenidən qızdırıb soyudun və yenidən nukleotidlərlə polimeraza əlavə edin. DNT-nin iki nüsxəsindən 4-ü alırsınız.
Sonra Mullis, prosesi 10 dəfə təkrarlayan bir kompüter proqramı yazsa, nə baş verəcəyini düşünməyə başladı. 1024 nüsxə. Əgər 30 dəfə olsa, o, artıq otuzuncu gücə iki, yəni 1 milyard 73 milyon 741 min 834 nüsxədir. Belə bir DNT yığını artıq siçanların iştirakı olmadan cihazlar tərəfindən aşkar edilə bilər.
Şahmatın ixtiraçısının əfsanəsinə əsaslanan proqramlaşdırıla bilən zəncirvari reaksiya tempinin vizual təsviri (o, taxtanın birinci kvadratına bir taxıl, ikinci kvadrata iki və s. 64-cü dərəcəyə qədər iki taxıl yerləşdirilsə, əldə ediləcək düyü miqdarının mükafatını istədi). Etibarlı PCR analizi üçün orta hesabla 40 dövr kifayətdir. Şəkil: Shutterstock/FOTODOM/Maren Qış
Və sonra belə bir fikir gəldi ki, istənilən DNT fraqmentini belə çoxalda bilərsiniz. Nümunədə bakteriya DNT fraqmenti varsa, o, 1073741824 dəfə kopyalanacaq və infeksiyanın varlığını asanlıqla müəyyən edə bilərik. Bu açıqlama Kerini o qədər həyəcanlandırdı ki, o, az qala ağac kəsən yük maşınına minəcəkdi. Yorğunluğuna baxmayaraq, Mullis həmin gecə gözünü qırpmadan yatmadı. Həftə sonu o, bağçasındakı bütün kağızları polimeraza zəncirvari reaksiyasının diaqramları ilə örtdü. Cennifer onun fikrini yayındırmadı, çünki o, gölməçədə yaxşı qaralmağı qarşısına məqsəd qoymuşdu.
Keri, adətən, proqram axını cədvəllərini yaratarkən yerli pinot noirdən qurtumlardı, ona görə də alqoritm bir stəkan şərab tələb edirdi. Bu iki gündə bir vedrə sərxoş oldu. Bundan sonra Mullis maşını təhlükəsiz şəkildə şəhərə sürdü və onun sadə fikri ilə kiminsə gəlib-gəlmədiyini görmək üçün kitabxanaya qaçdı. Məlum oldu ki, yox. İstehsalat seminarında təqdimat etdi. Hamı bunun niyə alınmadığını izah etməyə çalışdı, heç kim kömək etmək istəmədi. Artıq tələsik iş var, hər kəsin öz işi var.
330.000.000 dollar və beş maaş
İxtiraçı DNT sintez aparatını hazırlayan Ron Kuka şikayət edib. Mullis dedi ki, ilk fürsətdə əyləncə üçün ayrılmış iş vaxtının 10%-də kompüter reaksiyasını həyata keçirəcək. Dostum isə məsləhət gördü: “Eləmə. İstəmirlər. Heç bir qeyd qoyma. Çıx, bir il gözlə, sonra reaksiya ver və patentləşdir. Üç yüz milyona yaxın qazanacaqsan!” Ronun isveçrəli qonağı Albert Hoffman evdə onu ziyarət etdi – bu, əsl canlı xəbərdarlıq idi. 1943-cü ildə Sandoz-da işləyərkən təsadüfən LSD əldə etdi və onu laboratoriya jurnalında nəşr etdirərək, effektiv şəkildə öz şirkətinə verdi. Və 20 il sonra Hoffman onun yanından nə qədər pul keçdiyini anladı.
Mullis onlara Citesi bəyəndiyini və polimeraza zəncirvari reaksiya pul gətirsə, işəgötürən onu incitməyəcəyini söylədi. (Oh, sonradan onun bu axmaqlığına necə güldü!)
1983-cü il sentyabrın 9-da gecə yarısında Keri DNT və polimeraza qarışığını qızdırması kompüter tərəfindən idarə olunan sınaq borusuna yerləşdirdi. 36 saat ərzində heç nə baş verməyib. Çox zəif polimeraza malik çox uzun bir geni kopyaladı.
Yalnız 1985-ci ildə PCR təkmilləşdi. Mullis öz ixtirası haqqında Təbiətə bir məqalə təqdim etdi. Qəbul etmədilər, maraqlı görünmürdü. Məqalə “Science” jurnalında dərc olundu, lakin ilk cəhddə deyil (bu, eyni Elm redaktorunun 1989-cu ildə polimerazanı “ilin molekulu” elan etməsinə mane olmadı).
İkiqat spiral halına gələn tamamlayıcı DNT zəncirinin qurulmasında polimeraza fermenti işləyir. Qrafika: Shutterstock/FOTODOM/Leonid Andronov
Cites Corporation PCR texnologiyasını 330 milyon dollara satdı, Kary Mullisi 5 aylıq maaşla işdən çıxardı və rahat nəfəs aldı. Artıq heç kim rəislə mübahisə etmirdi, heç kim qadın işçiləri incidərək incitmirdi, heç kim həmkarlarını konfrans zalından “kişi-kişi söhbəti” üçün dəhlizə sürükləmir, heç kim insanları yalnız nişanla işə buraxan mühafizəçini silahla hədələmirdi.
PCR həkimlər tərəfindən çox tez qiymətləndirildi. Nümunədə ən azı bir bakteriya və ya virus hissəcikləri aşkar edilərsə, hər hansı bir patogen aşkar edir. Hətta bu düşmən çoxalmadan və xəstəlik törətməzdən əvvəl. Tibb əvvəllər belə bir şey bilməmişdi. Bu texnologiya bu yaxınlarda aşkar edilmiş QİÇS-lə bağlı ümumi çaxnaşma fonunda faydalı oldu. HİV PCR nəticələrində sıfır gördükdən sonra neçə nəfər dinclik və yuxu tapdı!
Mullis burada da xüsusi döyüşçü mövqe tutmuşdu. O, immun çatışmazlığının təkcə HİV adlı virusun deyil, həm də bir sıra digər retrovirusların səbəb olduğunu müdafiə edib. Bu nəzəriyyə qəbul edilmədi və Keri pariya kimi tanındı. Üstəlik, o, insan fəaliyyəti ilə qlobal istiləşmə arasındakı əlaqəyə hələ də şübhə edir.
Bir gün Mullisə keçmiş rəhbəri Joe Neilands zəng vurdu və o dedi ki, Keri bir müddət dilini tutsa və HİV haqqında danışmağı dayandırsa, tezliklə kimya üzrə Nobel mükafatına layiq görüləcək. Və belə də oldu.
Keçmişin xəyalları
8 dekabr 1993-cü ildə Mullis Nobel mühazirəsi ilə çıxış etdi. Komitə üzvləri nəfəsləri kəsilmiş halda bu çıxışı gözləyirdilər. Keçmiş işəgötürənləri ilə hesablaşmağa başlasa və ya QİÇS haqqında qeyri-elmi bir şey söyləsə?
Amma Kari Mullis tribunaya başqa məqsədlə çıxıb. O, əvvəlcə tamaşaçıları güldürüb. Kosmik qurbağa, yolda olan Evrika və bir vedrə pinot noir hərəkətə gətirildi. Kəşfinin mahiyyətini izah etməzdən əvvəl laureat bağışlanmasını istədi, çünki “indi bir az çətin olacaq”. Ancaq mürəkkəb bir şey yox idi. Hekayə sanki qanadlarda uçdu; hər şey yumoristik idi, hətta ilk uğursuzluq da gülməli idi.
İlk uğura gəlincə, Kerinin səsi tərpəndi. Sentyabrın 9-10-da baş verən uğursuzluq Mullisi narahat etmədi, çünki bu, şəxsi həyatındakı problemlərlə müqayisədə solğun idi. Cennifer daha onu sevmirdi. Dekabr ayında Milad bayramını birlikdə keçirməmək üçün o, istirahət etdi və Şərq Sahilindəki anasının yanına uçdu. Bu son fasilə idi.
Mullisin sıxıntısını görən onun yeni əməkdaşı, Fred Faluna adlı gənc riyaziyyatçı boş vaxtlarında yeni təcrübə üçün aparat və proqram təminatının qurulmasına kömək etdi. Beləliklə, onlar 1024 nüsxədə E. coli-nin antibiotiklərə müqavimətini kodlayan məşhur pBR322 plazmidinin bir hissəsini çoxalda bildilər.
16 dekabr 1983-cü il tarixi təcrübəsi Mullisin üçüncü arvadı Cynthia’nın doğum gününə düşdü. Bir dəfə onun ədəbi təcrübələrini həvəsləndirən və ona iki gözəl oğul doğdu. Necə oldu ki, o, uşaqlıq dostunu iki il aramsız münaqişədə keçirdiyi kaprizli bir qadın üçün tərk etdi?
Həmin gün Kari Mullis faciənin nə olduğunu başa düşdü. Bu, tək qaldığınız çətin bir şəxsi təcrübədir. Mullis Fredi ziyarət etmək və birlikdə nəsə bişirmək, ziyafət vermək qərarına gəldi.
Nobel mühazirəsinin sona çatdığı yerdir. Onun son sözləri budur: “Çıxıb həmişə uğursuz başlayan gümüşü Honda Civic-imə tərəf gedəndə ayaqlarım titrəyirdi. Nə Fred, nə Beck’s pivəsinin boş şüşələri, nə də PZR dövrünün başlanğıcının şirin ətri Cennini əvəz edə bilməzdi. “Mən tənha idim.”
Mullisin dediyi kimi, beyində keçmişlər üçün nostaljidən məsul olan xüsusi bir mərkəz var. İllər keçdikcə bu mərkəz getdikcə böyüyür, təsiri güclənir və siz hiss olunmadan rok-n-rolldan ölkəyə keçirsiniz.
Mənbələr və əlavə materiallar
Carey Mullisin çıxışları və məqalələri:
– Nobel mühazirəsi, 8 dekabr 1993-cü il
– Kəşf tarixi haqqında video, Mullisin kadrda danışması, tarixi fotoşəkillər
– Kary Mullis öz şəxsi saytında PCR üzrə
PCR zamanı DNT molekulunun primer-məhdud fraqmentinin ikiqat artmasının sadələşdirilmiş diaqramı, hər mərhələ üçün işləmə temperaturu diapazonu.
PCR haqqında digər mühüm məlumat mənbələri
– Paul Rabinow. PCR edilməsi: Biotexnologiyanın hekayəsi (PZR-nin yaradılmasının ətraflı tarixi və ümumiyyətlə biotexnologiyanın çiçəklənməsi, peşəkar mühitin etnoqrafiyası) Çikaqo, 1996
– Joe Fore, Jr. et al. Biznes təcrübələrinin, lisenziyalaşdırmanın və əqli mülkiyyətin polimeraza zəncirvari reaksiyasının inkişafı və yayılmasına təsiri: Case study (əqli mülkiyyət kimi PCR texnologiyasının ətraflı tarixi). Biotibbi kəşf və əməkdaşlıq jurnalı, 3 iyul 2006-cı il
– Denis Rebrikov. Real-time PCR (PZR üçün müasir avadanlıq üçün ilk rusdilli bələdçi) 6-cı nəşr, Moskva, 2015
– Andrey Panov, Olqa Ptashnik. Şəkillərdəki üsullar: polimeraza zəncirvari reaksiya. PCR haqqında “Biomolekula” portalı, 1 sentyabr 2017-ci il
