НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ – 1969 ГОДИНА – ФИЗИОЛОГИЯ ИЛИ МЕДИЦИНА – АЛФРЕД ХЪРШИ

Алфред Хърши (Alfred Hershey)

4 декември 1908 г. – 22 май 1997 г.

Нобелова награда за физиология или медицина (заедно с Макс Делбрюк и Салвадор Лурия)

(За откритията му, засягащи репликационния механизъм и генетичната структура на вирусите.)

Американският биолог Алфред Дей Хърши е роден в Оуосо (щат Мичиган) в семейството на Алма и Робърт Д. Хърши. Посещава общообразователно училище в Оуосо и в Лансинг до постъпването си в Мичиганския държавен колеж (днес – Мичигански държавен университет), където получава степента бакалавър по природни науки през 1930 г. Като остава в щата Мичиган за завършване на обучението си, той получава през 1934 г. докторска степен по бактериология, а след това започва работа като асистент в катедрата по бактериология на Вашингтонския университет в Сент Луис (щат Мисури). След две години става преподавател, през 1938 г. е назначен за асистент-професор, а през 1950 г. - за адюнкт-професор.

През първата година на работата си във Вашингтонския университет Хърши прави изследвания под ръководството на професор Бронфенбренер, който изучава бактериофагите от момента на тяхното откриване през 1915 г. Бактериофагът - вирус, поразяващ бактериалните клетки – е първична форма на живот и, подобно на другите вируси, се състои от протеин и нуклеинова киселина.

В началото на ХХ век учените доказват, че гените отговарят за наследяването на физическите свойства и са разположени в хромозомите на ядрото на всяка клетка. Хромозомите съдържат протеини, свързани с нуклеиновите киселини, състоящи се от монозахариди, фосфат и азотосъдържащи бази, наречени пуринови и пиримидинови. Биохимиците откриват два вида нуклеинови киселини: рибонуклеинова (РНК) и дезоксирибонуклеинова (ДНК). Счита се, че само протеините, състоящи се от свързани във вериги аминокиселини, са комплексите, достатъчни за пренасяне на генетичната информация, а молекулите ДНК са прекалено еднообразни и повтарящи се. Но през 40-те години става ясно, че гените се състоят от ДНК и че ДНК насочва синтеза на клетъчните протеини, ферментите и коферментите (термостабилни фактори, необходими за осигуряването на нормалната активност на ферментите); по такъв начин е установена ролята на ДНК за контрола на биохимичните процеси в клетката.

В периода от 1940 до 1947 г. Макс Делбрюк от университета „Вандербилт“ в Нашвил (щат Тенеси) изучава жизнения цикъл на бактериофагите. Заедно със Салвадор Лурия от Колумбийския университет той доказва, че бактериалните клетки претърпяват спонтанни мутации, за да се противопоставят на разрушаването под влиянието на бактериофагите. Резултатите от тези изследвания, публикувани през 1943 г., стават образец за анализ на експериментални резултати в бактериологията. Делбрюк, Лурия и Хърши формират неофициална група, наречена „фаговата група“, за да изучават бактериофагите, по-специално механизмите на тяхната репликация. „Фаговата група“ призовава други учени да концентрират усилията си върху проучване на седем щама на бактериофага, поразяващ клетъчната пръчица Escherichia соli, за да може да се сравняват лесно експерименталните резултати.

През 1946 г. Хърши и Делбрюк, провеждайки изследвания независимо един от друг, откриват, че различните щамове на бактериофага могат да си обменят генетичен материал, ако една и също бактериална клетка е поразена не от един, а от няколко щама. Блестящ експериментатор, за разлика от теоретика Делбрюк, именно Хърши получава безспорните доказателства за обмена на генетична информация, който нарича рекомбинация на гените. Това е едно от първите доказателства в експериментирането с рекомбинация на генетичния материал между вируси.

През 1950 г. Хърши напуска Вашингтонския университет, за да се присъедини към учените, работещи в отдела по генетични изследвания към института „Карнеги“ в Коулд спринг харбър на Лонг Айлънд, Ню Йорк. Електронно-микроскопичният анализ разкрива, че структурата на бактериофага се състои от протеинова главичка, капсулирана ДНК и тънка опашка. През 1952 г. Хърши заедно с генетичката Марта Чейз открива как бактериофагите разрушават бактериалните клетки. Използваният от Хърши и Чейз изследователски метод се основава на факта, че в протеина на фага не се съдържа фосфор, а неговата ДНК не съдържа сяра. След култивирането на две групи бактериофаги – едната с радиоактивен фосфор, а другата с радиоактивна сяра, - изследователите проследяват пътя на изотопа в процеса на взаимодействието на бактериофага с бактериалната клетка. Те определят, че бактериофагът се прикрепя отначало към мембраната на бактериалната клетка със своята протеинова опашка, а след това намиращата се във фага нуклеинова киселина се вкарва в бактериалната клетка. За да се отделят свободните обвивки на бактериофагите, съдържащи серен изотоп, от бактериалните клетки, белязани с фосфор, суспензията се поставя в смесител и се разбърква, за да се разруши прикрепянето на фага с опашката си към бактериалната мембрана. Най-накрая суспензията се поставя в центрофуга, за да се отдели клетъчната фракция от течната. Резултатите от тези експерименти потвърждават, че ДНК е генетичният материал на бактериофага, следователно и на всички други организми.

През 50-те и 60-те Хърши продължава да изучава биохимичната структура и функциите на ДНК на бактериофагите. Със своите изследвания той доказва, че ДНК на бактериофагите се състои от една верига – за разлика от ДНК на висшите организми, - а някои ДНК на бактериофагите имат пръстеновидна структура. Освен това ДНК на едни видове бактериофаги се различава от ДНК на други видове.

От 1962 г. до пенсионирането си през 1974 г. Хърши ръководи отдела за генетични изследвания в Коулд спринг харбър. „Макар че е трудно да си представим хора, които толкова малко да си приличат като Делбрюк, Лурия и Хърши – пише Гюнтер Стент от Харвардското медицинско училище, - те имаха една обща черта – абсолютна честност, и именно тази черта обуслови влиянието им върху една цяла научна дисциплина“.

През 1943 г. Макс Делбрюк описва така първата си среща с Хърши в писмо до Лурия: „Предпочита уиски пред чай, може да общува дълго и, между другото, обича да пътешества с ветроходна лодка, цени независимостта“.

През 1946 г. Хърши се жени за Хариет Дейвидсън; семейството има един син.

Хърши има почетна степен от Чикагския университет, удостоен е с наградата Алберт Ласкер на Американското национално здравно дружество (1958 г.) и с наградата Кимбър за генетика на Националната академия на науките (1965 г.). Член е на Американската академия на науките и изкуствата и на Националната академия на науките.

Превод от руски: Павел Б. Николов