Георгій Антонович Гамов (Джордж Гамов): биография

«Великий Вибух» і генетичний код (1946-1956)

У 1946 році Гамов активно включився в роботу в галузі космології, запропонувавши модель «гарячого Всесвіту» (уточнення теорії «Великого Вибуху»). Її підставами стали представлення про розширення Всесвіту, дані про сучасну поширеності елементів (особливо про співвідношення водню і гелію) і оцінки віку Всесвіту, який в ті роки вважався приблизно рівним віку Землі. Виходячи з великого значення ентропії ранньому Всесвіті, в 1948 році Гамов спільно зі своїми учнями Ральфом Альфером і Робертом Германом розробив теорію утворення хімічних елементів шляхом послідовного нейтронного захоплення (нуклеосинтез). У рамках цієї теорії було передбачене існування фонового мікрохвильового (реліктового) випромінювання і дана оцінка його сучасної температури (в діапазоні 1-10 К).

Теорія Гамова і його співробітників не привернула великої уваги фізиків (особливо експериментаторів) і фактично залишалася довгий час непоміченою. Однією з причин цього було те, що міркування про ранньому Всесвіті у той час вважалися суто умоглядними. Більше того, концепція «гарячого Всесвіту» уявлялося не найвірогіднішою: серйозну конкуренцію їй складали модель «холодної Всесвіту» (Яків Зельдович і співробітники) і теорія стаціонарного Всесвіту Фреда Хойла і співавторів. Тому відкриття в 1965 році Арно Пензиасом і Робертом Вільсоном реліктового випромінювання (Нобелівська премія 1978 року) відбулося багато в чому випадково. Тим не менш заслуги Гамова і його учнів отримали широке визнання колег. За словами Стівена Вайнберга,

n

Гамов, Альфер та Херман заслуговують величезної поваги крім усього іншого за те, що вони серйозно захотіли сприйняти ранню Всесвіт і досліджували те, що повинні сказати відомі фізичні закони про перші три хвилинах.

n

У 1954 році, через рік після відкриття двуспіральной структури молекул ДНК, Гамов несподівано вніс істотний внесок у становлення нової дисципліни - молекулярної біології, вперше поставивши проблему генетичного коду. Він зрозумів, що структура основних будівельних блоків клітини - білків, що складаються з 20 основних (природних) амінокислот, - повинна бути зашифрована в послідовності з чотирьох можливих нуклеотидів, які входять до складу молекули ДНК. Виходячи з простих арифметичних міркувань, Гамов показав, що"« при поєднанні 4 нуклеотидів трійками виходять 64 різні комбінації, чого цілком достатньо для "запису спадкової інформації" », і висловив надію, що« хто -небудь з більш молодих вчених доживе до його [генетичного коду] розшифровки ». Таким чином, він був першим, хто припустив кодування амінокислотних залишків триплетами нуклеотидів.

Згодом Гамов запропонував конкретну схему реалізації генетичного коду : збірка білку відбувається безпосередньо на молекулі ДНК, причому кожна амінокислота міститься в ромбічної виїмці між чотирма нуклеотидами, по два від кожної з комплементарних ланцюгів. Хоча такий ромб складається з чотирьох нуклеотидів і, отже, кількість сполучень одно 256, з-за обмежень, пов'язаних з водневими зв'язками нуклеотидних залишків, можливими виявляються як раз 20 варіантів таких ромбів. Ця схема, що отримала назву «бубнового коду», передбачає кореляцію між послідовними амінокислотними залишками, так як два нуклеотиду завжди входять у два сусідніх ромба (код, що перекривається). Подальші дослідження показали , що ця модель Гамова не узгоджується з дослідними даними.

Припущення про тріплетном кодуванні інформації в молекулі ДНК було підтверджено в 1961 році експериментами Френсіса Кріка і співробітників, а до 1967 року генетичний код був остаточно розшифрований. У жовтні 1968 року Роберту Холлі, Хару Корані і Маршаллу Ніренберг була присуджена Нобелівська премія за цю роботу.