Шпигельман, Сол

Шпигельман известен как автор необычайно короткой самореплицирующейся РНК-молекулы, названной его именем — Монстр Шпигельмана. В 1965 году совместно с И. Харуной и другими коллегами (И. Б. Холландом, Дж. Бодро, Дональдом Миллсом, Норманом Пейсом, Рубеном Левисоном и Рональдом Л. Петерсоном) он провёл новаторский эксперимент с РНК бактериофага Qβ^{[6][8][9][10][11]}. Суть работы заключалась в серийном переносе вирусной РНК в пробирке, содержащей нуклеотиды и фермент Qβ-репликазу. Поскольку в искусственных условиях РНК не требовалось заражать бактерии, единственным фактором отбора стала скорость репликации^[12]. В результате мутаций к 74-му поколению исходная вирусная РНК укоротилась до нескольких сотен нуклеотидов (до 220), избавившись от генов, кодирующих белки. Этот укороченный вариант, реплицирующийся в 15 раз быстрее исходного, и получил название «Монстр Шпигельмана»^{[8][9][12][11]}. В ходе работы были введены такие термины, как «внеклеточная эволюция» для описания процесса искусственного отбора in vitro и «мини-варианты РНК» для обозначения возникающих укороченных молекул с высокой скоростью роста^[9][12]. Эксперимент стал первой демонстрацией дарвиновской эволюции на молекулярном уровне вне живой клетки^[6][10][11]. Он заложил важнейший фундамент для концепции «мира РНК» — гипотезы о том, что предшественниками жизни были самовоспроизводящиеся молекулы РНК, а также стал основой для развития методов направленной «эволюции в пробирке»^[9][10][12].

Шпигельман внёс значительный вклад в изучение онкорнавирусов (РНК-вирусов, содержащих в своём составе обратную транскриптазу и вызывающих перерождение нормальных клеток в раковые), а также в выяснение их возможного участия в образовании опухолей. Изначально он критиковал гипотезу о передаче генетической информации от РНК к ДНК, однако после открытия в 1970 году обратной транскриптазы оперативно провёл эксперименты и полностью подтвердил этот механизм^[13].

Учёный экспериментально доказал, что вирусная РНК служит матрицей для синтеза ДНК, продемонстрировав образование гибридной молекулы РНК-ДНК. Шпигельман установил связь фермента с онкогенностью: протестировав ряд РНК-вирусов, он выяснил, что способность к обратной транскрипции характерна именно для опухолеродных вирусов, тогда как у неопухолеродных она отсутствует^[5]. Для выявления РНК, обратной транскриптазы и вирусной ДНК в опухолевых тканях он разработал «тест одновременного обнаружения»^[5].

Опираясь на эти данные, Шпигельман выдвинул гипотезу о том, что ретровирусы, аналогичные вирусу рака молочной железы мышей, являются причиной возникновения рака у людей, в том числе рака молочной железы. С помощью метода молекулярной гибридизации он заявил об обнаружении следов ретровирусов практически во всех исследованных человеческих раковых тканях^[14][15][16]. Впоследствии эти выводы были признаны методической ошибкой, приводившей к ложноположительным результатам; было доказано, что ретровирусы вызывают лишь редкую форму лейкемии, а не рак молочной железы^[14][16].