Франсуа Жакоб также успел повоевать, поскольку перебрался в Великобританию и вступил в Свободную армию генерала де Голля. Он служил в Северной Африке и участвовал в высадке союзников в Нормандии. Вскоре после этого он едва не погиб при бомбежке – из него вытащили двадцать осколков шрапнели, а еще восемьдесят он так и носил в себе до самой смерти в 2013 году. Из-за ранения в руку Жакобу пришлось расстаться с планами на карьеру хирурга, и он, подобно многим представителям нашего поколения, вдохновился книгой Шрёдингера «Что такое жизнь?» и занялся биологией. Он неоднократно пытался присоединиться к исследовательской группе Моно, но получал отказ. Однако на шестой или седьмой раз (по подсчетам самого Жакоба) руководитель Моно микробиолог Андре Львофф наконец уступил – это произошло в июне 1950 года.
Даже не предоставив мне возможности заново объяснить, чего я хочу, насколько я невежественен и как хочу работать, [Львофф] объявил: «Знаете, мы открыли индукцию профага!» [то есть узнали, как активировать ДНК бактериофага, внедренную в ДНК бактерии-хозяина].
«О!» – сказал я, вложив в этот возглас такую дозу восхищения, какую только мог, а про себя подумал: «И что за зверь этот профаг?»
Затем он спросил: «Вас интересует работа с фагами?» Я выдавил, что именно на нее я и рассчитывал. Он ответил: «Вот и хорошо, приходите первого сентября».
Очевидно, Жакоб отправился с собеседования прямиком в книжный магазин – покупать словарь, чтобы выяснять, чем же это он только что согласился заниматься.
Несмотря на столь бесславный старт, альянс Жакоба и Моно породил первоклассные научные достижения. Коллеги подступились к проблеме переключения генов у бактерии Escherichia coli – всем известной кишечной палочки. Они стали изучать, как эта бактерия синтезирует лактозу, молочный сахар. Для расщепления лактозы эта бактерия синтезирует фермент под названием β-галактозидаза, разделяющий лактозу на два более простых сахара: галактозу и глюкозу. Когда лактоза отсутствует в питательной среде, бактериальная клетка не синтезирует β-галактозидазу; но, когда лактоза появляется в растворе, клетка начинает продуцировать этот фермент. Жакоб и Моно рассудили, что именно наличие лактозы запускает синтез β-галактосидазы, и решили выяснить, как именно срабатывает механизм, который получил название механизма индукции-репрессии.
Поставив ряд красивых экспериментов, Жакоб и Моно установили, что синтез соответствующих белков – ферментов – индуцируется веществом, служащим субстратом и необходимым для нормальной жизнедеятельности клетки. Так, например, для нормальной жизнедеятельности E. coli необходим молочный сахар (лактоза), и в ее геноме содержатся гены, контролирующие синтез ферментов, гидролизующих лактозу до простых соединений. Если среда, в которой находятся бактерии, лактозы не содержит, эти гены пребывают в репрессированном состоянии и не функционируют. Внесенная в среду лактоза будет тем индуктором, который включает в работу длинные гены, и в клетке начинается синтез ферментов, гидролизующих лактозу до более простых соединений. После удаления лактозы из среды синтез этих ферментов прекращается. Механизм индукции-репрессии обеспечивает включение в работу тех генов, которые синтезируют необходимые на данном этапе жизнедеятельности клетки ферменты. Работа генов прекращается, когда деградируемый данными ферментами субстрат израсходован или когда синтезируемое данными ферментами вещество находится в избытке.
Оказалось, что в любых организмах действуют одни и те же принципы.