Жак Люсьен Моно ( фр . Jacques Lucien Monod ; 9 февраля 1910 — 31 мая 1976) — французский биохимик, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1965 года, разделивший её с Франсуа Жакобом и Андре Львоффом «за открытия, касающиеся генетического контроля синтеза ферментов и вирусов». [2] [3] [4] [5] [6] [7]
Моно и Жакоб стали известны своей работой над lac- опероном E. coli , который кодирует белки, необходимые для транспортировки и расщепления сахара лактозы (lac). На основе своей собственной работы и работы других они разработали модель того, как контролируются уровни некоторых белков в клетке. В их модели производство набора родственных белков, таких как те, которые закодированы в lac- опероне ( лактозе) , предотвращается, когда белок- репрессор , кодируемый регуляторным геном , связывается со своим оператором , определенным участком в последовательности ДНК, который находится близко к генам, кодирующим белки. (Теперь известно, что репрессор, связанный с оператором, физически блокирует связывание РНК-полимеразы с промотором , участком, где начинается транскрипция соседних генов.)
Изучение контроля экспрессии генов в lac опероне дало первый пример системы регуляции транскрипции . Моно также предположил существование молекул РНК-мессенджера , которые связывают информацию, закодированную в ДНК и белках . За этот вклад он широко признан одним из основателей молекулярной биологии . [ 8] [9]
Будучи студентом Парижского университета , Моно обнаружил, что курсовая работа отстает от современной биологической науки на десятилетия. Он учился у других студентов, которые были немного старше его, а не у преподавателей. « Жоржу Тейссье он обязан предпочтением количественных описаний; Андре Львов познакомил его с возможностями микробиологии; Борису Эфрусси он обязан открытием физиологической генетики, а Луи Рапкину — концепцией, что только химические и молекулярные описания могут обеспечить полную интерпретацию функций живых организмов». [10]
Перед своей докторской работой Моно провел год в лаборатории Томаса Ханта Моргана в Калифорнийском технологическом институте, работая над генетикой дрозофилы . Это стало для него настоящим откровением и, вероятно, повлияло на его разработку генетической концепции биохимии и метаболизма. [11]
Интерес Моно к lac- оперону возник из его докторской диссертации, в которой он исследовал рост бактерий на смесях сахаров и документировал последовательное использование двух или более сахаров. [10] [12] [13] Работа проводилась в Парижском университете, и Андре Львов из Института Пастера дал важные советы. [14] Моно ввел термин diauxie для обозначения частых наблюдений двух различных фаз роста бактерий, выращенных на двух сахарах. Он теоретизировал о росте бактериальных культур и продвигал теорию хемостата как мощную систему непрерывного культивирования для исследования физиологии бактерий. [15]
Моно присоединился к Институту Пастера в 1943 году, а Жакоб — в 1949 году. Экспериментальная система, в конечном итоге использованная Жакобом и Моно, представляла собой обычную бактерию E. coli , но основная концепция регуляции (описанная в статье Lac operon ), открытая Жакобом и Моно, является основополагающей для клеточной регуляции всех организмов. Основная идея заключается в том, что E. coli не тратит энергию на создание таких ферментов, если нет необходимости метаболизировать лактозу , например, когда доступны другие сахара, такие как глюкоза . Такой тип регуляции называется отрицательной регуляцией генов , поскольку оперон инактивируется белковым комплексом, который удаляется в присутствии лактозы (регуляторная индукция).
Совместно с Жаном-Пьером Шанже и Франсуа Жакобом [16] Моно предложил теорию аллостерических переходов , чтобы объяснить, как конформационные эффекты могут позволить эффекторам фермента, которые структурно сильно отличаются от субстратов и продуктов фермента, активировать или ингибировать реакцию: связывание в аллостерическом сайте фермента, удаленном от активного сайта, может привести к изменению в активном сайте. Он внес важный вклад в энзимологию, когда сотрудничал с Джеффрисом Уайманом и Шанже, чтобы расширить эту концепцию для объяснения кооперативного поведения некоторых многосубъединичных белков. [17] Это стало наиболее широко принятым объяснением кооперативности. [18]
Моно был не только биологом, но и прекрасным музыкантом, а также уважаемым писателем по философии науки . Он был политическим активистом и начальником штаба операций для Forces Françaises de l'Interieur во время Второй мировой войны . Готовясь к высадке союзников, он организовывал сбросы оружия на парашютах, бомбардировки железных дорог и перехваты почты.
В 1970 году Моно опубликовал Le hasard et la nécessité – английский перевод Chance and Necessity (1971) – книгу, основанную на серии лекций, которые он прочитал в колледже Помона в 1969 году. [19] Книга представляет собой краткое, но влиятельное исследование философских последствий современной биологии , написанное для широкой читательской аудитории. [20] Моно признает свою связь с французскими экзистенциалистами в эпиграфе книги, который цитирует последние абзацы « Мифа о Сизифе» Камю . Обобщая недавний прогресс в нескольких областях биологии, включая его собственные исследования, Моно подчеркивает способы, с помощью которых обнаруживается, что информация принимает физическую форму и, следовательно, становится способной влиять на события в мире. Например, информация, позволяющая белковому ферменту «выбирать» только одно из нескольких подобных соединений в качестве субстрата химической реакции, закодирована в точной трехмерной форме фермента; эта точная форма сама по себе кодируется линейной последовательностью аминокислот, составляющих белок; а эта конкретная последовательность аминокислот кодируется последовательностью нуклеотидов в гене этого фермента.
В названии книги «необходимость» относится к тому факту, что фермент должен действовать так, как он действует, катализируя реакцию с одним субстратом, но не с другим, в соответствии с ограничениями, налагаемыми его структурой. Хотя сам фермент нельзя назвать сколько-нибудь осмысленным, чтобы он имел выбор относительно своей активности, основная идея удостоенного Нобелевской премии исследования Жакоба и Моно состояла в том, чтобы показать, как бактериальная клетка может «выбирать», проводить ли реакцию, катализируемую ферментом, или нет. Как объясняет Моно, один из способов, которым клетка может сделать такой выбор, — это либо синтезировать фермент, либо нет, в ответ на его химическое окружение. Однако выбор синтеза/отсутствия синтеза, в свою очередь, регулируется необходимыми биохимическими взаимодействиями между белком-репрессором, геном фермента и субстратом фермента, которые взаимодействуют таким образом, что результат (синтез фермента или нет) различается в зависимости от переменного состава химического окружения клетки. Иерархическая, модульная организация этой системы явно подразумевает, что могут существовать дополнительные регуляторные элементы, которые управляют, управляются или иным образом взаимодействуют с любым заданным набором регуляторных компонентов. Поскольку, в общем, бактериальная активность, которая является результатом этих регуляторных цепей, соответствует тому, что полезно для выживания бактериальной клетки в данный момент, бактерию в целом можно описать как делающую рациональный выбор, даже несмотря на то, что бактериальные компоненты, участвующие в решении, производить ли фермент (репрессор, ген и субстрат), не имеют большего выбора относительно своей активности, чем сам фермент.
Моно показывает парадигму того, как выбор на одном уровне биологической организации (метаболическая активность) генерируется необходимыми (безвыборными) взаимодействиями на другом уровне (регуляция генов); способность выбирать возникает из сложной системы обратных связей, которые связывают эти взаимодействия. Он продолжает объяснять, как способность биологических систем сохранять информацию в сочетании со случайными вариациями во время репликации информации (т. е. генетическими мутациями), которые по отдельности редки, но в совокупности обычны, приводит к дифференцированному сохранению той информации, которая наиболее успешно сохраняет и воспроизводит себя. Моно пишет, что этот процесс, действующий в течение длительных периодов времени, является достаточным объяснением (на самом деле единственным правдоподобным объяснением) сложности и телеономической активности биосферы. Следовательно, объединенные эффекты случайности и необходимости, которые поддаются научному исследованию, объясняют наше существование и вселенную, в которой мы живем, без необходимости прибегать к мистическим, сверхъестественным или религиозным объяснениям.
Признавая вероятное эволюционное происхождение человеческой потребности в объяснительных мифах, в последней главе « Случайности и необходимости» Моно выступает за объективное (следовательно, свободное от ценностей) научное мировоззрение как руководство к оценке истины. Он описывает это как «этику знания», которая разрушает старые философские, мифологические и религиозные онтологии, которые претендуют на предоставление как этических ценностей, так и стандарта для оценки истины. Для Моно оценка истины отдельно от любого оценочного суждения — это то, что освобождает людей действовать подлинно, требуя, чтобы они выбирали этические ценности, мотивирующие их действия. Он заключает, что «человек наконец знает, что он одинок в бесчувственной необъятности вселенной, из которой он возник только случайно. Его судьба нигде не прописана, как и его долг. Царство наверху или тьма внизу: выбирать ему». [21] Хотя это и выглядит мрачным, по сравнению с концепциями, что человечество принадлежит к некоему неизбежному, универсальному процессу, или что благосклонный Бог создал и защищает нас, принятие научной оценки, описанной в первой части цитаты, является для Моно единственно возможной основой подлинной, этической человеческой жизни. Разумно заключить, что сам Моно не считал эту позицию мрачной; цитата, которую он выбрал из Камю для введения к «Случаю и необходимости», заканчивается предложением: «Надо представлять себе Сизифа счастливым».
В 1973 году Жак Моно был одним из подписавших Гуманистический манифест II . [22]
Социолог Говард Л. Кей предположил, что Моно потерпел неудачу в своей попытке изгнать «разум и цель из феномена жизни» во имя науки. [23] Возможно, точнее было бы предположить, что Моно стремился включить разум и цель в сферу научного исследования, а не приписывать их сверхъестественным или божественным причинам. Хотя Моно явно не обращается к разуму или сознанию, его научные исследования продемонстрировали, что биология включает в себя петли обратной связи, которые управляют взаимодействующими системами биохимических реакций, так что система в целом может быть описана как имеющая цель и делающая выбор. Философские труды Моно указывают на то, что он осознавал вывод о том, что такие системы могут возникать и разрабатываться эволюцией посредством естественного отбора. О важности работы Моно как моста между случайностью и необходимостью эволюции и биохимии, с одной стороны, и сферой человеческого выбора и этики, с другой, можно судить по его влиянию на философов, биологов и специалистов по информатике, таких как Дэниел Деннет , Дуглас Хофштадтер , Марвин Мински и Ричард Докинз .
Помимо того, что он разделил Нобелевскую премию, Моно был также удостоен Ордена Почетного легиона и избран членом Американской академии искусств и наук в 1960 году. [24] Он был избран членом Национальной академии наук , [25] Американского философского общества , [26] и иностранным членом Королевского общества в 1968 году . [1] Институт Жака Моно, финансируемый совместно CNRS и Парижским университетом, является одним из главных центров фундаментальных исследований в области биологии в районе Парижа. Его возглавляет Мишель Вернер, директор по исследованиям.
Моно родился в Париже у американки из Милуоки Шарлотты (Шарли) МакГрегор Тодд и французского гугенота Люсьена Моно, который был художником и вдохновлял его в художественном и интеллектуальном плане. [1] [10] Он посещал лицей в Каннах до 18 лет . [1] В октябре 1928 года он начал изучать биологию в Парижском университете. [1]
В 1938 году он женился на Одетте Брюль (ум. 1972). [27]
Во время Второй мировой войны Моно принимал активное участие во французском Сопротивлении , в конечном итоге став начальником штаба французских внутренних войск . [14] Он был кавалером ордена Почетного легиона (1945), награжден Военным крестом (1945) и американской медалью Бронзовая звезда . [28] [10] Моно стал членом Французской коммунистической партии после окончания Второй мировой войны, но дистанцировался от партии после дела Лысенко . [29] Он стал близким другом Альбера Камю , лауреата Нобелевской премии по литературе, который также принимал активное участие во французском Сопротивлении и разделял критику Моно советской системы. [14]
Моно, тогда профессор Парижского университета, поддержал студенческие протесты мая 1968 года и вместе с несколькими другими лауреатами Нобелевской премии обратился к президенту Шарлю де Голлю от имени студентов. [14]
Жак Моно умер от лейкемии в 1976 году и был похоронен на кладбище Гран-Жас в Каннах на Французской Ривьере .
