Второе направление исследований.

Второе направление, позволившее Рапопорту идентифицировать первые эффективные химические мутагены, включало поиск в биологической и химической научной литературе данных о веществах, независимо обладающих способностью взаимодействовать с белками, превращать токсины в анатоксины, действовать на антитела, вызывать полимеризацию белковых молекул, затрагивать антисептические свойства и др. Совокупность не менее четырех подобных положительных показателей принималась как критерий вероятности мутагенных свойств того или иного соединения. Подобранные таким образом вещества подвергались затем генетическому анализу и среди них были выявлены высокоэффективные мутагены. Первыми были формальдегид (12,2% индуцированных мутаций), уротропин и его различные соли; акролеины и другие альдегиды, окись этилена и гомологи, этиленимин и его производные, диэтилсульфат, диазометан, N-нитрозометилуретан и многие другие. При исследовании мутагенного действия диазометана был впервые описан механизм алкилирования - наиболее эффективной реакции в действии химических мутагенов. Эффективность мутагенов в этом цикле исследований, как и независимо от него в первоначальных опытах Шарлотты Ауэрбах, Рапопорт оценивал с помощью метода CLB, заимствованного из радиационной генетики. Метод состоит в обработке мутагенами зрелых сперматозоидов внутри тела взрослых самцов, дочери которых в первом поколении оказываются гетерозиготными по одной облученной Х-хромосоме. Отсутствие во втором поколении самцов с облученной хромосомой указывало на то, что связанная с полом леталь появилась в соответствующем сперматозоиде, т.е. количественная оценка мутагенного действия велась по учету леталей. Это позволяло работать с большой выборкой подопытных мух без изнуряющего труда. Эти результаты составили содержание статей 1947-1948 гг. С 1946 г. Рапопорт в соавторстве с микробиологами начал применение химических мутагенов в промышленной микробиологии.

Располагая достаточной выборкой найденных таким способом мутагенов, Рапопорт попытался отыскать новый более надежный критерий в поиске сильных химических мутагенов. Он его нашел в определенных особенностях физико-химической структуры органических молекул, среди них диполъный момент. Исследования этого цикла составили содержание третьего направления в открытии химических мутагенов. Они позволили исключить из дальнейших мутагенных поисков органические соединения с дипольным моментом выше 4 дебая. Теоретическое обоснование этого направления было дано И.А. Рапопортом в фундаментальном труде "Микрогенетика" (1965), изъятом из продажи и уничтоженном. Когда-нибудь историки науки найдут документы, объясняющие эту акцию. Одно известно, что без распоряжения ЦК КПСС уничтожить тираж уже выпущенной книги было нельзя.

В системе выявленных физико-химических параметров И.А. Рапопортом были рассмотрены уже открытые им химические мутагены и найдены новые и, как он сам пишет, были идентифицированы "некоторые вероятностные контуры строения еще неизвестного основного генного поля, ответственного за свойства аутокатализа и митоза. Большинство мутагенов, используемых сейчас в селекции растений и животных, были получены с помощью последней схемы и укладываются в намеченные порядки интенсивного и очень интенсивного мутагенного действия. Чтобы открыть их, пришлось вести очень форсированный поиск, пренебрегая тщательным описанием десятков попутно открытых мутагенов, не уступавших или даже несколько превосходящих действие радиации".

Дипольные моменты сильных мутагенов, тринуклеотидов (триплетов) и неионизированных аминокислот оказались совпадающими (порядка 2,4-2,7 дебая), и стало ясно, что дипольные взаимодействия мутагенов и нормальных единиц аутокатализа играют важную роль при вмешательстве мутагенов в процессы синтеза ДНК. Становится также понятно, почему поиск мутагенов, опирающийся на свойства белков и, казалось бы, строго научно доказывающий, что гены - это белки (вывод, вытекающий из исследований второго направления и отраженный в статьях Рапопорта этого цикла), в конечном итоге оказался успешным. В силу совпадения дипольных моментов химических мутагенов, тринуклеотидов и аминокислот, предшественников синтеза ядерных белков, в частном случае - гистонов, мутагены взаимодействуют и с ДНК, и с ядерными белками. Белки, таким образом, в поисках химических мутагенов в исследованиях Рапопорта второго направления сыграли роль своеобразного "лоцмана". Результаты исследований третьего направления снимали противоречие между первоначальными выводами И.А. Рапопорта о химической природе гена и молекулярной биологией. Оторванный от экспериментальной базы в течение 10 лет, а также в силу уничтожения "Микрогенетики", Рапопорт был лишен возможности аргументировать эволюцию своих представлений в полном виде, и к дискуссии по этому вопросу он более не возвращался. Он использовал в своих дальнейших работах термины "нуклео-протеиновые гены" для эукариотов и "нуклеиновые гены" для прокариотов. Исследования третьего направления и широкое внедрение их результатов в практику народного хозяйства были выполнены Иосифом Абрамовичем в Институте химической физики АН СССР, куда его пригласил на работу в конце 1957 г. директор ИХФ академик Н.Н. Семенов.

Итак, на перекрестке множественных подходов Рапопорту удалось выявить большое число супермутагенов с действием на 2-5 порядков выше уровня спонтанных мутаций, с уникальными свойствами.