Общее содержание фосфора в одной частице фага Т2 составляет около 2 X 10-17 г.
Если весь этот фосфор заключен в одной молекуле ДНК, то можно вычислить, что молекулярный вес этой ДНК равен примерно 110 X 106. Если модель Уотсона и Крика применима и к ДНК фага, то возникает проблема: каким образом каждая невероятно длинная полинуклеотидная цепь удваивается при размножении фага и как две взаимноперевитые нити двойной спирали раскручиваются в течение этого процесса или при подготовке к нему.
Эта проблема несколько упростилась благодаря работам Левинталя и Томаса. Их опыты показали, что ДНК фага, возможно, не представляет собой единую гигантскую структуру, а разбита на ряд фрагментов, причем наиболее крупный из них составляет примерно 40% всей ДНК. Применявшаяся ими методика необычайно проста, но вместе с тем очень точна и чувствительна. Левинталь и Томас помещали фаговые частицы, меченные Р32, в чувствительную к электронам эмульсию. Быстрые электроны, испускаемые при радиоактивном распаде Р32, при прохождении сквозь эту эмульсию оставляют след, состоящий из зерен серебра. Одна частица фага, служащая «точечным источником», может вызвать в эмульсии возникновение «звезды», каждый луч которой образован распадом одного атома фосфора внутри частицы ДНК. Чувствительность метода столь велика, что позволяет определить радиоактивность одной фаговой частицы, дающей лишь около 15 распадов в месяц. В равномерно меченном источнике электронов (т. е. в ДНК одной фаговой частицы или в фрагментах такой ДНК) число следов на одну «звезду» позволяет определить размер молекулы источника, испускающего электроны, по отношению к интактной фаговой частице.
Число следов на одну «звезду» определяли для интактной фаговой частицы и для дочерних частиц первого и второго поколения до и после осмотического шока. Они выражены числом атомов Р32, содержащихся в частице, образующей «звезду», причем число атомов в исходном равномерно меченном фаге принято за 100 (иными словами, если на каждую «звезду», образуемую исходной родительской фаговой частицей, приходится 100 следов, то на каждую «звезду», образуемую в суспензии частицей, подвергнутой шоку и содержащей половину ДНК, будет приходиться 50 следов).
Полученные результаты показывают, что: а) в фаговой частице имеется один большой фрагмент, содержащий около 40% всей ДНК (т. е. с молекулярным весом около 45·106), б) после воспроизведения одного поколения фагов в нерадиоактивной бактерии у некоторых из дочерних частиц большой фрагмент ДНК содержит примерно вдвое меньше атомов Р32, чем большой фрагмент в частицах родительского фага, и в) после образования второго поколения размер этого большого фрагмента не изменяется (наблюдается такое же число следов на «звезду»). Поскольку каждая родительская частица фага образует 100—200 дочерних частиц, число меченых частиц во втором поколении, подвергнутом шоку, было слишком мало, чтобы их можно было точно обнаружить и подсчитать следы.
Наиболее простое и соблазнительное объяснение полученных данных сводится к следующему: большой фрагмент представляет собой «хромосому» фага, и две половинки ее двойной спирали служат матрицами для синтеза новой ДНК потомства. Эта картина совершенно аналогична схеме, созданной на основе опытов Месельсона и Сталя с ДНК Е. coli. Однако решающих данных, показывающих, что ДНК фагов группы Т имеет структуру двойной спирали, пока нет, хотя наличие такой структуры обычно допускается в большинстве работ просто потому, что без этого трудно обсуждать что-либо.
Опыты Левинталя и Томаса свидетельствуют в пользу «консервативного» механизма удвоения, причем в процессе этого удвоения большой фрагмент ДНК не распадается и содержащиеся в нем нуклеотиды не обмениваются с нуклеотидами из внешних источников.
В связи с обсуждением этих опытов было бы желательно привести какие-либо данные, свидетельствующие о хромосомоподобной природе этого большого фрагмента. Были сделаны попытки показать, что в период образования дочерних фаговых частиц генетические маркеры, выбранные наудачу вдоль генетической нити, остаются связанными с большим фрагментом, образующим «звезду». Первые опыты, поставленные в этом направлении, дали обнадеживающие результаты, но затем картина стала неясной, и, посоветовавшись с некоторыми исследователями, работающими в этой области, я вынужден сделать вывод, что в настоящее время обсуждать эти вопросы преждевременно. Например, имеется ряд данных, довольно убедительно говорящих о том, что «фрагмент, содержащий 40% ДНК», представляет собой не одну молекулу, что при помощи некоторых мягких воздействий можно вызвать диссоциацию этого агрегата на более мелкие единицы, молекулярный вес которых составляет примерно 12—15 · 106. Однако результаты исходного опыта с получением «звезд», по-видимому, ясны. В самом деле, хроматографическое разделение на специальных колонках из ионообменных смол также показало, что в ДНК фага Т2 имеется единица, содержащая около 40% всего фосфора. Несмотря на это, попытки связать химическое строение ДНК фага с его генетическим поведением приходится отложить до тех времен, пока не накопится больше экспериментальных данных.