Михаил Голубовский

Почти 150 лет назад, в 1858 году, Рудольф Вирхов провозгласил постулат – «каждая клетка – из клетки», или «omnis cellula ex cellula». Так возникло утвердившееся в науке понимание преемственности жизни на земле как эстафете клеточных поколений. Отсюда же следовал и другой принцип, чеканно выраженный Вирховы м: «Для всякого живого существа клетка является последним морфологическим элементом, из которого исходит всякая жизнедеятельность – и нормальная, и патологическая». Без этих положений невозможно представить себе современную биологию. И потому ясен интерес к любым событиям в области цитологии, науки о клетке.

Но как слабо еще изучена клетка, если почти каждые 7-10 лет открывается совершенно новая свсрхмолскулярная клеточная структура! Да и строение и функции тех структур и органелл, что уже давно открыты (например, хромосомы), остаются во многом неясными или дискуссионными. Живая клетка предстает как микрокосм, полный тайн. Именно такое ощущение передает нам выдающийся отечественный цитолог Владимир Яковлевич Александров, подытоживая свои 70-летние исследования в области клеточной биологии. Самые ясные и определенные представления о клетке, пишет ученый, возникли у него в 20-е годы, после лекций по цитологии на 1-м курсе университета. «Потом, в течение всей моей жизни, клетка для меня становилась все более загадочной и непонятной, а под конец стало казаться, будто клетка, по мерс ее изучения, сама себя усложняет, чтобы остаться непознанной».

В.Я. мечтал написать книгу о клетке как о целом. Мне думается, что после работ Вирхова именно многолетние исследования, открытия и концептуальные обобщения Александрова с наибольшей силой углубили представление о клетке как основе жизни.

В результате исследований, проведенных сше в 30-х годах, Д.Н. Насонов и В.Я. Александров пришли к выводу, что в основе повреждения и раздражения клеток на внешние воздействия лежат обратимые денатурационные изменения белков клеток. Эти данные были подытожены в книге 1940 года «Реакция живого вещества на внешние воздействия». Позже, благодаря успехам молекулярной биологии, было показано, что конформационные изменения белков необходимы для их функционирования.

В случае мышечного сокращения нервная система отлает приказы исполнительным органам на языке электрических импульсов. События разыгрываются в области мембран нервно- мышечных синапсов, где двигательные окончания нерва соприкасаются с мышечным волокном. Биохимическим посредником служат молекулы ацетилхолина, которые связываются с рецепторами на мембране. Оказалось, что стыковка ацетилхолина со своим рецептором происходит именно за счет слабых взаимодействий. Присоединение ацетилхолина к рецептору меняет его конформацию, в результате чего открываются мембранные канааы для прохождения ионов Na+ и К+ , и нервный импульс порождает волну возбуждения в обе стороны от синапса.

Положения денатурационной теории явились подлинным мостом между классической цитологией и молекулярной биологией, биофизикой и биохимией белковых макромолекул. Они получили мощную поддержку после работ американского биохимика Д. Кошланда, который в конце 50-х годов установил необходимость конформационных перестроек молекул фермента в процессе его взаимодействия с субстратом. Фермент действует не как ключ в замке, а подгоняет свои активные сайты к субстрату подобно натягиванию перчаток на пальцы. Особый вклад работы В.Я. Александрова внесли в понимание механизмов адаптации на клеточном и молекулярном уровнях. С привлечением огромного фактического материала было показано, что уровень лабильности или конформационной гибкости одних и тех же клеточных белков может регулироваться в эволюции и различаться у видов, живущих в холодных и жарких областях. Эта идея Александрова привела к рождению цитоэкологии, цель которой – сопоставление и анализ механизмов, регулирующих конформационную гибкость белков в эволюции.

Александров любил говорить, что «у клетки есть хоть и маленькая, но душа». Эта метафора включала представление о клетке как о целостной системе, способной к целенаправленным действиям. Исходя из этой философии клетки, Александров вел свои экспериментальные и теоретические исследования. Известен его афоризм: «Организмы существуют не столько благодаря внешней среде, сколько вопреки ей». Отсюда, если вдуматься, возникает скепсис к дарвиновскому представлению о живых организмах, которые пассивно ждут своей гибели от естественного отбора. Недаром известный французский зоолог и эволюционист П. Грассе, не разделяющий идею селектогенеза, афористично заметил, что «жить – значит реагировать, а отнюдь не быть жертвой».

При более далеких аналогиях можно видеть уже в организации клеточной наследственной памяти зачатки целесообразного поведения, которые обозначаются применительно к поведению человека как эрудиция и ум. Клеточная «эрудиция» – хранение большого набора программ, клеточный «ум» – способность в определенных условиях включать соответствующую программу. В эволюции могут создаваться ассоциативные генетические прямые и обратные связи, когда в ответ на стресс клетки с повышенной частотой генерируют изменения и приступают к адаптивному поиску. Такого рода ситуации некоторые авторы предполагают называть genetic intelligence, или генетический интеллект. Они должны стать предметом детального сравнительно-эволюционного изучения со стороны особой ветви знаний – цитоэтологии (клеточного поведения). Необходимость се была обоснована Александровым более 25 лет назад и теперь стала очевидной.

Условно можно выделить три ступени научного постижения: простое знание о каком-либо явлении; его глубокое понимание и, наконец, эмоциональное отношение, личностное переживание. Эмоциональное переживание таинственного и, по всей видимости, одного из самых главных свойств живого – целостности отличает всех великих биологов, начиная с основателя эмбриологии петербургского академика Карла фон Бэра. Эта традиция доминировала в научном творчестве Александрова и оказывала большое влияние на становление и развитие клеточной и молекулярной биологии в СССР. Когда в конце 60-х годов молекулярные биологи под влиянием своих очевидных успехов испытывали нечто вроде головокружения, В.Я. был способен охладить их пыл одной фразой, вроде следующей: «За словами «информационная РНК переходит из ядра в цитоплазму» скрывается бездна нашего незнания». Справедливость этих слов стала очевидной в 90-е годы с обнаружением специальной системы внутриклеточного транспорта макромолекул.

Другой пример. После открытия Уотсона и Крика ДНК стали мифологизировать, называя «главной молекулой жизни». К изменениям на уровне ДНК стали сводить все клеточные функции. Появились сотни статей, где в заглавиях стояли слова «репарация», «реактивация», «восстановление» без всякого упоминания, что речь идет лишь о повреждениях ДНК. О способности клеток залечивать повреждения других компонентов даже не упоминалось. В.Я. постоянно возражал против этого, мудро замечая: «В науке часто приходится за большие успехи в какой-либо одной сфере расплачиваться забвением других ее областей».

В 30-е годы В.Я. Александров вместе со своим учителем Д.Н. Насоновым установил, что разнообразные повреждающие воздействия вызывают в клетках весьма сходные, но обратимые изменения, названные авторами паранекрозом, то есть состоянием «около смерти». В середине 50-х годов Александров открыл, что обратимые повреждающие воздействия активируют общую способность живой клетки противостоять самым разным вредным агентам. Клетка «закаляется»: при повторном повреждении она не только быстрее залечивает раны той же тяжести, но способна выносить и более суровые испытания. Не так ли искушается и закаляется психика человека? Поэтому вовсе не случайно в книге «Реактивность клеток и белки» мы находим вывод: «Изучение явлений репарации имеет для цитолога серьезное воспитательное значение, оно внушает исследователю уважительное отношение к клетке, так как вряд ли можно назвать какой-либо другой процесс, где клетка столь наглядно демонстрирует глубоко заложенное в ней стремление к целостности».