Одновременно я открыл не менее тревожный факт: рак печени на Филиппинах намного чаще возникал не у детей, потреблявших больше афлатоксина, а у ребят из богатых семей, которые ели больше белка вообще и «качественного» животного в частности. Индийское исследование связи белка с опухолями и связь животного белка с раком на Филиппинах заставило мой мир пошатнуться. Больше белка предотвращает или вызывает рак?

Возможным ключом к решению этой загадки был ОСФ – удивительный фермент, который оказался замешан и в инициации рака печени афлатоксином, и в его выведении из организма. Что происходит? Пищевой белок ускоряет преобразование афлатоксина ОСФ в нетоксичные водорастворимые производные? Или он активирует афлатоксин, создавая страшные канцерогенные метаболиты? Или и то и другое? Мы чувствовали, что приблизились не просто к способу нейтрализации или стимулирования спровоцированного афлатоксином рака печени, и строили теории, что ОСФ может быть ключевым фактором вызова и остановки рака не только в печени, но и, возможно, в других тканях.

Это парадоксальное действие белка намекало на причину, которую мы впоследствии нашли: ОСФ реагирует на обычную пищу. Некоторые виды питания превращают его в высокоэффективную противораковую машину, а другие заставляют вырабатывать канцерогенные побочные продукты.

Чтобы понять, как такое возможно, надо было изучить питание и его влияние на ферменты на общем уровне. Мы не только решили парадокс ОФА-афлатоксин, но и увидели, что диетологи-редукционисты не способны разобраться с этим вопросом и поэтому упускают самый мощный рычаг для борьбы с раком.

Изучая биологию в школе, вы, наверное, некоторое время заучивали фрагменты схемы аэробного дыхания – цикл Кребса. Если вы не заснули сразу, она должна была оставить у вас впечатление, что питание – линейный процесс. На входе мы имеем углеводы, жиры и белки, а клетки тела предсказуемо извлекают из них энергию, вырабатывают полезные метаболиты и выделяют углекислый газ и воду. Стрелки кажутся непререкаемыми, как если бы этапы процесса происходили всегда одинаково. Хотя эта модель полезна для понимания основ, она слабо соответствует реальности. Питание – намного более сложный комплекс, чем может показаться при изучении статической диаграммы.

Попав в триллионы клеток нашего организма, питательные вещества, как правило, не следуют по одному предсказуемому пути. В большинстве случаев их дороги ветвятся, прямо или косвенно, на множество путей продуктов (метаболитов), каждый из которых может ветвиться дальше. Более того, они могут вести к различным действиям и функциям, например к мобилизации энергии и восстановлению поврежденных клеток. Доминирующий путь во многом определяет, здоровы мы или нет. Однако понимание метаболизма – не только отслеживание большого количества независимых путей, по которым проходит вещество. Когда они ветвятся, их комбинации выглядят бесконечными.

Карты этих лабиринтов метаболизма украшают стены многих исследовательских лабораторий. Школьный цикл Кребса – сильно упрощенная часть одной из них. Я долго занимался этим и мог наблюдать возникновение одной из самых сложных карт, зародившейся много лет назад как сеть реакций метаболизма глюкозы, которые ведут к выработке энергии. Самая ранняя версия этой карты мне очень пригодилась, когда в 1960–1970-е годы я преподавал биохимию в Виргинском политехническом институте. Чтобы описать серию реакций, ведущих от глюкозы к циклу Кребса внизу схемы (извлечение энергии из глюкозы), нужно было не меньше дюжины лекций по основам биохимии.

Сложно, правда? Но карта, которой я пользовался на занятиях, – ничтожная часть наших современных знаний о путях метаболизма глюкозы. Со временем в нее добавились новые кластеры реакций, включая метаболизм белков, жиров и нуклеиновых кислот. Вскоре реакций стало столько, а шрифт так уменьшился, что стало ясно: если добавить что-то еще, схему нельзя будет прочесть невооруженным глазом. Картографы стали создавать целые атласы метаболизма глюкозы, чтобы учесть новые открытия. То, что когда-то было простыми реакциями, сейчас занимает несколько страниц схем.

Эти карты делались все более детальными, пока не стали символом того, как редукционизм, в погоне за подробной и конкретной информацией, потерял из виду целое. Ученые годами и десятилетиями работали над одной-двумя реакциями. На карте появлялись вкладки, на вкладках – вклейки, и, по мере того как мы углублялись в клеточный метаболизм, все меньше сил оставалось на то, чтобы увидеть мудрость и мощь системы в целом (рис. 7.1).

Рис. 7.1. «Простая» схема путей метаболизма глюкозы

Слово «редукционизм» – одного корня с латинской фразой reductio ad absurdum, «доведение до абсурда». Помните простую, но в то же время сложную схему метаболизма глюкозы? Вот ее обновленная версия (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Одна из последних карт метаболических путей глюкозы

Ученые, однако, пошли дальше. Оцените сложность очень маленького кусочка карты, увеличенного для разборчивости (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Увеличенный фрагмент карты

А более полная метаболическая карта на рис. 7.2 – малая часть всех реакций в каждой из сотни триллионов клеток нашего организма.

Я подчеркиваю сложность метаболизма, чтобы вы увидели: невозможно до конца понять, как наш организм реагирует на продукты, которые мы едим, и содержащиеся в них нутриенты. Объяснение функции питательных веществ всего одной или даже парой этих реакций недостаточно. После потребления они взаимодействуют друг с другом и другими веществами в лабиринте метаболических реакций, происходящих в этой сотне триллионов клеток. За действие конкретного питательного вещества не отвечает какая-то отдельная реакция или механизм. Все они и многие другие связанные с ними вещества участвуют в клеточном метаболизме и преобразуются в многочисленные продукты высокоинтегрированными путями – не менее сложными, чем на рис. 7.1–7.3.

Каждое вещество проходит лабиринт реакций, поэтому оно может быть фактором влияния на самочувствие. Связь «одно вещество – одна болезнь», которую подразумевает редукционизм, популярна, но неверна. Каждое вещество, входящее в сложную систему реакций, оставляет «круги на воде», которые могут расходиться по озеру метаболизма. А в каждом кусочке пищи – десятки, а то и сотни тысяч веществ, которые попадают в организм более-менее одновременно.

Метаболизм — поддерживающая жизнь совокупность химических реакций организма. Вспомнив о миллиардах постоянно происходящих реакций, можно удивиться, как у нас остаются силы на что-то еще. А поскольку одна из главных целей метаболизма – обеспечение организма готовой к использованию энергией, очень важно, чтобы ее выработка превышала – и намного – затраты на производство. К счастью, в ходе эволюции мы получили молекулы, основной задачей которых стало уменьшение энергозатрат, необходимых для химических реакций в организме. Их называют ферментами.

Это крупные белковые молекулы, присутствующие во всех наших клетках и путем серии реакций превращающие одно (скажем, молекулу сахара), именуемое субстратом, в другое (например, связанное с глюкозой вещество, из которого организм синтезирует жиры) – продукт, или метаболит. Представьте себе ферменты как большие автоматизированные фабрики: с одной стороны огромного здания вы подаете бревно (субстрат), а на выходе получаете красивую салатницу (продукт). Конечно, можно сделать ее вручную, но на это уйдет намного больше сил и времени; фабрика сильно повышает эффективность. Ферменты делают то же внутри клетки, быстро превращая субстраты в продукты и потребляя при этом очень мало энергии. Реакции, которые они вызывают (биологи используют слово «катализируют»), редко или вовсе не происходят без помощи ферментов. Если это случается, скорость реакции составляет крохотную долю возможной при участии фермента, а затраты энергии намного выше.