Чтение онлайн

Постепенно становилось ясно, что вирусы – явление для мира живой природы вполне обычное. Но сам Ивановский, выпустивший джинна из бутылки, уже не принимал участия в этих исследованиях. В Варшаве он занимался изучением фотосинтеза. К этому его побудило наблюдение, сделанное при изучении табачной мозаики: в пораженных, желтых частях листьев табака содержалось не только мало хлорофилла [45] , но и мало крахмала. Хлорофилл – зеленый пигмент растений – изучали самые разные ученые на протяжении десятилетий, но Ивановскому и здесь удалось сделать важные открытия. Было известно, что после экстракции спиртом из листьев растений устойчивость хлорофилла к действию света существенно падает. Ивановский “всего-навсего” добавил к спиртовому экстракту воду, в результате чего молекулы хлорофилла слиплись в коллоидные частицы размером в десятки нанометров. Но при этом стабильность хлорофилла возросла в 15–30 раз, приблизившись к его стабильности в листьях растений. Из этого, в частности, следовал вывод, что в процессе фотосинтеза участвуют не изолированные молекулы хлорофилла, а собранные из них “пачки”.

Выявил Ивановский и роль желтого пигмента, выделенного из листьев растений. Оказалось, что он не принимает прямого участия в процессе фотосинтеза, но служит защитой хлорофиллу от разрушающего воздействия ультрафиолетового света. Для этих экспериментов Ивановскому нужны были образцы чистых пигментов, и тут не обошлось без “помощи друга”.

Другом был еще один гений российской науки – Михаил Семенович Цвет. Он родился в Италии в 1872 году (его мать была итальянкой), учился в Швейцарии и получил степень бакалавра в Университете Женевы. Швейцарцы числят его, естественно, своим, да и сам Цвет считал себя больше швейцарцем, чем русским. Тем не менее в 1897 году он переехал в Санкт-Петербург, где преподавал физиологию растений на Курсах воспитательниц и руководительниц физического образования, возглавляемых Петром Францевичем Лесгафтом, и изучал химию хлоропластов в Биологической лаборатории Академии наук. Тогда-то Ивановский и познакомился с ним. Дружба окрепла, когда волею судьбы они оказались вместе в Варшаве.

Именно там в 1906 году Цвет изобрел метод разделения веществ, названный им хроматографией. Он пропустил раствор, содержащий смесь различных хлорофиллов, через стеклянную колонку, заполненную мелкоизмельченным мелом, в результате пигменты “расползлись” по колонке, сформировав четко отделенные друг от друга слои. Нечто подобное вы могли наблюдать и сами при попытке отмыть пятно, посаженное на скатерть или на одежду. Серо-буро-малиновое пятно, как назло, не исчезает, а только пуще расплывается, являя яркие цвета – всю гамму красителей, которыми напичканы современные продукты питания.

Хроматография – наиболее универсальный метод разделения веществ, без него сейчас невозможно представить химический и биохимический анализ, а ботаник Михаил Цвет, как я уже отмечал ранее, включен в юбилейный список ста самых выдающихся химиков всех времен. Начиналось все с опытов по разделению различных хлорофиллов, которые Цвет, вполне возможно, делал по просьбе Ивановского. Допускаю также, что название метода было изящной шуткой Цвета, ведь “хрома” по-гречески означает “цвет”. Но на лекциях студентам мы, конечно, говорим, что “хрома” в названии метода происходит из цветной окраски слоев, полученных Цветом в ходе его первых экспериментов.

Плодотворное сотрудничество прервалось в 1915 году. Учебные заведения Варшавы эвакуировали из-за начавшейся войны. Ивановский при этом лишился всего оборудования для научных исследований, которое было в значительной степени приобретено на его собственные средства или сделано его руками, обширной личной библиотеки и многих из его лабораторных журналов. Все надо было начинать с чистого листа в Ростове-на-Дону, где был основан новый университет. Затем последовали революции и Гражданская война. Все усугубилось смертью единственного сына Ивановского.

Можно только поражаться, как в этих условиях Ивановский сумел создать главный педагогический труд своей жизни – фундаментальный учебник “Физиология растений”.Скончался Ивановский в 1920 году. Годом раньше умер от голода в Воронеже Михаил Цвет. Сделанные ими открытия не принесли им славы, академических званий и счастья, кроме, конечно, единомоментного счастья самого открытия, которое не зависит ни от последующего признания, ни от значимости открытия, ни даже от его правильности. По большому счету и на мировую науку эти открытия не оказали существенного влияния. Метод хроматографии был открыт, по сути дела, заново в 30–40-е годы. Ситуация с Ивановским несколько иная. Параллельно с ним работали Бейеринк, намного более известный ученый, и другие исследователи, внесшие объективно не меньший вклад в развитие вирусологии. Ивановскому по складу его характера и в голову не могло прийти вылезать вперед и кричать на всех углах: “Это я! Это я сделал! Я – первый!” Мне вообще кажется, что он не придавал своему приоритету в открытии вирусов большого значения и ставил выше его свою “Физиологию растений”. Как ни парадоксально это звучит, но сделать открытие, особенно если оно назрело, способны многие, а вот написать хороший учебник могут единицы. Ивановскому удалось и то и другое.За сто двадцать лет, прошедших с открытия Ивановского, вирусология превратилась в обширнейшую область науки в точном соответствии с местом, которое занимают вирусы в иерархии органической материи на нашей планете. Оказалось, что по численности вирусы могут претендовать на звание одной из самых распространенных форм существования этой материи. Достаточно сказать, что в одном литре морской воды содержится 250 миллиардов вирусов, что на порядок больше количества содержащихся там же бактерий и сопоставимо с количеством людей, когда-либо живших на Земле. Ученые детально изучили около пяти тысяч различных видов (штаммов) вирусов, но общее их количество оценивается в несколько миллионов. Это приблизительно соответствует числу химических веществ, синтезированных химиками за всю историю их науки, что свидетельствует, с одной стороны, о большей изобретательности Природы, а с другой – о малости наших знаний о вирусах и о том, что работы впереди непочатый край.

Нет, знаем мы уже, конечно, много, даже очень много. Например, о том, как устроены вирусы. Тут ученым помогли приборы и методы исследования, о которых даже не подозревали во времена Ивановского. Так, только после изобретения в 1931 году электронного микроскопа удалось наконец-то разглядеть вирусы. Сделал это упоминавшийся выше Уэнделл Стэнли.

Размер большинства вирусов составляет от 10 до 300 нм, то есть они являются классическими нанообъектами. Говоря современным языком, вирусы представляют собой контейнер для хранения генетической информации в виде ДНК или РНК [46] . Сам контейнер – защитная оболочка вирусной частицы (вириона) – состоит из белков и называется капсидом. У некоторых вирусов это один-единственный белок, за счет чего достигается большая экономия генетической информации. При этом вирусу не требуется никакого дополнительного механизма формирования капсида – он образуется путем самоорганизации молекул белков. Поэтому многие вирионы имеют правильную геометрическую форму – например, вирионы полиомиелита, ящура, гепатита А – форму икосаэдра. Это роднит вирусы с другими известными нам нанообъектами – наночастицами золота, представляющими мир неорганической природы.

А вот вирус табачной мозаики, открытый Ивановским, имеет форму цилиндра. Его оболочка образуется путем самосборки из 2130 молекул одного белка, которые закручиваются спиралью вокруг молекулы РНК. (Это, как мы помним, впервые обнаружил Джеймс Уотсон, а детально изучила Розалинд Франклин.)

Более сложные вирусы, в частности вирусы гриппа и ВИЧ, заключены в дополнительную оболочку – “конверт”, составленный из компонентов, которые вирус выхватывает из мембран клеток атакуемого им организма. В их число входят и специальные метки (маркерные белки), сигнализирующие: я – свой. Поэтому нашей иммунной системе так сложно справляться с таким вирусом, проникшим в наш организм и размножившимся там.

Отдельного и подробного описания достойны бактериофаги – вирусы, поражающие бактерии, один из примеров идеальных молекулярных машин, созданных Природой.Чтобы дать вам небольшую передышку в этом потоке научной информации, расскажу об открытии бактериофагов. Первым их обнаружил английский бактериолог Фредерик Туорт в 1915 году. Пришел он к этому открытию весьма извилистым путем. Занимался он вирусом оспы и, следуя Ивановскому и другим предшественникам, пытался размножить вирус в питательном растворе с тем же, впрочем, отрицательным результатом. Вакцины оспы, которые использовались в то время для прививок, были сплошь загрязнены стафилококком, вызывавшим всякие побочные эффекты, но Туорта заинтересовало другое. Он предположил, что эти бактерии выделяют некое вещество, способствующее существованию вирусов оспы, – так он переключился на исследование стафилококка.В ходе экспериментов по выращиванию культур бактерий Туорт обнаружил некую “заразу”, которая поражала колонии бактерий, проходила через фарфоровый фильтр и размножалась только в присутствии бактерий. Не сомневаюсь, что вы после прочтения предыдущего текста не затруднитесь с выводом: вирус! А вот Туорт этого вывода не сделал. Это тем более удивительно, что сам он занимался именно вирусами. Это пример того, как даже хороший специалист может пройти мимо открытия, не заметив его. Настолько велика сила стереотипа: Туорт твердо знал, что вирусы вызывают заболевания растений, животных и человека, но он-то занимался бактериями! И поэтому в статье, опубликованной в журнале “Ланцет” в 1915 году, Туорт, описав все свойства новой заразы, определил ее как некий фермент, или токсин, выделяемый самими бактериями.

Все это было очень туманно, и научное сообщество сообщения не заметило. В отличие от статьи канадского микробиолога Феликса Д’Эреля, который в 1917 году независимо от Туорта сообщил об обнаружении вирусов, поражающих бактерии, и приписал им корпускулярное строение. Именно ему долгое время приписывали приоритет открытия. Справедливость восстановил француз Жюль Борде (1870–1961), сам много сделавший для изучения бактериофагов и раскопавший старую статью Туорта. Нобелевский лауреат по физиологии и медицине мог позволить себе высшую степень принципиальности – признать преимущество англичанина перед французом.

Что же представляет собой бактериофаг? Он состоит из уже знакомого нам икосаэдрического контейнера, внутри которого хранится нуклеиновая кислота – РНК или ДНК, на которую приходится около половины веса бактериофага. К контейнеру присоединен полый стержень из белковых молекул, замкнутый снизу пластинкой. От конца стержня отходят несколько нитей-фибрилл. Все в целом это вызывает ассоциацию со спускаемым аппаратом космического корабля, предназначенного для мягкой посадки на поверхность далеких планет. Собственно, первая стадия атаки бактериофага на бактерию чем-то напоминает этот процесс.