«Героиня» биофизики

Борис Володин| опубликовано в номере №878, Декабрь 1963
  • В закладки
  • Вставить в блог

По знакомо-незнакомому миру живого водил меня Глеб Михайлович Франк. Он согласился взять на себя обязанности гида при путешествии по лабиринту, который называется «Современные представления о строении клетки». Все, что будет говориться сейчас, услышано мной от профессора Франка и его коллег или почерпнуто в написанных ими работах. Его задача облегчалась лишь постольку, поскольку около пятнадцати лет назад, на студенческой скамье, мне пришлось постигать основы биологии, конечно, той, какой она была пятнадцать лет назад. Но такого срока вполне достаточно, чтобы наука стала во многом тебе непонятной!

...Листаешь страницы специальных статей – все кажется знакомым, известны термины и так же, как прежде, лаконичен и порой скребуще слух язык, все привычно, но теперь иногда очень трудно понять, что говорится. Знакомое по приметам оказывается неведомым. И подчас в попытках наверстать пропущенное начинаешь задыхаться, словно по шпалам догоняешь набирающий скорость поезд.

В твоей памяти недостает элементов, необходимых для того, чтобы понимать, чтобы осязать рассказываемое сегодняшней наукой. И оказывается, что там, где зияют пропуски, должно стоять нечто, давно уже ставшее обычным для людей, которые ни на секунду не расставались с предметом. Для исследователя это «дважды два», для тебя – неизвестное.

Член-корреспондент Академии наук СССР Глеб Михайлович Франк – биофизик, представитель исследовательской дисциплины, которая играет огромную роль в современной биологии.

А современность сегодняшней биологии в том, что она вторглась не только в дебри тончайшей структуры живого, но и в глубины «внутренней» сущности явлений.

– Только не подумайте, – сказал Глеб Михайлович, – что теперь биология отреклась от гигантского наследства, накопленного прежде. И сейчас каждый из нас должен оставаться натуралистом, Да-да!.. Нужно все: и счет тычинок и систематика видов! – Вероятно, говоря мне всё это, профессор продолжал некий давний спор, очень его волновавший.

– ...Но, если, начиная от Плиния и Линнея, даже во времена Дарвина и Тимирязева биология воссоздавала картину живого мира лишь контурно, – сказал Франк, – то теперь мы можем расшифровать детали динамики процессов, мы подбираемся к сущности формы движения материи, составляющей жизнь. Эти процессы могут теперь быть описаны конкретным языком физики, химии, математики. И потому биология сейчас в состоянии не только разъяснить принципы закономерностей строения конкретной живой клетки, ткани, организма того или иного вида, но и вскрыть общие законы сложнейшей из форм материального бытия. А они есть – законы передачи информации, законы превращения энергии, общие для простейших из простых форм жизни – для вирусов, и для самых сложных...

Казалось бы, должны существовать строго очерченные границы между разными областями Я знания. Однако на деле кордонов между цитологией и биологической физикой, между генетикой и биохимией нет. Не вкопаны полосатые столбы, нет непреклонных часовых и застав, где бы таможенники пронизывали профессиональной своей вежливостью: «А не вывозите ли вы но забывчивости в соседнее «государство» метод ядерно-магнитного резонанса или реакцию Фельгеяа?..» Новое в науках о живом микромире – термин «молекулярная биология». Это – имя исследовательского направления, объединяющего разные науки для решения общей задачи.

Мир, ежедневно предстающий перед глазами биофизика, – клетка. Он микроскопичен, но это теперь уже, безусловно, макромир.

Они очень разны, клетки. Они очень специализированны, н в то же время общая схема их строения одинакова. Парадоксы подкарауливают на каждом шагу. Создав неисчислимое разнообразие организмов, природа и при этом ухитрилась построить их из стандартных деталей. Впрочем, некоторые клетки, несущие особо сложную работу, внешне совсем не похожи на своих сестер. Так, ни на что не похожи мышечные волокна. Это крупные живые веретена, исчерченные молекулярными нитями, двигающимися друг подле друга как зубья двух гребенок (один из механизмов мышечного сокращения).

Они ни на что не похожи, но коль вы изучаете мышечные процессы, то вам совершенно неважно, откуда будет взято микроскопическое веретено – из бедра лягушки или бицепса атлета, – или откуда будет взята нервная клетка, если вы исследуете нервные процессы. Единство функций влечет за собой общность строения.

Природа вынуждена была так или иначе идти к стандарту, работать на основе небольшого числа основных, но, видимо, оптимальных принципов и даже из одного я того же набора материалов. Всего лишь двадцать из ста известных видов аминокислот оказались годными для лепки молекул белка, из которых сложены все клетки на земле. Кажется, этого удивительно мало, но математика, иронически посмеиваясь, подсовывает несложный расчет: из 20 видов аминокислот можно построить 10 1300 молекул белка разной структуры, если учесть, что чаще всего они составляются в среднем из тысячи элементов... В итоге на земле известно не более 10 9 их сочетаний. Немалый резерв возможных проб и ошибок оставался у природы!..

Многое уже известно. Известно, «что» происходит: «клетка – от клетки», «многоклеточный организм – из одной клетки». Но нужно ответить, «как» происходит и «почему», – ответить на главные вопросы истинной науки. А эта задача и сейчас остается удивительно сложной.

Половая клетка аккумулирует в себе не только расписание предстоящего развития нового индивидуума, но, условно говоря, и некоторую часть – остатки – информации об истории развития вида. В первые десять «лунных месяцев» существования– их люди обычно не берут в расчет, определяя свой возраст, – мы повторяем в грубой схеме длинную дорогу эволюции, занявшую миллиарды лет. Каждый – и тот, кто склонен теперь к чтению книг, более или менее внимательному, и тот, кто совсем к нему не склонен, и даже тот, кто склонен эти книги писать, – был в течение этих двухсот восьмидесяти суток последовательно одной клеточкой, затем простейшей многоклеточной формой, похожей на существующую поныне водоросль «вольвокс», затем был похож на простейшее на хордовых – ланцетника: он дышал жабрами, обрастал эмбриональной шерстью, имел хвостик, – наконец, расстался со всем, что было потеряно его пращурами, ж появился на свет вполне человекоподобный.

На том превращения не закончились: в определенное время он приобрел способность усвоить речь, начать ходить. Затем, несколько лет спустя, стала, увядать одна из железок – «зобная», или «вилочковая», лежавшая за грудиной, а другие железы вошли в силу, и тогда увеличился темп роста и стал ломаться голос... Можно поэтапно расписать всю долгую жизнь человека и увидеть, как в точной последовательности развертывается его развитие. Как оно привязано к определенным временным интервалам, правда, колеблющимся от воздействия внешних условий: климата, питания, перенесенных болезней. Но границы этих возможных колебаний весьма узки.

Все эти метаморфозы и их развертка во времени сначала были запрограммированы в веществе одной лишь клеточки. Вот почему на этот крохотный объект нацелены бесчисленные объективы, чуткие копья микроэлектродов воспринимают тончайшие колебания электрических потенциалов, и с валиков аппаратов сбегают ленты с записью «пульса» этой «главной героини» современной биофизики.

Глеб Михайлович не без гордости извлек из своего стола современный электронный фотопортрет клетки. «Портреты» клеток сразу же появляются не только в специальных журналах, но и в научно-популярных изданиях, как только ученые получают повод поставить на них новую цифирку или новую стрелочку, указывающую на вновь раскрытую деталь строения. Ученые – их терзает добросовестность – сопровождают микрофото схемами, аккуратно вырисованными перышком: они считают, что фотопортреты недостаточно хороши...

Сейчас биолог наблюдает уже не только с помощью электронного микроскопа. Радиоактивные «метки», оседая в определенных точках клеточного «тела», показывают распределение в нем молекул. По дифракции рентгеновых лучей вычисляются расстояния между атомами и группами атомов в гигантских, закрученных спиралью живых полимерных структурах. Можно высчитать «шаг» этой спирали и величину «водородной связи». Счет ведется на доли ангстрема, на миллиардные части сантиметра.

И потому-то электронный фотопортрет клетки кажется биологу снятым слишком «общим планом». Ему нужна конкретность даже того, что не существует в статике, как орбита электрона. Нужно зрение физика, видящего «странный мир» волн-частиц, вещей-процессов. Так рождается схема клетки. Немного собственных воспоминаний о том, как облик клетки менялся в глазах человека, слегка касавшегося биологии...

Когда еще школьником я узнал, что мир состоит из клеток, то, увлекшись, с наслаждением рассматривал в биологическом кабинете строение кожицы лука, увеличенной школьной оптикой в сорок раз. А когда я узнал, что клетки арбуза больше, то дома за обедом, прежде чем съесть, подолгу разглядывал на свет сочные ломти. И казалось мне, что я своим невооруженным глазом вижу все-таки в сладкой мякоти заветные ячейки: оболочку, ядро, протоплазму и вакуоли.

  • В закладки
  • Вставить в блог
Представьтесь Facebook Google Twitter или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

В 8-м номере  читайте о «Фаусте петровской эпохи» загадочном Якове Брюсе, об Александре Ланском - одном из фаворитов Екатерины II, о жизни и творчестве Михаила Лермонтова, о русском и американском инженере-кораблестроителе Владимире Ивановиче Юркевиче, о популярнейшем актере Андрее Мягкове. О жизни и творчестве русского художника Ореста Кипренского и многое другое



Виджет Архива Смены