Герои, злодеи, конформисты отечественной НАУКИ - Симон Шноль

Глава 15

Александр Гаврилович Гурвич (1874-1954)

Наука прекрасна. Только она дает объяснение нашему отличию от животных, только она причина превращения одного рода и вида из семейства узконосых обезьян в Homo sapience - человека разумного. Лучшее определение дал, как всем ясно, Пушкин: «...наука сокращает нам опыты быстротекущей жизни» — это концентрат опыта быстро прошедшей жизни множества предыдущих поколений, передаваемый следующим. Чего же мы тогда так странно себя ведем? Почему из-за второстепенных обстоятельств «не замечаем» труды своих научных собратьев, почему пионеры, прокладывающие новые пути, как правило, вызывают у нас антипатию, почему мы так радуемся, когда нам говорят, что их открытия — ошибки? Я много раз обращаюсь к этой теме. Есть тут эволюционно обусловленный резон. Нужно оберегать «золотой фонд науки» от засорения неверными сведениями. Так что терпите, пионеры! У вас нет выбора — будьте героями! Но..., но очень далеко «научное сообщество» - это «братство ученых» - от идеала. Здесь своя иерархия, касты, ярмарки, сплетни, слухи, рыночный ажиотаж. Здесь непознаваемым образом формируется «общее мнение», создаются и рушатся кумиры. Здесь самое большое удовольствие — «разоблачение выскочек». Здесь... Хватит, однако, перечислений. Здесь «нормальное» человеческое общество, не очень далеко продвинутое от общества бандерлогов. А жаль. Научное сообщество могло бы и должно было бы быть примером прочему человечеству. И тогда открытия, могущие существенно углубить наше представление о мире, или облегчить нам жизнь, или способствовать излечению (предотвращению) болезней легче выходили бы на поверхность. Этот уход новых идей «в скрытую жизнь», их исчезновение из литературы и памяти новых поколений характерен для первой стадии нового знания. Трава забвенья (опять Пушкин!) — посмертный удел пионеров. А потом (хорошо если...) — посмертная слава- Имя Александра Гавриловича гурвича было широко известно в первой половине XX века в числе выдающихся российских биологов. Его теоретические построения и экспериментальные результаты возбуждали не только профессионалов, но и широкие круги общества тех лет. А. Г. был цитологом и морфологом, однако его теоретические построения исходили из предположений физической природы взаимодействий в биологических процессах. В этом смысле он, наряду с П. П.Лазаревым, Э. С. Бауэром, Н. К. Кольцовым является одним из предшественников современной биофизики. Гурвичу посвящено довольно много публикаций [1-23]. Есть его подробная биография. Там же приведен список его трудов. Тем не менее, его имя и его труды мало известны нашим современникам. Имя А. Г. гурвича обычно ассоциируется с открытием «митогенетических лучей». Однако этот феномен можно считать лишь частью его общей концепции. Основной проблемой, которую пытался разрешить А. Г., были механизмы формообразования в биологии. Это наиболее сложная проблема Теоретической биологии. Мы теперь вполне знаем, что все свойства организма записаны в наследственном тексте в виде линейной последовательности нуклеиновых оснований. Как реализуется трехмерная форма, зашифрованная в одномерной последовательности? И еще точнее - речь идет о четырех измерениях: реализации трехмерной формы во времени. Поразительны формы живых существ! Поразительно сложны и причудливы формы даже фагов и вирусов. Формы некоторых одноклеточных организмов вызывают ассоциации с инопланетянами. Скелеты одноклеточных радиолярий и раковины фораминифер - типичная бижутерия. Но, пожалуй, наиболее загадочно образование форм многоклеточных организмов. Они образуются из отдельных клеток, также как вырастают сложные архитектурные постройки из кирпичей. Зубцы крепостных стен, лоджии, колонны, купола, тоннели, пятипалые конечности, крылья, перья, рога, разветвленные кровеносные сосуды, цветки незабудок и одуванчиков, шалфея и розы... А рисунок кутикулы нематод или отпечатки пальцев человека... Здесь почти замирает мысль от сознания непреодолимой сложности задачи — ну, как от линейного текста — последовательности нуклеиновых оснований - не чертежа, а его словесного описания - перейти к реализации постройки? Во времена гурвича ничего не было известно о наследственных текстах. Не известны были формы фагов и вирусов. Сложные формы клеток пытался объяснить Н. К. Кольцов наличием в этих клетках каркаса из волокон. Но возникновение формы многоклеточных организмов многим казалось недоступным пониманию (мы и сейчас недалеко продвинулись здесь). А. Г. Гурвич занимался этой проблемой всю жизнь. В 1912 г. он ввел в биологию понятие «поля». Поле это совокупность градиентов сил, определяющих взаиморасположение клеток в пространстве. Мне кажется удобным иллюстрировать это понятие, рассматривая процесс регенерации. Есть животные (счастливцы!), способные восстанавливать утраченные органы. Если у тритона отрезать лапу, через некоторое время на ее месте вырастет новая (иногда, вместо лапы вырастает хвост...). Из бесформенного скопления клеток на месте отрезанной лапы образуется пятипалая конечность с кровеносными сосудами, костным скелетом, нервами, мышцами. Похоже, что делящиеся клетки заполняют существующую в пространстве форму, как заполняет рука перчатку. Можно сказать, что в пространстве, вне первоначального скопления клеток существует «идея формы» - биологическое поле, определяющее направление в пространстве, темп и последовательность деления клеток, заполняющих эту форму. Возможно, это поле «виртуально» — оно возникает по мере продвижения во времени процесса регенерации — последовательно, этап за этапом определяя направление деления клеток.

Естественен вопрос о физической природе такого поля - какие силы, какие факторы образуют пространственные градиенты. А. Г. гурвич ясно понимал, что ответ на этот вопрос можно будет получить только в будущем, по мере развития биофизики и биохимии. А до этого времени полагал не нужной физическую, материальную конкретизацию абстрактного понятия «биологическое поле». К этому в 1920-е годы прицепились правоверные сторонники диамата и объявили гурвича идеалистом. В стремлении понять «тайны жизни» многие десятилетия идет обычно неосознаваемая война между физикой и химией. Мы обсуждаем это в главе о Э. С. Бауэре — во многом похожем на А. Г. гурвича. Физикам хотелось бы найти особые физические свойства и присущие только живым организмам физические закономерности. Им казалось естественным думать, что жизнь - особое физическое состояние особой «живой материи». Тогда собственно биологической наукой была бы БИОЛОГИЧЕСКАЯ физика = БИОфизика. Химики полагали, и все все более убеждаются, правильно полагали, что жизнь обусловлена возникновением в ходе естественного отбора особых веществ, взаимодействие которых и есть жизнь. «Жизнь — химический процесс» (Гегель). И в этом случае основная биологическая наука - БИОхимия. Однако, взаимодействие молекул определяется их физическими свойствами и осуществляется на основании физических законов. Основа, сущность химии все равно физика. Тем не менее, есть четкий смысл в разделении физического и химического подхода к упомянутым тайнам жизни. В «химии» речь идет об относительно близкодействующих силах — валентных взаимодействиях и быстро убывающих с расстоянием силах Ван-дер-Ваальса. В «физике», применительно к интересующим нас задачам, предполагаются эффекты дальнодействия - следствие существования биологически активных «полей» - механических (акустических), электростатических, магнитных, электромагнитных, гравитационных. Успехи или лучше, триумфы биохимии почти не оставили «вакансий» для предположений о роли этих полей в механизмах основных биологических явлений — современная «молекулярная биология» это — биохимия с элементами генетики, эмбриологии, цитологии, вирусологии и т. д. Однако есть еще один вид поля — поле градиентов концентраций — «концентрационное поле». В этом поле кажущееся, «виртуальное» дальнодействие реагентов осуществляется множеством последовательных актов близкодействия по принципу передачи эстафеты на дальние расстояния «из рук в руки». А эти акты близкодействия - химические реакции. Так что это «химическое поле» и физика опять оказывается оттесненной от главной роли. Итак, к концу нашего века БИОфизика явно проиграла БИОхимии. В самом деле проиграла в тех процессах, которыми пока ограничиваются успехи молекулярной биологии. В самом деле проиграла? А может быть только теперь, когда мы так продвинулись в понимании биохимии и настало время для собственно БИОфизики? И, естественно, не в том потоке невежественных утверждений о «биополе», которыми полны «популярные» журналы и радио- и телепередачи. Можно надеяться, что близко время реализации мечты А. Г. гурвича — выяснения физической природы биологического «морфогенного» поля. А. Г. Гурвич полагал, что это поле определяет направление клеточного деления и тем самым форму возникающего органа. Надо, однако, сказать, что такой механизм «морфогенеза» как минимум не единственный. Форма вряд ли определяется последовательным изменением ориентации митотического веретена. Против этого свидетельствуют опыты по регенерации сложной морфологии многоклеточных органов и даже организмов после их расщепления - мацерации - до отдельных клеток. В знаменитых опытах (начало нашего века) Масконы по мацерации губок, свободно двигающиеся отдельные клетки активно «сползаются» вместе, образуя сложную форму полноценной губки. Аналогичные процессы можно наблюдать после мацерации эмбриональной почки цыпленка. Вполне возможно, что мор- фогенное поле определяет место остановки друг около друга движущихся клеток. Происходит контактное, т. е. близкодействующее торможение подвижности клеток и место такого торможения может определяться специфическим веществом, а не дальнодействующим физическим полем. Движение клеток, «целенаправленность» этого движения определяется концентрационными градиентами, т. е. «концентрационным» химическим полем. В пользу такого механизма получено много данных при исследовании формообразования многоклеточных плодовых тел свободно движущимися амебами Dictiostellum discoideum. Однако не ясно можно ли концентрационными, т. е. диффузионными, сферически симметричными градиентами обусловить сложную и тонкую форму многоклеточных структур. Вернемся в первую треть XX века. А. Г. гурвич полагает, что форма возникающего органа определяется направлением митотического веретена, ориентацией клеточного деления. Он отмечает, что клетки подготавливаются к делению вследствие внутренних причин — определенной последовательности внутриклеточных процессов («фактор готовности»). Однако для деления клеток нужен внешний стимул («фактор осуществления»). Этот внешний стимул со стороны «биологического поля» и определяет морфогенез. Отсюда возникла возможность выделить из общей проблемы морфогенеза проблему природы внешнего стимула. Это и привело к открытию митогенети- ческих лучей. Обнаружение «митогенетических лучей» А. Г. гурвичем в силу сказанного не было побочным или случайным. Это произошло в классическом по простоте опыте. К одному растущему корешку лука был приближен другой корешок. Кончик второго корешка был «нацелен» перпендикулярно длинной оси первого на некотором расстоянии от его кончика, вблизи зоны клеточного деления, определяющего рост корешка. В результате на стороне, на которую было направлено воздействие, частота клеточного деления возросла и корешок соответственно изогнулся. Стеклянная пластинка между двумя корешками снимала эффект. Кварцевая не снимала. Следовательно, эффект обусловлен не химическими воздействиями, а какими-то излучениями, поглощаемыми стеклом и не поглощаемыми кварцем. Таким является ультрафиолетовое излучение. Это излучение было названо «ми- тогенетическим» — вызывающим клеточное деление — митоз. Открытие особого, биологически активного излучения вызвало всеобщий интерес. В газетах писали о «лучах жизни». Соответствующие сюжеты появились в художественной литературе — «Гиперболоид инженера Гарина» А. Н. Толстого, «Роковые яйца» М. А. Булгакова. Многие физики с энтузиазмом отнеслись к этому открытию. Некоторые из них сами занялись изучением этого феномена. Были выполнены очень интересные работы. Так Ю. Б. Харитон и Г. М. Франк с успехом использовали для регистрации ультрафиолетовых квантов, излучаемых работающей мышцей, газоразрядный счетчик Гейгера с кварцевым окном. Г. М. Франк применил для более точного определения спектрального диапазона спектрофотометр. Таким образом факт излучения не вызывал сомнений. Наибольшую остроту приобретал вопрос о митогенном эффекте — о вызывании митозов под влиянием этого излучения. В силу самой природы феномена, детекторами митогенетического эффекта этих (и любых других) лучей могли быть лишь способные к делению клетки. Их не могли заменить какие-либо физические приборы. Биологические детекторы — дело тонкое. Их использование основано на статистической обработке результатов большого числа отдельных испытаний. Корешки лука для массовых испытаний не пригодны. Поэтому большое значение имел метод подсчета числа почкующихся (вследствие митоза!) дрожжевых клеток, разработанный М. А. Бароном. И этот метод чрезвычайно трудоемок (в те докомпьютерные и до-автоматизационные времена). Работать с дрожжевыми детекторами могли лишь подвижники, (подвижники столь типичны для биологов тех лет). Быстрых и «окончательных» результатов здесь быть не могло. Появились критические работы с сообщениями о невоспроизводимости результатов, сомнения в самой возможности таких эффектов. Время было трудное. «Идеалист» гурвич стал объектом критики «биологов-марксистов» (Особенно Б. П.Токина). Однако в период Великой Отечественной Войны работы этой лаборатории продолжались с большой интенсивностью. Но после 1948 г. и победы Лысенко, а затем Лепе- шинской они были почти прекращены (вернее продолжались лишь несколькими самоотверженными энтузиастами в кустарных условиях). И постепенно распространилось мнение, что все это в основном заблуждение, что многие физики не случайно разочаровались в этих работах. Более того, наиболее темпераментные борцы за чистоту науки объявили исследования митогенетических лучей «лженаукой». (Характерный пример: редколлегия Института биофизики готовила к посмертному изданию труды бывшего аспиранта гурвича, а затем директора института академика Г. М. Франка. Мы включили в собрание избранных трудов и упомянутые выше работы Г. М. Франка с Ю. Б. Харитоном, в которых они зарегистрировали ультрафиолетовое излучение от работающей мышцы и других биологических объектов посредством газоразрядного счетчика фотонов. Против резко возражал М. В. Волькенштейн - «не надо позорить имя автора!»). В 30-40-е годы было выполнено много крайне интересных исследований митогенетических лучей. В них участвовали многие известные биологи и физики. Нет оснований для сомнений в достоверности полученных ими результатов. Особое внимание самого гурвича и других исследователей было обращено на возможные механизмы возникновения ультрафиолетового излучения. Дело в том, что энергия соответствующего кванта больше возможных величин генерации энергии в «нормальных» метаболических процессах. Так, при гидролизе пи- рофосфатной связи в АТФ изменение свободной энергии порядка 10 ккал/моль.