Мудрость эксперимента - Борис Иванович Смагин

Оказалось, что подобный эксперимент существует. Более того, обретается он в непосредственной окрестности нелинейного мира, где я только что побывал. Между ними лежат лишь несколько сот метров, что отделяют физический факультет от лабораторного корпуса МГУ, где расположились биологи, у которых еще недавно физические методы исследования и интерпретация жизненных процессов с точки зрения точных наук вызывали активную неприязнь. А сейчас именно физические эксперименты являются решающим аргументом в защите той или иной гипотезы биологов!

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ЖИВОЙ КЛЕТКИ

Самая интересная область современной науки, несомненно, биология. Ее альянс с математикой, химией и физикой, появление работ на стыке всех этих наук — крайне заманчивое поле для работ экспериментаторов.

Большой лабораторный корпус МГУ — один из столичных центров биохимии. Несколько ступеней вниз— и из оживленного холла вы попадаете в низкий первый этаж, почти полуподвал, отрезанный от всех остальных помещений дверью с лаконичной надписью «Изотопная».

В комнате, что принадлежит биохимикам, никаких изотопов нет и в помине. Просто здесь тихо, меньше электрических наводок, лучше работается и людям, и приборам.

Спокойствие олицетворяет полутьма. Окна занавешены плотными шторами. Верхний свет выключен. Лишь настольная лампа освещает угол письменного стола, где свалены книги, статьи, бумага.

При всей статичности картины, она дышит внутренней динамикой, являясь внешним антуражем того, что происходит в комнате, где идет тонкий, яркий, неожиданный эксперимент.

В одном из отсеков измерительной установки, расположенной в вытяжном шкафу, то вспыхивает, то погасает лампочка. И в такт ей срывается с места стрелка вольтметра.

Система, преобразующая световые лучи в электричество, в середине двадцатого века ни у кого не вызывает удивления. Что тут особенного? Обыкновенный фотоэлемент. Подобные приборы давно уже заняли места и у лент конвейеров, и у входных дверей станций метро.

По сути дела, установка школьного курса физики— обыденная и потому малоинтересная.

Однако фотоэлемент, включенный в лаборатории, абсолютно уникальный, так как создан он живой природой. У родопсина, который дает возможность живым существам видеть, имеется бактериальный собрат. В пурпурных бляшках тела бактерий, населяющих соленые водоемы, гнездится свой родопсин — природный фотоэлемент, можно сказать, единственный в своем роде.

До сих пор эти бактерии были известны лишь как источник «своеобразной ржавчины», что покрывает порой испорченную селедку. И вот оказалось, что именно бактериородопсин несет чрезвычайно важную функцию, преобразует свет в электричество, осуществляя таким образом голубую мечту энергетиков.

Своеобразная электростанция живой природы? Феномен?

Для публичной демонстрации, несомненно, феномен. Но ученые считают, что природа создала массу аналогичных устройств в клетках и животных, и растений. Более того, как раз эта система типична для природы, разработана ею, как говорится, на все случаи жизни...

До недавнего времени технологические подробности происходящей в клетках трансформации энергии никому не были известны.

Эксперимент, за которым я слежу, как раз и должен снять покровы таинственности с основ жизненных процессов, прояснить особенности и принципиальные возможности биоэнергетики клетки.

Здесь, в этой маленькой комнате, идут измерения. В подвале работают физики. Их дело — сказать последнее слово о хитром сочетании различных приемов, что зовется биохимическим экспериментом.

Сами биохимики действуют наверху...

Члена-корреспондента АН СССР, доктора биологических наук Владимира Петровича Скулачева, вот уже долгие годы возглавляющего лабораторию биоэнергетики, человека блестящей эрудиции, тонкого мастера эксперимента и великолепного научного администратора (весьма нетривиальный случай) сами биохимики считают образцом целеустремленности и работоспособности. А прослыть среди биохимиков «работягой» нелегко. Работают они, пожалуй, как никто другой. Эксперимент в биохимии стал изощренным, длительным, требующим колоссальной затраты труда и времени.

В кабинете Скулачева висит цветная таблица, которую он привез с симпозиума, что летом состоялся в Венгрии. Это — карта гигантских географических открытий на крошечном пространстве живой клетки.

Сотни ферментов обслуживают ее, тысячью невидимых нитей собраны они воедино. Неисчерпаемость всего этого удивительного механизма, созданного миллионами лет эволюции, просто поражает воображение.

Всего несколько лет назад Скулачев был еретиком, защищавшим почти никем не разделяемые положения, человеком, чьи высказывания звучали, как «глас вопиющего в пустыне». Сейчас В. П. Скулачев и его постоянный соратник доктор биологических наук Ефим Арсентьевич Либерман — признанные корифеи биоэнергетики, почти непререкаемые авторитеты ее самой современной теории.

Но для этого потребовалось восемь лет упорного труда, дерзких, впечатляющих экспериментов, целеустремленности и редкой последовательности в исследовательских планах.

Говорит Скулачев спокойно, обстоятельно, без полемического задора. Полемика кончилась, тяжелые дни повального скепсиса давно позади.

— Ну, что же, поговорим подробнее о биоэнергетике клетки. Эксперимент вы видели, он, как мне кажется, весьма убедительный. Что касается основ нашей науки, то, видимо, придется прочитать популярную лекцию. Впрочем, я давно убедился, что знания на сей счет у неспециалистов весьма поверхностны.

Я соглашаюсь, и он привычно начинает чисто по-ильфовски (помните, из записных книжек: «...книга по высшей математике начинается словами: «Мы знаем...»):

— Как известно, — говорит Скулачев, — в клетках живых организмов происходит два основных энергетических процесса. Поступающие извне питательные вещества (мы называем их «субстраты») поглощаются клеткой. При этом происходит окисление, сопровождающееся выделением энергии.

Затем следуют еще какие-то преобразования, конечный результат которых — появление молекул АТФ — аденозинтрифосфата. АТФ — валюта клетки, ее унифицированная энергия, которую клетка сначала запасает впрок, а затем может тратить по своему усмотрению.

Все эти процедуры происходят во внутренних мембранах митохондрий — особых клеточных образований. Митохондрии — своеобразные клетки внутри клеток со своим собственным наследственным аппаратом. Некоторые ученые даже считают, что налицо специфический случай симбиоза обычной клетки и бактерии, которая когда-то в незапамятные времена попала внутрь клетки и, став митохондрией, прижилась там, получая от клетки питание и поставляя взамен энергию.

Задача биохимиков заключается в том, чтобы установить, каким образом происходит трансформация энергии в митохондриях, где одни ферменты занимаются окислением, при котором энергия передается клетке, а другие — аккумуляцией полученной энергии в АТФ. Вот, собственно, и все.

Прежде всего биохимики предположили, что переносом энергии занимается некое гипотетическое вещество. Ученые построили множество моделей этого процесса. В свое время каждый уважающий