Мудрость эксперимента - Борис Иванович Смагин

себя биохимик не избежал искушения предложить вниманию остальных свою собственную концепцию. Но теперь уже ясно, что этот путь не слишком перспективен. Беда всех схем одна. Они достаточно разумны, но не имеют ни малейшего экспериментального подтверждения.

— Не кажется ли вам, что поиски химического переносчика энергии чем-то напоминают попытки физиков обнаружить пресловутый теплород — переносчик тепла?

— В некотором смысле ситуация сходная. Кстати говоря, именно фиаско экспериментаторов, искавших теплород, привело к победе молекулярно-кинетической теории.

И у нас полное отсутствие сколько-нибудь достоверного экспериментального материала побудило биохимиков решительнее взяться за другие схемы передачи энергии. Многие склонялись к мысли, что химическая энергия окисления используется клеткой для механической работы, в процессе которой соответствующий фермент сначала «съеживается», сокращаясь в размерах, а потом, «расслабляясь», отдает запасенную таким образом энергию, чтобы создать еще одно химическое соединение. И уже оно переносит дальше энергию, используемую для образования АТФ. Есть еще несколько подобных же схем, которым, в общем, нельзя отказать в остроумии. Однако природа не вступила на этот путь, несмотря на всю его «бумажную элегантность», а выбрала более оригинальное и универсальное решение. Я говорю универсальное, потому что механизмы превращения энергии в мембранах митохондрий животных и растений, в мембранах хлоропластов, ответственных за фотосинтез в растениях, и, наконец, в бактериальных мембранах поразительно похожи друг на друга. Можно подумать, что механизм превращения энергии, изобретенный однажды биологической эволюцией, был использован затем без принципиальных изменений во всех дошедших до нас формах жизни.

— Это вы выяснили в последнее время. Но, если я вас правильно понял, несколько лет назад в биоэнергетике возник своеобразный тупик.

— Полный тупик. Как утверждал великий физик Нильс Бор, — самое прекрасное время для появления сумасшедшей идеи. И она не заставила себя ждать.

— Идея была действительно сумасшедшая?

— Абсолютно. Настолько сумасшедшая, что, когда я выступил на одном весьма представительном московском симпозиуме с сообщением о показавшейся мне весьма привлекательной и заманчивой гипотезе английского биохимика Питера Митчела, председатель собрания и вся достаточно квалифицированная аудитория отнеслись к новой теории весьма непочтительно, хотя она казалась логичной и объясняла многое, до той поры необъяснимое.

— В чем же дело? Консерватизм мышления?

— Не только. Во-первых, ученых отпугнули необычные для биохимии того времени представления. Предположение, что живая клетка не что иное, как миниатюрная электростанция, разумеется, показалось фантастическим. А во-вторых, гипотеза появилась без какого-либо экспериментального обрамления. Вот если бы на этом симпозиуме мы смогли бы показать наши опыты с родопсином, сообщение было бы встречено овацией. Но продемонстрировать в то время мы ничего не могли.

А идея выглядела чрезвычайно заманчиво. Митчел предположил, что в результате поглощения энергии при окислении субстратов мембраны митохондрий заряжаются электричеством. Таким образом, ферменты-окислители работают, как топливные элементы. Затем полученное электричество расходуется на синтез молекул АТФ. Единственное обоснование гипотезы заключалось в том, что, как уже было известно, мембраны представляют собой идеальный конденсатор, так как обладают большим электрическим сопротивлением и емкостью.

— Если исходить из «целесообразности» конструкций природы, то сам этот факт можно считать доказательством?

— Увы, нет. Тут могло быть простое совпадение.

Короче говоря, идея Митчела при всей ее привлекательности повисла в воздухе.

— Но вы в нее поверили?

Он отвечает не задумываясь:

— Поверил сразу и навсегда. Никогда за эти годы не возникало и тени сомнения. Ведь с помощью этой теории мы решили почти все проблемы биоэнергетики, которые столько лет ждали объяснения.

Сейчас теорию можно считать общепризнанной. А в ту пору ее защитников у нас было всего лишь двое. Ефим Арсентьевич Либерман и я...

Материализация духов

Высказать идею — прекрасно. К сожалению, порой в истории науки остается только ее автор, хотя практическое обоснование теории потребовало невероятных усилий, изобретательности и мастерства тех, кому пришлось проверять жизненность идеи на практике.

Надо твердо сказать, что без великолепных экспериментальных работ В. П. Скулачева и Е. А. Либермана «вполне сумасшедшая», плохо аргументированная и вначале ничем не подтвержденная гипотеза Митчела не стала бы стройной теорией, какой она является сейчас. Более того, именно в экспериментах советских ученых проявились неизвестные до той поры черты биоэнергетики клетки...

Я снова слежу за стрелкой вольтметра.

Кроме этого стандартного прибора, здесь все другое. Другая лаборатория, другие сотрудники, другой руководитель. Институт проблем передачи информации, лаборатория доктора биологических наук Е. А. Либермана.

Не спокойный, рассудительный методичный Скулачев, а экспансивный, язвительный, мгновенно на все реагирующий и в то же время удивительно спокойный во время священнодействия эксперимента Либерман.

Две яркие индивидуальности, два ярких человека создали редкостный тандем исследователей.

— Я с самого начала понял, что обосновать экспериментально гипотезу Митчела будет невероятно трудно, — говорит В. П. Скулачев. — Нужна еще одна база. И я пошел к Либерману — тонкому экспериментатору и человеку великолепной научной эрудиции, всегда умеющему взглянуть на вопрос с неожиданной стороны. Кроме того, Либерман — биофизик, что было крайне важно, так как теория содержала множество чисто физических аспектов. Либерман загорелся, разом все воспринял и объявил себя ярым сторонником Митчела. Тогда я принял на себя роль скептика и стал публично во всем сомневаться. Ведь два энтузиаста будут смотреть на свою работу сквозь розовые очки, и ничего путного от этого не будет. А как мы подстегивали друг друга. Мы работали оба, каждый в своей лаборатории, но непрерывно общались. Я, как и наши научные противники, нападал на Митчела, одновременно защищая его в экспериментах. И столь же яростно защищал теорию своими элегантными опытами Ефим Арсентьевич Либерман...

На первый взгляд эксперименты выглядели очевидными. В самом деле, не надо быть Фарадеем, чтобы придумать контрольный опыт на живой клетке. Сначала предложите ей питание, чтобы произошло окисление. Определите прибором разность потенциалов, которая при этом должна возникнуть на мембране. Затем подайте на другую мембрану эту же разность потенциалов и посмотрите, будет ли мембрана производить молекулы АТФ.

Но, увы, подобные элементарные эксперименты невозможны. Внутрь естественной мембраны нельзя проникнуть — слишком она тонка.

Пришлось терпеливо искать окольные пути.

Прежде всего Скулачев и Либерман доказали, что давно известные вещества, препятствующие образованию молекул АТФ, в то же время действуют электрически. Они, оказывается, снижают электрическое сопротивление мембраны, «конденсатор» тем самым теряет свои замечательные свойства, и синтез молекул АТФ подавляется в самом зародыше.

Доказательство?

— Нет, — ответили противники. —