Мудрость эксперимента - Борис Иванович Смагин

Опыты продолжаются в двух лабораториях Москвы. Идет изнуряющая работа и не менее изнуряющие жаркие споры.

Либерман и Скулачев испытали около сорока химических соединений самой разнообразной структуры, способных снижать сопротивление искусственных мембран, созданных в их лабораториях. Исходя из этого ученые научились совершенно точно предсказывать, как эти вещества будут влиять на работу живых митохондрий.

Ценность научной теории определяется не только тем, как она объясняет известные до ее появления процессы, но и способностью предсказывать явления новые. В данном случае совпадение было просто великолепное. Но опять-таки скептики отказываются верить.

Значит, нужны доказательства еще более убедительные, делают вывод Скулачев и Либерман.

Они решили доказать, что при питании митохондрий в мембранах действительно рождается электрическое поле, появляется разность потенциалов, — доказать прямыми опытами.

Школьное определение гласит, что разность потенциалов — работа по перемещению электрических зарядов. Отсюда и родилась схема опыта. Следует взять раствор ионов — заряженных электрически молекул или атомов. Затем засыпать туда порошок из митохондрий каких-либо органов животного (биохимики чаще всего используют печень крыс и сердце быков). Если теперь митохондрии «подкормить» веществом, к которому они «привыкли», предоставить им обычную «пищу», то должно возникнуть электрическое поле. Должно возникнуть, ежели Митчел прав! Это поле и втянет из раствора ионы противоположного знака.

Мысль была хорошая, но реализация ее затянулась надолго.

Мешала природа. Дело в том, что мембраны митохондрий весьма капризны и не пропускают никаких посторонних ионов. С другой стороны, для некоторых веществ мембраны — не преграда, но пропуском служат их химические, а отнюдь не электрические свойства. Сигнал «милости просим» раздается, когда мембрана осознает химическую особенность желанных для нее молекул. А ионов, которые обладали бы подобными химическими свойствами, в природе не оказалось.

За их изготовление и взялся Либерман. И вскоре в его лаборатории появились синтетические, искусственно созданные ионы, способные проникать сквозь перегородки мембран митохондрий.

К тому времени у Скулачева научились изготовлять искусственные мембраны, всего лишь в несколько раз толще природных.

Короче говоря, все было готово для экспериментов, которые многие тогда считали решающими.

Прежде всего искусственные мембраны стали своеобразным ситом, сквозь которое просеивали синтетические ионы, изучая их способность проникать через перегородки.

Затем они же сослужили службу измерительную в том самом элегантнейшем эксперименте, свидетелем которого я являюсь.

Объект измерения — У-образная пробирка. В обеих ее коленах — раствор проникающих ионов. Концентрация — одинакова. Но вот в одном колене появляется порошок из митохондрий, а потом туда же засыпают «корм». По идее, митохондрии, восприняв привычную пищу, тотчас же должны зарядиться электрически. Тогда часть ионов, послушных электрическому полю митохондрий, должна прорваться внутрь мембран.

Физико-химики утверждают, что в этом случае между двумя коленами пробирки должна возникнуть разность потенциалов, так как концентрация ионов будет различна.

Но как эту разницу измерить — вот в чем вопрос.

Это и сумел сделать Либерман. Он поставил на рубеже двух колен перегородку с тонким отверстием, а в отверстии закрепил маленькую искусственную мембрану. Ионы из той части трубки, где их было больше, начали перемещаться туда, где ощущался недостаток электрического потенциала. А прибор, приложенный к мембране, фиксировал разность потенциалов, прореагировав на это движение зарядов.

— Прекрасно придумано! — восхищался Скулачев.

— Красивый эксперимент, — согласился сам автор. Опыт действительно красивый и убедительный.

Стрелка вольтметра то ползет вправо, то падает до нуля. Сначала митохондрии «кормят», потом засыпают вещества, мешающие ферментам усваивать корм. Поэтому то возникает, то пропадает электрическое поле, поэтому перемещается по воле экспериментаторов стрелка вольтметра.

Для полной убедительности эту же процедуру проделали с субмитохондриальными частицами, появившимися из митохондрий, разбитых мощными ударами ультразвуковых импульсов.

Опыт был контрольным, поскольку было известно, что в этих частицах мембраны вывернуты наизнанку. И действительно опыты показали, что частицы СМЧ втягивают ионы другого знака по сравнению с целыми, нерасчлененными митохондриями.

Все правильно, все убедительно. С помощью проникающих ионов в лабораториях В. П. Скулачева и Е. А. Либермана таким образом доказано, что мембранный потенциал образуется в самых разнообразных мембранах живых клеток. Нужно лишь одно — чтобы там происходило окисление.

Как будто нет ничего очевиднее.

— Дело сделано, — сказал энтузиаст Либерман. — Опыты прямые, подтверждение полное.

— Нет, этого мало, — ответил скептик Скулачев. — Нужны еще более очевидные доказательства. Попробуем измерить электрическое поле непосредственно на мембране.

И в его лаборатории появился немногословный радиофизик Лель Александрович Драчев, который до того времени биохимией не интересовался и не подозревал, что ему придется заниматься столь странными для физика измерениями.

Теперь уже Либерман стал постоянным то восторженным, то скептическим зрителем всего, что происходило и на первом этаже, где шли измерения, и наверху, где биохимики ухитрились создать почти полное подобие митохондрий, заполнив искусственную мембрану в основном так, как это делает сама природа.

Однако просто зрителем Либерман, разумеется, не был, а сразу же стал самым активным участником событий, так как к этому времени обе лаборатории уже выступали в столь тесном содружестве, что порой трудно было выяснить, кто первый предложил ту или иную идею, тот или иной эксперимент.

И третий раз суждено мне следить за стрелкой вольтметра.

Как-то странно говорить об этом в век изощренной экспериментальной техники, когда измерительные установки порой напоминают целые заводы.

А здесь основной прибор — классический вольтметр, хотя эксперименты — поистине шедевр изобретательности физиков и филигранной ювелирной техники биохимиков.

Все начинается с «кухни», все начинается наверху, куда привозят основной продукт — сердце быка.

Я сижу внизу, я не вижу работы биохимиков, а если даже и увижу, то все равно ничего не пойму. Что поделаешь — специфика!

Выручают великолепные слайды, приготовленные для популярной лекции. И, являя в единственном числе возможную аудиторию, я их терпеливо разглядываю, мысленно повторяя все операции, что предшествовали появлению в измерительной установке искусственной мембраны с вкрапленными в нее ферментами.

Итак, о «кухне».

С бойни поступает сердце быка. Через некоторое время его мельчайшие частички уже заправлены в центрифугу. Начинается вращение центробежного механизма, разбивающего сложный комплекс различных веществ по фракциям. Одна из них — митохондрии, содержащие фермент — цитохромоксидазу, главного участника всех последующих событий.

В дело вступает ультразвуковая