На молекулярном уровне идет жестокая «борьба за существование». В этой биологической сутолоке обратные связи, регулирующие очередность и субординацию, наверняка имеют вероятностный, случайный характер. Поэтому-то идеальный порядок и дисциплина в храме природы – это сон, приснившийся теоретикам от науки.
Прав был поэт Николай Заболоцкий (1903–1958), который написал вещие строки:
Я не ищу гармонии в природе.
Разумной соразмерности начал
Нив недрах скал, ни в ясном небосводе
Я до сих пор, увы, не различал.
7.5. Физиология митохондрий
Что мне действительно не нравится – это когда E. Coli выступает в роли природы. Уж слишком велика разница в таланте.
Эрвин Чаргафф
Вот что тогда (продолжаю рассказ о посещении ИБФ в Пущино-на-Оке) рассказывала мне Мария Николаевна Кондрашова:
«В последние 10–15 лет в митохондриологию проникли биофизические методы исследований. Это замечательные средства: они позволяют непрерывно регистрировать «ответы» МХ».
Последние слова надо пояснить.
Ставится очередной опыт с МХ, зарезана крыса, из ее печени в лаборатории выделяют митохондрии. Процесс сложный, стадийный (ошибка хотя бы в одном звене цепочки действий может уничтожить плоды всей работы), ведущийся при температуре 2 градуса (необходимое условие сохранности биологической ткани).
Важна не только температура, но и быстрота работы. Исследователь, словно хирург, не может медлить: вырванная из живого организма МХ быстро (уже минут через десять) теряет свои качества, изменяется, «стареет», хотя МХ и помещают в особый раствор, имитирующий ее родную среду.
Чтобы убедиться, что в его руках «ЖИВОЙ» (нативный, интактный – не поврежденный в ходе выделения), а не «ДОХЛЫЙ» препарат, исследователь прежде всего измеряет дыхание МХ: ее способность поглощать кислород. Прежде о дыхании судили с помощью неуклюжих, громоздких манометрических методов (грубо говоря, меняющееся давление газа указывало, сколько кислорода ушло на дыхание МХ).
Этот тест требовал (пока МХ израсходуют достаточно большой объем кислорода) 30–40 минут – очень большой срок, за это время МХ наверняка либо погибала, либо деградировала. Значит, надо доставать из холодильника новую порцию свежего препарата, но это уже другие МХ, поэтому фактически вести опыты с одной и той же порцией МХ было невозможно.
«Вот и получалось, – говорила Кондрашова, – что прежде митохондриолог был в основном химиком: удовлетворялся лишь анализом препарата… Положение качественно изменилось, когда на смену манометрам пришли полярографы – электроды-датчики, способные регистрировать самые малые объемы кислорода. Теперь счет пошел на минуты, поэтому, убедившись, что МХ “жива”, хорошо дышит, экспериментатор мог, воздействуя на нее различными агентами, вести непрерывную запись посылаемых ею сигналов.
Не только полярографы, но и другие приборы – спектрофотометры, установки ЯМР (ядерный магнитный резонанс), ЭПР (электронный парамагнитный резонанс) и так далее – изменили лицо митохондриологии. Сейчас, наблюдая быстрые реакции МХ, исследователь испытывает такое же волнение, как физиолог, наблюдающий, скажем, биение сердца. Это уже настоящая физиология митохондрий, только физиология, так сказать, на молекулярном уровне…»
Живая, действующая МХ – какой благодарный объект для исследований! Какие возможности рисуются! Реакция любой живой ткани на внешнее воздействие – это известная триада: покой – активность (возбуждение, работа) – отдых (торможение, восстановление). Изучая МХ долгие годы, Кондрашова обнаружила глубокие физиологические аналогии. Так зародилось совершенно оригинальное научное направление – попытка повенчать митохондриологию с физиологией.
Трудное дело. Необходимо было ломать традиционное мышление людей, изучавших МХ. Ведь биохимик привык обработку результатов проводить в рамках арифметики. Теперь же, изучая скорости течения процессов, необходимо было вооружиться дифференциальными уравнениями. Только так можно было проанализировать основное свойство живой материи: то, что в ней 1 + 1 ≠ 2.
Лишь математическое моделирование позволяет учесть развитие процессов во времени, дает возможность от аналитического уровня вернуться к целостному, интегральному, но обогащенному пониманием молекулярного механизма физиологических явлений.
Другое, не менее трудное: надо было разрушить тесную келью специализации, в которой сидел митохондриолог. Связать митохондриологию с медициной, клиникой.
Е. Сoli (полное имя – Escherichia coli) – живущая в кишечнике, безвредная для человека бактерия. В последние десятилетия это популярный объект исследований у генетиков и молекулярных биологов. Она изучена вдоль и поперек, чего нельзя сказать о многих процессах, идущих в человеческом организме. Шоры узости исследований, когда за отдельными деревьями не видят леса, и высмеивал Эрвин Чаргафф (смотри эпиграф).
Схожая ситуация сложилась к концу прошлого века и в митохондриологии. Против этого и выступила Кондрашова. И здесь ей сопутствовала удача.
7.6. Золушка биохимии
Ищите простоту и затем ставьте ее под сомнение.
Английский математик и философ Алфред Уайтхед (1861–1947)
Вот уже многие годы ежегодно в Пущино-на-Оке съезжаются со всех концов страны клиницисты, врачи, физиологи, биохимики и биофизики. Число активных участников примерно 150 человек. Общая тема этих семинаров – регуляция энергетического обмена в организме.
Как оздоровить, укрепить, вылечить человека, улучшая процессы, идущие в МХ? Ведь очевидно, что при любых заболеваниях, стрессах, различных катаклизмах энергетика в клетках напряжена и от хорошей работы МХ зависит если не все, то очень многое. Потому-то, думая о возможных общих корнях заболеваний, в первую очередь естественно остановиться на нарушениях биоэнергетики.
МХ в организме отнюдь не пассивные «ПЕЧКИ». У них свой «норов», «характер», «интересы» – вспомним о происхождении МХ.
Проведем аналогию: учреждение – организм. Директор (нервная система) отдает приказ. Руководители отделов (гормоны) доносят директиву до «периферии» (клеток). Но там, на местах, каким бы образцовым ни было учреждение, кипит своя жизнь, со своим темпом, укладом, взаимоотношениями. И быстрота исполнения приказа, направленного «сверху», в сильнейшей степени зависит от местных условий – от того, каков физиологический тонус МХ, в норме ли биоэнергетика человека или же дело дошло до патологии…
Докторская диссертация Марии Николаевны Кондрашовой называлась «Регуляция янтарной кислотой энергетического обеспечения и функционального состояния ткани».
Как найти ключи, которые бы позволили подкручивать пружинки, шестеренки процессов, идущих в МХ, регулировать их? Десятилетние исследования Кондрашовой и ее сотрудников указали на исключительную роль в МХ янтарной кислоты (ЯК).
