Ламаркизм: pro et contra

В связи с развитием эпигенетики в центре внимания биологов снова оказалась старая проблема наследования приобретённых признаков (НПП). Как известно, в нашей стране с ней связаны тяжёлые, трагические последствия вмешательства в науку политики, поэтому тема продолжает оставаться болезненной. Велика инерция установившихся (с победой синтетической теории эволюции) представлений, и тут требуется свежий взгляд. Им, как выяснилось, обладает известный генетик д.б.н. Лев Анатольевич Животовский (р. 1942).

По образованию он математик — кончил мехмат МГУ, занимался теорией игр и задачами оптимизации, был Живот-скийредактором перевода книги Дж. фон Неймана и О. Моргенштерна «Теория игр и экономическое поведение» (М.: Наука, 1970). В 1968 г. защитил кандидатскую по дифференциальным уравнениям, после чего изменил направление деятельности, обратившись к биологии — математическому моделированию селекционно-генетических процессов в популяциях сельскохозяйственных животных. Работал в нескольких биологических НИИ,  в 1982 г. защитил докторскую, с 2006 г. — завлаб в Институте общей генетики РАН (исследует популяции лососевых и других рыб, руководитель многих научных экспедиций на Дальний Восток).

Животовский интересуется общими биологическим проблемами. Опубликовал в ХиЖ (2003, № 4) статью «Ламарк был прав» (представлена на нашем сайте:  <ЛамаркПрав>). А в 2014 г. выпустил небольшую книгу «Неизвестный Лысенко» (я писал о ней: <НеизвЛысенко>), в которой попытался дать более объективную картину деятельности Т.Д., отметив как его практические достижения, так и правильную позицию в вопросе НПП (чего не было у его оппонентов-генетиков). Публикация книги вызвала резкую критику со стороны традиционно мыслящих биологов и, особенно, историков науки. Видимо, данная книга преждевременна, ибо решающий перелом в проблеме НПП, то есть смена парадигмы, ещё не произошли.

Памяти химика проф. Г. Сторка

В возрасте 95 лет скончался известный американский химик, один из асов органического Сторк1синтеза почётный профессор Колумбийского университета Гилберт Сторк (Шторк). Он родился в Бельгии, рос во Франции, а перед войной семья переехала в США, где, окончив Университет во Флориде, Сторк стал химиком-органиком.

Ещё в молодости ему попалась статья про сложное соединение хинин (его формула C20H24N2O2). Это алкалоид с сильным горьким вкусом, обладающий жаропонижающим и обезболивающим свойствами, а также выраженным действием против малярийных плазмодиев. Поэтому в течение длительного времени его использовали как основное средство лечения малярии; кроме того, применяли и в пищевой промышленности. Вещество выделяют из коры хинного дерева, растущего в Южной Америке.

Chinin.svg

 

Сторк загорелся целью получить его в лаборатории. За последующие десятилетия Хинининтенсивных поисков учёный разработал многие тонкие методы стереоселективного синтеза. И в 2001 г., то есть через 60 лет после первого знакомства с проблемой, настал его звёздный час: возглавляемая им группа химиков впервые осуществила полный синтез хинина! Об этом достижении говорилось в моей заметке «Хит химии — хинин» в «Новостях науки», ХиЖ (2001, № 12): <Шторк>.

До конца своей жизни Сторк продолжал «творить» гормоны, простагландины, противораковые препараты.

Эпигенетика: помеченные гены

В 1990 г. был начат масштабный международный проект «Геном человека» (завершён в первом десятилетии нашего века), цель которого — расшифровать последовательность нуклеотидов в геноме человека, то есть определить её первичную структуру. И в этот же период оформилась новая наука эпигенетика. Она исследует модификации ДНК (а также другие клеточные факторы), не затрагивающие её первичную структуру, но которые влияют на считывание генов и могут наследоваться при делении клетки. И в 1999 г. начали реализовывать ориентированный на медицину международный Human Epigenome Project, его задача — изучить метилирование ДНК в клетках разных тканей людей разного возраста с разными заболеваниями; работы по нему продолжаются, новые результаты публикуются.

ВанюшинОдин из признанных основателей эпигенетики — д.б.н. проф., член.-корр. РАН Борис Фёдорович Ванюшин (р. 1935), возглавляющий отдел молекулярных основ онтогенеза в НИИ ФХБ имени А.Н. Белозерского МГУ. Ещё в 60-е годы он выяснил, что ферментативное метилирование ДНК регулирует фактически все генетические процессы, играет важнейшую роль в онтогенезе и старении; Ванюшин изучил многие его аспекты и детали. 

Большая его статья «Материализация эпигенетики, или Небольшие изменения с большими последствиями» была опубликована в ХиЖ (2004, № 2) и теперь представлена на нашем сайте:  <ВанюшинЭниген>. Автор закончил её такими словами: «Век двадцатый был веком торжества генетики. Нет сомнений в том, что век нынешний по праву — век эпигенетики».

Эпигенетика бурно развивается, и Борис Фёдорович продолжает активно работать в этой области; так, в 2017 г. вышла его с соавторами статья «Aging as an Epigenetic Phenomenon» в журнале «Current Genomics».

«Двойная спираль» Дж. Уотсона

Перевод маленькой книжки Джима Уотсона вышел у нас в 1969 г. — всего через год после появления оригинала. Я был тогда студентом, книгу приобрёл и, с интересом читая её, никак не предполагал, что ровно через 10 лет строение ДНК вдруг окажется в самом центре моих интересов: в 1979 г. мне пришла в голову идея, что модель Уотсона и Крика не вполне верна (см. статью «Двойная спираль или лента-спираль?», ХиЖ, 1999, № 9: <Лента-спираль>.). После чего я много раз обращался к этой книге, стараясь понять из неё, то есть узнать из первых рук, каким образом, по каким причинам произошла обнаруженная мной ошибка. Кстати, книгу перевели М. Брухнов и А. Иорданский, и опять же совершенно невозможно было представить, что через 20 с небольшим лет я буду сидеть в одной комнате с Алексеем Дмитриевичем Иорданским (покойным) в редакции ХиЖ.ДвойнСпир

Конечно, я обратил внимание на необычный стиль книги. Как правило, в биографических книгах об учёных, скажем, серии ЖЗЛ, авторы несколько идеализируют своих героев, стремясь показать и величие самого процесса поиска истины, и участвующих в нём людей; если же сами учёные пишут автобиографические книги, то они стараются изобразить себя в лучшем свете. А тут автор, не стыдясь (с пеписовской откровенностью, как заметил Лоуренс Брэгг), раскрывает не очень симпатичные собственные (и своего соавтора открытия) черты и поступки. Понятно, что в жизни так оно чаще всего и происходит, как он изложил, но Уотсон представил это как норму (моральную), то есть как бы понизил планку. Можно сказать, что его книга — игра на понижение.

Предложенная Уотсоном и Криком структура правильно отразила две главные черты ДНК — её двухцепочечность и комплементарность пар оснований в ней, что и определило выдающееся значение двойной спирали. Однако ДНК настолько важна — сотни лабораторий десятки лет изучают её различные свойства, — что любое искажение её вида (необоснованная перекрученность тяжей) отрицательно сказывается на всей молекулярной биологии, тормозит её прогресс уже более 60 лет.

Памяти проф. Л.В. Белоусова

В сентябре не стало яркого исследователя и замечательного педагога, профессора кафедры эмбриологии биофака МГУ Льва Владимировича Белоусова. Он родился в 1935 г.Белоусов, его отец — известный геолог В.В. Белоусов, мать Н. А. Гурвич — искусствовед, дочь биолога Александра Гавриловича Гурвича, обогатившего науку несколькими оригинальными концепциями .

В 1957 году Л.В. окончил биолого-почвенный факультет МГУ. Основным направлением его научной деятельности стало изучение морфогенеза животных, он развивал идеи о роли в этом процессе механических напряжений (морфомеханика, как он называл свой подход). Сформулировал «динамический закон морфогенеза«, суть которого в том, что любая часть зародыша отвечает на вызванное какой-либо внешней силой механическое напряжение активной реакцией, направленной на восстановление исходного состояния, но при этом действующей с «перехлёстом» (гипервосстановление); оказалось, что этот принцип способен многое прояснить. Учёный интересовался также биофотоникой, биолюминесценцией (вспомним «митогенетические лучи» А.Г. Гурвича).

Белоусов несколько десятилетий читал курс общей эмбриологии для всех студентов биофака, а также вёл спецкурсы на кафедре эмбриологии. Он автор учебников, особенно известен «Основы общей эмбриологии» (2005). Я слышал доклады Л.В. на семинарах.

Мне довелось и лично общаться с Львом Владимировичем, когда занимался (как редактор) его статьёй «Сила, управляющая зародышем» про морфомеханику; она опубликована в ХиЖ (1997, № 3): <Белоусов>. В том же номере в рубрике «Фотоинформация« был представлен материал сотрудницы Белоусова Н.Н. Лучинской «Модель живого эмбриона»

А в 1994 г. в журнале «Rivista di Biologia — Biology Forum», v. 87 (1) напечатано его небольшое эссе «Russian biology: a personal outlook». Несколько фрагментов:

Читать далее

Эпигенетика в начале 21 века

На рубеже веков чётко оформилось новое научное направление — эпигенетика (термин был предложен английским биологом Конрадом Уоддингтоном ещё в 1942 г.). Если генетика изучает процессы, которые ведут к изменениям в генах, в ДНК, то эпигенетика исследует изменения активности генов, при которых первичная структура ДНК остается прежней. Как выразился другой английский учёный нобелиат Питер Медавар, «генетика предполагаета эпигенетика располагает».

К. УОДДИНГТОН (1905--1975)

Конрад Уоддингтон     (1905—1975)

Сэр Питер Медавар (1915--1987)

          Сэр Питер Медавар                       (1915—1987)

Однако роль эпигенетки в эволюции ещё мало понята, что обсуждалось в моей давней статье «Этюды о биологической памяти» (ХиЖ, 1984, № 2):  <Биол. память> .

Сейчас исследования в этой области идут широким фронтом, причём они охватывают и медицинские аспекты. О состоянии таких работ в самом начале века говорилось в моём маленьком обзоре (по материалам «Nature», 2003, v.421, p.686), опубликованном в «Новостях науки» (ХиЖ, 2003, № 12):

Медицинская эпигенетка

Давно замечено, что многие заболевания носят врожденный характер, и для некоторых из них уже найдены четкие молекулярные причины — мутации в определенных генах. Но в последние годы накопились данные, которые не укладываются в концепцию мутаций. Так, нередки случаи, когда только один из однояйцевых близнецов в сходных условиях заболевает шизофренией, а эта патология считается наследственной. Известны злокачественные опухоли, когда ДНК раковых клеток не содержат мутаций, и онколог А. Фейнберг из Института Джонса Хопкинса в Балтиморе считает этот факт обнадеживающим: ведь нормализовать работу клетки должно быть проще в том случае, если ее генотип неизменен.

Читать далее

Брошюры издательства «Знание»

В 1947 году, с целью развернуть в стране просветительскую деятельностью путем издания научно-популярной литературы, а также чтения лекций, в СССР организовали Всесоюзное общество «Знание». Затем общество получило и собственное издательство «Знание». С 1959 г. оно стало выпускать серии брошюр «Новое в жизни, науке, технике». То был крупнейший проект, охвативший самые разные сферы — от физкультуры  до космоса. 

В 1967 году, то есть ровно полвека назад, были созданы серии «ФИЗИКА» и «БИОЛБрошюрыЗнаниеОГИЯ». Такие брошюры, распространяемые по подписке, я ежемесячно получал много лет: интересные темы, прекрасные авторы, и стоило всё копейки. Выпуски составляли три основные группы: первая, самая большая, освещала определённые разделы науки; вторая отражала юбилеи научных открытий, вопросы философии и методологии (здесь же переводы Нобелевских лекций, прочитанных лауреатами); третья — научные биографии крупнейших учёных.  

Помимо брошюр, издательство «Знание» выпускало также разнообразные научно-популярные книги, ежегодники «Наука и человечество». Я очень много получил от них, ибо отечественная и переводная науч.-поп. литература была основным средством моего научного развития. Главное, что в этих изданиях (многие храню до сих пор) отразился золотой век советской науки — та высокая концентрация мысли, которой теперь нет.

После распада СССР общество «Знание» разделилось — его собственность на территории России перешла к обществу «Знание России», которое вскоре пришло в упадок: сократилось количество членов, исчезли многие региональные отделения. В июне 2016 года съезд общества «Знание России» принял решение о ликвидации этой организации.

Письмо-отклик на мои «Этюды…»

Итак, вышла моя статья, посвящённая теории биологической эволюции (см. предыдущую запись). Думаю, что высказал в ней несколько важных идей, прежде всего, о роли эпигенетической памяти. А общий пафос статьи — необходимость синтеза дарвинизма и ламаркизма. Тираж у ХиЖ был тогда 328 тысяч, читатели обычно активно откликались на привлёкший их внимание материал (а также присылали разные вопросы), и на их письма было принято отвечать. (Позднее, в конце 80-х годов заведовавшая отделом писем Юлия Ивановна Зварич разрешала мне просматривать очередную порцию поступившей корреспонденции, чтобы я отобрал те письма, на которые мог бы ответить как консультант редакции.)

Стали приходить отклики и на эту мою первую статью (всего более десятка). В основном, одобряющие, но было два-три и от недовольных публикацией людей; всем написавшим читателям я лично вежливо ответил. А больше года спустя в августовском номере (1985) ХиЖ увидел напечатанным в рубрике «Из писем в редакцию» один из этих отрицательных откликов. По каким-то причинам редакция сочла целесообразным обнародовать именно его (я не был в обиде, ибо само присутствие моей фамилии в журнале уже считал честью). Приведу этот отзыв.

ХиЖ-85-8

Из писем в редакцию

Только противоборство

Вот уже много лет я читаю журнал «Химия и жизнь». Материалы, опубликованные в нем, нередко использую в своей преподавательской работе. Всегда рекомендую ученикам читать журнал, отмечая добротность и надежность его статей. Но появление во втором номере за 1984 г. статьи Л.И. Верховского «Этюды о биологической памяти» вызывает удивление. Автор статьи пытается доказать, что в теории эволюции наступил чуть ли не кризис, который без синтеза дарвинизма с ламаркизмом и номогенезом не преодолеть. При этом автор поверхностно раскрывает понятие «современный дарвинизм». Он пишет: «Изменение белков лежит в основе эволюции признаков организмов, и все это вместе с принципом отбора составляет теорию, называемую сейчас синтетической теорией эволюции».

Читать далее

Моя первая публикация в ХиЖ

Не имея по роду основной деятельности никакого отношения к биологии (занимался разработкой модных в то время АСУ в отраслевом НИИ), я тем не менее очень ею увлекался. В 1979 г. мне пришла в голову идея о новой модели молекулы ДНК, затем я погрузился в проблемы теории эволюции. Постепенно созрела некая концепция, которую я решил попытаться изложить и направить в ХиЖ, где в те годы тема биологической эволюции активно обсуждалась.

ХИМИЯ И ЖИЗНЬ

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ

АКАДЕМИИ НАУК СССР

Написал статью, сам отпечатал её и в середине лета 1982 г. отправил по почте в редакцию. В начале осени решил поинтересоваться — позвонил; мне ответили, что моей статьи не получали, но поищут — чтоб позвонил через неделю. Второй звонок оказался более удачным: статью отыскали, она отправлена на рецензию. Перед Новым годом мне сообщили, что получены две положительные рецензии, значит, она в принципе принята (потом узнал, что одним из рецензентов был Леонид Иванович Корочкин). Но предстоит ещё работа над текстом с редактором. 

Биологией в ХиЖ ведала опытный редактор Вера Константиновна Черникова. Во многом благодаря широте её взгляда в период господства синтетической теории эволюции (СТЭ) в журнале развернулась живая дискуссия, высказывались разные, в том числе и оспаривающие СТЭ, мнения. К весне текст статьи был готов, и её поместили в редакционный портфель. Но оказалось, что радоваться ещё рано.

Журнал был очень популярен и не испытывал недостатка в материалах. Видимо, имелся даже некоторый их избыток, поэтому при составлении очередного номера возникала острая борьба за помещение в него той или иной статьи. Понятно, что в условиях конкуренции в первую очередь продвигались творения академиков и член.-корров, далее профессоров и докторов, постоянных авторов… И в самом-самом конце находился я — новичок без степеней и званий.

Шли месяцы, статья всё не появлялась, и я уже начал подозревать, что увидеть её на страницах ХиЖ мне не суждено. Но Вера Константиновна обладала твёрдым характером, и не в её правилах было бросать своих авторов на произвол судьбы. И вот в одно февральское утро 1984 г. (помню, тогда проходила Олимпиада в Сараево) я вынул из почтового ящика журнал, в котором были мои «Этюды о биологической памяти»: <Биол. память>.  A great day!

Наночастицы на Плащанице

Существует научный журнал PLOS ONE  (peer-reviewed open access scientific journal published by the Public Library of Science (PLOS) since 2006). В нём опубликована статья итальянских авторов <Синдон>, исследовавших Туринскую плащаницу:

Atomic resolution studies detect new biologic evidences on the Turin Shroud

Abstract

We performed reproducible atomic resolution Transmission Electron Microscopy and Wide Angle X-ray Scanning Microscopy experiments studying for the first time the nanoscale properties of a pristine fiber taken from the Turin Shroud. We found evidence of biologic nanoparticles of creatinine bounded with small nanoparticles of iron oxide. The kind, size and distribution of the iron oxide nanoparticles cannot be dye for painting but are ferrihydrate cores of ferritin. The consistent bound of ferritin iron to creatinine occurs in human organism in case of a severe polytrauma. Our results point out that at the nanoscale a scenario of violence is recorded in the funeral fabric and suggest an explanation for some contradictory results so far published.

Плащаница

Суть в том, что на волокнах льняного полотна обнаружены наночастицы, в которых креатинин (один из метаболитов биохимических реакций аминокислотно-белкового обмена в мышечных тканях) связан с оксидом железа. Структура и распределение таких частиц аналогичны тем, что возникают в организме человека в результате серьёзных травм или физических пыток. Значит, получено ещё одно подтверждение, что изображение — не подделка, не творение художников (хотя, наверное, мало кто сомневался в этом).

Ну, а моя статья «Мистерии и откровения Туринской плащаницы» была напечатана в ХиЖ (1991, № 12): <Плащаница>.