«Витализм» Ганса Дриша

ДришНемецкий эмбриолог Ганс Дриш (1867—1941) в 90-х годах XIX в. сделал важное открытие: проводя опыты на яйцах морских ежей, он обнаружил, что при разделении простым встряхиванием двух бластомеров (клеток, получившихся при первом делении яйцеклетки) из каждого формировался целый организм. То есть, говоря современным языком, происходит целесообразная регуляция, перепрограммирование развития. Дриш сформулировал принцип эквифинальности: процесс может приводить к одинаковым конечным формам, несмотря на резкие отклонения от нормального его хода. Ну а главный закон, который управляет развитием: судьба части есть функция её положения в целом.

Дриш пришёл к выводам, что свойства организмов не сводятся к сумме свойств их частей, и поставил вопросы о природе целостности живых систем, о механизмах взаимодействия и взаимовлияния частей и целого. Поиски ответов на них стимулировали возникновение новых наук (кибернетики, теории систем) со своими специфическим понятиями, но у Дриша их ещё не было.  Таинственные факторы, управляющие развитием, он назвал энтелехией, а всю свою систему взглядов, противостоящую господствовавшему в его время механицизму, — витализмом. (В начале XIX в. немецкий естествоиспытатель Готфрид Тревиранус ввел термин «vis vitalis» — жизненная сила, обозначающий нематериальное начало жизни; тогда же появилось название направления –
витализм
.)

Дриш111
В 1905 г. Ганс Дриш издал свою книгу «Der Vitalismus als Geschichte und als Lehre» (Витализм. Его
история и система),
а в 1915 г. увидел свет выполненный А.Г. Гурвичем русский перевод. Он был переиздан в 2007-м (М.: ЛКИ), и я отозвался на данное событие статьёй «Это страшное слово «энтелехия», опубликованной в ХиЖ (2008, № 4): <Дриш>.

Д. Кошланд — биохимик и главред

Химик-органик по образованию, Дэниэл Кошланд (1920—2007) участвовал в Манхэттенском проекте — под Кошландруководством Гленна Сибога трудился в чикагской Металлургической лаборатории над выделением плутония. После войны занялся биохимией и внёс значительный вклад в энзимологию. В течение десяти лет возглавлял крупнейший американский общенаучный еженедельник «Science», автор более 200 редакционных комментариев в нём.

В «Химии и жизни» (2008, № 8) был опубликован мой перевод статьи Кошланда в «Nature» (2004, т.432, с.447), посвящённой его идее о механизме ферментативных реакций. В ней он поведал также об истории её признания и высказал несколько общих соображений. Приведу фрагменты из статьи:

Теперь, полвека спустя, когда эта теория вошла в учебники биохимии, поучительно оглянуться назад и проследить, как ересь превращалась в общепринятое знание.

Я вспоминаю возмущение, а затем подавленность, которые охватывали меня, когда очередной журнал отклонял мою рукопись. Конечно, новая гипотеза всегда встречает сопротивление. Но если она логична и проливает свет на плохо понятные факты, то она должна, мне кажется, получить хотя бы скромное поощрение: нужно чуть-чуть уравнять силы противоборствующих сторон.

Читать далее

М. Хогланд и транспортные РНК

ХогландПосле открытия структуры ДНК главной проблемой стало выяснить, как информация, закодированная в последовательности нуклеотидов ДНК, определяет строение белков. Теперь мы знаем, что центральную роль тут играют транспортные РНК (тРНК). Одним из тех, кто, работая в лаборатории Пола Замечника, внёс значительный вклад в их открытие и выяснение их функций был американский биохимик Малон Хогланд (1921—2009).

Он родился в Бостоне, учился в Гарварде, затем трудился в Главном госпитале Бостона лаборантом клинической биохимии. Проведя два года в Дании, вернулся в Alma Mater —в Гарвардский университет, где с 60-го занимал должность профессора бактериологии и иммунологии. 

Его основные достижения:

  • 1956 — Открыл механизм активации аминокислот транспортными РНК на первых этапах биосинтеза белка.
  • 1957 — Впервые описал ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы.
  • Изучил локализацию различных РНК в клетке, в частности, транспортных РНК в цитоплазме.

Хогланд много внимания уделял популяризации науки. В 98-м вышла его книга “The Way Life Works: The Science Lover’s Illustrated Guide to How Life Grows, Develops and Reproduces, and Gets Along”.

Статья с его воспоминаниями об исследованиях 56—57 гг. напечатана в «Nature» (2004, т.431, с. 249), а мой её перевод в ХиЖ (2008, № 12): <Хогланд>. В ней много интересных сведений о состоянии проблемы биосинтеза белка в то время — и прозрения, и заблуждения. В качестве дополнения я кратко рассказал об отношениях между работами Хогланда и идеями Фрэнсиса Крика, а также об их личных контактах (по книге Крика «Безумный поиск»).

Тайны расшифрованного кода

Как сказал Френсис Крик, генетический код есть «ключ к молекулярной биологии, поскольку он показывает, как два великих языка биополимеров — полинуклеотидов и полипептидов — связаны между собой». Одна из самых главных проблем биологии: понять, как возник этот код (и вся изощрённая молекулярная машинерия для его реализации). Более полувека бьются над ней и биохимики, и физики, и математики, появляются довольно сложные теории, но ясности достичь не удалось.

Распространено мнение (которое я разделяю), что код — не «замороженный случай», что в его основе лежат какие-то стереохимичеГенКодские соответствия между аминокислотами (а/к) или пептидами — с одной стороны, и олигонуклеотидами — с другой. Тут предложено много гипотез, которые обычно подкрепляют либо демонстрацией на объёмных молекулярных моделях из пластмассы, либо компьютерными расчётами и картинками. Обзор этих работ в ранний период «бури и натиска»  (70-е годы), когда казалось, что решение близко, приведён в замечательной книге проф. Симона Эльевича Шноля «Физико-химические факторы биологической эволюции» (М.: Наука, 1979). А недавно встретил в Сети книгу д.б.н. Феликса Петровича Филатова «КЛЕЙМО СОЗДАТЕЛЯ», посвящённую различным аспектам кода. Я стараюсь следить за этой темой, возникают и собственные мысли, одной из которых решил поделиться (она проста, возможно, уже ранее высказывалась).

Как известно, в ходе трансляции а/к присоединяется к стандартному концевому триплету ССА, имеющемуся у всех тРНК, а специфику обеспечивает соответствие фермента аминоацил-тРНК-синтетазы и транспортной РНК. Эта реакция осуществляется в активном центре фермента в два этапа: сначала при взаимодействии АТФ и а/к образуется промежуточное соединение, с которого на втором этапе а/к переносится на тРНК.

Читать далее

«Откровенная наука» И. Харгиттаи

Венгерский химик Иштван Харгиттаи (р. 1941) после двух лет обучения в Будапештском университете былХаргиттаи направлен для продолжения образования в СССР. Окончив химфак МГУ в 1965 г. , вернулся на родину, где занялся определением структуры молекул методом газовой электронографии. Он автор научных монографий по структурной химии, вместе с женой написал книгу «Симметрия глазами химика» (в 1989 г. вышел русский перевод),

В середине 90-х Харгиттаи основал журнал «Chemical Intelligencer», посвящённый личностным аспектам науки. Для этого издания он стал брать интервью у известных химиков, биохимиков, биологов, а первым его собеседником стал Лайнус Полинг. К сожалению, журнал просуществовал только шесть лет, но свои беседы с учёными он не прекратил и начал (опять же при участии его супруги Магдолны) составлять из них книги — так возникла серия «Candid Science». Они вносят существенный вклад в историю науки 20 века, позволяют узнать о ней из первых рук. Две книги из этой серии «Откровенная наука» у нас переведены и изданы: «Беседы со знаменитыми химиками» (М.: УРСС, 2003) и «Беседы с корифеями биохимии и медицинской химии» (М.: УРСС, 2006).

В 2006 г. автор книг приезжал в Москву и выступил с лекциями (я его слушал, если не ошибаюсь, в Институте физической химии). Сотруднице «Химии и жизни» В.В. Благутиной удалось задать ему ряд вопросов и, получив ответы, подготовить материал «Бурильщики и землекопы» (так, по словам Харгиттаи, один его друг образно поделил учёных на две категории), опубликованный а в № 7 за 2006 г.: <ХаргиттаиХиЖ>.

Приведу одно высказывание Харгиттаи (из другого интервью):

«У научных исследований бывает свой стиль, который делает некоторые достижения уникальными. Например, если бы Уотсон и Крик не открыли, что структура ДНК имеет вид двойной спирали, то это совершили бы другие, и, вероятно, скоро. Но открытие Уотсона и Крика было подобно удару, явилось, как гром среди ясного неба, и сразу же оказало огромное влияние. Если бы эту работу делали другие, правильная структура определялась бы по частям, постепенно и эффект, возможно, был бы менее значительным».

Замечу от себя: эффект был бы менее значительным, но зато структура, наверное, не содержала бы серьёзной ошибки.

А. Сент-Дьёрди в фольклоре

Картинки по запросу сент-дьердиВенгеро-американский биохимик Альберт Сент-Дьёрди (1893—1986) был не только знаменитым исследователем, ставшим в 1937 г. нобелиатом (за открытия в области биологического окисления), но и глубоким, оригинальным мыслителем. Он постоянно возвращался к основам своей науки, пытаясь понять: верны ли они, не зашла ли биохимия в тупик, не упустила ли что-то важное.

Чтобы наглядно показать, как установившиеся в той или иной науке традиции, стиль мышления («идолы» — по Ф. Бэкону) могут направить по совершенно ошибочному пути, он приводил шутку: «Попросите химика выяснить, что такое динамо-машина, и первое, что он сделает, — это растворит её в соляной кислоте. Биохимик, вероятно, разобрал бы её на части и описал подробно каждый виток обмотки. Попробуйте сказать ему, что эту машину приводит в движение некий невидимый фактор — электричество, и он тут же обзовёт вас «виталистом».

По убеждению Сент-Дьёрди, нужно спускаться с молекулярного уровня на более фундаментальный — электронный, квантовомеханический; он говорил о субмолекулярной биологии и биоэлектронике. Другая мысль, которую он настойчиво повторял: нельзя забывать об определяющей роли водных структур в клетке — «биология забыла о воде, подобно тому, как может позабыть о ней глубоководная рыба».

После смерти учёного его коллега профессор Ирвинг Клотц выступил с докладом на мемориальном симпозиуме, поделившись своими воспоминаниями о нём. Клотц говорил не столько о научной деятельности Сент-Дьёрди, сколько о его яркой личности, которая не могла не отразиться в научном фольклоре. Доклад Клотца был опубликован в виде статьи в «Chemical Intelligencer», а мой сокращённый её перевод вместе с моим предисловием появились в ХиЖ (2002, № 4): <СентДьерди>.

ДНК: проблема репликации

ДНКрепликац В 2011 г. вышла большая книга

«DNA REPLICATION. Current Advances»

Это сборник статей разных авторов, и одну из них написал исследователь из университетского Медицинского центра в Далласе You Cheng Xu:  <XuReplDNA>.

Называлась она

«Replication Demands an Amendment of the Double Helix»

В ней автор обратился к старой проблеме разделения двух нитей ДНК при репликации (и денатурации). Эту серьёзную трудность двойной спирали авторы модели осознавали — Ф. Крик подробно обсуждал её в статье «Строение вещества наследственности», опубликованной в октябрьском номере Scientific American за 1954 год. Она же стала причиной выдвижения альтернативных «бок о бок» моделей, о которых Крик писал в своей книге «What Mad Pursuit», вышедшей в 1988 г. (есть русский перевод).

You Cheng Xu приводит старые и новые данные, указывающие на то, что В ЦЕЛОМ две цепи молекулы НЕ ПЕРЕВИТЫ. Он придерживается такой версии: направление закрученности уотсон-криковской двойной спирали меняется вдоль цепи, то есть в ней чередуются правозакрученные и левозакрученные участки (the ambidextrous DNA model). Он пишет: «…the two strands in native DNA must bewound bi-directionally… ambidextrous DNA implies that the two strands are mainly winding right-handedly or left-handedly at the same time in a native DNA duplex, which is an amendment to the classical double helix model». Такое вот amendment.

В связи с этим хочу напомнить, что подобную идею выдвинул в 1981 г. Борис Саввич Филипп из Института прикладной физики АН МССР в Кишинёве. (Мы познакомились с ним на почве общего интереса к структуре ДНК на 1-ом Всесоюзном биофизическом съезде в Москве в августе 1982 г.) Затем этот взгляд поддерживали и другие авторы.

Ну а наш подход, как известно, другой: <Лента-спираль>.

64 года статье Уотсона и Крика

Картинки по запросу статья уотсона и крика 1953 годаХотя с момента публикации знаменитой статьи Уотсона и Крика прошло уже много лет, связанные с ней обстоятельства продолжают волновать учёный мир. В 2003 г. отмечался полувековой юбилей статьи, и тогда возник вопрос: рецензировалась ли она? Приведу два письма в редакцию журнала «Nature» (они показывают и то, как менялся процесс отбора, оценивания поступивших статей в этом старейшем и уважаемом издании):

 

Nature (13 November 2003)

How genius can smooth the road to publication

JOHN MADDOX (now Emeritus Editor, was Editor of Nature during the periods 1966–1973 and 1980–1995)

As Jens Brümmer states, the Watson and Crick paper was not peer-reviewed by Nature. I have two comments on this. First, the Crick and Watson paper could not have been refereed: its correctness is self-evident. No referee working in the field (Linus Pauling?) could have kept his mouth shut once he saw the structure. Second, it would have been entirely consistent with my predecessor L.J.F. Brimble’s way of working that Bragg’s commendation should have counted as a referee’s approval. Brimble, who used to «take luncheon» at the Athenaeum in London most days, preferred to carry a bundle of manuscripts with him in the pocket of his greatcoat and pass them round among his chums «taking coffee» in the drawing-room after lunch. I set up a more systematic way of doing the job when I became editor in April 1966.

An interesting question is how Wilkins and Franklin came to have papers in the same issue. J.T. Randall, the head of physics at King’s College, was a pal of Brimble’s co-editor at the time, A.J.V. Gale, and it is known that Crick sent a copy of his paper to Maurice Wilkins. (He probably sent one to Rosalind Franklin as well.) My guess is that Randall would have called up Gale the minute he heard about Crick’s paper, pleading for equal treatment for King’s. There’s a letter from Wilkins to Crick saying: «Franklin has jumped on the bandwagon — Christ!».

*  *  *

Читать далее

Р. Гослинг и двойная спираль ДНК

25 апреля в мире отмечают «День ДНК» — именно в этот день в 1953 г. вышел номер «Nature» с гипотезой Уотсона и Крика. Поэтому есть повод вспомнить про вклад ещё одного активного участника тех событий — Рэймонда Гослинга. Именно он, будучи аспирантом Уилкинса, получил в 1950 г. рентгенограмму волокон ДНК, положившую начало «гонке ДНК». 

Р. Гослинг в 50-е годы

………..Р. ГОСЛИНГ В 50-е ГОДЫ…..

Рэй вспоминал: «Я не верил своим глазам. Это было волнующе — нечто, что никто не наблюдал раньше».

Уилкинс захватил картинку на симпозиум в Неаполь весной 1951 г. и продемонстрировал её в конце своего доклада. Там присутствовал Джим Уотсон, на которого увиденное изображение произвело неизгладимое впечатление — в своей «Двойной спирали» он писал: «Я внезапно загорелся интересом к химии… Начал размышлять, могу ли я присоединиться к работе Уилкинса с ДНК… Это был потенциальный ключ к раскрытию тайны жизни…».

В январе 51-го в лабораторию пришла опытный рентгеноструктурщик Розалинд Фрэнклин, и Гослинг стал работать под её руководством. Вместе они открыли, что в зависимости от влажности волокон существует две основные формы ДНК, которые назвали «B» и «A». Им удалось получить так называемую фотографию-51 — очень информативную рентгенограмму волокон натриевой соли ДНК в B-форме. Это неопубликованное фото опять же увидел Джим, что стало для него с Криком отправной точкой в определении структуры полимера.

Вместе с исторической статьёй Уотсона и Крика в том же номере «Nature» была напечатана и статья Фрэнклин и Гослинга (а также статья Уилкинса с сотрудниками) — они подробно рассказали о своих результатах. Но так уж получилось, что для историков науки Рэймонд навсегда остался как бы в тени Розалинд.

Рэй Гослинг родился 1926 г., его отец был художником и дизайнером, мать оперной певицей. После окончания школы хотел изучать медицину, но семья была против: путь к врачебной профессии долог и дорог. Он стал физиком и в конце 40-х присоединился к группе Уилкинса в лондонском Кингз-колледже, которая должна была заняться рентгеновскими исследованиями ДНК (причём шеф, профессор Джон Рэндолл настоял, чтобы прежде Гослинг поближе ознакомился с биологией, что он сделал в вечерней школе).

Когда в 53-м Фрэнклин ушла из Кингз-колледжа, Гослинг закончил диссертацию и тоже оставил (вопреки своему желанию) работы с ДНК. Преподавал в разных университетах Британии и других стран (даже в Вест-Индии), а с 1967 г. занимался приложением физических методов к биологии и медицине.

С молодости увлекался греблей, участвовал в регатах. Был скромным человеком — никогда не высказывал какого-либо неудовольствия по поводу недооценки его вклада. Умер в 2015-м в возрасте 88 лет.

«Конец науки» Джона Хоргана

Известный, удостоенный многих наград американский научный журналист Джон Хорган работал в Scientific American (1986-1997 гг.), а также писал для других журналов и газет. В 1996 г. он выпустил книгу «Конец науки. Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки» (пять лет спустя появился русский перевод). В ней он попытался, общаясь с ведущими специалистами, работающими в разных хорганобластях, получить ответ на волнующий его вопрос: подошла ли к своей естественной границе, к своему концу фундаментальная наука? Книга стала бестселлером в США и была переведена на 13 языков.

Понятно, что наука развивается неравномерно, то или иное направление может заходить в тупик (такое бывало и в прежние времена, случается и теперь), но потом происходит какой-то прорыв, и движение вперёд возобновляется. Есть ли причины думать, что сейчас тут что-то качественно изменилось? Нет. Конец, если он вообще в принципе существует, лежит где-то в очень туманном далеке: слишком многие важные проблемы не только не решены, но к ним лишь подступаются. Скажем, в ЗорганКонецбиологии: происхождение жизни, онтогенез (о физике умолчу: какой-то морок на неё нашёл).

Подозреваю, что Хорган всё это прекрасно понимал, а поставленный им вопрос — просто журналистский ход, позволивший ему побеседовать со знаменитыми учёными и написать об этом интересную книжку. Ну а мне, его российскому коллеге — откликнуться рецензией на неё. Под названием «Страдания научного журналиста» она была опубликована в ХиЖ (2002, № 6): <Хорган>.

*  *  *