Частицы в цитоплазме: пути и судьбы

ОДНОГО НАУЧНОГО ОБЪЕКТА

Введение

Позвольте мне начать с такой истории. В марте 1956 г. несколько экспертов по цитоплазматическим частицам, о чьей работе я буду рассказывать в этой статье, встретились в Лондоне на симпозиуме Фонда США[72] по теме «Влияние ионизирующего облучения на обмен веществ в клетках». В дискуссиях речь то и дело заходила о неясной роли рибонуклеиновой кислоты при синтезировании белка в пробирке. На одном из заседаний слово взял Уолдо Кон из Национальной лаборатории Оак‑Ридж. Он когда‑то был коллегой Пола Замецника в Массачусетском госпитале (Massachusetts General Hospital) и проработал с нуклеиновыми кислотами почти двадцать лет. «Сейчас, пожалуй, самое время сказать кое‑что о нуклеиновых кислотах», – промолвил он и воспользовался для обобщения своих наблюдений фразой, принадлежавшей одному из его коллег. Этим коллегой был Мэссон Галленд, который в тот момент, когда жизнь его оборвалась в 1947 г. в результате несчастного случая на железной дороге, был близок к разгадке структуры ДНК[73], – той разгадке, которой прославились несколько лет спустя Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон. «Как утверждал, если не ошибаюсь, Галленд, – сказал Кон, – нуклеиновые кислоты – это не субстанции, а способы препарации»[74]. В этом шутливом замечании была, однако, лишь доля шутки. Ученый, который его сделал, точно не принадлежит к разряду тех записных наивных реалистов, чьи собратья в философии мобилизовали все свои ресурсы на борьбу с призраком конструктивизма, инструментализма и релятивизма. Прислушайся они к этим словам, они стали бы, может быть, чуть осторожнее и даже чуть скромнее. Ученым по большей части прекрасно известно, что они работают с объектами, которые существуют лишь временно, покуда на них направлен интерес исследователей. Франсуа Жакоб не просто использует красивую риторическую формулу, когда в конце своей прекрасной книги об истории генетики под заглавием «Логика живого» ставит вопрос, как бы открывающий новую главу: «На сегодняшний день мир состоит из посланий, кодов и информации. Как будут члениться наши предметы завтра? В каком пространстве они будут заново составляться вместе? Что за матрешка из них получится?»[75] Нам же, историкам науки, в этой связи следует задаться вопросом, что это значит – говорить о научных объектах и группировать вокруг них наши исторические исследования? Речь идет, во‑первых, об особом историческом характере эпистемических вещей, а во‑вторых, – об историчности наших повествований.

Для начала я хотел бы немного обрисовать контекст для тех, кто не слишком хорошо знаком с теми предметами и теми видами исследовательской деятельности, о которых пойдет рассказ. Траектория изучения цитоплазматических частиц в XX в. пересекла границы нескольких биологических дисциплин: она затронула и связала меж собой морфологию клетки, биохимию и молекулярную биологию. И вот мой тезис заключается в том, что предмет моего исследования возник и оформился именно в точках соприкосновения между этими дисциплинарными структурами и принятыми в них техниками отображения и вторжения в материал. Эта история начинается в области цитохимии и морфологии клетки. Изучение состава и форм компонентов клетки вначале входило в программу онкологии, со всеми ее медицинскими альянсами, институциональными ресурсами и связями. Но на этом дело не остановилось. В ходе ее воспроизведения, дифференцировки, мобилизации новых возможностей, техник маркирования и инструментов – лабораторных крыс, радиоактивных аминокислот, биохимических модельных реакций, центрифуг, протоколов препарирования подопытных животных – субмикроскопические частицы обрели собственную динамику. В условиях стремительных изменений в биологической науке они вышли из подчинения онкологии и из ее медицинского контекста, в котором изначально существовали. В результате нескольких непредвиденных сдвигов они переместились в самый центр биохимических исследований по синтезу протеинов в лабораторных условиях. Потом произошел еще один внезапный поворот, и они наконец оказались экспериментальными инструментами, с помощью которых удалось решить главную проблему молекулярной биологии конца 50‑х–начала 60‑х гг.: расшифровать генетический код.

История биологии, как и история медицины, до сих пор почти полностью обходила вниманием те исследования, о которых я говорю, – в частности, потому, что путь изучения таких объектов, как микрочастицы, трудно изобразить в форме чисто понятийных изменений, а тем более – в качестве смены парадигм. Из‑за этого подобные тематические поля оказываются неинтересными для такой историографии, которая рассматривает науку в терминах теоретических прорывов. Мы можем, разумеется, изобразить возникновение молекулярной биологии как полную перестройку генетики на основе молекулярных механизмов генетической передачи информации. Но я утверждаю, что мы не поймем динамику этой перестройки, если упустим из поля зрения те сдвиги, которые происходили на материальном уровне формирования предмета исследования. Мы не сможем понять этой динамики, если не будем обращать внимания на рассеивающую силу эпистемических вещей[76], которые то дело заявляют о себе неслыханными поворотами. Эта их способность преподносить сюрпризы коренится не в последнюю очередь в многократно преломленной структуре такой специфической культуры проведения экспериментов, которая нацелена на то, чтобы сделать биологические процессы воспроизводимыми в пробирке.

Позвольте мне вернуться ненадолго к той эпистемологической программе, о еоторой намекал в самом начале. Прежде всего, что особенного в историческом характере эпистемических вещей, которые описываются в данной статье? Нет нужды повторять, что ультраструктурные цитоплазматические частицы, микросомы или рибосомы, сделали в XX в. такую карьеру в качестве образцовых объектов биологии благодаря методам препарирования. Подробности, которые будут изложены ниже, будут говорить сами за себя. Я же хочу привести здесь, забегая вперед, один пассаж из доклада Майкла Полани, где уже частично сформулированы мои выводы: «Быть уверенным в том, что вещь, которую мы знаем, реальна, значит предполагать, что она достаточно независима и могущественна, чтобы в будущем проявить себя таким образом, какой нам и не снился»[77]. Полани утверждает, таким образом, что реальность некоего научного объекта заключается в его предполагаемой будущей истории. Могущество и причина существования эпистемических вещей – в догадке о том, что с ними может произойти, которая не позволяет, однако, предвидеть, чем они станут. Такие вещи обладают, следовательно, особой, парадоксальной временной структурой, которая основана на «рекурренции» в том смысле, какой придавал этому выражению Гастон Башляр[78]. По той же самой причине такие исследовательские вещи не входят и в зону беспроблемной объективности изображения того, что находится вне пределов действия наших рабочих приемов. Но из‑за этого они еще отнюдь не относятся к области произвольных конструкций. Специфический научный модус бытия таких сущностей основывается именно на том, что они cопротивляются нашим конструктивным намерениям. «Едва ли можно закрыть глаза на то, что работа [биологов], те модели и теории, которые они конструируют, обусловлены не только техниками и категориальными средствами, которые они используют, но прежде всего – теми неожиданными результатами, к которым они приходят»[79]. Научные объекты обязаны своим существованием непредсказуемым результатам, которые то и дело взрывают или переходят границы воображения ученого, воспитанного в определенных мыслительных рамках и действующего по нормам локальной экспериментаторской культуры. Эти объекты остаются объектами изучения ровно до тех пор, покуда они в состоянии проявлять себя таким образом, какой и во сне не привиделся бы исследователю. А как только они утрачивают свой самовольный характер, они исчезают в качестве объектов науки – либо потому, что их трансформируют в технические «черные ящики», либо потому, что их оттесняют на периферию интереса некие непредсказуемые процессы, происходящие в соседних областях исследований.

Второе мое замечание касается одного метаисторического вопроса. Что значит для исторического повествования иметь своим предметом научные объекты? Если мы решим прослеживать историю «эпистемических вещей» как материальных объектов исследования в узком смысле, а не как историю понятий, дисциплин, институций или исследователей, то нам придется прежде всего заняться определением границ и найти свое место среди разных техник представления, экспериментальных систем, устоявшихся академических дисциплин, институционализированных программ и отдельных проектов. Если мы пойдем по пути эпистемических вещей, то нам, кроме того, придется порой отказываться от привычных классификаций. Можно задаться вопросом, относится ли данная статья к области истории онкологии, истории цитоморфологии, истории биохимии или истории молекулярной биологии, или, может быть, она представляет собой предысторию изучения синтеза белка? Она относится ко всем этим областям, но при этом ее место не в одной из них, а на другом уровне, наддисциплинарном, который пока еще мало разведан. И наконец, говорить о траектории объектов исследования – значит признавать за вещами право голоса. Они суть активные элементы процесса, в котором субъекты, занимающиеся этими вещами, таким образом, не единственные действующие лица.

В основной части статьи я опишу последовательно сменявшие друг друга способы представления материала, смена которых была результатом усилий маленького сообщества исследователей, искавших биологически активные, «очищенные» микросомы. Эти частицы трансформировались в один из главных объектов изучения в той области исследований, которая возникла вокруг бесклеточного синтез белка. Каждый из этих способов представления был связан с той или иной формой визуализации, которая нацелена была либо на физические аспекты предполагаемых частиц – такие, например, как определение формы или диаметра под электронным микроскопом, или определение массы и коэффициентов седиментации в аналитической ультрацентрифуге, – либо на химические аспекты, такие, как поведение белков и нуклеиновых кислот при определенных условиях растворения, либо на биохимические аспекты, такие, как включение аминокислоты в другие вещества, зафиксированное с помощью радиоактивного мечения, или молекулярнобиологические аспекты, – такие, например, как представление рибосомы в качестве матрицы при переносе генетической информации. Этот список можно было бы продолжить. Отличало эти модусы существования цитоплазматических частиц от чисто технических моментов биофизических и биохимических исследований то, что их необходимо было всякий раз связывать с некоей биологической функцией, которая только и позволяла отображению выступать в качестве аргумента в дискуссии по поводу некоего биологического объекта. Случай этот, однако, столь запутанный именно потому, что предположительные механизмы его биологической функции сами принадлежали к числу только еще намечавшихся свойств обследуемых частиц и, таким образом, не могли служить прочной, извне заданной точкой опоры: именно на их прояснение ведь и были направлены все усилия ученых.

Этот эмпирический процесс образования научных объектов движим, таким образом, не связью между неким отображением и неким воображаемым референтным объектом как вещью в себе. Скорее, дело обстоит так, что совпадение или несовпадение различных отображений, которые в идеале создаются независимо друг от друга, от физического свойства вплоть до биологической функции, вызывает у тех, кто занимается данной работой, ощущение, что они напали на «след» некоей реальности, – ошушение, без которого никто, наверное, вообще не стал бы пускаться в такие лабораторные авантюры. Реальность функционирует здесь как понятие «второго порядка», которое возникает как атрибут на стыке альтернативных отображений[80]. Научные объекты, не вещи вообще, но предметы, на которые направлен эпистемический интерес, суть нестабильные сцепления отображений, которые в большинстве случаев поддаются стабилизации только на исторически ограниченные периоды времени. Нельзя сказать, что ничего нет на том месте, где они возникают в качестве объектов знания; нельзя сказать, что они снова полностью исчезнут на пути в будущее; но что на этом месте есть – сказать невозможно без усилия, которое еще не предпринято, и то, что получится, может скатиться обратно на маргинальные позиции, если никто больше не ожидает от этого объекта, что тот станет генератором сюрпризов. Стабилизированные объекты могут перейти в область техник, в результате чего порой перестают быть научными объектами. Для того чтобы понять странную и хрупкую действительность научных объектов в долгосрочной перспективе и в сцеплении их отображений, необходимо понять эту игру с перемещениями в центр или на периферию, со всеми ее соединениями и смещениями в пределах того или иного эпистемического поля и с включением этих полей в более широкомасштабную культуру знания. Регионы научно‑реального никоим образом не замкнуты. Обобщая, можно сказать, что рекомбинация и перераспределение, разветвление и сплавление тех или иных форм отображения являет собой предпосылку для того, чтобы вызвать к жизни непредсказуемые эпистемические события. Такие события просто не произошли бы, если бы происхождение их объектов шло по слишком чистым линиям. Некоторая гибридизация необходима для того, чтобы поддерживалась функция генерирования сюрпризов.

Ход повествования в этом плане не составляет исключения. В частности, представление некоей эпистемической вещи в ее времени не может быть отсечено от линии трансформации, которая привела ее к превращению в то, что когда‑то невозможно было предвидеть. Я сошлюсь здесь на Жоржа Кангийема, недавно скончавшегося мэтра французской исторической эпистемологии[81]. Он справедливо предостерегал историков: «Прошлое той или иной сегодняшней науки не тождественно этой же самой науке в ее прошлом»[82]. Констатация этого обстоятельства ставит нас перед выбором. Кангийем был твердо убежден в том, что историческая эпистемология определяется через свой взгляд на прошлое той или иной сегодняшней науки. Многие же современные историки науки предпочитают идентифицировать себя со взглядом на ту или иную науку в ее прошлом.

Отправные точки

Карьера маленьких частиц, которые были получены сперва из цитоплазмы клеток высших организмов, а потом также из бактерий, примечательна своими сложными перипетиями. Столь же сложна во многих отношениях та роль, которую играли эти объекты в возникновении молекулярной биологии. Их переменчивая судьба слишком многогранна, чтобы я мог проследить ее в этой обзорной статье во всей полноте и во всех ее разветвлениях и анастомозах. Я ограничусь лишь важнейшими переломными точками траектории этой судьбы между 1935 и 1965 гг. К концу этого периода они уже прочно вошли как составляющая, отвечающая за экспрессию генетической информации, в механизм клеточного протеинового синтеза.

Повороты и разрывы, которыми характеризуется изучение цитоплазматических частиц, более или менее хаотические движения на передовой линии прогрессивных методик, падения, смещения и повторные появления – короче, все, что составляет суть работы на экспериментальной линии, отделяющей известное от неизвестного, имеет обыкновение пропадать при таком сжатом изложении. Зато концентрация на одном «главном направлении… которое есть некая идеализированная средняя линия», как сказал бы Флек[83], – позволяет увидеть развитие однажды найденной технической формы[84]. Биография и генеалогия вещей по необходимости оказывается включена в перспективу тех избранных событий, которые сопровождают их путь. Если однажды встать на путь такого повествования, то спасения из его имплицитной рекуррентности уже нет. Но тем не менее мы можем и должны отдавать себе отчет в случайном характере этих событий и спорадичности их наступления. Описывая такую траекторию, мы не должны забывать о том, что она не могла быть просчитана заранее.

И еще одно последнее замечание, прежде чем начнется сама история. Мне представляется важным указать на то, что научные объекты, или эпистемические вещи, как правило, существуют в рамках экспериментальных систем, которые открывают ученому определенные подступы к объектам и позволяют их определенным образом видоизменять. Экспериментальные системы включают научные объекты в более обширные материальные поля научной культуры и практики, которые охватывают область инструментария и записывающих устройств равно как и организмы‑модели и концепции, с которыми они по ходу дела на короткое время ассоциируются. Я надеюсь, что различение между экспериментальными системами и эпистемическими вещами обнаружит свою полезность по ходу дальнейшего изложения.

Возникающие объекты

Разделение цитоплазмы на фракции в лабораторных условиях в конце 30‑х г. началось с двух событий: появления инвазивного эпистемного объекта –агента, способствующего образованию раковых опухолей, в онкологических исследованиях и ввода в строй мощных новых инструментов – ультрацентрифуги[85]. Разочарованный скудными результатами своих усилий по биохимическому выделению поддающегося фильтрации агента, способного вызывать у кур саркому (его открыл еще в 1910 г. Пейтон Раус[86]), Альберт Клод – сотрудник отделения патологии в институте Рокфеллера в Нью‑Йор­ке – в 1936 г. начал использовать ультрацентрифугу[87]. Новые известия о высокоскоростной седиментации канцерогенного вещества, открытого Раусом, пришли из Англии[88]. Клод искал новую технологию и тотчас же ухватился за новый инструмент. Первые результаты доказали его правоту, они были обнадеживающими. Осадок, полученный способом высокоскоростного центрифугирования из инфицированной ткани, обнаруживал примерно 3000‑крат­ное обогащение канцерогенным агентом. Это более чем на два порядка превышало те показатели, которых добивался Клод в прежние годы, используя обычные биохимические методы. Но параллельно он проводил контрольные эксперименты, в которых центрифугированию подвергал фракцию нормальной ткани куриного зародыша, которая ничем не отличалась по своим химическим и физическим характеристикам от ткани, содержавшей канцерогенный агент; единственным – но важнейшим в биологическом отношении – отличием было то, что эта ткань не была заразна.

Здесь возможны были две интерпретации. Одно объяснение было таким: основной компонент ткани, содержавшей канцерогенный агент, включал в себя помимо нее еще и какой‑то клеточный «протопринцип куриной опухоли». Предположение, что саркома у кур имеет, возможно, эндогенное, а не экзогенное вирусное происхождение, было одной из причин, побудивших Мерфи в конце 20‑х гг. возобновить исследование раковых опухолей у кур с той точки, на которой Раус его прекратил в 1915 г. Другое возможное объяснение заключалось в том, что большую часть канцерогенного фрагмента составляли просто «инертные элементы», которые «наличествуют и в обычных клетках»[89].

Не в состоянии сразу сделать выбор между этими двумя объяснениями, Клод вначале был растерян, затем в нем пробудился азарт и он принялся за работу, которая через несколько лет увела его далеко от канцерогенного агента Рауса, которому он посвятил почти десятилетие своей научной деятельности. Здесь перед нами, пожалуй, типичный случай смещения эпистемического объекта, которое было вызвано внедрением нового инструмента в существующую экспериментальную систему и невозможностью вписать полученные с его помощью новые данные в существующую интерпретационную схему. Обнаружился альтернативный след. Клод внедрил в свою систему технику дифференциального центрифугирования, чтобы выделить субмикроскопический «принцип», отвечающий за возникновение рака. Эта техника обещала открыть дорогу к фракционированию цитоплазмы нормальных клеток; таким образом, на горизонте начали проступать контуры новой цитологии, опирающейся на новую технику. Это отвечало вкусам Клода, который, как признавали все его знакомые, умел и любил мастерить всякие технические устройства[90].

С помощью дифференциального центрифугирования Клод стал разделять цитоплазму в новом пространстве представления – в пространстве производства, описания, вычленения и очистки внутриклеточных структур. На протяжении более чем ста лет цитоморфология была областью наблюдений при помощи оптического микроскопа и соответствующих методов препарирования – фиксации и окрашивания клеток in situ*, т. е. в соединении с той или иной тканью. Наряду с ядром в качестве характерного признака эукариотических клеток с конца XIX в. рассматривались «митохондрии», которые располагались, как казалось, в базофильном, более или менее гомогенном на вид базовом веществе, называемом порой «эргастоплазмой»[91]. Идея разрушать клетки с тем, чтобы добраться до их субструктур, казалась во времена первых опытов Клода многим цитологам, воспитанным в традиционных взглядах, бессмысленной, если не вовсе абсурдной. Клод сделал доклад о продвижении своих исследований на симпозиуме в Колд‑Спринг‑Хар­бор по теме «Гены и хромосомы» в 1941 г. Сегодня нам может показаться странным, что он выбрал для своего сообщения аудиторию генетиков, однако это обстоятельство помогает нам лучше увидеть тот общенаучный контекст, в котором формировалась идентичность первого поколения представлений о цитоплазматических частицах: это в значительной мере уже забытый теперь контекст взаимоотношений между цитоплазматическим наследованием, или плазмогенезом, и хромосомным, или ядерным, наследованием[92]. Вначале Клод отождествлял мелкие частицы, которые скапливались на дне его центрифужной пробирки после центрифугирования в течение часа при 18 000 g, со сравнительно хорошо цитологически описанными митохондриями или их фрагментами[93]. Под обычным оптическим микроскопом они были уже не видны, однако их можно было визуализировать с помощью микроскопии в темном поле: тогда они выглядели небольшими скоплениями отражающих точек. Их химический состав представлял интерес, поскольку наряду с липидами, составлявшими примерно половину их массы, они содержали довольно много протеинов, а главное – значительные количества рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Рибонуклеиновые кислоты

Химический состав цитоплазматических частиц Клода вызвал интерес исследователей. Особенно озадачил их уровень РНК – соединения, которое иногда называли еще зимонуклеиновой кислотой в память о дрожжах – организме, в котором она, как казалось, встречалась чаще всего. Известия из института Рокфеллера привлекли внимание эмбриолога Жана Браше, работавшего в Свободном университете в Брюсселе[94]. В былые годы он занимался разработкой методов дифференциальной гистохимической окраски ДНК и РНК, с помощью которой эти соединения можно было определять количественно в разных тканях, в органеллах клеток и различных организмах. Эти работы велись в рамках эмбриологических исследований, основанных на применении цитохимических средств[95]. В 30‑е гг. Браше удалось доказать наличие рибонуклеиновой кислоты в развивающихся яйцах морского ежа. РНК, таким образом, оказалась составным элементном клеток всякого организма, а не только растений, грибов и, в особенности, поджелудочной железы, как предполагалось ранее[96]. Кроме того, путем ловкой комбинации ферментативного расщепления РНК со специфическим окрашиванием ее с помощью метиленового зеленого – пиронина Браше сумел обнаружить центры скопления РНК в клетке: рибонуклеиновая кислота находилась преимущественно в ядерных структурах и в эргастоплазме. К тому же клетки, активно синтезирующие белок, оказались особенно богаты РНК[97]. Резюмируя, Браше писал: «Напрашивается вывод, что пентозонуклеиновые кислоты вмешиваются в синтез белка в соответствии с неким пока не разгаданным механизмом. Это полностью согласуется с установленными на настоящий момент фактами»[98].

И в Брюсселе тоже делу помогла конференция. Коллега Браше из Льежского университета Андре Грасия, который, в свою очередь, сотрудничал с Андре Пейо из Юго‑Восточной станции сельскохозяйственной зоологии в Сен‑Жени‑Лаваль (на Роне), случайно сделал одно наблюдение, которое абсолютно соответствовало тем выводам, которые заставили Клода заняться изучением цитоплазматических частиц. Грасия и Пейо работали в шелкоткацкой промышленности, занимаясь исследованиями вирусных заболеваний гусениц шелкопряда. Они использовали прототип пневматической ультрацентрифуги Энрио–Югенара, чтобы вычленить вирус, который вызывал у шелкопряда желтуху. Подобно Клоду, они седиментировали частицы, в которых предполагали наличие вируса, из тканевых гомогенатов и обнаружили при контрольном центрифугировании здоровой ткани такие же мелкие зернышки, опять же с той только разницей, что здоровая ткань не была заразной[99].

При помощи ультрацентрифуги в подвале лаборатории Эмиля Энрио в Брюсселе и при финансовой поддержке Национального фонда научных исследований Жан Браше вместе со своим коллегой физиологом Раймоном Жене и молодым аспирантом‑биохимиком Юбером Шантреном стали, по их собственным словам, выделять «цитоплазматические частицы макромолекулярного размера»[100]. В Брюсселе значение этих частиц видели в контексте синтеза белка в связи с дифференциацией клеток при эмбриогенезе. Хотя в мае 1940 г. Бельгия была оккупирована фашистской Германией, группе удалось проанализировать еще значительное количество разных тканей, взятых от различных животных, и соединить новую технологию ультрацентрифугирования с уже существующей и отточенной технологией дифференциального окрашивания и ферментативного расщепления РНК in situ. Однако условия работы становились все более тяжелыми. Получать научные журналы из Англии и Америки было невозможно[101]. После того как в ноябре 1941 г. немецкие оккупанты потребовали удалить из Брюссельского университета профессоров‑евреев, преподавательский состав прекратил работу, а вскоре университет был закрыт и группе Браше пришлось самораспуститься[102].

В хотя и предварительной, но большой по объему серии статей, опубликованных в 1943–1945 гг. в журнале «Enzymologia», Браше, Жене и Шантрен сформулировали свой главный вывод[103]: во взрослых клетках почти вся цитоплазматическая РНК концентрируется в макромолекулярных гранулах. Эти гранулы, в свою очередь, связаны со множеством ферментов, которые выполняют либо гидролитические, либо дыхательные функции. Это заставило Браше, исходя из распространенных в то время представлений о синтезе белка как о процессе, обратном протеолизу, предположить, что дыхательные ферменты поставляют необходимую для процесса энергию, в то время как гидролитические ферменты, среди которых имеется несколько пептидаз, катализируют разрыв пептидных связей в ходе процесса, обратного их обычному способу функционирования. Для того чтобы направить реакцию в сторону пептидного синтеза, предполагал Браше, РНК привязывает к себе синтезированные протеины и тем самым выводит их из химического равновесия в растворе. В пользу такого взгляда говорило также то наблюдение, что в специализированных клетках – таких, например, как клетки поджелудочной железы, производящие инсулин, или красные кровяные тельца, синтезирующие гемоглобин, – осаждались значительные количества этих протеинов, специфических для каждого вида клеток, вместе с цитоплазматическими частицами.

В ходе этой работы Браше высказал сомнения в справедливости предположения Клода, что эти его РНК – содержащие гранулы следует считать митохондриями. Ему, однако, не удалось разделить свои частицы на несколько фракций по величине. Помешали ему в этом «тяжелые условия военного времени и недостаток оборудования»[104]. С 1942 г. до окончания оккупации в распоряжении Браше не было лаборатории, поэтому до конца 1944 г. он не мог проводить никаких систематических экспериментов[105].

Калибровки

Иначе обстояли дела у Клода. К тому моменту, когда Браше опубликовал результаты своих опытов, Клод уже отказался от своей идеи о том, что обнаруженные им частицы – это митохондрии. Когда концентрация буферного раствора и условия центрифугирования немного изменялись, ресуспендированный осадок частиц уже не содержал в себе никакого гранулярного материала, величина которого соответствовала бы фрагментам митохондрий. Клод переименовал свои частицы в «микросомы»[106]. С сегодняшней точки зрения нам кажется само собой разумеющимся, что в конце 30‑х – начале 40‑х гг. XX в. ультрацентрифуга была подходящим инструментом для структурного расчленения протоплазмы. Однако в первые годы применения эта новая технология производила вначале не поддающиеся классификации сущности и, скорее, не упрощала, а усложняла традиционную цитологическую картину. Понадобилось десятилетие, чтобы новый инструмент нашел свое место в арсенале клеточной биологии и новое пространство представления было воспроизводимым образом соединено с классическим цитологическим и биохимическим знанием.

Эта калибровочная работа в основном была заслугой Клода, и новый научный объект, микросомы, нес на себе отпечаток его имени. В сотрудничестве с несколькими другими биохимиками, цитохимиками и энзимологами Института Рокфеллера (среди них были Роллин Хочкисс, Джордж Ходжбум и Уолтер Шнайдер) Клод во время войны без больших помех продолжал свою работу. Исследователи Института разрабатывали универсально применимые условия для количественного отделения микросом и прочих цитоплазматических везикул от микросом и подвергали стабилизированные фракции ферментативному картированию, или «биохимическому картированию», как они это называли[107]. Как только Джордж Ходжбум, Уолтер Шнайдер и Джордж Пэлэйд создали новый щадящий метод, основанный на центрифугировании в растворе сахарозы, который позволял выделять почти не поврежденные митохондрии[108], выяснилось, что большинство дыхательных ферментов, которые изначально были локализованы на «мелких частицах», перемещались вместе с митохондриями. Ферментный же рисунок микросом был сравнительно беден, довольно нерегулярен и не указывал ни в каком определенном направлении. По поводу того, в чем заключается роль микросом в обмене веществ, Клод еще и в конце 40‑х гг. мог высказывать только догадки. Он предполагал, что они, возможно, включены в некий «анаэробный механизм», а может быть, являют собой «промежуточную станцию передачи энергии при различных путях синтеза»[109].

Трудности

Только после освобождения Бельгии и окончания Второй мировой войны рабочая группа Браше снова смогла собраться в Брюсселе и приступить к регулярной работе в лаборатории. Юбер Шантрен занялся углубленным изучением размеров и гомогенности частиц, которые к тому времени уже заняли место в научной литературе под именем «микросом». В качестве исходной точки он избрал гомогенаты мышиной печени. По‑новому выставив и тщательно отрегулировав параметры центрифугирования на инсталлированной заново центрифуге Энрио–Югенара, Шантрен сумел в конце концов разделить пять фракций и тем самым поставить под сомнение тезис Клода, что следует строго различать митохондрии и микросомы. Шантреновы фракции обнаруживали градуальные различия в химическом составе, прежде всего в содержании РНК и ферментативной активности, но в качественном отношении свойства их были вполне сопоставимы друг с другом. Шантрен пришел к выводу, что «гранулы, похоже, можно разделять на столько групп, сколько захочется, и ничто в наших экспериментах и наблюдениях не указывает на то, что между разными группами частиц можно провести четкие демаркационные линии».[110] В дискуссии он вернулся к своим прежним наблюдениям относительно так называемой «свободной» рибонуклеиновой кислоты в цитоплазме дрожжей. Он предполагал, что континуум частиц может отражать постепенный процесс роста, в ходе которого «изначально "свободная" РНК в ходе развития включается в частицы, поддающиеся седиментации. Вполне возможно, что рибонуклеиновая кислота соединяется с мелкими частицами, которые в ходе развития растут»[111]. Может быть, микросомы – по крайней мере в том, что касается их особенного характера, – суть не что иное, как произвольные разделения цитоплазматического континуума? Казалось, их границы зависели скорее от условий центрифугирования, нежели от какого‑то характерного разделения, имеющего биологический смысл. Они представляли собой «методы препарирования».

Подобно Шантрену, Браше тоже некоторое время носился с идеей, что микросомы играют, возможно, некую роль в дифференциации ткани при процессе эмбриогенеза. При этом аналогия с РНК‑вирусами и идея о цитоплазматическом наследовании посредством так называемых плазмагенов не оставались на заднем плане, а служили вполне эксплицитной перспективой, на которую было нацелено изучение РНК‑содержащих макромолекул. Вместе с Джоном Шейвером из Пенсильванского университета Браше в конце 40‑х гг. начал работу по программе, в ходе которой он хотел проверить гипотезу о морфогенетическом действии гранул при индукции развития нервной системы. Шейвер и Браше впрыскивали вычлененные микросомы из различных эмбриональных тканей в делящиеся яйцеклетки амфибий. Вопреки их ожиданиям после длинной и трудоемкой серии опытов им пришлось констатировать, что в отношении индукции результаты ее «оказались отрицательными»[112].

В последовавшее затем десятилетие ни Клод, ни Браше не принадлежали к авангарду ученых сил, пытавшихся раскрыть секрет микросом с механистической точки зрения. Сильной стороной Клода была обстоятельная калибровка инструментов и стандартизация препарационных процедур. В последние годы своего пребывания в институте Рокфеллера перед возвращением в Бельгию в 1949 г. он начал использовать разрешающую способность своего электронного микроскопа для изучения агента, вызывающего раковые опухоли у кур, которым он интересовался и прежде. А Браше был, казалось, одержим идеей о возможном участии РНК в синтезе белка. Его всезатмевающий интерес к морфогенезу, однако, заставлял его больше внимания уделять исследованию роли микросом в эмбриогенезе.

⇐ Предыдущая20212223242526272829Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: