лучшее.
Глава 9 Живое или неживое?
В этой главе мы поговорим о вирусах (несомненно, объектах нанонауки) и о том, как вирусология порождает новые, конечно же, нанотехнологии.
Слово “вирус” знакомо, наверное, всем, но мало кто представляет себе, что это такое. Так вот, вирус – это ДНК (или РНК) в белковой оболочке, нечто пограничное между живым и неживым. А честь открытия вирусов принадлежит русскому ученому Дмитрию Иосифовичу Ивановскому (1864–1920). Готов поставить десять к одному, что фамилия эта до сего момента была вам неизвестна. Если я ошибся, то примите мои извинения, поздравление с выигрышем и восхищение вашей эрудицией. Внакладе же я не останусь, потому что девяносто девять других читателей с лихвой компенсируют мой проигрыш вам.
Дмитрий Ивановский родился в родовом поместье под Гдовом близ Санкт- Петербурга. Это имение стало последним осколком некогда огромного состояния. Земельная реформа Александра II и отмена крепостного права лишили Ивановских и этого источника существования, а ранняя смерть отца семейства довершила крах. Вдова с пятью детьми перебралась в столицу, где едва сводила концы с концами, получая маленькую пенсию. Хроническое безденежье наложило отпечаток на молодые годы Дмитрия Ивановского, да и потом преследовало его – видно, так ему на роду было написано. Плюс состоял в том, что он был просто вынужден уделять большое внимание учебе, чтобы оканчивать все курсы в числе первых учеников и получать стипендии для продолжения образования, а беспрестанное репетиторство, которым он стал заниматься еще в гимназии ради заработка, приучило к самодисциплине и закалило характер.
После гимназии Ивановский поступил на отделение естественной истории физико- математического факультета Петербургского университета. Под “естественной историей” понимались тогда химия и биология, а преподавали их в университете такие корифеи отечественной и мировой науки, как Дмитрий Иванович Менделеев, ботаник Андрей Николаевич Бекетов [27] и Андрей Сергеевич Фаминцын, один из пионеров исследований фотосинтеза, введший в научный оборот хорошо всем известный термин “обмен веществ” применительно к растениям. Под их руководством Ивановский грыз гранит науки, параллельно подрабатывая лаборантом в лаборатории физиологии растений и анатомии и приобщаясь там к самостоятельной научной деятельности.
После окончания университета Ивановского вместе с его однокурсником В. Половцевым отправили “в поле” на юг России (теперешнюю Украину и Молдавию) изучать болезни табака, которые причиняли большие убытки. В первый же сезон молодым исследователям удалось установить, что местный табак поражен двумя болезнями совершенно разной природы. Одна из них, которую они назвали “рябухой”, вызывалась микроскопическим грибком-паразитом, распространение которого было связано с климатическими условиями местности. Вторая имела похожие внешние симптомы: у больного растения некоторые участки листа теряли зеленое красящее вещество, хлорофилл, а другие, наоборот, накапливали его более энергично, вследствие чего лист становился пятнистым. Болезнь была заразной и передавалась от растения к растению неведомым образом. Буквально за год до этого ее описал голландский ботаник Адольф Майер, давший ей название “мозаичной болезни”.
Фаминцын предложил Ивановскому продолжить исследования, чтобы выявить возбудителя болезни. Нельзя сказать, что Ивановский с радостью ухватился за это предложение, более того, он от него упорно отказывался, боясь завалить порученное дело и не оправдать высокого доверия учителей. Он был классическим русским интеллигентом, скромным, неуверенным в себе, вечно сомневающимся, в общем, рефлектирующим.
Признаем, что основания для сомнений были. Микробиология – наука о микробах – находилась тогда в самом начале своего бума, непрекращающегося по сей день. Стараниями Луи Пастера (1822–1895) было окончательно установлено, что заразные болезни вызываются мельчайшими живыми организмами – микробами или бактериями, которые проникают в тело человека или животных. Параллельно Роберт Кох (1843–1910) разработал основные методы исследования бактерий, после чего открытия новых бактерий – возбудителей разных болезней – посыпались как из рога изобилия. Но возбудители некоторых болезней, причем таких распространенных, как оспа, бешенство и корь, никак не давались в руки ученых.
Пастер элегантно обошел это препятствие, создав вакцину от бешенства без проникновения в тайну того, что же, собственно, вызывает эту болезнь. А несколькими десятилетиями раньше то же самое сделал Дженнер с оспой. Можно сказать, что и в этих случаях технологии шли впереди науки. Но проблема между тем оставалась. В случае растений она усугублялась тем, что необходимо было обнаружить именно возбудителя болезни, половинчатый результат в виде создания вакцины не проходил, ибо вакцин для растений не существует. Надежда на то, что начинающий исследователь преуспеет там, где потерпели фиаско его более опытные коллеги, была весьма призрачной.
Как бы то ни было, Ивановский взялся за исследования, деля время между Петербургским университетом, табачными плантациями Никитского ботанического сада в Ялте и Ботанической лабораторией Академии наук. Квинтэссенцией его работы был эксперимент, который задним числом кажется элементарным и даже самоочевидным. Ивановский пропустил сок больного растения через фильтр – так называемую свечу Шамберлена, ученика Пастера, который ввел ее в употребление для отделения микробов от жидкости. Она представляет собой полый цилиндрик из пористой глины, “фарфора”, закрытый с одного конца. Его вставляют в просверленную пробку, а ту плотно вгоняют в горлышко стеклянной колбы. Затем через верхний открытый конец в цилиндрик наливают жидкость, содержащую бактерии. При откачке из колбы воздуха жидкость проходит через стенки цилиндрика и стекает вниз, бактерии же не могут пройти через мелкие поры и остаются на стенках.
Классики науки утверждали, что отфильтрованная жидкость уже не содержит бактерий и, следовательно, не является заразной. Но в случае с соком растений, больных табачной мозаикой, это оказалось не так. “Сверх всякого ожидания, – писал Ивановский, – оказалось, что и после фильтрования через глиняные фильтры Шамберлена способность сока передавать болезнь не уничтожалась”. Эта простая, ничем не примечательная для неспециалиста фраза означала переворот в науке. Ивановский впервые в истории обнаружил нечто сверхмалое, способное вызывает инфекционное заболевание.
О природе этого нечто Ивановский высказался довольно осторожно. Это могла быть “бактерия, способная проходить через фильтр благодаря своим ничтожным размерам, или выделяемый ею растворимый яд, способный сам по себе вызвать всю внешнюю картину заболевания”. Кроме того, Ивановский установил, что заболевшее от фильтрованного сока растение способно передать заразу другому – здоровому, то в свою очередь – третьему и т. д. Все указывало на то, что заразное начало в организме растения размножается, а это было весомым аргументом в пользу бактериальной версии. Но дальнейшего развития этих исследований не последовало.
14 февраля 1892 года Ивановский сделал в Академии наук доклад “О двух болезнях табака”, в котором обобщил результаты пятилетних исследований. Именно эта дата считается в мировой науке днем рождении вирусологии. Европейская научная общественность была оповещена об открытии через статьи, опубликованные в немецких журналах. Департамент земледелия получил от Ивановского практические рекомендации по мерам борьбы с болезнями табака, которые сводились к обязательному введению севооборота и повышению культуры земледелия. Ивановскому была присуждена ученая степень доктора философии. Этим все и закончилось.
Новоиспеченному доктору философии была предложена новая тема для исследований, гораздо более важная с народно- хозяйственной точки зрения, – процесс спиртового брожения под действием дрожжей. Причина столь резкой смены курса была довольно прозаичной. Дело в том, что российская наука в те годы практически не финансировалась государством. Д.И. Менделеев, находившийся в привилегированном положении, получал из казны на всю свою лабораторию триста рублей в год. Конечно, тогдашний рубль и нынешний ни в какое сравнение не идут, но, по какому курсу ни считай, все равно выходит очень мало. Другие не получали и того, зачастую оплачивая расходы на исследования из собственного кармана. И естественно, при возможности добывали, говоря современным языком, гранты и выполняли хоздоговорные работы.
В те годы считалось, что с научной точки зрения процесс спиртового брожения под действием дрожжей не представляет большого интереса, потому что на все значимые вопросы (или почти на все уже) ответил Пастер. Но Ивановский с его склонностью все подвергать сомнению воспроизвел описанные эксперименты и обнаружил ряд фактов, противоречивших господствовавшим тогда взглядам. Он, в частности, показал, что продуктивность дрожжей зависит не только от недостатка кислорода в системе, но и от присутствия азотсодержащих веществ, а кроме того, от используемой линии дрожжей, культивирование которых он ввел в практику лабораторий. Все это имело самое непосредственное отношение к промышленности. Ивановский организовал на базе Технологического института специальные курсы по подготовке экспертов для спиртовой отрасли, на которые приезжали слушатели даже из-за рубежа. А еще он защитил в 1896 году квалификационную диссертацию “Изучение спиртовой ферментации”, которая позволила ему получить должность приват-доцента в Петербургском университете,
