Иногда ученые совершают открытия не целенаправленно, а, можно сказать, совершенно случайно. Так, молекулярный биолог Кристиан Рене Де Дюв обнаружил клеточные органеллы лизосомы только потому, что перед этим оставил приготовленный препарат на несколько дней в холодильнике и забыл о нем. За эту «забывчивость» ученый получил Нобелевскую премию.
Всем известно, что Нобелевскую премию дают за выдающиеся открытия, однако мало кто знает, что именно им предшествовало. Спору нет, иногда к открытию приводят целенаправленные и точно рассчитанные действия, но бывает и так, что ученый обнаруживает совсем не то, что планировал (и это оказывается куда более ценным, чем предполагаемый результат). Или же открытие является результатом совершенно случайных действий. И тогда вполне логично, что Нобелевскую премию присуждали «за разгильдяйство», «за нежелание соблюдать чистоту» (вспомните историю с Александром Флемингом) или «за забывчивость». Именно о последнем случае и будет наш рассказ, тем более что эта история произошла во время рождественских каникул. И главным ее героем является замечательный бельгийский биолог Кристиан Рене Де Дюв.
Этот выдающийся ученый, работавший тогда в лаборатории при медицинской школе Католического университета в Лувене, вообще-то исходно занимался совсем другими вещами, которые вряд ли привели бы его к великому открытию — он изучал механизм действия гормона инсулина. Однако в этой области результаты его работ ныне известны лишь специалистам. Но сейчас любой школьник или студент, увлекающийся биологией, знает, что такие важные клеточные органеллы, как лизосомы и пероксисомы, были открыты именно Кристианом Де Дювом.
Собственно говоря, с того самого времени, как была открыта живая клетка, ученые не могли понять одну в общем-то достаточно простую вещь: каков механизм внутриклеточного пищеварения? Наблюдения показывали, что клетка вполне способна «проглотить» достаточно крупные органические частицы и переварить их, однако никто не знал, как это происходит. Само собой, биологи догадывались, что внутри нее имеются все необходимые ферменты, но где они находятся и как работают, не мог сказать ни один исследователь.
Кроме того, здесь была еще одна проблема системного характера — ведь если эти ферменты расщепляют органические вещества, то они должны быть опасны и для самой клетки — она ведь состоит из таких же органических молекул. Значит, просто так в цитоплазме они находиться не могут — иначе последняя будет быстро ими же переварена. Но где клетка прячет эти опасные вещества? И почему они начинают работать только тогда, когда рядом с ними появляется пища? На эти вопросы четких ответов не было, хотя предположений имелось, конечно же, много.
Но вернемся к деятельности Де Дюва — ученый, которого вышеописанная проблема не особенно интересовала, в какой-то момент понял, что для изучения биохимических свойств клеток необходимо разделить их на отдельные компоненты путем центрифугирования. При достаточно быстром вращении клеточное содержимое разделялось на фракции, в которых оказывались различные по весу составляющие клеток. Таким образом элементарную единицу всего живого можно было «разобрать на запчасти».
Увлеченный новым методом (который разработал его друг и коллега Альбер Клод), Де Дюв и его сотрудники сразу же начали центрифугировать клетки печени крысы и в скором времени получили несколько различных фракций. Они были следующими: ядро, содержащее хромосомы; митохондрии, играющие роль «энергетических станций» клетки, микросомы (впоследствии названные рибосомами) и супернатант — жидкая часть клетки. Впрочем, такое разделение не особенно устраивало исследователей, и они в скором времени придумали, как разделить каждую фракцию на подфракции. Это дало биологам возможность изучить чуть ли не свойства каждой органеллы в отдельности.
Так вот, практически сразу же после первых удачных опытов Де Дюв и его коллеги обнаружили, что активность фермента кислой фосфатазы, содержащегося в митохондриальной фракции, на пятый день после фракционирования была гораздо выше, чем в первый день. Это весьма заинтересовало исследователей — подобное казалось чем-то загадочным, поскольку данный фермент не был активным компонентом митохондрий. Однако уже тогда было известно, что кислая фосфотаза, катализирующая распад органических молекул с отсоединением их фосфатных групп, участвует в клеточном пищеварении. Но что же она делала в этой фракции? И почему ее активность возрастала с течением времени?
Раздумывая над этим, Кристиан Де Дюв перед рождественскими каникулами в 1949 году приготовил несколько митохондриальных фракций и положил их в морозилку, рассчитывая заняться изучением данного вопроса после отдыха. Когда он после праздников вновь появился в лаборатории, то не сразу вспомнил о препаратах, и они пролежали там еще несколько дней. Наконец, вспомнив о фракциях и вытащив их из холодильника, ученый увидел, что приготовленные им препараты вдруг почему-то… лизировались (то есть сами себя переварили).
Де Дюв внимательно изучил остатки фракций и понял, что произошло следующее — замерзшая вода образовала кристаллики, которые повредили таинственные емкости, где хранились эти самые ферменты. Теперь нужно было выяснить, что же это были за хранилища. Де Дюву удалось разделить митохондриальную фракцию на подфракции, там он и обнаружил странные пузырьки, окруженные мембраной. Внутри них обнаружилась и кислая фосфотаза, и другие пищеварительные ферменты. Так Де Дюв открыл одну из самых важных клеточных органелл — лизосому, благодаря которой осуществляется внутриклеточное пищеварение.
Позже ученый и его коллеги выяснили, почему же содержащиеся в лизосоме ферменты не повреждают саму оболочку хранилища. Оказывается, все они работают только в кислой среде, но в спокойном состоянии внутри лизосомы среда строго нейтральная.
Когда же происходит соединение этой органеллы с пузырьком, несущим пищу, то включается молекулярный «насос», накачивающий в образовавшуюся пищеварительную вакуоль ионы водорода. Среда становится кислой, и ферменты «включаются». Кстати, именно это и послужило объяснением тому, что активность кислой фосфотазы увеличивалась в течение пяти дней после фракционирования. Дело в том, что «насос» часто запускается просто после механического контакта лизосомы с каким-либо пузырьком. Таким образом, центрифугирование просто «включило» ферменты.
Чуть позже, в середине 50-х годов прошлого столетия, Де Дюв и его коллеги открыли еще одну клеточную органеллу — пероксисому, которая содержала большое количество ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции (ее назвали так потому, что одной из функций этой органеллы является разложение вредной для клетки перекиси водорода). И вот за все это в 1974 году Де Дюву совместно с Альбером Клодом и Джорджем Э. Паладе была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.
Что и говорить, вручение этой престижной награды было в данном случае совершенно справедливо — действительно, открытия группы Де Дюва позволили разгадать множество тайн клеточной физиологии. Однако следует заметить, что ученому нужно было благодарить за нее свою забывчивость, без которой получение премии было бы вряд ли возможно…
Антон Евсеев
