Они восстанавливаются!

Мы с Володькой сидели на куске пегматита и болтали ногами в воде. Перед нами расстилалась гладь уральского горного озера, над водой склонялись березы, за спиной шумел сосновый лес. Вороша песок, мы выбирали темно-красные камешки. Это гранаты. Они не чистой воды, сильно трещиноватые и не представляют никакой ювелирной ценности. Но слово чего стоит: гранаты!

Незадолго до революции некий златоустовский купец выстроил на берегу озера Большое Миассово дачу. Купец был богатый и дачу соорудил преотменную. В ней было ни много ни мало десять комнат, четыре закрытые веранды и большие подвалы. К берегу спускалась дорожка, выложенная крупными плоскими камнями. Не дача, а дворец! Имени купца никто не помнит, но рассказывают, что, едва успев отстроить дом, он объелся пельменями и душу богу отдал, и дача его лет сорок в основном пустовала и ветшала, а изредка горела.

Район между Ильменским озером и Большим Миассово - природный минералогический музей, равного которому, вероятно, нет на всей планете. Вскоре после революции В. И. Ленин подписал декрет об организации Ильменского государственного заповедника. Сокровища родной природы были взяты под охрану государства, и началось планомерное их изучение.

А дача стояла. До нее отовсюду было далеко, а теперь она еще оказалась на заповедной территории. Использовать ее было трудно. Некоторое время в ней находилась турбаза, во время войны размещался госпиталь. После войны она пустовала. И когда Тимофеев-Ресовский попросил разрешения дать ему это здание для организации летней биостанции, все были только рады: здание пустует, а на балансе числится. Вскоре дачу отремонтировали, поставили возле нее пять финских домиков для жилья, и биостанция начала свое славное существование. Она стала знаменитой. Я уже говорил о том, как Колюша умеет увлекать людей. Каждое лето организовывалось "расширенное лабораторное совещание", на которое приглашались крупные и интересные ученые. А за ними тянулась молодежь. Вырастал палаточный городок, и начиналось бурное обсуждение самых животрепещущих научных проблем.

С Володькой я познакомился как раз на одном из миассовских совещаний. Володька - это Владимир Иванович Корогодин, сейчас он молодой доктор биологических наук (в то время - молодой кандидат тех же самых наук, работавший в Москве), известный радиобиолог, экспериментирующий на дрожжевых клетках. В Миассово он мне рассказал о весьма интересных результатах своих опытов. Он облучал дрожжевые клетки высокими дозами рентгеновых лучей. И часть их сразу высевал на питательную среду, а часть в течение суток держал в водопроводной воде и только потом сеял. И оказалась удивительная вещь: "выдержанные" клетки давали больше, гораздо больше колоний, чем контрольные. Он рассуждал о том, как эти данные можно объяснить.

- Понимаешь, Викторыч (почему-то меня коллеги называют именно так), если бы я ничего не знал, я бы сказал, что клетки восстанавливаются от повреждений. Но ведь считается, что потеря способности к образованию колоний - результат мутаций. А всем известно, что мутации невосстановимы.

Я смеюсь и рассказываю о результатах своих опытов с семенами гороха. Мы попробовали облучить сухие семена и потом намачивать их в разных растворах. Под влиянием многих веществ число хромосомных мутаций в корешках, выросших из облученных семян, резко уменьшалось. Эти результаты тоже можно было бы объяснить восстановлением, если бы не общепринятые взгляды. Володька рассказывает о других своих опытах, свидетельствующих о том же, Потом я говорю о продолжении своих опытов.

Уже в течение двух лет я вместе с Львом Царапкиным только тем и занимался, что выяснял возможность восстановления клеток от генетических поражений. Эксперименты, которые привели нас к этому, были поставлены в какой-то мере случайно. Чтобы рассказать об этих опытах, нужно вернуться несколько назад.

Долгое время считали, что на степень лучевого поражения можно влиять только в очень и очень ограниченных пределах. Но в конце 40-х годов вышла в свет работа некоего Бэйрона с сотрудниками, работа, никакого отношения к биологии не имевшая. Он облучал водные растворы белков и измерял степень их повреждения. Если в раствор добавлялось определенное вещество - глютатион, поражение в несколько раз уменьшалось.

Когда я прочел эту работу, мне пришла в голову шальная мысль: а что, если глютатион способен защищать от лучевого поражения и живые организмы? Неслыханно? Но несколькими мышами можно было пожертвовать. Правда, в лаборатории не было глютатиона, но наш химик сумел приготовить цистеин - вещество, входящее в состав глютатиона. Мы ввели цистеин мышам, после чего облучили их смертельной дозой и стали ждать. Удивительное произошло. Смертность оказалась примерно вдвое ниже, чем в контроле, облученном той же дозой, но без введения цистеина. Мысль, приведшая к нашим опытам, напрашивалась сама собой, и такие же опыты, как наши, после прочтения статьи Бэйрона поставили во многих лабораториях мира. Первым опубликовал результаты американец Гарвей Патт.

Потом стали пытаться применять в таких же опытах Другие вещества, и некоторые из них дали результаты, похожие на те, что давал цистеин. Но во всех случаях вещества оказывали защиту, только если вводились животным до облучения. Если их вводили после облучения, даже через пару минут, они не только не оказывали защитного действия, а иногда даже, наоборот, повышали смертность. Правда, насколько смертность облученных мышей связана с генетическим поражением клеток, в то время было сказать трудно. Но мы поставили такие же опыты на корешках гороха. Если перед облучением они помещались в раствор цистеина, то хромосомных мутаций в них было значительно меньше. Если же их помещали в цистеин сразу после облучения, то так же, как и в опытах на мышах, цистеин никакого эффекта не оказывал.

Однако из этих опытов нельзя было сделать заключение, что облученные клетки способны восстанавливаться от генетических повреждений. В те годы были очень популярны результаты опытов Тодея и Рида. Эти английские ученые попробовали облучить корешки бобов в присутствии и в отсутствии кислорода. Измеряли рост и учитывали число хромосомных мутаций. В отсутствии кислорода эффект уменьшался примерно в два с половиной раза. Это было в 1947 году. Через два года они повторили опыт, взяв в качестве источника облучения не рентгеновы, а альфа-лучи. В этих опытах кислород не оказал никакого влияния на результаты.

Данные, полученные Тодеем и Ридом, сильно напоминали результаты опытов по облучению воды. В них было твердо установлено, что при использовании рентгеновых лучей образуется довольно большое количество перекиси водорода, а при облучении альфа-лучами ее обнаружить не удается. Между тем перекись водорода, сильный окислитель, может повреждать клеточные структуры. Возникла и расцвела пышным цветом "теория непрямого действия радиации". Суть ее сводилась к тому, что под влиянием облучения из молекул воды (которых больше всего в живых клетках) образуются активные химические продукты (речь шла при этом не только о перекиси водорода), которые и вызывают биологический эффект.

С этой точки зрения действие цистеина объяснялось просто. Он обладает высоким сродством к продуктам разложения воды. Эти продукты жадно соединяются с цистеином, чем часть эффекта снимается. Продолжительность существования активных продуктов - доли секунды, и потому неэффективность цистеина после облучения находилась в соответствии с теорией.

Однако с течением времени стали накапливаться факты, говорившие против столь большой роли "непрямого действия", какую ей приписывали многие радиобиологи. В таком случае эффект цистеина можно было объяснять и тем, что он способствует восстановлению клеток от повреждений. Отсутствие эффекта при использовании цистеина после облучения могло быть связано с тем, что первичные повреждения слишком быстро переходят в необратимую форму. Отсюда возникла фантастическая идея: попробовать применить цистеин после облучения, но в таких условиях, когда развитие повреждения сильно замедлено.

Идеальным объектом для осуществления нашей идеи представлялись покоящиеся семена, в которых жизненные процессы очень замедлены. А в таком случае поражение, очевидно, должно развиваться гораздо медленнее. Опыты поставить было просто, но мы их не ставили. У людей, занимающихся научной работой, как правило, идей гораздо больше, чем возможностей для их осуществления. Если бы нам нечего было делать, то мы бы занялись этими опытами давно. Но если честно признаться, хоть идея и была, мы не очень рассчитывали на успех. И когда все-таки поставили опыты, сделали это не от богатой жизни.

В 1955 году мы переехали из одного города в другой. На новом месте возможности для нормальной работы создаются постепенно. Так и тут, переехать переехали, а облучать первое время было нечем. Однако у запасливого Льва оказался мешочек со старыми семенами гороха. Облучили их два года назад. Почему бы сейчас, когда наступил вынужденный перерыв, не проверить с помощью этих семян нашу старую идею? Правда, два года - очень уж большой срок, даже если поражение в сухих семенах и развивается очень медленно. Но не сидеть же без дела.

Мы взяли старые семена и разделили их на две части. Одну замочили в растворе цистеина, а другую в воде - для сравнения. Подсчитали число генетических изменений в клетках и не поверили своим глазам: цистеин несколько снижал их число. Это через два-то года! А когда новая установка для облучения была смонтирована и интервал между облучением и началом намачивания был сокращен с двух лет до двух суток, эффект значительно возрос.

Стало быть, клетки способны как-то восстанавливаться от радиационно-генетических повреждений? Нет, все не так просто. В науке полученному факту всегда можно дать не одно объяснение. И всегда нужно искать дополнительные подтверждения. Так и здесь, мы ставили опыт за опытом, но все еще не решались сделать вывод о восстановлении клеток от генетических повреждений. Мы были особенно осторожны, потому что такой вывод шел бы вразрез с общепринятыми взглядами, к тому же давно сложившимися.

Но тут я познакомился с Корогодиным, и оказалось, что его терзают те же сомнения. Особенно существенно, что он работал на другом объекте и ставил опыты другого рода, но приходил к тем же выводам. Кроме того, наши опыты хорошо дополняли друг друга. На семенах и проростках легко изучать генетические изменения, многие из них непосредственно можно увидеть под микроскопом. Но на этом объекте крайне трудно следить за последовательными поколениями облученных клеток. Что же касается дрожжей, то внутри клеток здесь ничего не видно. Даже о том, что в основе их гибели лежат генетические изменения, приходится только догадываться. Однако на них очень легко прослеживать судьбу клеток; при желании можно строить даже точные клеточные родословные.

И здесь, на берегу уральского озера, мы, наконец, поверили в то, что восстановление действительно существует. Стали ставить новые опыты уже совместно. К нам присоединился тоже гостивший на биостанции Олег Малиновский из Ленинграда. Он так заинтересовался проблемой восстановления, что попробовал ею заняться и продолжает это до сих пор.