Нобелевская лекция А. Корнберга

Где бы ВЫ не были, что бы Вы не делали, чтобы Вы не читали - ищите методы решения научно технических задач и обязательно фиксируйте их, не надеясь на память!!!

Лекция нобелевского лауреата Артура Корнберга "Жизнь как химия" была им прочитана 28 июля 1991 г. на съезде Американской ассоциации по клинической химии (окаывается есть и такая химия). Я не знаю как и когда человек начинает понимать, что он представляет собой архисложный химический комбинат, в котором функционируют все разделы химии, которыми мы в обычных условиях не управляем, причем этот комбинат работает в очень сложных климатических, мехнических,и других условиях. Например, что происходит в организме, когда человек бегает, прыгает, падает, ударяется и испытывает морскую качку, и т.д. Скорость химических реакций тормозится или ускоряется? И только с какого то возраста вы начинаете понимать, какую сложную структуру представляет ваш организм, и начинаете ему, как вы думаете, помогать - таблетками, уколами и т.д. В соответствии с законом полноты частей системы человек обладает всей полнотой, но он еще обладает рядом систем которых нет в ТС, например, имунной, нервной, лимфатической и т.д. Возможно роботы будут обладать такими же системами и тогда придет время рассмотреть и обычные ТС -нужны ли им эти системы. Только читая эти строчки не говорите - ну уж нет, этого не будет никогда!

Итак, что сказал Корнберг? Вначале он немного поговорил об истории медицинской науки в 20 веке, а затем высказал соображения о том, куда мы идем. Для нас, как я представляю, его рассуждения весьма интересны.

"Первые два десятилетия 20 го века прошли под знаком ОХОТНИКОВ ЗА МИКРОБАМИ. Одного за другим они выслеживали микробов, вызывающие болезни, которые много столетий были самыми страшными бичами человечества: туберкулез, холеру, дифтерию (есть прекрасная книга "Охотники за микробами" Поль де Крюи – В.М.). С моей точки зрения Пастер зачинатель этого "охотничьего"клуба". Но оставалось несколько не менее ужасных заболеваний, которые нельзя было приписать микробам: Цинга, пеллагра, рахит, бери-бери. Понемногу выяснилось, что их вызывает недостаток того или иного из витаминов - веществ, присутствующих в пище в ничтожных количествах. Эти заболевания можно предотвратить или вылечить, питаясь продуктами, в которых есть витамины. Поэтому в 20-30 годы сложилась наука о питании, а на смену охотникам за микробами пришли охотники за витаминами. На протяжении; 40-50-х годов биохимики пытались разобраться в том, почему же необходим для здоровья каждый из витаминов. Они выяснили, что ключевые ферменты обмена веществ нуждаются в том или ином витамине как в коферменте: без него нарушается нормальный ход химической реакций которые обеспечивают клетки энергией, необходимой для их роста и жизнедеятельности. И тогда на первый план вышли охотники за ферментами."

Я хотел бы дополнить что были и есть еще охотники за вирусами. На этом же сайте, который вы сейчас читаете, в разделе" ИНСТРУМЕНТЫ" выставлена книга "От технологического брака до научного открытия", где на стр, 29 гл 4 описывается о том, как будущий академик Зильбер прошел мимо и не открыл вирусы. За этими охотниками появились новые - это охотники за генами или генные инженеры.

"Это те, кто выслеживает гены, служащие чертежами для изготовления ферментов, и обнаруживает дефектные гены, вызывающие наследственные заболевания. Биотехнология выросла в крупную отрасль промышленности, в которую вложены многие миллиарды долларов." Правда, наука продолжает неумолимо развиваться, и можно ожидать, что вскоре ведущая роль перейдет от охотников за генами к кому-то еще. К кому и когда? Я не исключаю, что... в центре внимания окажутся нейробиологи, которые будут использовать методы охотников за ферментами и генами для изучения того, как действует мозг. Как можно будет их назвать - охотниками за головами? Мы видим, что на протяжении всего 20-го столетия стоило выйти на первый план очередному поколению охотников, как в медицинской науке начинался новый золотой век. Однако нынешнее время, время охотников за генами, - безусловно, самое золотое из всех. (можно поспорить - Пастер тоже жил в золотое время!! - В.М.) Рождение генной инженерии и связанной с ней биотехнологии стало самым революционным прорывом в истории биологической науки. Трудно преувеличить его воздействие на медицину, сельское хозяйство и промышленность. Однако еще более революционно другое достижение, которое не привлекло такое внимания, - оно пока еще не имеет ни собственного имени, ни определенной области возможного практического применения. Я имею ввиду СЛИЯНИЯ РАЗНООБРАЗНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ МЕДИЦИНСКОЙ НАУКИ В ЕДИНУЮ ДИСЦИПЛИНУ."

Вспомните начало размышлений - Где бы ВЫ не были, что бы вы не читали и т.д. А не наступило ли время СЛИЯНИЯ РАЗНООБРАЗНЫХ МЕТОДОВ НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА В ЕДИНУЮ ДИСЦИПЛИНУ!!! Об этом позже.

Когда Корнберг в 1937г. поступал на медицинский факультет, как "иследования, так и преподавание там вели по отдельным разделам медицинской науки. Анатомия, бактериология, физиология, биохимия, патология, фармакология были так же мало связаны между собой, как тогда же, да и сейчас, дисциплины, изучаемые на физическом, химическом и биологическом факультетах. А факультетов генетики и нейробиологии в медицинских институтах тогда вообще не существовало. Сегодня положение радикально изменилось. И исследования, и преподавание во всех важнейших отраслях науки взаимно увязаны и, по существу, нераздельны. Объединение основных направлений медицинской науки произошло потому, что теперь эти ранее не связанные между собой дисциплины объясняются на едином языке - на языке ХИМИИ. И самая описательная из этих дисциплин - анатомия, и самая абстрактная - генетика сегодня превратились в разделы химии... То знаменательное внутреннее единство медицинской науки, о котором я говорю, впервые воплотилось в гении Луи Пастера. Начав как химик, он стал основателем микробиологии и иммунологии. Он в большей степени, чем любой другой ученый или даже любая научная школа, внес в медицину научный подход и придал ей современный вид. При этом созданная им микробная теория болезней несла на себе явный отпечаток его химического образования. Он пытался свести проблему болезни к ее элементарным составляющим, выделяя болезнетворное начало, очищая его до гомогенного состояния и вызывая с его помощью болезнь".

Далее автор доклада рассказывает об одной ошибке Л.Пастера, и, понимая, что и ошибки надо изучать, я приведу рассказ докладчика. Но мое восхищение Л.Пастером от этой ошибки не изменилось.

"За свою жизнь в науке Пастер сделал лишь одну серьезную ошибку. Несмотря на упорное сопротивление Либиха, Велера и других видных химиков, он показал, что в сбраживании сахара - превращении сахарозы в спирт и CO₂ - главную роль играют дрожжевые клетки. Но когда ему не удалось выделить из них вещество, способное сбраживать сахар, он со своей обычной категоричностью сделал вывод, что такое сложное химическое превращение может вызывать, видимо, лишь ЖИВАЯ клетка. Убежденность, красноречие и влияние Пастера были так велики, что на все дальнейшие попытки добиться спиртового брожения в бесклеточных системах смотрели косо или вообще не обращали внимания... В науке твердо укоренился витализм, и появление современной биохимии было задержано более чем на 30 лет."

Тот, кто читал о Либихе, должен знать, что Либих - это настоящий боец! И он ввязывался в драки и по более мелким проблемам. Поэтому мне слабо верится, чтобы Либих затрепетал перед Пастером.

"Лишь в начале 20-го века Эдуард Бюхнер из Мюнхена случайно обнаружил, что брожение могут вызывать и РАЗРУШЕННЫЕ дрожжевые клетки. Пытаясь сохранить экстракт дрожжей для повторных иммунизаций, он воспользовался традиционным домашним средством - добавил к нему сахар, как делают хозяйки, когда готовят джем или желе. При этом экстракт через некоторое время начинал пениться. Бюхнер мог бы просто счесть эксперимент неудачным, но у него хватило любознательности и проницательности поинтересоваться, что за газ вспенивает экстракт, и он обнаружил, что это CO₂ а в экстракте содержится другой продукт брожения - этанол. Так было открыто брожение в бесклеточном экстракте дрожжей."

Мне представляется, что читатель еще раз прочтет про ошибку Л.Пастера и еще раз увидит, как случайно сработал противоположный эксперимент, а мог сработать сознательно, если бы великие о нем знали. Эти противоположности - ЖИВАЯ клетка - разрушенная (не живая) клетка.

"Развивая это открытие, первые охотники за ферментами смогли повторить в пробирке все сложные ферментные реакции, с помощью которых дрожжи, а также мышцы используют сахар для получения энергии. Оказалось, что здесь действует по очереди дюжина ферментов, практически одинаковых и в дрожжах и в мышцах. Это неопровержимое свидетельство о единстве природных биохимических процссов. Такая универсальность биохимии, столь прочное усвоение живыми организмами химических уроков, которые они выучили еще на заре эволюции, теперь доказаны на примере почти всех аспектов роста и жизнедеятельности микробных, растительных и животных клеток. Универсальность основных процессов клеточной химии в природе стала одним из главных открытий нашего столетия. Успехи биохимиков в изучении брожения сахара должны были навсегда похоронить виталистический подход к обмену веществ, начало которому положил Пастер в прошлом веке. Однако витализм не хочет умирать, более того, он бессмертен. Мои попытки синтезировать ДНК в пробирке с помощью ферментов в начале 50-х годов кое - кто считал нелепыми или черезчур дерзкими. В то время уже удавалось соединить в одну цепь остатки сахаров и получать крахмал или синтезировать жиры из остатков уксусной кислоты, но от этого было еще очень далеко до синтеза ДНК, молекула которой в тысячи раз больше и требует при сборке ювелирной точности. Однако я всего лишь следовал традициям классической биохимии 20 века, в которой был воспитан. Я твердо верил, что биохимик, занимающийся ферментами, при должном прилежании может воспроизвести в пробирке любой процесс обмена веществ не хуже, чем это делает клетка. Мы делаем это даже лучше! Клетка очень стеснена в своих действиях, ее внутренняя среда представляет собой некий компромисс - там идут тысячи реакции, и лишь для немногих из них условия окаываются оптимальными. Биохимик же, в отличие от нее, имеет возможность подходить к делу куда более ТВОРЧЕСКИ. Он может в избытке снабжать фермент субстратом, удалять продукт реакции, обеспечивать оптимальные рH, концентрации солей металлов - это позволяет ему самым тщательным образом изучать ту или иную реакцию или путь метаболизма..."

Как Вы думаете-каким методом работает биохимик? По моему методом проб и удач!

"Я хотел бы заметить, что первоначальное изучение энзимологии ДНК, проводившееся на протяжении многих лет и щедро финансируемое Национальными институтами здоровья, не преследовало никакой практической цели и, казалось бы, не обещало появления препаратов или методов, способных облегчить жизнь человека. Однако, к моему удивлению и радости, иследование химии ДНК и ее репликации, репарации и перестроек оказало глубокое влияние на наше понимание клеточных процессов и болезней человека. Открытые в ходе его ферменты - нуклеазы,полимеразы, лигазы - в конечном счете стали основой и препаратов, используемых в химиотерапии рака, и способов лечения псориаза, СПИДа и герпеса, и радикальной генной инженерии, и метода рекомбинантных ДНК. На первый взгляд может показаться, что вряд ли разумно и практично искать способы борьбы с тем или иным заболеванием, решая фундаментальные проблемы биологии или химии, как будто бы не имеющие к этому заболеванию никакого отношения. Однако на всем протяжении истории медицинской науки именно удовлетворение собственной любознательности по поводу фундаментальных явлений природы оказалось самым практичным и самым дешевым путем к созданию эффективных лекарств и методов лечения. Исследования, не имевшие никакой практической цели, принесли нам большую часть важнейших открытий в медицине, в том числе рентгеновские лучи, пенициллин, вакцину против полиомиелита, моноклональные антитела, генную инженерию и метод рекомбинантных ДНК. В прошлом году здесь, в Вашингтоне, состоялась юбилейная конференция, посвященная двухсотлетию Патентной службы США. В ходе дискуссий, в которых участвовали и изобретатели, и представители компаний, и правительственные чиновники, выяснился один удивительный факт. Все согласились с тем, что старинное изречение - "Необходимость - мать изобретений" - обычно неверно: как правило, справедливо обратное: "Изобретение-мать необходимости"! Историки не раз отмечали, что изобретатели сплошь и рядом создавали такие вещи, которым приходилось много лет дожидаться признания своей практической ценности. Никому на самом деле не были нужны ни аэроплан, ни УКВ-радио, ни телевидение, ни ксерокопирование. Больше того, изобретателю ксерокса Честеру Карлтону понадобилось шесть лет на то, чтобы заинтересовать одну из компаний своим изобретением, и лишь двадцать лет спустя в продаже появился первый аппарат для ксерокопирования. Телефакс изобрели тридцать лет назад, но предметом первой необходимости он стал только теперь, когда стала работать хуже почта. Совершенно очевидно, что даже в промышленности изобретения рождаются в результате свободного творческого процесса и поэтому чаще случайны, чем целенаправленны. Всякое изобретение неизбежно вступает в конфликт с расчетливой предпринимательской стратегией.

..Урок, который следует извлечь из этих примеров, кристально ясен. ДЛЯ ЛЮБОГО ОБЩЕСТВА, ДЛЯ ЛЮБОЙ КУЛЬТУРЫ ЖИЗНЕННО ВАЖНА СПОСОБНОСТЬ ПОНИМАТЬ ПРИРОДУ ТВОРЧЕСТВА И НЕ СКУПИТЬСЯ НА ЕГО ПООЩРЕНИЕ. Какими бы далекими от повседневных нужд не представлялись фундаментальные исследования, именно они делают возможным прогресс в медицинской практике, так же, как принципиально новые изобретения становятся источником индустриального могущества...

Можно ли использовать эти же методы и достижения для изучения нервной системы и поведения человека? Этому мешает одно главное препятствие: даже врачам трудно согласиться с тем, что РАЗУМ - ЭТО МАТЕРИЯ И ТОЛЬКО МАТЕРИЯ. Тот же самый язык химии, на котором описывается работа сердца или печени, вполне годится для описания деятельности мозга. Уже достигнуты большие успехи в понимании химической основы некоторых дегенеративных заболеваний мозга. Опровергнуто догматическое утверждение, будто нервные клетки неспособны к регенерации: открыто по меньшей мере четыре фактора роста, вызывающие регенерацию нервных клеток... Можно было бы привести поразительные примеры глубокого воздействия простых химических соединений на поведение человека: опиаты и их природные родственники - энкефалины, алкоголь, никотин и так далее. Однако вместо этого я хотел бы остановиться на другом, не столь широко известном веществе - окситоцине"

Далее автор описывает это вещество, показывая, как эта небольшая молекула воздействует на человека.

"Пользуясь языком химии, можно рационально объяснить многие явления жизни - питание и поведение, здоровье и болезнь, (а возможно и творческий потенциал!! - В.М.) Химический язык не только обладает высокими эстетическими достоинствами, он связывает биологические науки с физическими. Это подлино международный язык, не знающий диалектов, язык на все времена, язык который позволяет нам понять, откуда мы взялись, что мы такое и кем позволят нам стать законы физического мира... Технические инструменты незаменимы, но наука по прежнему остается, по существу, одним из видов искусства, объект которого - Природа. Мы ищем разгадку ее неистощимых тайн с разных направлений, с большей или с меньшей настойчивостью, каждый в своей собственной манере, - наши эмоции, настроения, культурные традиции играют здесь не меньшую роль, чем в художественном творчестве. "

...Сенека как то сказал: ..."Всякое искусство - лишь подражание Природе."

"И с помощью науки мы стремимся лишь приблизиться к Природе настолько, насколько это возможно".

Итак, очень кратко итоги. Эволюция медицины - охотники за микробами, за витаминами, за ферментами, за генами, за головами. Превращение медицины в общую науку с общим языком - языком химии. Проведение двух противоположных экспериментов позволило установить универсальность основных процессов в клеточной химии. Проведение фундаментальных исследований работы клетки позволило получить громадный практический эффект. Изобретение - мать необходимости. Любое общество должно понимать природу творчества и не скупиться на его поощрение. Разум - это материя и только материя. Язык химии справедлив и для разума.

Пока и этих выводов достаточно. Мы можем сказать, что если творчество определяется мозгом, то оно тоже может выражаться на химическом языке. Вы можете сами вспомнить случаи, когда по каким то причинам Вы вдохновлялись, и принимали не тривиальные решения. Я думаю, язык химии для научно - технического творчества - ближайшее будующее.