Текст книги "Нобелевские премии по физиологии или медицине за 100 лет"

В 1932 г. Тинберген женился на Элизабет «Лис» Амелие Руттен (Elisabeth “Lies” Amelie Rutten). У них было два сына и три дочери.

Тинберген умер 21 декабря 1988 года в возрасте 81 года.

ЛИТЕРАТУРА

Работы Фриша:

Пчелы, их зрения, обоняние, вкус и язык. М., 1955;

Из жизни пчел. М., 1980;

The Dancing Bees: An Acount of the Life and Senses of the Honeybee. New York, 1955;

Man and the Living World. New York, 1963;

Bees: Their Vision, Chemical Senses and Language. Ithaca, New York, 1972;

Animal Architecture. New York, 1983.

О нем:

Васильева E. EL, Халифман И. А. Сквозь толщу лет: Повести, очерки. М., 1982;

A Biologist Remembers. New York, 1967;

Current Biography Yearbook. New York, 1974.P. 130–133;

Biographical Memoirs of the Fellows of the Royal Society. V. 29. London, 1983. P. 197–200.

Работы Лоренца:

Кольцо царя Соломона. М., 1980;

Год серого гуся. М., 1984;

Агрессия (так называемое «зло»). М., 1994;

Оборотная сторона зеркала. М., 1998;

Человек находит друга. СПб., 1998;

On Aggression. New York, 1966;

Evolution and Modification of Behavior. Chicago, 1967;

Studies in Animal and Human Behavior. Cambridge, Massachusetts, 1970-71.

О нем:

Холличер В. Человек и агрессия. 3. Фрейд и К. Лоренс в свете марксизма. М., 1975;

Evans R. Konrad Lorenz: The Man and His Ideas. New York, 1975;

Current Biography Yearbook. New York, 1977. P. 274–277.

Работы Тинбергена:

Осы, птицы, люди. М., 1970;

Мир серебристой чайки. М., 1974;

Поведение животных. М., 1985;

Социальное поведение животных. М., 1993;

The Animal in its World: Explorations of an Ethologist, 1932-72. Cambridge, Massachusetts, 1972-73;

Early Childhood Autism: An Ethological Approach. Berlin, 1972.

О нем:

Current Biography Yearbook. New York, 1975. P. 414–416.

О них:

Hindle R. A., Thorpe W. H. Nobel recognition for ethology //Nature. 1973. V. 245. N. 5425. P. 346;

Marler P, Griffin D. R. The 1973 Nobel Prize for Physiology or Medicine//Science. 1973. V. 182. N. 4111. P. 464–466;

From bees, geese and wasps to man. Nobel Prize goes to three noted animal behaviorists // Sci. News. 1973. V. 104. N. 16. P. 244;

Физиология клетки и физиологическая химия

АЛЬБЕР КЛОД, Бельгия

(ALBERT CLAUDE)

1899–1983

КРИСТИАН ДЕ ДЮВ, Бельгия

(CHRISTIAN DE DUVE)

1917

ДЖОРДЖ Э. ПАЛАДЕ, США

(GEORGE Е. PALADE)

1912

1910

1929

1931

1937

1943

1947 (а)

1953

1955

1964

1971

1974

1985

1991

1992

1994

1999

ФОРМУЛИРОВКА НОБЕЛЕВСКОГО КОМИТЕТА: «за открытия, касающиеся структурной и функциональной организации клетки».

СУТЬ ОТКРЫТИЯ: за применение электронной микроскопии к исследованию клетки, позволившее открыть существование эндоплазматического ретикулума (Клод), рибосом и комплекса Гольджи (Паладе), митохондрий и лизосом (Де Дюв).

ПРЕДЫСТОРИЯ

Голландец Антон ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, 1632–1723) был первым, кто использовал оптический прибор не для наблюдения за небесными телами, а, наоборот, для исследования микромира. В письмах, которые он на протяжении нескольких десятилетий посылал в Лондонское Королевское общество, Левенгук подробно излагал свои наблюдения над микробами. Несколько меньшее внимание он уделял неподвижным клеткам более сложных организмов. Его энтузиазм заразил многих, и постепенно, по мере совершенствования микроскопов появлялись все более подробные описания мелких деталей строения тканей. Особенную интенсивность этот процесс приобрел с середины XIX века.

Были описаны: клеточная мембрана, ядро с содержащимися в нем хромосомами и некоторые другие менее значительные детали строения. Однако разрешающая способность даже самого совершенного светового микроскопа ограничена длиной световой волны, исследование же более мелких объектов требовало использования принципиально новых методов и это существенно задерживало развитие знаний о физиологической роли органелл (микроскопических «внутренних органов») клетки.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

В середине 1940-х годов в этой области был достигнут значительный прогресс, когда сотрудники Рокфеллеровского института в Нью-Йорке предложили два новых подхода. Одно из новшеств заключалось в приложении к биологии клеточных структур метода электронной микроскопии, к тому времени уже существовавшего в течение нескольких лет и имевшего разрешающую способность на несколько порядков выше, чем его световой предшественник. Другой подход состоял в разработке методики химического изучения деталей клеточного строения, доступных электронному микроскопу. Для этой цели ткани тщательно гомогенизировали (измельчали), после чего центрифугировали с большой скоростью. Поскольку разные клеточные компоненты имеют разную плотность, в пробирке они разделялись: самые тяжелые (клеточные ядра) оказывались на ее дне, самые легкие – вверху. Эта методика называется дифференциальным центрифугированием и является прекрасным дополнением к электронной микроскопии.

Клод, работая в 1930–1940 годы в Рокфеллеровском институте, сыграл ведущую роль в приложении электронного микроскопа к изучению клеток животных и в разработке дифференциального центрифугирования. Первые электронно-микроскопические снимки клеток и клеточных компонентов, которые представляли новую и крайне важную биологическую информацию, были опубликованы около 1945 года. Вскоре Клод опубликовал описание и самой методики дифференциального центрифугирования – того, что с небольшими усовершенствованиями осталось одним из наиболее важных методических приемов в клеточной биологии. С применения этих двух методик и началась современная клеточная биология.

Клод и К. Портер (К. Porter) открыли существование в цитоплазме клетки эндоплазматического ретикулума (ЭПР) – сложной сети чрезвычайно тонких мембран. Они показали, что ЭПР представляет собой многоскладчатый спавшийся мешок и занимает большую часть цитоплазмы.

Морфолог Паладе подхватил направление исследований, предложенное Клодом, и в 1947 году начал работу в Рокфеллеровском институте. Он добавил важные методические усовершенствования и к дифференциальному центрифугированию, и к электронной микроскопии. Особенно он способствовал комбинированию этих двух методов для того, чтобы получить биологическую информацию фундаментального значения. До этого он работал с Портером, исповедуя традиционный для морфологов описательный подход, и основное свое внимание уделял внеядерным органеллам клетки. Занимаясь электронной микроскопией митохондрий, Паладе открыл и описал покрывающие внешнюю сторону мембран ЭПР мелкие зернистые компоненты, которые позднее были названы рибосомами.

В сотрудничестве с другими исследователями Паладе выяснил, что рибосомы в клетке отвечают за синтез белка. В серии чрезвычайно элегантных и тонких работ было показано, как белки, вырабатываемые рибосомами, расположенными на внешней стороне ретикулума, проникают в пространство между их мембранами, мигрируют в другие органеллы – комплекс Гольджи (по имени лауреата Нобелевской премии 1906 года), где принимают форму, подходящую для секреции.

Совместно с Портером Паладе исследовал эндоплазматический ретикулум и ультраструктуру химических синапсов. В 1955 году вместе с Клодом они показали, что микросомы Клода являются фрагментами эндоплазматического ретикулума, а рибосомы состоят из рибонуклеопротеинов. После этого они начали комплексный морфологический и биохимической анализ секреторного процесса в поджелудочной железе морской свинки. Было продемонстрировано множество деталей секреторного процесса и других важных результатов структурно-функционального анализа клеточных компонентов.

В это время биохимик Де Дюв изучал химический состав клеточных структур. Эта работа стала возможной благодаря вкладу, сделанному Клодом в область химического разделения клеточных компонентов. Де Дюв начал свою работу, используя дифференциальное центрифугирование и исследовал распределение различных ферментов в четырех фракциях, выделенных по методике Клода. Это были ядра, митохондрии (производители энергии в клетке), микросомы (фрагментированный эндоплазматический ретикулум) и клеточный сок. Затем Де Дюв по осаждению некоторых ферментов понял, что они не могут принадлежать ни к одному из известных морфологических компонентов клетки. Ферменты осаждались в виде особой пятой фракции. Поскольку все эти ферменты были способны расщеплять клеточные структуры, Де Дюв сделал вывод о том, что в клетке они должны быть заключены в специальные частицы (чтобы не повредить саму клетку). Вскоре Де Дюв вместе со специалистами по микроскопии нашел эти предсказанные им вместилища ферментов, получившие название лизосом.

Было показано, что лизосомы не участвуют в тех клеточных процессах, где есть опасность разрушения нужных веществ. Лизосомы помогают клетке в защите от бактерий. В лизосомах происходит расщепление ненужных клетке веществ, а образовавшиеся в результате такого расщепления компоненты используются клеткой либо для строительства нужных веществ, либо для получения энергии. Они также используются в апоптозе — программируемой гибели клеток, например, для обновления изношенных тканей. В обычных условиях клетка защищена от агрессивных ферментов мембраной лизосом, но при запуске реакции апоптоза лизосомальные мембраны повреждаются, и лизосомы становятся для клетки «пилюлями самоубийства». Лизосомы представляют интерес и для практической медицины. Существуют наследственные заболевания с дефицитом лизосомальных ферментов. Это приводит к накоплению в лизосомах неперевариваемого материала, что в свою очеред влечет за собой нарушение функций клетки. Де Дюв открыл также существование еще одного клеточного компонента – пероксисом.

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

После своего возникновения биология клетки быстро превратилась в одну из наиболее важных биологических наук. Все дальнейшие исследования, проводимые на клеточном и субклеточном уровнях, стали в качестве обязательного компонента включать попытку ответить на вопрос о том, какие органеллы участвуют в данном процессе. Появились подробные описания структуры и функций каждого из описанных Клодом, Де Дювом и Паладе органелл – преобразование энергии в митохондриях, синтез белка в рибосомах, его транспортировка в комплекс Гольджи и хранение там, расщепление веществ в лизосомах.

БИОГРАФИИ:

КЛОД

Клод родился 24 августа 1899 года в Лонглиере в Арденах, Бельгия, в местности, покрытой заповедными дубовыми лесами. В те времена в Лонглиере проживало всего 800 человек. Матери Альбера Марии Клод (Marie Claude) тогда было 45 лет, отцу Флорентену Клод (Florentin Claude) – булочнику – 43 года. Когда Альберу было семь лет, его мать умерла от рака груди, оставив четверых детей. Школа была расположена в километре от дома Альбера и примерно на таком же расстояния от других деревень. Все уроки велись одновременно, в одном классе и одним учителем. Смерть матери подорвала благосостояние семьи, и через некоторое время было решено переехать в Атус, преуспевающую область сталелитейных заводов, где преобладал немецкий язык. На немецком пелись церковные гимны и велись занятия в школе, в которую определили Альбера. Через два года им пришлось вернуться в Лонглиер в связи с болезнью дяди, пережившего инсульт и парализованного. Тетя также было больна и вскоре на плечи Альбера легли обязанности по уходу за ними. С внешним миром их связывали только визиты врача, который делал регулярные осмотры и приезжал в случае критического положения. Длительные беседы с врачом и наблюдение за угасанием больных подвигли Альбера на изучение медицины. Он смог поступить в Льежский университет в Бельгии ив 1928 году получил медицинский диплом. Клод провел зиму 1928/1929 годов в Берлине. Летом 1929 года он начал работу в Рокфеллеровском институте и с тех пор работал там.

В 1935 г. Клод женился на Джой Гильдер (Joy Gilder). У них родилась дочь.

Клод умер в Брюсселе 22 мая 1983 года в возрасте 83 лет.

ДЕ ДЮВ

Кристиан Рене Мария Жозеф Де Дюв родился 2 октября 1917 года в Теймс-Диттоне, пригороде Лондона, в бельгийско-немецкой семье, получившей убежище в Англии в годы Первой мировой войны. Его родители – Альфонс Де Дюв (Alphonse De Duve) и Мадлен Пунгс (Madaleine Pungs). Семья вернулась в Бельгию в 1920 году, и Кристиан рос в портовом Антверпене с его полуфранцузским-полуфламандс-ким населением. Он поступил в Католический университет в городе Лёвен (1934), успев до этого побывать во многих европейских странах и выучившись говорить на четырех языках. Его образование, согласно традициям иезуитских школ, было сосредоточено на гуманитарных предметах, однако Кристиан решил изучать медицину. Медицинские занятия оставляли много свободного времени, и существовала университетская традиция, что лучшие студенты участвовали в работе научных лабораторий. Де Дюв поступил в лабораторию физиологии исследовать действие инсулина на потреблении глюкозы. В 1941 году он получил высшее медицинское образование. В том же году началась война, и после службы в армии и недолгого плена Де Дюв возвратился в Лёвен, чтобы продолжить исследования. Он объединил свою научную работу с клинической интернатурой в Институте рака. К 1946 году Де Дюв представил диссертацию, посвященную механизму действия инсулина, которую защитил с высшей оценкой. Тогда же он опубликовал книгу «Глюкоза, инсулин и диабет».

В 1946–1947 годы Де Дюв получил хорошо финансируемую работу в Медицинском Нобелевском институте в Стокгольме, в лаборатории Теорелля (Нобелевская премия 1955 года). Затем Де Дюв провел шесть месяцев в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, работая с Карлом и Герти Кори (оба – Нобелевская премия 1947 года). Там же Де Дюв сотрудничал с Сазерлендом (Нобелевская премия 1971 года). В 1947 году он возвратился в Лёвен, чтобы заняться преподованием физиологической химии на медицинском факультете, и в 1951 году стал профессором. Его основными научными интересами тогда были инсулин и глюкагон. Исследование биохимии этих гормонов привело его в 1955 году к открытию лизосом и пероксисом. В 1962 году Де Дюв был назначен профессором Рокфеллеровского института в Нью-Йорке, и с тех пор делил время между двумя университетами.

В 1943 году Де Дюв женился на Жанин Эрман (Janine Herman). У них родились два сына и две дочери.

ПАЛАДЕ

Джордж Эмиль Паладе родился 19 ноября 1912 года в Яссах, в восточной части Румынии в семье Эмиля Паладе (Emil Palade) и Констаны Кантемир (Constana Cantemir). Там он учился и получил степень бакалавра. Несмотря на желание отца видеть сына философом, Джордж в 1930 году поступил в Медицинскую школу Бухарестского университета. Интерес к фундаментальным биомедицинским наукам привел Паладе в анатомическую лабораторию. Его учили главным образом терапии, но докторскую диссертацию он выполнил по микроскопической анатомии и на довольно необычном предмете – нефроне китообразного Delphinus delphi. Паладе пытался понять структуру нефрона и ее связь с приспособлением млекопитающего к жизни в морской воде. Паладе получил высшее образование в 1940 году и после короткого периода работы в терапевтическом отделении вернулся к анатомии. В течение Второй мировой войны он находился на медицинской службе в румынской армии, а после войны (1946) прибыл в США для продолжения исследований. Паладе работал в течение нескольких месяцев в лаборатории биологии в Нью-Йоркском университете и познакомился там с Клодом, прибывшим вести семинар по электронной микроскопии. После короткого обсуждения Клод пригласил Паладе работать в Рокфеллеровском институте в отделе патологии. В середине 1960-х годов их лаборатория начала ряд исследований мембранного биогенеза в эукариотических клетках. В 1973 году Паладе оставил Рокфеллеровский университет, чтобы перейти в Медицинскую школу Йельского университета.

У Паладе есть сын и дочь от первого брака (1941) с Ириной Малакса (Irina Malaxa). После ее кончины в 1969 году Паладе женился в 1970 году на Мэрилин Фаркхак (Marilyn Farquhak), специалисте по клеточной биологии.

ЛИТЕРАТУРА

Работы Клода:

Fractionation of chicken tumor extracts by high speed centrifugation // Am. J. Cancer. 1937. V. 30. P. 742–745;

Distribution of nucleic acids in the cell and the morphological constitution of cytoplasm // Biol. Symp. 1943. V. 10. P. 111–129;

Fractionation of mammalian liver cells by differential centrifugation. I and II // J. Exp. Med. 1946. V. 84. P. 51–89;

The nature of the Golgi apparatus. I and II // J. Morphol. 1949. V. 85. P. 35–111 (with G. Palade).

О нем:

Tata J.R. Nobel Prize 1974 / International news //Nature. 1974. V. 252. N. 5478. P. 4–5;

Porter K. R.; Novikoff A. B. The 1974 Nobel Prize for Physiology or Medicine // Science. 1974. V. 186. N.4163.P. 516–520;

The 1974 Nobel Prize. Medicine: The world ofthe cell//Sci. News. 1974. V. 106.N. 16.P.244–245. Biographical Encyclopedia of Scientists. New York, 1981. P. 151.

Работы Де Дюва:

Идентификация и характеристики особых цитоплазматических частиц печени крысы ⁄ Функциональная биохимия клеточных структур. Симп. II. 2. М., 1961. С. 11–16;

Лизосомы – новый тип цитоплазматических частиц ⁄ Структурные компоненты клетки. М., 1962. С. 128–172;

Лизосома ⁄ Структура и функция клетки. М., 1964. С. 90–103;

Путешествие в мир живой клетки. М., 1987;

Lysosomes, a new group of cytoplasmic particles // Subcellular Particles. Symposium, Woods Hole, Massachusetts, 1958. P. 128–188;

Lysosomes and chemotherapy // Biological approaches to cancer chemotherapy. 1960. P. 101–112;

A Guided Tour of the Living Cell. New York, 1984.

О нем:

Tata J.R. Nobel Prize 1974 / International news //Nature. 1974. V. 252. N. 5478. P. 4–5;

Porter K. R.; Novikoff A. B. The 1974 Nobel Prize for Physiology or Medicine // Science. 1974. V. 186. N.4163.P. 516–520;

The 1974 Nobel Prize. Medicine: The world ofthe cell//Sci. News. 1974. V. 106. N. 16. P. 244–245.

Biographical Encyclopedia of Scientists. New York, 1981. P. 193–194.

Работы Паладе:

Функциональные изменения структуры компонентов клетки ⁄ Структурные компоненты клетки. М., 1962. С. 58–77;

Liver microsomes // J. Biophys. Biochem. Cytol. 1956. V. 2. P. 171–200 (with P. Siekovitz);

Pancreatic microsomes. An integrated morphological and biochemical study // J. Biophys. Biochem. Cytol. 1956. V. 2. P. 671–690 (withP. Siekovitz);

Functional changes in the structure of cell components // Subcellular Particles. Symposium, Woods Hole, Massachusetts, 1958. P. 64–80.

О нем:

Tata J.R. Nobel Prize 1974 / International news //Nature. 1974. V. 252. N. 5478. P. 4–5;

Porter K. R.; Novikoff A. B. The 1974 Nobel Prize for Physiology or Medicine // Science. 1974. V.186.N.4163.P. 516–520;

The 1974 Nobel Prize. Medicine: The world ofthe cell//Sci. News. 1974. V. 106.N. 16.P.244–245.

Biographical Encyclopedia of Scientists. New York, 1981. P. 612.

Генетика и эмбриология

ДЭВИД БАЛТИМОР, США

(DAVID BALTIMORE)

1938

РЕНАТО ДУЛЬБЕККО, США

(RENATO DULBECCO)

1914

ХОУАРД МАРТИН ТЕМИН, США

(HOWARD MARTIN TEMIN)

1934–1994

1933

1935

1946

1958

1959

1962

1965

1966 (а)

1968

1969

1975

1978

1983

1989

1993

1995

ФОРМУЛИРОВКА НОБЕЛЕВСКОГО КОМИТЕТА: «за открытия, касающиеся взаимодействия между вирусами опухолей и генетическим материалом клетки»

СУТЬ ОТКРЫТИЯ: за раскрытие механизма действия онкогенных вирусов (Дульбекко) и открытие обратной транскриптазы (Балтимор и Темин).

ПРЕДЫСТОРИЯ

Законы генетики были открыты в 1854–1863 годах Грегором Иоганном Менделем (Gregor Johann Mendel, 1822–1884) в опытах по скрещиванию сортов гороха. Законы Менделя, опубликованные в 1866 году, были забыты и вновь открыты в 1900 году Карлом Эрихом Корренсом (Carl Erich Correns, 1864–1933), Хуго Де Фризом (Hugo De Vries, 1848–1935) и Эрихом Чермак-Зейзенеггом (Erich Tschermak-Seysenegg, 1871–1962).

Существование носителей наследственности постулировал еще Мендель (1866). В 1909 году Вильгельм Людвиг Иогансен (Wilhelm Ludwig Johannsen, 1857–1927) назвал их генами (от греч. genos — род, происхождение). Морган (Нобелевская премия 1933 года) доказал, что гены упорядоченно расположены в хромосомах («как бусины на нитке»).

В 1869 году швейцарский патологоанатом Иоган Фридрих Мишер (Johan Friedrich Miescher, 1811–1887) обнаружил в клеточном ядре новое вещество нуклеин (лат. nucleus — ядро), которое в 1889 году Рихард Альтманн (Richard Altmann, 1852–1901) переименовал в нуклеиновую кислоту. Было показано, что хромосомы состоят из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и белков. В 1944 году Освальд Теодор Эйвери (Oswald Theodore Avery, 1877–1955), К. М. Маклеод (С. М. Macleod) и М. Маккарти (М. McCarty) показали, что наследственные признаки могут быть переданы от одной бактерии к другой путем переноса чистой ДНК (без белков). В начале 1940-х годов Торбьёрн Касперссон (Tornbjom Caspersson) и Ж. Л. Браше (J. L. Brachet) постулировали роль рибонуклеиновой кислоты (РНК) в синтезе белка. В 1953 году Крик и Уотсон (Нобелевская премия 1962 года) описали структуру молекулы ДНК.

Скорость большинства химических реакций в живом организме регулируется биологическими катализаторами – белками-ферментами (лат. fermentum — закваска), или энзимами (от греч. en — внутри и zyme — закваска). Каждый фермент катализирует превращение одного вещества или одной группы веществ. В 1902 году А. Э. Гаррод (А. Е. Garrod) описал несколько форм наследственной ферментативной недостаточности, и высказал предположение о том, что генетический дефект проявляется недостаточностью синтеза одного из ферментов. Бидл и Тейтем (Нобелевская премия 1958 года) доказали, что структура каждого синтезируемого белка закодирована в одном из генов; таким образом, гены управляют синтезом белков, в том числе и ферментов, то есть: ген→ фермент→ реакция→ функция.

В 1957 году Крик (Нобелевская премия 1962 года) предположил, что на матрице ДНК в строгом порядке выстраиваются некие вещества, переносящие аминокислоты в строящуюся молекулу белка. В 1957 году Э. Волькиным (Е. Volkin) и Л. Астраханом (L. Astrachan) из фага Е. coli была выделена фракция рибонуклеиновой кислоты, которую Жакоб и Моно (Нобелевская премия 1965 года) описали потом как матричную, или информационную РНК (иРНК), считывающую информацию с ДНК и предающую ее аппарату белкового синтеза.

Холли (Нобелевская премия 1968 года) раскрыл структуру транспортной РНК (тРНК). Таким образом, было закончено описание механизма, с помощью которого генетическая информация воплощается в белковой молекуле и далее – в функциях организма: ДНК иРНК + тРНК рибосома белок реакция функция.

Микробиологи не раз наблюдали, как на колониях бактерий появлялись светлые пятна – проявление гибели клеток, зараженных вирусом (фагом). Явление было названо лизогенией (от греч. lysis — разложение, распад, растворение и genos – род, происхождение). Борде (Нобелевская премия 1919 года) впервые показал поразительный факт наследования лизогении бактериальными клетками.

На возможность наличия у бактерий генов указал Ф. Гриффит (F. Griffith) в 1928 году. Тогда же Бернет (Нобелевская премия 1960 года) высказал предположение, о том, что бактериальные вирусы (фаги) или их предшественники (профаги) существуют как часть наследственного материала бактериальных клеток.

В 1934–1943 годах года Эжен и Элизабет Волльман (Eugene, Elisabeth Wollman) показали, что если бактерию заразить фагом, то все происходящие из нее бактерии будут выделять такой же фаг. В соответствии с гипотезой Волльмана, кроме истинных вирусов существовали близкие им формы, включенные в генетический материал бактерии (и вместе с ним наследующиеся).

Борде и Э. Рено (Е. Renaux) не согласились с Волльманами: если бактериофаги являются частью генетического материала, то как они могут быть ответственны за лизис (разрушение) бактерий? Взгляды Волльманов не получили признания, и единственной поддержкой их было то, что в 1936 году Бернет (Нобелевская премия 1960 года) и Д. Лаш (D. Lush), обсуждая механизм устойчивости к фагу, вызываемой другим фагом, отметили, что фаг может изменять структуру генов бактерии.

Наличие генетического материала у бактерий доказали в 1943 году Дельбрюк и Лурия (Нобелевская премия 1969 года), представив данные о спонтанных мутациях, которые происходят в бактериях (вследствие чего иногда повышается их устойчивость к действию бактериофагов).

В 1950 году Львов (Нобелевская премия 1965 года) подтвердил, что потомки единичной бактерии, зараженной фагом, наследуют от нее фаг в неактивной форме. Эту форму он назвал профагом. Профаг, заражая бактерию, может присоединяться к ее ДНК и становиться частью гененетического аппарата клетки. Под действием внешнего фактора (например, ультафиолетовых лучей) профаг отделяется от ДНК, превращается в фаг и уничтожает бактерию. В 1953 году Ледерберг (Нобелевская премия 1958 года) экспериментально доказал, что бактериофаги и профаги могут существовать как часть наследственного материала бактериальных клеток.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

Предположение о том, что вирусы могут вызывать опухоли, высказывал еще в 1911 году Роус (Нобелевская премия 1966 года), изучавший саркомы и лейкозы у цыплят. Однако это наблюдение в течение долгого времени расценивалось как биологический курьез, и только в 1950-е годы было показано, что и у других животных, например, у мышей, вирусы могут вызывать лейкозы и иные опухоли. Стали доступны методы культивирования клеток в лабораторных условиях. Применяя их, Дульбекко и его коллеги обнаружили явление трансформации — вызываемого некоторыми причинами, в том числе и вирусами, перехода от нормального (регулируемого) роста клеток к опухолевому (нерегулируемому и неограниченному). В норме деление клеток возможно лишь до момента, когда делящиеся клетки начинают вторгаться в пределы других тканей. Тогда некая контролирующая рост система вырабатывает сигнал, ограничивающий деление клеток. Оказалось, что трансформацию способны вызывать вирусы, содержащие ДНК (ДНК-вирусы), и вирусы, основу которых составляет РНК (РНК-вирусы).

Дульбекко решил исследовать действие относительно просто устроенного ДНК-вируса на клетки, культивируемые в лабораторных условиях. Он обнаружил, что репликация вируса вела либо к деструкции клеток в сочетании с высвобождением новых вирусных частиц, либо к трансформации клеток. Трансформированные клетки вирусов уже не продуцировали. Возник вопрос: исчезает ли вирус после того, как вызывает трансформацию клеток, или его генетический материал остается в трансформированных клетках? Обнаружение некоторых следов вируса показало, что вторая из названных возможностей более вероятна. Дульбекко и его коллеги смогли доказать, что генетический материал вируса включается в геном трансформированных клеток, то есть клетки приобретают новые наследственные свойства, полученные ими от инфицирующего их вируса.

Генетический материал ДНК-вирусов, используемых в этих исследованиях, содержал информацию, достаточную для синтеза примерно семи белков. Как позднее было показано другими авторами, для того, чтобы вызвать трансформацию клеток, достаточно всего какой-то части генетического материала вируса, содержащей информацию для синтеза одного-двух белков. Природа этих белков была подвергнута изучению.

Темин, ученик Дульбекко, начиная с конца 1950-х годов изучал другой тип вирусов, генетическим материалом которого является РНК. Он отметил, что после инфицирования вирусами этого типа клетки приобретали некоторые свойства, указывавшие на включение вирусного генетического материала в геном клетки. Поначалу трудно было понять, как может включаться в геном клеток генетическая информация вирусов, записанная в виде РНК. Темин вынужден был постулировать, что это все-таки происходит (так же, как и в случае с ДНК-вирусами) и предположить, что в белковой оболочке некоторых вирусов есть фермент, обеспечивающий считывание информации с РНК на ДНК. Большинством ученых его идея была воспринята как ересь, противоречащая главной догме молекулярной биологии тех дней, а догма гласила: передача информации в природе происходит только от ДНК к РНК, но не наоборот!

Перелом произошел в 1970 году, когда одновременно и независимо друг от друга Темин и Балтимор доказали существование в РНК-вирусах специфического фермента, способного делать ДНК-копии с РНК. Фермент назвали обратной транскриптазой. До этого Балтимор изучал ферменты, копирующие РНК с РНК. Используя те же методы, он смог показать что, репликация опухолевых РНК-вирусов включает в себя передачу информации через ДНК.

Темин показал, что генетический материал вирусов может храниться в ДНК животных в виде провирусов, то есть неактивных форм. При активации провируса он индуцирует синтез опухолеобразующих белков, которые блокируют внутриклеточную программу ограничения роста, и трансформированная клетка начинает бесконтрольно расти и делиться.

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Окончательные доказательства возникновения ДНК-копии опухолевых РНК-вирусов, интегрированной в геном трансформированных клеток, представили другие авторы. Они выделили ДНК из трансформированных клеток и ввели ее в здоровые клетки, после чего в этих клетках началось образование новых опухолевых РНК-вирусов.

Опубликование данных об обратной транскриптазе (1970) вызвало взрыв интереса к этой области биологии. Обратная транскриптаза стала главной темой исследований десяти последующих лет. Вирусный генетический материал подобного типа нашли во всех клетках, но его количество и биологическая активность были весьма вариабельны. При некоторых условиях этот генетический материал мог вызвать трансформацию роста клеток и появление опухолей. Оказалось, что можно устранить из опухолевых РНК-вирусов генетическую информацию, ответственную за трансформацию клетки, не нарушая при этом способности вирусов к самовоспроизведению.

Сам Темин основной причиной возникновения рака считал все же не репликацию РНК опухолевых вирусов, а воздействие иных канцерогенов, например, веществ содержащихся в табачном дыме, на ДНК клеток, в результате чего возникают «гены рака».

Вирусы, обладающие активностью обратной транскриптазы, и хранящиеся в неактивной форме в структуре ДНК клетки, были названы ретровирусами. Сам Балтимор обнаружил восемь таких ретровирусов. Как оказалось, они вызвают некоторые формы рака, гепатиты и СПИД. Разработка способов лечения этих заболеваний стала возможной только после работ Дульбекко, Темина и Балтимора.

БИОГРАФИИ:

ДУЛЬБЕККО

Дульбекко родился 22 февраля 1914 года в Катанзаро, Италия в семье Леонардо Дульбекко (Leonardo Dulbecco) и Марии Вирдии (Maria Virdia). В 16 лет он закончил среднюю школу (1930) и поступил в Туринский университет, где проявил себя как талантливый студент, живо интересующийся биологией. Его учителем был профессор анатомии Джузеппе Леви (Giuseppe Levi). В лаборатории Леви он познакомился с двумя студентами – Лурия (Нобелевская премия 1969 года) и Леви-Монтальчини (Нобелевская премия 1986 года), которые как старшие (Дульбекко был на два года моложе всех своих товарищей) оказали значительное влияние на его развитие.