Сиддхартха Мукерджи – Царь всех болезней. Биография рака (страница 83)

Недостающее экспериментальное звено появилось в лаборатории другого бывшего ассистента Вирхова, Теодора Бовери. Подобно Флеммингу, он предпочитал изучать простые клетки простых организмов – яйца морских ежей с продуваемых ветрами пляжей близ Неаполя. Яйцеклетки у морских ежей, как и у большинства животных, строго моногамны: как только один сперматозоид проникает в нее, она мгновенно ставит барьер, препятствующий проникновению прочих. После оплодотворения яйцеклетка делится, образуя сначала две, а потом четыре клетки – каждый раз удваивая хромосомы и поровну распределяя их между дочерними клетками. Чтобы понять механизм этого естественного расхождения хромосом, Бовери изобрел в высшей степени неестественный эксперимент: специальными химикатами он “раздел” яйцеклетку и принудительно оплодотворил ее двумя сперматозоидами сразу [806].

Как обнаружил Бовери, двойное оплодотворение влекло за собой полнейший хромосомный хаос: в клетке оказывался тройной набор хромосом, который равномерно распределить по потомкам совершенно невозможно. Яйцеклетка морского ежа, неспособная нормально распределить хромосомы по дочерним клеткам, приходила в полнейшее внутреннее расстройство. Отдельные клетки, которые получали правильную комбинацию из всех положенных морскому ежу 36 хромосом, развивались нормально. Получившие же ущербную комбинацию не могли развиваться вообще либо прерывали развитие и гибли. Бовери сделал вывод, что хромосомы должны переносить какую-то информацию, жизненно важную для нормального развития и размножения клеток.

Это заключение позволило Бовери выдвинуть смелую, хотя и надуманную гипотезу о природе базовой аномальности раковых клеток. Поскольку там так бросаются в глаза хромосомные аберрации, Бовери предположил, что в них-то и кроется причина характерного для рака патологического разрастания тканей.

Бовери поймал себя на том, что невольно возвращается к Галену, к старой доброй теории об общей для всех видов рака аномалии – “единой причине карцином”, как назвал эту теорию Бовери. Злокачественные опухоли он не считал “неестественной группой разнородных заболеваний”[807]. За всеми ними стояло общее клеточное свойство, единообразная аномалия, порождаемая уродливыми хромосомами, а значит, внутренняя для раковой клетки аномалия. Бовери не мог указать на природу этого глубинного внутреннего нарушения, однако именно в нем видел “единую причину карцином” – не в хаосе черной желчи, а в хаосе голубых хромосом.

В 1914 году Бовери опубликовал свою хромосомную теорию рака в изящной научной брошюре “Касательно происхождения злокачественных опухолей” – шедевре из фактов, фантазий и вдохновенных догадок, сшивших в единое логическое полотно морских ежей и концепцию злокачественности. Однако теория столкнулась с неожиданной проблемой: ей противоречил факт, который никак не удавалось объяснить. В 1910-м, за четыре года до публикации Бовери, сотрудник Рокфеллеровского института Пейтон Раус продемонстрировал, что один из видов рака у кур вызывает вирус, названный потом вирусом саркомы Рауса, или ВСР [808].

Очевидно, что в качестве причинных факторов вирус Рауса и хромосомы Бовери казались совершенно несовместимыми. Вирус – патоген, вторгающийся в клетку извне и чужеродный ей. Хромосомы – внутренняя структура, присущая самой клетке. Две противоположности никак не могли претендовать на звание “единой причины” одного и того же заболевания. Как внутренняя структура и наравне с ней инфекционный агент могут сотворить рак?

Без надежных доказательств обеих концепций теория вирусного происхождения рака казалась и привлекательнее, и правдоподобнее. Вирусы, изначально найденные в 1898 году как субмикроскопические инфекционные частицы, вызывающие заболевания у растений[809], все чаще представали виновниками и самых разных патологий животных, включая человека. В 1909-м, за год до получения Раусом его онкогенного вируса, Карл Ландштейнер предположил, что другой вирус вызывает полиомиелит[810]. К началу 1920-х удалось выделить и культивировать в лабораторных условиях вирусы коровьей оспы и герпеса человека, что еще прочнее связало этот класс патогенов с болезнями животных.

Несомненно, вера в вирусную природу рака подпитывалась и надеждой на исцеление. Если причина рака внешняя, инфекционная, то найти лекарства от него представляется куда более вероятным. Как показал Дженнер, вакцинация вирусом коровьей оспы предотвращала заболевание куда более опасной для человека натуральной оспой. Открытие Раусом вируса, вызывающего рак – пусть даже и у кур, – немедленно наводило на мысль о вакцине против рака. И напротив, теория Бовери о том, что рак обусловлен какой-то таинственной проблемой с хромосомными нитями, держалась на весьма скудных экспериментальных доказательствах и не сулила никаких перспектив исцеления.

Пока понимание механизмов канцерогенеза буксовало на распутье между вирусами и хромосомами, биология в начале XX века стремительно продвинулась в понимании функционирования нормальной клетки. Семена этой революции посеял застенчивый близорукий монах из уединенного аббатства в чешском городе Брно (Брюнн, если по-немецки). Грегор Мендель в качестве хобби разводил и скрещивал горох. В начале 1860-х, работая в одиночку, он определил у чистых линий гороха несколько явных признаков, которые из поколения в поколение наследовались неизменно в двух вариантах: окраска цветков, текстура поверхности горошин, высота растения и еще четыре характеристики. Переопыляя с помощью кисточки и крошечного пинцета, например, высокие растения с низкими, Мендель наткнулся на поразительный феномен. От скрещивания низких экземпляров с высокими никогда не получались растения среднего размера – только высокие. А от скрещивания линий с разной поверхностью семян – морщинистой и гладкой – получались растения только с морщинистыми горошинами.

Этот эксперимент позволил сделать далеко идущие выводы: наследственные черты, предположил Мендель, переносятся между поколениями независимыми и неделимыми пакетами. Биологические сущности передают потомству “инструкции” в виде таких вот единиц информации[811].

Мендель наблюдал и описывал только лежащее на поверхности – сами наследуемые черты вроде цвета, структуры, размеров. Он никак не мог увидеть или угадать, что служит переносчиком этой информации в следующие поколения растений. Примитивный световой микроскоп, едва позволявший заглянуть внутрь клетки, уж точно не мог выявить скрытый в ней механизм наследования. Мендель даже не придумал названия для обнаруженных им единиц наследственности; только спустя десятилетия, в 1909 году, ботаник Иогансен окрестил их генами[812]. Однако название – всего лишь название, оно не предлагало никакого объяснения их структуры или функций. Исследования Менделя подняли провокационный вопрос, зависший над биологией на целых полвека: в какой материальной, физической форме эти “гены” – единицы наследственности – содержатся в клетке?

В 1910 году в Нью-Йорке Томас Хант Морган, эмбриолог из Колумбийского университета, наконец ответил на этот вопрос[813]. Подобно Менделю, Морган был пылким селекционером, только разводил он не горох, а плодовых мушек, дрозофил, тысячами выращивая их на гниющих бананах в так называемой Мушиной комнате. Как и Мендель, он обнаружил, что наследственные признаки передаются в поколениях мушек неделимыми единицами – например, цвет глаз и узор крыльев наследовались в чистом виде, не смешиваясь.

А еще Морган заметил, что некоторые редкие черты у дрозофил неразрывно “сцеплены” с полом: например, белоглазость встречалась исключительно у самцов. Поскольку, как он знал, наследование пола связано с хромосомами, гены должны были входить в состав хромосом – нитчатых структур, обнаруженных Флеммингом 30 лет назад. И действительно, многие наблюдения Флемминга касательно свойств хромосом начали обретать для Моргана смысл. Во время клеточного деления хромосомы удваиваются, а вместе с ними удваиваются и гены, передаваясь так от клетки к клетке, от родителей к потомкам. Хромосомные нарушения вызывают нарушения клеточного деления и эмбрионального развития у морских ежей, а значит, за эти отклонения наверняка должны отвечать аномальные гены. В 1915 году Морган добавил важный блок к фундаменту теории наследственности, заложенному Менделем: гены находятся в хромосомах. Именно переход хромосом в дочерние клетки во время деления и позволяет генам передаваться от родительской клетки ее потомкам.

Третий прорыв в построении концепции гена обусловили работы Освальда Эвери, бактериолога из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке[814]. Мендель обнаружил, что дискретные единицы информации (гены) передаются от поколения к поколению, то есть вертикально. Морган доказал, что они переносятся хромосомами. Эвери в 1926 году открыл, что у некоторых бактериальных видов гены могут передаваться еще и горизонтально – от бактерии к ее соседке. Даже мертвые, инертные бактерии – простое скопление химических соединений – могли передавать живым собратьям генетическую информацию. Отсюда напрашивался вывод, что за ее перенос отвечает какое-то инертное химическое вещество. Эвери разделил убитых высокой температурой бактерий на химические составляющие и в поисках носителя генов принялся тестировать каждый компонент по отдельности. В 1944 году команда Эвери сообщила, что наследственную информацию переносит соединение под названием дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Вещество, которое ученые считали чуть ли не клеточным балластом без особых функций – “глупой молекулой”, как пренебрежительно назвал ее Макс Дельбрюк, – оказалось центральным носителем генетической информации в клетке, наименее глупой молекулой во всем химическом мире.