Тимо Зибер - Дикие гены

Когда он в 1960 году представил свою идею на научном конгрессе, это стало настоящим событием, поскольку в то время разделение заряженных частиц на биологической мембране считалось абсолютно невозможным, а тут вдруг явился какой-то тип, который пытается доказывать обратное. Реакция была примерно такой же, как если бы он заявил, что ему удалось распилить магнит пополам и засунуть положительный полюс в один карман, а отрицательный – в другой. Сэр

Ханс Кребс, один из самых выдающихся ученых, занимавшихся в то время клеточным обменом веществ, назвал идею Митчелла возвратом к древним представлениям о «жизненной силе». Он вообще считал, что для начала Митчелл должен как-то разумно обосновать свои дикие утверждения. И это было совершенно верно, поскольку Митчелл считал доказательства скучным и бесполезным делом и не уделял им внимания: ему и так все было ясно. Короче говоря, если Митчелл хотел убедить мир в своей правоте, ему предстояло пройти тернистый путь, так как многие оппоненты не без ехидства заявляли, что перенос протонов существует только в его воображении.

Митчеллу все больше не нравилась обстановка в университете. Он говорил, что иерархическая структура противоречит его натуре. В 1963 году обострение язвы желудка заставило Митчелла полностью отойти от академической жизни. Он перебрался в живописный Корнуэлл в Южной Англии и занялся фермерством в слегка запущенном поместье Глинн-Хаус (этот сюжет наверняка вдохновил бы Розамунду Пилчер на написание очередного слезливого романа). По утрам и вечерам Митчелл собственноручно доил восемь коров, а для науки взял тайм-аут.

Но его подвергнутая осмеянию гипотеза, в которую Митчелл продолжал твердо верить, не давала ему покоя. Почувствовав себя лучше, он через год решил опять взяться за работу. Правда, Митчеллу не хотелось возвращаться в университетские жернова, и он принял решение вести дальнейшие исследования самостоятельно. С помощью Дженнифер Мойл, которая тем временем также успела защитить диссертацию, он переоборудовал свое поместье в небольшое научное заведение и назвал его Исследовательским институтом Глинн. Финансирование осуществлялось за счет собственных средств при поддержке брата. В 1965 году Митчелл и Мойл с помощью технического помощника и секретаря начали шаг за шагом подкреплять свою гипотезу. Вся работа строилась «посемейному» и совсем не напоминала университетские условия. Митчелл чувствовал себя в своей тарелке, несмотря на то что его маленький институт постоянно находился на грани разорения. Даже все свои публикации он лично печатал на собственном печатном станке. Мойл и Митчелл совместно планировали эксперименты, и, пока Мойл осуществляла их на практике, Митчелл занимался дальнейшим планированием, отшлифовывал свою теорию и общался с другими учеными. Это было оптимальное разделение труда. Поскольку в лаборатории от Митчелла было мало толку, он единолично выступал в роли департамента по связям с общественностью. По этому поводу он говорил: «Наука – это не гольф, в который можно играть в одиночку, а, скорее, теннис. Вы посылаете мяч на половину противника и ждете ответных действий». Митчелл регулярно приглашал к себе исследователей, в том числе и тех, кто резче всех критиковал его, чтобы совместно поработать с ними пару дней, кое-что почерпнуть от них и, естественно, попытаться убедить их в своих идеях.

Постепенно ученые начали всерьез воспринимать хемиосмотическую гипотезу и занялись ее изучением. Шаг за шагом к ним приходило понимание того, что в идее Митчелла что-то есть. В митохондриях в процессе разложения молекул питательных веществ действительно происходила накачка протонов в пространство между мембранами, в ходе которой, как и предполагал Митчелл, возникал дисбаланс. Все это напоминало гидроэлектростанцию: из расположенного выше водохранилища вода стекает вниз по узкой трубе и приводит в движение турбину, вырабатывающую электроэнергию. Только в данном случае протоны пытаются опять проникнуть внутрь митохондрии и при этом протискиваются мимо особого белка в составе мембраны – АТФ-синтазы. Они воздействуют на часть данного фермента, которая действительно похожа на маленькую турбину, приводимую в движение потоком частиц. Вторая часть фермента использует это движение для производства АТФ. Просто удивительно, как схожие проблемы зачастую приводят к схожим решениям, даже если у них совершенно разный масштаб!

Наряду с производством АТФ наши митохондрии вырабатывают тепло. Для этого на «электростанции» устраивается «короткое замыкание», чтобы протоны устремлялись на другую сторону мембраны без выработки энергии. Производство АТФ в таких условиях становится неэффективным. Чтобы, несмотря на это, поддерживать его необходимый запас в клетке, обмен веществ резко ускоряется, что приводит к большой теплоотдаче. Доходит до того, что половина энергии, расходуемой мышечной клеткой крысы в состоянии покоя, используется для получения тепла.

Регулирование количества энергии, расходуемого на выработку тепла, осуществляется химическим путем. Это давняя мечта индустрии, производящей диетические продукты. Представьте себе таблетку, благодаря которой энергия от продуктов питания попросту выбрасывается наружу в виде тепла! Это же колоссальные доходы! И действительно, через интернет распространяются очень опасные вещества, которые запускают такой механизм. Их опасность заключается в том, что при передозировке они очень быстро приводят к смертельному росту температуры тела.

Споры по поводу хемиосмотической гипотезы внесли раскол в научное сообщество, который продолжался почти 20 лет. Кое-кто даже называл этот конфликт «хемиосмотической войной». В конце концов Митчелл смог убедить своих коллег и внес важный вклад в понимание жизни. Разумеется, это достижение было отмечено Нобелевской премией, что тоже совсем неплохо.

Спор о снабжении клеток энергией оказался не единственным, в котором были замешаны митохондрии. Была и еще одна, куда более серьезная проблема. Подобные вопросы и обсуждать-то не хочется, но приходится: почему митохондрии выглядят как бактерии?

Маленькое отступление на радость всем любителям научной фантастики: «Сила, пронизывающая все живое и наделяющая джедаев могуществом» в мире «Звездных войн», тесно связана с мидихлорианами – крошечными формами жизни, которые присутствуют внутри всех клеток. Когда Джордж Лукас в середине 1970-х годов писал сценарий к своим «Звездным войнам», то для описания этих организмов он брал за основу таинственные митохондрии. Кто бы мог подумать, что образ Дарта Бейдера возник благодаря работе биологов? Вот так наука воздействует на общество. Но это двусторонний процесс. В 2004 году был открыт новый вид бактерий, названный в честь мидихлориан – Midichloria mitochondrii. Эти бактерии, являющиеся митохондриальными паразитами, были обнаружены в митохондриях клещей.