Михаил Васин - Клад острова Морица

А рядом, в другой колбе, клеточная масса ощетинилась, как еж, множеством коротких острых корешков. В склянке, что стоит поодаль, все наоборот: ни одного корешка, но из губчатого комка напряженно вытянулся вверх, словно пытаясь вырваться наружу, бледный стебель с несколькими листьями.

— Этот корешок, — кивает И. В. Грушвицкий на длинный корень, — образовался из клеток тропического растения раувольфии. А там, в цветочном горшке, — нормальное растение, со всеми органами. Оно тоже выросло в колбе из недифференцированной ткани, и мы его пересадили в землю — посмотрим, что будет дальше. «Ежик» — культура ткани женьшеня. Добиться, чтобы в изолированной клеточной массе зародились органы растения или даже целое растение, в общем, не так уж трудно…

Однако до того как мы углубимся в малоизученную область науки, занимающейся проблемами культивирования растительных клеток и тканей, надо сказать, что мы находимся в лаборатории кафедры фармакогнозии и ботаники Ленинградского химико-фармацевтического института и наши руководители в этом путешествии — профессор И. В. Грушвицкий, кандидаты биологических наук А. Г. Воллосович, Л. И. Слепян, И. X. Никогосян.

Итак, попытки выращивать в стекле отдельные клетки или ткани растений предпринимались давно, но без особого успеха. Лишь в последние десятилетия разработаны приемы и методы, позволяющие делать это. В Советском Союзе исследования культуры растительных тканей начались в Институте физиологии растений АН СССР под руководством профессора Р. Г. Бутенко. Потом ими занялись и другие научные учреждения страны.

Сегодня накоплено немало знаний в этой области. Установлено, что если растение «поранить», то в месте «ранения» начинается энергичное деление клеток и из них образуется каллюс — губчатый нарост. Каллюсные клетки, как правило, способны жить и размножаться вне организма материнского растения. Для этого надо лишь поместить их в стерильные условия и подходящую питательную среду. Ведя самостоятельную жизнь, растительные клетки, так же как и животные, почти всегда теряют дифференциацию, «дичают»: взятые из столь различных органов, как корень, стебель или лист, они, попав в колбу, утрачивают свои специфические особенности и становятся похожими друг на друга. Разросшаяся масса таких клеток и именуется учеными культурой недифференцированной ткани.

Эта культура живет по своим собственным законам, которые, впрочем, в огромной мере обусловлены тем, какие вещества содержатся в питательной среде. И оказывается: если в растворе увеличить количество одного гормона, клетки могут образовать особые структуры, из которых разовьются только корни; наоборот, увеличение концентрации другого гормона влечет за собой появление стебля. Чисто химическим путем любую клетку, по-видимому, можно заставить дать начало зародышу, а затем и новому растению или его органу. Это теоретически. На практике же клетки не всегда подчиняются химическому руководству.

Ставя перед растительными клетками, проживающими в колбе, те или иные трудные задачи, ученые нередко призывают на помощь «няньку» — кусочек живой ткани, вырезанной из растения. (Вспомним опыты с клетками печени мышиного эмбриона: там тоже в особых случаях вынуждены были звать на помощь кроветворным клеткам печеночные и костные.) «Нянька», постоянно находясь рядом с клеточкой-воспитанницей и выделяя в окружающую среду свои гормоны, будет опекать ее и направлять ее развитие.

Подобные приемы уже используются в некоторых странах с практическими целями, когда надо размножить уникальный посадочный материал, получить мутантные растения, освободить ценную культуру от очень прилипчивой болезни.

Но как ни интересна эта проблема, не ею занимаются в комнатке, сплошь уставленной стеллажами. Корни, стебли и целые растения, развивающиеся в колбах, — лишь побочный результат других поисков и исследований.

Клетка, попавшая в колбу, хотя и «дичает», но все же сохраняет многие свойства, присущие клеткам материнского растения. Но, в таком случае, не соблюдает ли она — как бы это выразиться? — биохимическую верность своему роду? Если, скажем, в организме раувольфии змеиной, произрастающей под солнцем Индии, вырабатывается 26 алкалоидов, некоторые из которых являются самыми активными из известных препаратов против сердечно-сосудистых заболеваний, то, может быть, и в клеточной массе, выросшей в лаборатории на берегах Невы, станут синтезироваться те же самые алкалоиды? И не будет ли накапливаться в клетках женьшеня, развивающихся на искусственной питательной среде, тот же таинственный комплекс действующих веществ, который содержится в корне жизни?

Перечень подобных вопросов, возникших несколько лет назад перед сотрудниками кафедры фармакогнозии и ботаники, был достаточно велик: среди лекарственных растений немало таких, которые или чрезвычайно редко встречаются в природе и плохо приживаются на плантациях, или обитают только в тропическом климате, или содержат в себе так мало целебных веществ, что для извлечения граммов лекарства приходится заготавливать тонны сырья. И естественно, что постоянными поселенцами на «плантациях» в колбах стали клетки женьшеня, раувольфии змеиной и паслена дольчатого — то есть именно тех ценнейших растений, в которых нуждается наша фармацевтическая промышленность.

Уже первые урожаи, собранные на стеллажах в лаборатории, подтвердили надежды: лекарственные вещества были обнаружены как в самих клетках, так и в среде, которой они питались. Правда, сначала этих веществ было во много раз меньше, чем в материнских растениях. Но шли месяцы, новым поколениям клеток предлагалось все более усовершенствованное меню, и их продуктивность неуклонно росла. Сегодня некоторые культуры тканей обгоняют обычные растения по содержанию полезных веществ в растительной массе. Более того, они и гораздо быстрее создают эту массу. Если, например, 50-граммовый корень женьшеня вырастает в естественных условиях за 50 лет, а на самой лучшей плантации при огромных затратах труда — за 6 лет, то в колбе этот же «привес» получают за 7–8 недель! А за год таких урожаев можно получить несколько.

Но дело не только в урожаях клеточной массы. Культура тканей, будучи весьма зависимой от внешних условий, чутко реагирует на всякие изменения в питательной среде. А нельзя ли, варьируя состав сред, целенаправленно управлять теми тонкими биохимическими процессами, которые происходят в глубинах клетки? Скажем, среди 26 алкалоидов раувольфии змеиной есть такие, которые помогают лечить гипертоническую болезнь, но есть и другие, действующие противоположно (например, повышают кровяное давление). Вот если бы добиться, чтобы первые синтезировались в культуре активно, а вторые, наоборот, не вырабатывались вовсе!