Великое наследие для отечественной и мировой мысли

Изучение истории развития и гибели планет Солнечной системы подводит к предположению о возможной ядерной зиме, глобальных катастрофах и на нашей планете Земля. Но становится очевидным, что пространство и время для Вселенной – связующая нить живого мира и только объединение усилий всего нашего сообщества сохранит жизнь живой природы Земли и планету. Применение передовых научных технологий в работе центров вирусологии, биотехнологии и молекулярной биологии в науко-градах и др., позволяет продолжать поиск и дело ученых с мировым именем, работавших над загадками эволюции живого мира, шифром жизни – таких как:

• Н. Кольцов

• Н. Тимофеев-Ресовский

• Н. Вавилов

Н. К. Кольцов

(1872—1940)

Отечественный учёный Николай Константинович Кольцов, крупнейший биолог, организатор науки, создатель отечественной школы физико-химической экспериментальной биологии и один из «отцов-основателей» молекулярной биологии.

Он первым сформулировал понятия биоматрицы и эпигенетики.

Николаю Константиновичу принадлежала гипотеза о химическом и радиационном мутагенезе как о факторах изменения генома клеток организма и движителях эволюции. При этом, он первым (1928) разработал гипотезу молекулярного строения и матричной репродукции хромосом («наследственные молекулы»), предвосхитившую главнейшие положения современной молекулярной биологии, а также генетики и привнёс физико-химический метод, вошедший в набор основных методов биологических исследований. Он был известен как создатель не только первых экспериментальных биологических лабораторий, но и стал основателем генетики в России, слияния её достижений с эволюционной теорией.

Н. К. Кольцов стал член-корреспондентом Императорской Санкт-Петербургской академии наук (1916), Академии наук СССР (1925), академиком ВАСХНИЛ (1935). Был также избран членом Королевской академии в Эдинбурге.

В 1927 году Николай Константинович выступил с революционной теорией, он предположил существование наследственных молекул. Такие представления у него родились ещё в 1915 году. В полемических статьях журнала «Природа», обсуждались выводы экспериментов учёного, который заглядывал в далёкое будущее науки. Он предполагал пути изменчивости генов в хромосомах живой клетки и в системе жизнедеятельности организма. Возможным механизмом Николай Константинович считал простейшую реакцию органической химии – метилирование (замена водорода на группу СН3).

Николай Константинович Кольцов,

создатель отечественной школы физико-химической экспериментальной биологии, а также слияния генетики с эволюционной теорией

В институте экспериментальной биологии (ИЭБ), который он организовал и возглавил (1917—1938), а ныне Институт биологии развития РАН имени Н. К. Кольцова, проводилась вся научная работа, результаты которой довольно скоро были замечены за рубежом. Институт получал все ведущие биологические журналы мира, в которых печатались и статьи сотрудников ИЭБ. Для обсуждения идей, научных выводов наблюдений и экспериментов требовались свои научные журналы. Первым детищем Николая Константиновича был журнал «Природа»: он стал его редактором с момента возникновения в 1912 году. Вместе с В. И. Вернадским он стоял у истоков «Вестника радиологии и рентгенологии» (1920). В 1922 году были основаны «Успехи экспериментальной биологии» и «Русский евгенический журнал» и др. Здесь печатались труды по сравнительной анатомии позвоночных, экспериментальной цитологии, физико-химической биологии, евгенике, генетике.

ИЭБ был одним из лучших биологических институтов мира в первой половине ХХ века. Н. К. Кольцов воспитал целую плеяду учеников. Среди них: М. М. Завадовский, П. И. Живаго, И. Г. Коган, В. Г. Савич, М. П. Садовникова-Кольцова, А. С. Серебровский, С. Н. Скадовский, Г. И. Роскин, С. Л. Фролова, Г. В. Эпштейн и др. В 1920-е годы ИЭБ имел отделения: физико-химической биологии, зоопсихологическое, евгеническое, цитологическое, гидробиологическое, экспериментальной хирургии, культуры тканей, механики развития, генетическое. Кроме того, институт располагал кабинетом микро-фото-киносъемки, несколькими биостанциями для летней работы. Институт имел оптимальную численность, допускавшую разнообразие изучаемых проблем (объединенных экспериментальным подходом), а директор имел возможность быть в курсе всех дел, административные структуры составляли минимум. Поддержку ИЭБ оказывали министерства здравоохранения, просвещения, земледелия, а также АН СССР, МГУ, Издательство медицинской и биологической литературы (Биомедгиз). В 1920-е годы, ИЭБ посещали видные зарубежные ученые: К. Бриджес, Г. Меллер, Дж. Б. С. Холдейн, О. Фогт, У. Бэтсон, Р. Гольдшмидт, З. Ваксман, С. Дарлингтон и др.

Уже в 1916 году Николай Константинович утверждал, что гены можно изменять с помощью лучистой энергии или активных химических соединений. Им было доказано формообразующее значение клеточных «скелетов» (кольцовский принцип), действие ионных рядов на реакции сократимых и пигментных клеток, физико-химических воздействий на активацию неоплодотворённых яиц к развитию.

Для возрождения отечественной биологии важнейшую роль сыграли ученики Н. К. Кольцова. В конце XX века был учреждён народный проект «Геном человека». В XXI веке его продолжением и развитием стал новый проект – «Эпигеном человека». Целью последнего было изучение метилирование ДНК человека в связи с наследственными болезнями.

Николай Константинович стал организатором крупнейшей кафедры экспериментальной биологии в Московском университете (впоследствии она послужила основой для пяти кафедр биофака МГУ).

В задачи организованного им Русского евгенического общества входило обсуждение результатов исследования естественных наук с ориентацией на проблемы в медицине, в области медицинской генетики. В это время было учреждено Московское общество научных Учреждений и благодаря своему упорству, он сумел получить поддержку этих начинаний у новых властей. Главным помощником здесь был нарком здравоохранения Н. А. Семашко, которому удалось работу московских научных институтов обратить на пользу новому государству, причём немалую роль сыграла и Комиссия (по изучению) Естественных Производительных Сил (КЕПС).

Учёный стал организатором и участником создания трёх биостанций (Звенигородской, Аниковской и Кропотовской), в разные годы вместе с учениками он отзывался на нужды страны. Ещё до Н. К. Кольцова у нас были отечественные школы физиологии животных И. П. Павлова и физиологии растений К. А. Тимирязева. Николай Константинович первым предложил молекулярные механизмы обоих процессов: матричную гипотезу и понятие об эпигенетических механизмах, изменяющих эту матрицу в соответствии с меняющейся средой.

Николай Константинович создал фундамент отечественной школы экспериментальной биологии, его называли биологом, обогнавшего время и пророком в своём Отечестве.

Кольцов Николай родился в семье бухгалтера крупной меховой фирмы и купеческой дочери. Будущий биолог рано лишился отца, но мать сумела воспитать троих детей и дать им хорошее образование. Коля был в родстве со К. С. Станиславским и крупным учёным С. С. Четвериковым.

Мальчик с детства собирал гербарии и коллекционировал насекомых, в юности много путешествовал. В 1890 году он окончил 6-ю Московскую гимназию с золотой медалью и поступил на естественное отделение физико-математического факультета Московского университета, где поначалу специализировался в области сравнительной анатомии и сравнительной эмбриологии. Научным руководителем Н. К. Кольцова в этот период был один из ведущих русских зоологов М. А. Мензбир. Его интерес к изучению живой клетки разбудил другой руководитель, приват-доцент В. Н. Львов. В это время Российская империя совершила мощный рывок: быстро развивались образование и наука, был сделан ряд мировых открытий. Россию называли «второй родиной дарвинизма».

В 1895 году Н. К. Кольцов окончил Университет с дипломом 1-й степени и золотой медалью за сочинение «Пояс задних конечностей и задние конечности животных», а позже был рекомендован к оставлению «для подготовки к профессорскому званию» по кафедре сравнительной анатомии. На учреждённую С. М. Третьяковым стипендию Николая Константиновича командировали за границу с напутствием ученика привезти не одну диссертацию.

С осени 1897 года он занимался за границей: в гистологической лаборатории Флемминга в Киле и на различных зоологических станциях – в Неаполе, Виллафранке, Роскове. Особую роль в жизни учёного сыграла Неаполитанская морская зоологическая станция, где он работал и до, и после революции. Там было сделано открытие, давшее ему мировую известность.

В 1899 года Н. К. Кольцов стал приват-доцентом Московского университета. Блистательный лектор, он быстро стал любимцем студентов. Его аудитории всегда были полными, а слушатели спустя годы старались воспроизвести приёмы своего учителя. Его курс общей биологии напоминал анимацию: он читал лекцию, рисуя на доске цветными мелками. О популярности молодого учёного вспоминал в эмиграции художник К. Коровин.

В 1901 году Николай Константинович защитил магистерскую диссертацию «Развитие головы миноги». Эта работа наметила совершенно новое направление в биологии – физико-химического объяснения формы живых образований и поставила точку в его сравнительно-анатомических трудах: молодой учёный видел будущее не у описательных, а у экспериментальных наук – это был новый уровень изучения живого.

В 1902—1903 годах В. К. Кольцов вновь работал за границей: в лабораториях Германии (у Бючли и Флемминга) и на морских биостанциях в Неаполе и Виллафранке. Там молодой биолог обнаружил, что разнообразная форма спермиев десятиногих морских раков определяется состоянием особых внутриклеточных структур. Форма этих клеток менялась в зависимости от состава окружавших их растворов. Так Николай Константинович показал существование внутреннего цито-скелета. Зарубежные коллеги назовут это явление «кольцовским принципом организации клеток» (форма клетки зависит от формы коллоидальных частиц, образующих цито-скелет).

В 1903 года он был профессором на Высших женских курсах (ВКЖ), учредителем которых была Московская городская дума. Именно на ВЖК впервые заработал большой биологический практикум – символ кольцовской школы. В 1908 году он стал профессором Народного университета имени Шанявского, где в 1912 году организовал первую в мире учебно-исследовательскую лабораторию экспериментальной биологии, здесь он преподавал до 1918 года.

Начатая во второй заграничной командировке работа «Исследование о спермиях десятиногих раков в связи с общими соображениями относительно организации клетки» предназначалась для докторской диссертации, но Николай Константинович отказался от защиты, поддержав начавшуюся тогда забастовку студентов Московского университета. В день открытия первой Думы он опубликовал брошюру «Памяти павших. Жертвы из среды московского студенчества в октябрьские и декабрьские дни»; почти весь тираж был в тот же день конфискован. Полиция установила за ним наблюдение. Вследствие чего он был вынужден перенести свою научно-педагогическую деятельность из стен Московского университета.

В 1909—1910 годах он опубликовал книгу «К университетскому вопросу» и брошюру «Белые рабы», напечатанную анонимно, в которых критиковал устаревшую систему образования и призывал к реформам. Выступая за университетские свободы в 1911 году в знак несогласия с политикой министра народного образования Л. А. Кассо, покушавшегося на автономию Университета, Н. К. Кольцов покинул его вместе с большой группой профессоров и доцентов.

Результатом «дела Кассо» стал невиданный расцвет двух частных высших учебных заведений в Москве, принявших ведущих университетских профессоров, М. А. Мензбир был принят на кафедру Кольцова на Высших женских курсах. Тогда же было создано Общество для организации Московского научного института в память 19 февраля (в 1911 отмечалось 50-летие освобождения крепостных крестьян), которое, по сути, являлось московской неправительственной академией. К. А. Тимирязев сравнивал его с германским Обществом содействия наукам.

А в 1915 году с подачи И. П. Павлова и других академиков магистру Н. К. Кольцову предложили членство в Петербургской академии наук (где в то время преобладали гуманитарные науки) по биологическому разряду отделения физико-математических наук. Тогда же Академия предложила ему возглавить вновь создаваемую кафедру экспериментальной биологии в Москве. В 1923 году он опубликовал работу «Генетический анализ психических особенностей человека». В эти годы Кольцов проводил опыты по биохимической генетике человека и животных. Объектами изучения были группы крови и фермент каталаза. В его Институте обследовали однояйцевых и разно-яйцевых близнецов. В 30-е годы эти темы перешли в Медико-генетический институт.

Созданный им институт экспериментальной биологии представлял в то время небольшую, но хорошо оборудованную лабораторию. Потрясения 1917 года лишили его институт всех необходимых средств (доходило до того, что нечем было кормить животных, не говоря уже про жалование сотрудников). В это непростое время, Н. К. Кольцов, уже собрал вокруг себя талантливых учеников (среди них был и Н. В. Тимофеев-Ресовский).

В начале 1920 года организованные им биостанции были объединены, и получили название Центральной станции по генетике сельскохозяйственных животных, директором которой стал Николай Константинович.

Но в 1920 году Н. К. Кольцов был арестован и привлечён к суду по делу «Тактического центра», который объединил критиков большевистской власти. Участниками обсуждений Центра были известные лица: философ Н. А. Бердяев, экономист Н. Д. Кондратьев, А. Л. Толстая и другие. Там обсуждали сценарии жизни страны после возможного падения большевиков. Терроризмом Центр не занимался и его не поддерживал, но ЧК провела аресты. М. Горький и ученики Николая Константиновича отправили властям, лично Ленину письма по поводу арестов Н. К. Кольцова и других, так как им грозил расстрел. А в 1921 году участников процесса амнистировали и учёному уже не вспоминали эти события ни при Ленине, ни позже.

В начале 1920-х годов изучение евгеники поддерживали многие прогрессивные медики и общественные деятели, как в СССР, так и за её пределами. Н. К. Кольцов, который видел в евгенике целостное изучение человека, предложил петроградскому коллеге Ю. А. Филипченко совместную работу на эту тему. 15 октября 1920 года в Москве при Институте экспериментальной биологии было создано Русское евгеническое общество, где он принимал самое активное участие. Под его редакцией вышли в свет 7 томов «Русского евгенического журнала». Учёный отмечал «богатство русской народной массы ценными генами». Русские евгеники продолжая гуманистическую традицию, изучали генетику и эволюцию человека, генетику и эволюцию его популяций, конституцию и типологию человека, его психологию и поведение, а также патографии людей и др.

В 1921 г. кольцовцы рентгенизировали грибных дрозофил и мелких ракообразных, получив изменённые формы, но данные не публиковались, опасаясь ошибок, так как не было базы для сравнения результатов с уже известными мутациями ещё во время Первой мировой войны.

В 1929, наступил «год великого перелома», началось наступление и на «старую» профессуру. Выявляли «классовых врагов, засевших за микроскопами». В список учёных, авторов «вредительских теорий», к концу 20-х годов попали все наши крупные биологи. Н. К. Кольцова разоблачали как евгеника. «Виноват» он был и в своей попытке «возглавить позицию единства теории и практики». При перестройке в Московском университете его кафедру упразднили. Вместо неё появились пять новых дочерних кафедр Биологического факультета, которые возглавили пять его учеников. Шестую позже основал эмбриолог-кольцовец Д. П. Филатов.

В 1932 г. для Кольцовского института возникла угроза его перестройки-ликвидации. Николай Константинович обратился к Сталину, через посредство Горького, с которым он был знаком еще во время стажировки в Неаполе. Ликвидаторов убрали. В результате удалось перестроить рабочие порядки и продолжить труды института. В 30-е годы институт признавался одним из центров мировой биологии. Директор пригласил своего одарённого ученика, 25-летнего Н. П. Дубинина, чтобы тот возглавил институтских генетиков. В 1933 г. появляется работа Кольцова «Проблема прогрессивной эволюции» в которой он дал и раскрыл её новую, молекулярную трактовку.

В 1934 г. Н. К. Кольцов опубликовал на русском и французском языках классическую работу «Генетика и физиология развития». Он рассматривал пути влияния окружающей среды на конечный облик организма. Экспериментальные работы учеников подтвердили новаторские представления учителя, ставшего основателем эпигенетики. Они получили ненаследуемые и наследуемые (мутации) изменения особей. В дальнейшем стержнем представлений современной эпигенетики станет кольцовское метилирование геномных молекул.

В середине 30-х годов Советский Союз вышел вперёд в изучении стратосферы. На стратостате «СССР-1-бис» на высоту 20 км, по предложению Н. К. Кольцова, были запущены подопытные дрозофилы. Кольцовцы вошли в число основоположников космобиологии. В это же время они добились больших успехов в пересадке конечностей и приживлении зубов у животных. Заметной отраслью в хозяйстве страны становилось шелководство и Кольцов начал опыты по регуляции пола у шелкопряда. Б. Л. Астауров и другие ученики успешно продолжили эту работу, получая тысячи продуктивных клонов, создав научное шелководство.

В институте развивалась генная инженерия. Перестройка хромосом позволила получать жизнеспособные искусственные виды дрозофил. Кольцовец М. А. Пешков первым в мире обнаружил у бактерий нуклеоиды. Так были названы аналоги истинного ядра в клетках высших организмов. Сотрудники продвигались в сторону выявления роли нуклеиновых кислот: в цитоплазме клеток, в тоже время Б. В. Кедровский обнаружил «кислые метаболиты» (информационную РНК). Ученики Кольцова проводили широкие поиски факторов, позволяющих получать ценные сорта растений. Среди них: традиционная гибридизация, кратное увеличение набора хромосом в геноме живой клетки, мутагенез. Наибольшие успехи были достигнуты на культурах – вике посевной и гречихе.

Кольцовец В. С. Кирпичников и его группа добились больших успехов в селекции карповых рыб. Впоследствии он, создав отечественную школу генетики рыб, получит мировую известность. Командированный в Германию Н. В. Тимофеев-Ресовский, развивая представления учителя, стал классиком мировой радиобиологии и эволюционных исследований. После войны его выдвинули на Нобелевскую премию. И. А. Рапопорт обнаружил химические мутагены. Он тоже стал нобелевским номинантом, а позже – лауреатом Ленинской премии.

В 1937 году в Москве должен был пройти 7-ой Международный генетический конгресс, где академику ВАСХНИЛ Н. К. Кольцову, отводили часовую лекцию. Конгресс мог стать витриной достижений советских генетиков, однако последователи Т. Лысенко сумели сорвать проведение мероприятия в СССР и конгресс состоялся в Эдинбурге в 1939 году, но без участия российских делегатов.

Первоначально была нарушена структура института экспериментальной биологии, а затем преследование коснулось всех сторонников теории гена вообще. Николай Константинович мужественно сопротивлялся от попытки вульгаризации биологии со стороны Лысенко и Презента, и отказался публично отречься от своих взглядов. В результате в 1938 году институт был передан из системы Наркомздрава РСФСР в Академию наук СССР, а также реорганизован и переименован в институт цитологии, гистологии и эмбриологии. На следущий год Н. К. Кольцов был снят с должности директора. Николаю Константиновичу и его супруге Марии Полиектовне оставили в институте лишь маленькую лабораторию. В январе 1939 года газета «Правда» назвала Н. К. Кольцова «лжеучёным». Президиум АН СССР создал комиссию (1939) для изучения «лженаучных извращений» в институте экспериментальной биологии. В последний год жизни уволенный от всех должностей учёный был вынужден наблюдать, как разрушается его институт. Но время противостояло лженаучным теориям Т. Лысенко и отечественная школа экспериментальной биологии впоследствии смогла их окончательно преодолеть.

После ареста Н. И. Вавилова в 1940 году Николай Константинович неоднократно допрашивался как свидетель по его делу, но нужных обвинителям показаний он не дал. С конца ноября 1940 года супруги Кольцовы были в командировке в Ленинграде: чтобы прочитать доклад «Химия и морфология» в юбилейном заседании Московского общества испытателей природы. В гостинице, за ужином Николай Константинович отравился, что привело его к смерти. Вскоре, вслед за ним ушла из жизни и его супруга, Мария Полиектовна.

Имя Н. К. Кольцова, в мае 1975 года, было присвоено Институту биологии развития АН СССР, организованному в 1967 году его учеником Б. Л. Астауровым. Посёлок Новосибирской области носит имя Николая Константиновича – это первый наукоград Кольцово, где расположен крупнейший за Уралом научный центр вирусологии, биотехнологии и молекулярной биологии «Вектор».

Н. В. Тимофеев-Ресовский

(1900—1981)

Отечественный ученый Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский, биолог, генетик – один из основоположников популяционного и радиационного направлений в генетике, автор учения о микроэволюции, прототип героя романа Даниила Гранина «Зубр».

Вклад Николая Владимировича в области эволюционной и радиационной генетики с её проблемами микро-эволюции, молекулярной биологии, биофизики признан во всём мире.. Научно-исследовательская деятельность Н. В. Тимофеева-Ресовского в предвоенной Германии внесла фундаментальный вклад в генетику развития, её генетических популяций, а также в основу радиобиологии, радиоэкологии и в создание основных положений современной радиационной генетики.

О его влиянии на свои идеи подтвердили: крупнейший физик-теоретик Эрвин Шредингер и первооткрыватель структуры ДНК Джеймс Уотсон Если структура гена изменяется под воздействием ионизирующего излучения (то есть такого, которое выбивает из атомов электроны), значит, сам ген должен быть молекулой.

Это предположение сделал его учитель Н. К. Кольцов, а над проверкой гипотезы стал работать Н. В. Тимофеев-Ресовский. В 1930-х годах совместно с будущим лауреатом Нобелевской премии Максом Дельбрюком, Николай Владимирович развивая идеи Н. К. Кольцова, создал первую биофизическую модель структуры гена и предложил возможные способы его изменения. Так Н. В. Тимофеев-Ресовский стал тем звеном, которое через десятилетия и континенты напрямую связал кольцовские идеи о строении гена со знаменитой спиральной моделью ДНК.

В 1934 году Николай Владимирович впервые высказал идею, что ионизирующее излучение не только порождает лучевую болезнь, но и вызывает невидимые изменения наследственного аппарата, которые могут проявиться у отдалённого потомства.. Вместе с коллегами, немецкими физиками Карлом Циммером и Максом Дельбрюком, он опубликовал в 1935 году знаменитую работу «О природе генных мутаций и стуктуре гена», где ученые обосновывали примерные размеры гена. Этот труд вполне мог претендовать на Нобелевскую премию, а также заложил бы основу для новых, гораздо более резонансных открытий. В работе были описаны опыты по облучению мух-дрозофил: строго измеренным дозам облучения соответствовала конкретная величина мутаций.