Сиддхартха Мукерджи
Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек

Посвящается У К. и Э. У – они были одними из первых, кого я встретил.

В сумме частей есть только части.

Мир следует измерять глазом¹.

Уоллес Стивенс[1], “Части света”

[Жизнь] – это бесконечное ритмичное движение пульса, походки и даже клеток².

Фридрих Ницше

Siddhartha Mukherjee

The Song of the Cell

An Exploration of Medicine and the New Human

Перевод с английского

Татьяны Мосоловой

В книге изменены некоторые имена и частные подробности.

© 2022, Siddhartha Mukherjee

All rights reserved

© Deborah Feingold, фотография автора

© T. Мосолова, перевод на русский язык, 2025

© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2025

© ООО “Издательство ACT”, 2025

Издательство CORPUS ®

Прелюдия
‘‘Элементарные частицы организмов”

– Элементарно, – добавил он. – Это тот самый случай, когда можно легко поразить воображение собеседника, упускающего из виду какое-нибудь небольшое обстоятельство, на котором, однако, зиждется весь ход рассуждении.

Шерлок Холмс доктору Ватсону, Артур Конан Дойл, “Горбун”

Разговор шел за ужином в октябре 1837 года². Сгустились сумерки, и газовые фонари осветили центральные улицы Берлина. От этого вечера остались лишь обрывки воспоминаний. Никто не вел записей, не было никакой научной переписки. Осталась только история двух друзей, двух коллег, обсуждавших за едой эксперименты и одну важную идею. Одним из двух сидевших за столом людей был ботаник Маттиас Шлейден. Его лоб был отмечен грубым шрамом, оставшимся в память о попытке самоубийства. Вторым был зоолог Теодор Шванн со спускавшимися по щекам бакенбардами. Оба работали в Берлинском университете под руководством знаменитого физиолога Иоганнеса Мюллера.

Шлейден, прежде юрист, а ныне ботаник, изучал структуру и развитие тканей растений. Он называл себя “собирателем сена” (Heusammelei)³, и в его коллекции были сотни образцов растений: тюльпаны, вереск, ель, разные травы, орхидеи, шалфей, линантус, горошек и десятки видов лилий. Ботаники с уважением относились к его коллекции⁴.

В тот вечер Шванн и Шлейден обсуждали фитогенез – происхождение и развитие растений. Шлейден сообщил Шванну следующее: рассматривая образцы растений, он обнаружил некие “единицы” их строения и организации. В процессе развития растительных тканей – листьев, корней, семядолей – в клетках проступает внутренняя структура, называемая ядром (Шлейден не понимал функции ядра, но отчетливо видел его в клетке).

Но еще удивительнее было глубокое единообразие в организации тканей. Все части растений были построены, как будто собраны, из отдельных независимых единиц – клеток. “Каждая клетка ведет двойную жизнь, – писал Шлейден годом позже, – совершенно независимую, посвященную только собственному развитию, и вторичную, поскольку является частью растения”⁵.

Живое внутри живого. Независимое живое существо – единица, являющаяся частью целого. Живой строительный кирпичик внутри более крупного живого существа.

Шванн насторожился. Он тоже видел ядро, но только в клетке развивающегося животного – головастика. И тоже обратил внимание на универсальность микроскопического строения тканей животных. Возможно, “единицы”, обнаруженные Шлейденом в растительных клетках, имели более глубокую универсальность, распространявшуюся на все формы жизни.

В его голове начала складываться еще не завершенная, но очень важная мысль, которой предстояло изменить ход развития биологии и медицины. Возможно, тем же вечером или вскоре после него Шванн пригласил (или затащил) Шлейдена в свою лабораторию в анатомическом театре, где хранил образцы. Шлейден поглядел в микроскоп и согласился, что развивающиеся микроскопические структуры животных, включая заметно выделяющееся ядро, выглядели почти так же, как в растениях[2].

Растения и животные – настолько, казалось бы, разные, насколько разными могут быть живые организмы! Однако, как заметили Шванн и Шлейден, под микроскопом их ткани определенно выглядели похожими. Идея Шванна казалась верной. Как он вспоминал позднее, тем вечером в Берлине двое друзей раскрыли универсальную и важнейшую научную истину: растения и животные характеризовались “одинаковыми способами организации клеток”⁶.

В 1838 году Шлейден объединил свои наблюдения в обширную статью, озаглавленную “Данные о фитогенезе”⁷. Годом позже Шванн последовал за ним со своим трудом о клетках животных: “Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений”⁸. Шванн утверждал, что животные и растения построены одинаковым образом: и те и другие представляют собой “агрегаты полностью индивидуальных и независимых клеток”.

В этих двух важнейших работах, опубликованных с разницей примерно в двенадцать месяцев, живой мир был сведен к единому общему знаменателю. Шлейден и Шванн не первыми обнаружили клетки или идентифицировали их в качестве основополагающих единиц живых организмов. Но они предположили, что все живые существа характеризуются единством организации и функции. Как писал Шванн, существует “соединительная связь” между разными ветвями жизни⁹.

В конце 1838 года Шлейден покинул Берлин, получив должность в Университете Иены¹⁰. А в 1839 году уехал и Шванн, занявший пост в Католическом университете Лёвена в Бельгии¹¹. Но и после ухода из лаборатории Мюллера они сохранили дружеские отношения и вели оживленную переписку. Их важнейший вклад в основание клеточной теории, несомненно, связан с их работой в Берлине, где они стали близкими друзьями, коллегами и соратниками. Там, по словам Шванна, они открыли “элементарные частицы организмов”.

Эта книга рассказывает историю клетки. Это хроника появления и развития мысли о том, что все организмы, включая человека, состоят из “элементарных частиц”. Это история о том, как кооперативное и организованное соединение этих автономных живых единиц с образованием тканей, органов и систем органов на самом глубоком уровне определяет все формы физиологических процессов: иммунитет, репродукцию, чувствительность, познавательную способность, репарацию и омоложение. А также это история о том, что происходит, когда клетки теряют свою функцию и физиология превращается в патологию: аномальное функционирование клеток приводит к аномальному функционированию тела. Наконец, это история о том, как глубокое понимание клеточной физиологии и патологии привело к революции в биологии и медицине и к их трансформации и как новая медицина, в свою очередь, трансформировала человека.

В период между 2017 и 2021 годами я написал три статьи для журнала New Yorker¹². Первая статья была о клеточной медицине и ее будущем, в частности, о создании Т-клеток, способных атаковать раковые опухоли. Вторая касалась нового представления о раке в свете идеи об экологии клеток – не о раковых клетках в изоляции, а о раке in situ[3] и о том, почему одни части тела подвержены возникновению злокачественных новообразований больше других. Третья статья, написанная в начале пандемии COVID-19, была посвящена поведению вирусов в наших клетках и тканях и тому, как это поведение помогает нам понять физиологические расстройства, вызываемые некоторыми вирусами человека.

Я размышлял над тематической связью между этими тремя проблемами. По-видимому, в центре всех этих вопросов находится концепция клеток и клеточной инженерии. В клеточной инженерии произошла революция, позволяющая говорить о переписывании истории и нашего будущего: о клетках, о нашей способности манипулировать ими и об изменениях в медицине, происходящих по мере продолжения этой революции.

Из семян этих трех фрагментов выросли стебли, корни и усики данной книги. Изложенная в ней история начинается в 1660-е и 1670-е годы, когда нелюдимый голландский торговец тканями и неортодоксальный английский эрудит, жившие на расстоянии более двух сотен километров друг от друга, посмотрели в самодельные микроскопы и обнаружили первые доказательства существования клеток. Постепенно эта история приходит к сегодняшнему дню, когда мы научились манипулировать человеческими стволовыми клетками и вводить их пациентам с хроническими и потенциально смертельными заболеваниями, такими как диабет и серповидноклеточная анемия, или вживлять электроды в мозговые нейронные сети людей с не поддающимися медикаментозному лечению неврологическими заболеваниями. И в итоге эта история подводит нас к порогу неясного будущего, в котором “инакомыслящие” ученые (один из которых оказался за решеткой на три года и был навсегда лишен права проводить экспериментальные исследования) создают генетически модифицированные эмбрионы и пересаживают клетки, стирая границы между естественными и искусственными процессами.

Я черпал информацию из разных источников: из интервью, встреч с больными, прогулок с учеными (и их собаками), посещений лабораторий, из работы с микроскопом, бесед с медсестрами, пациентами и врачами, из архивов, научных статей и личной переписки. Моя цель заключалась не в том, чтобы изложить полную историю медицины или историю зарождения клеточной биологии. Об этом написаны такие книги, как “Величайшее благо человеческого рода. Медицинская история человечества” Роя Портера¹³, “Рождение клетки” Генри Харриса¹⁴ и “Лаборатория Мюллера” Лауры Оутис. Скорее данная книга рассказывает историю о том, как сама идея клетки и наше понимание клеточной физиологии изменили медицину, биологию, науку в целом, социальные структуры и культуру. Она заканчивается видением будущего, в котором мы научимся манипулировать этими структурами, придавать им новые формы или даже создавать синтетические клетки и ткани человека.

В моем рассказе об истории клетки есть неизбежные пробелы и темные пятна. Клеточная биология неразрывно связана с генетикой, патологией, эпидемиологией, эпистемологией, таксономией и антропологией. Исследователи, работающие в той или иной области медицины или клеточной биологии, занимающиеся каким-то конкретным видом клеток, могут видеть изложенную здесь историю под совсем иным углом, а ботаникам, бактериологам и микологам совершенно очевидно будет не хватать упора на растения, бактерии и грибы. Осветить все эти темы связным образом – значит войти в бесконечно ветвящийся лабиринт. Я изложил некоторые части истории в виде сносок и примечаний и призываю заинтересованных читателей вдумчиво их изучить[4].

В нашем путешествии мы встретимся со многими пациентами, в том числе и с моими. Некоторые из них упомянуты по имени, другие предпочли остаться неизвестными, так что в тексте не приводятся никакие детали, позволяющие их опознать. Я испытываю безграничную благодарность по отношению к этим мужчинам и женщинам, которые ступили на неизведанную территорию, передав свое тело и разум во власть развивающегося и неопределенного царства науки. И такую же безграничную радость я испытываю по той причине, что являюсь свидетелем того, как клеточная биология оживает в новой медицине.

Вступление
“Мы всегда будем возвращаться к клетке”

Как бы мы ни крутились и ни вертелись, мы в конечном итоге будем опять возвращаться к клетке¹.

Рудольф Вирхов, 1858

В ноябре 2017 года я наблюдал, как мой друг Сэм П. умирал, поскольку его клетки восстали против его собственного тела².

Весной 2016 года у Сэма была диагностирована злокачественная меланома. Рак возник на щеке в виде округлого родимого пятна темно-лилового цвета с ободком. Его мать Клара, художница, первой обратила внимание на пятно во время отдыха на Блок-Айленде в конце лета. Она просила, а потом умоляла и даже пыталась угрозами заставить Сэма сходить к дерматологу, но тот был занятым спортивным комментатором в большой газете, и у него не было времени обращать внимание на какое-то пятнышко на щеке. К тому времени, когда я увидел его и осмотрел в марте 2017 года (я не был его онкологом, но один знакомый попросил меня взглянуть), опухоль превратилась в продолговатое образование размером с большой палец с признаками метастаза в коже. Когда я дотронулся до опухоли, Сэма передернуло от боли.

Одно дело обнаружить рак, другое – следить за его передвижением. Меланома поползла по лицу Сэма в сторону уха. Если приглядеться, был виден ее след, как след от парома на воде – в виде кильватера из лиловых точек.

Даже Сэм, который всю жизнь писал о скорости, движении и активности, был потрясен быстротой перемещения меланомы. Как, настойчиво спрашивал он меня, как, как, как могли клетки, которые спокойно сидели на месте на протяжении десятилетий, вдруг обрести способность путешествовать по его лицу и при этом усиленно делиться?

Раковые клетки ничего не “изобрели”. Они не создают ничего нового, они воруют; точнее, в рамках естественного отбора выживают клетки с наибольшей склонностью к делению и метастазированию. Для создания строительных блоков для роста эти клетки используют те же самые гены и белки, которые использует растущий эмбрион в период невероятно быстрого развития в первые дни своей жизни. Способы передвижения раковых клеток по телу заимствованы ими у клеток, которым полагается перемещаться по телу. Гены, позволяющие мятежным клеткам делиться, – это искаженные, мутантные версии генов, необходимых для деления нормальных клеток. Короче говоря, рак – это клеточная биология в патологическом зеркале. И я как онколог в первую очередь являюсь клеточным биологом, за тем только исключением, что смотрю на нормальный клеточный мир, отраженный словно в кривом зеркале.

Ранней весной 2017 года Сэму было назначено лечение, которое должно было превратить его собственные Т-клетки в войско для борьбы с разраставшейся в его теле армией мятежных клеток. Представьте себе ситуацию: на протяжении многих лет, возможно десятилетий, клетки меланомы Сэма и его Т-клетки сосуществовали в теле, по большому счету игнорируя друг друга. Злокачественные клетки оставались невидимыми для его иммунной системы. Миллионы Т-клеток прошмыгивали мимо клеток меланомы каждый день, оставаясь бездеятельными свидетелями, отвернувшимися от происходящей клеточной катастрофы.

Была надежда, что лекарство, которое назначили Сэму, положит конец “невидимости” опухолевых клеток и заставит Т-клетки распознать клетки меланомы в качестве “чужеродных” захватчиков и отторгнуть их, как они отторгают клетки, пораженные микробами. Пассивные наблюдатели должны были стать активными игроками. Мы создали в его теле клетки, которые должны были сделать видимым то, что до сих пор оставалось незримым.

Появление такой “разоблачительной” терапии стало кульминацией в серии потрясающих достижений клеточной биологии 1950-х годов: понимание Т-клеточного механизма распознавания “свой-чужой”; идентификация белков иммунных клеток, необходимых для обнаружения чужеродных захватчиков; обнаружение механизмов, с помощью которых нормальные клетки уклоняются от атак со стороны этой системы распознавания, а раковые клетки делаются невидимыми; а также изобретение молекул, сбивающих со злокачественных клеток шапку-невидимку. Каждое новое открытие делалось на основе предыдущего, и все эти данные были добыты клеточными биологами большими усилиями и долгим упорным трудом.

Практически сразу после начала лечения в теле Сэма разгорелась гражданская война. Его Т-клетки, разбуженные присутствием опухоли, выступили против злокачественных клеток, и агрессия с одной стороны порождала агрессию с другой. Однажды утром лиловый нарост на его щеке стал горячим, поскольку иммунные клетки внедрились в опухоль и развязали воспалительный цикл. И тогда злокачественные клетки покинули свой лагерь, оставив после себя лишь затухающие лагерные костры. Когда через несколько недель я вновь увидел Сэма, продолговатый нарост на его щеке и “кильватер” за ним исчезли. Остались лишь умирающие остатки опухоли, съежившейся до размера крупной виноградины. Это была ремиссия.

Мы выпили кофе, чтобы это отпраздновать. Ремиссия изменила Сэма не только в физическом плане, она изменила его психологию. Впервые за много недель я увидел, как складки озабоченности на его лице разгладились. Он смеялся.

Но потом ситуация изменилась: апрель 2017 года был жестоким месяцем. Т-клетки Сэма, атаковавшие опухоль, ополчились против его собственной печени, вызвав аутоиммунный гепатит – воспаление печени, которое плохо контролируется иммуносупрессорными препаратами. В октябре мы обнаружили, что рак, еще пару недель назад находившийся в стадии ремиссии, развивался в коже, мышцах и легких Сэма, прятался в других органах и находил новые ниши, позволявшие ему пережить атаки иммунных клеток.

Через все эти победы и поражения Сэм прошел с железной стойкостью. Временами его неослабевающий юмор казался его собственным способом контратаки: он готов был громить рак до самого конца. Когда я однажды застал его в кабинете в отделе новостей и спросил, не хочет ли он пройти со мной в какое-то укромное место, например в мужскую уборную, чтобы показать мне новые опухоли, он весело ответил: “К тому моменту, пока мы дойдем до уборной, эта зараза уже снова переедет. Лучше посмотреть сразу, пока она еще здесь”.

Врачи притупили иммунную реакцию, чтобы остановить аутоиммунный гепатит, но тогда начала расти опухоль. Врачи возобновили иммунотерапию, чтобы атаковать рак, и вернулся острый гепатит. Это напоминало бои животных: пока вы держите иммунные клетки на привязи, животные набрасываются и убивают. Вы спускаете клетки с привязи, и они принимаются без разбора нападать и на рак, и на печень. Сэм умер зимним утром, через несколько месяцев после того, как я впервые увидел его опухоль. В конце концов меланома победила.

В один ненастный день 2019 года я был на конференции в Пенсильванском университете в Филадельфии. Примерно тысяча ученых, врачей и биотехнологов собрались в аудитории в здании из камня и кирпича на Спрус-стрит. Они приехали сюда, чтобы обсудить успехи новейшего направления медицины – создание генетически модифицированных клеток и их введение в организм человека с терапевтическими целями. Были доклады о модификации Т-клеток, об использовании вирусов для введения генов в клетки и о новых важных шагах в области клеточной трансплантации. В выступлениях и в кулуарах звучали такие термины, как будто биология, робототехника, научная фантастика и алхимия слились в экстазе и произвели на свет недоношенное дитя. “Перезапуск иммунной системы”. “Терапевтическая клеточная инженерия”. “Долгосрочная устойчивость пересаженных тканей”. Эта конференция была посвящена будущему.

Но было представлено и настоящее. В нескольких рядах впереди меня сидела четырнадцатилетняя (всего на год больше, чем моей старшей дочери) Эмили Уайтхед. Взъерошенные каштановые волосы, черно-желтая рубашка и темные штаны. Шел седьмой год ее ремиссии после лейкоза. “Она только рада прогулять школу”, – сказал мне ее отец Том. Девочка улыбнулась.

Эмили была “Пациентом № 7”, она проходила лечение в Детском госпитале Филадельфии³. Почти все присутствовавшие на конференции были знакомы с ней или знали ее историю. В мае 2010 года у Эмили был диагностирован острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ). Это одна из наиболее быстро прогрессирующих форм рака, которая чаще всего поражает маленьких детей.

Лечение больных с ОЛЛ подразумевает максимально интенсивный курс химиотерапии: пациентам назначают одновременно семь или восемь препаратов, и некоторые из них вводят непосредственно в спинномозговую жидкость, чтобы убить все раковые клетки, прячущиеся в головном и спинном мозге. Хотя побочные эффекты такого лечения (в том числе постоянное онемение пальцев рук и ног, мозговые повреждения, остановка роста и опасные для жизни инфекции – и это еще не полный список) могут быть весьма неприятны, около 90 % детей излечиваются. К сожалению, Эмили оказалась в числе несчастливых ю%, и ее рак оказался нечувствительным к стандартному лечению. Через шестнадцать месяцев после начала курса химиотерапии случился рецидив. Девочку поставили в очередь на пересадку костного мозга – последний возможный вариант лечения, – но за время ожидания подходящего донора ее состояние ухудшилось.

“Врачи советовали мне не узнавать в интернете ее шансы на выживание, – рассказывала мне мама Эмили Кейри. – Так что я немедленно это и сделала”.

Из интернета Кейри узнала жуткое: среди детей с ранним или повторным рецидивом не выживал почти никто. Когда в марте 2012 года Эмили поступила в больницу, почти все ее органы были поражены злокачественными клетками. Ее обследовал детский онколог Стивен Грапп – мягкий крупный мужчина с выразительными постоянно движущимися усами. И девочку включили в клинические испытания.

Клинические испытания заключались в том, что Эмили вводили ее собственные Т-клетки. Но эти Т-клетки были перевооружены методом генной инженерии таким образом, что могли распознавать и уничтожать раковые клетки. В отличие от Сэма, которому вводили лекарства для активации иммунитета внутри тела, Т-клетки Эмили извлекали и выращивали вне тела. Эта форма лечения была предложена иммунологом Мишелем Саделейном из Института Слоуна – Кеттеринга в Нью-Йорке и Карлом Джуном из Пенсильванского университета и основывалась на трудах израильского исследователя Зелига Эшхара.

В нескольких десятках метров от того места, где мы заседали, располагалось отделение клеточной терапии – надежно изолированное подвальное помещение со стальными дверями, стерильными комнатами и инкубаторами. Здесь группы инженеров обрабатывали клетки, взятые у десятков пациентов, включенных в клинические испытания, а затем хранили их в морозильных камерах, похожих на большие баки. Каждая камера носила имя персонажа из мультсериала “Симпсоны”; клетки Эмили хранились в морозилке “Клоун Красти”. Еще одну порцию ее Т-клеток, модифицированных так, чтобы экспрессировать ген, распознающий и убивающий ее лейкозные клетки, выращивали в лаборатории, экспоненциально увеличивая их количество, чтобы затем вновь привить их Эмили.

Продолжавшаяся на протяжении трех дней пересадка клеток прошла спокойно. Эмили посасывала мороженое на палочке, пока доктор Грапп вводил клетки ей в вену. На ночь Эмили с родителями осталась у ее тети, которая жила неподалеку. Первые два вечера девочка играла и каталась на закорках у папы. Но на третий день ее накрыло: началась рвота, подскочила температура. Родители поспешили отвести ее обратно в госпиталь. Ситуация быстро ухудшалась. У нее отказали почки. Из-за отказа ряда органов Эмили то теряла сознание, то вновь приходила в себя.

“Мы ничего не понимали”, – рассказывал Том. Его шестилетнюю дочь перевели в отделение интенсивной терапии, где родители и Грапп вели круглосуточное дежурство у ее койки.

Ученый и врач Карл Джун, который тоже лечил Эмили, честно сказал мне: “Мы думали, она умрет. Я написал письмо проректору университета и сообщил, что один из первых пациентов из этих испытаний умирает. Испытания закрывались. Я сохранил черновик письма, но так и не нажал кнопку «Отправить»”.

Сотрудники лаборатории работали всю ночь, пытаясь установить причину высокой температуры. Они не нашли признаков инфекции, но вместо этого обнаружили в крови повышенное содержание молекул, называемых цитокинами, – сигнальных веществ, выделяющихся при активном воспалении. В частности, уровень интерлейкина-6 был примерно в тысячу раз выше нормы. Убивая опухолевые клетки, Т-клетки Эмили породили шквал этих химических сигнальных молекул, подобно тому как восставшая толпа в неистовстве изрыгает подстрекательские памфлеты.

По странному стечению обстоятельств дочь Джуна страдала от воспалительного заболевания, называемого ювенильным артритом. И потому он знал, что четыре месяца назад Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) одобрило новый препарат, который блокирует выработку интерлейкина-6. В отчаянии Грапп запросил у больничной аптеки разрешение использовать новое лекарство не по инструкции. В тот же вечер комиссия дала разрешение на использование этого препарата, и Грапп в отделении интенсивной терапии ввел Эмили дозу лекарства.

Через два дня, в свой седьмой день рождения, Эмили очнулась. “Потрясающе, – сказал доктор Джун, взмахнув рукой. – Потрясающе. Рак просто растворился. Через двадцать три дня мы сделали биопсию костного мозга. Девочка была в полной ремиссии”.

“Я никогда не видел, чтобы настолько тяжело больной пациент поправился так быстро”, – сказал мне Грапп.

Умелое вмешательство в лечение Эмили и ее потрясающее выздоровление спасли саму клеточную терапию. Эмили Уайтхед по сей день остается в глубокой ремиссии. В ее костном мозге и крови не выявляется никаких опухолевых клеток. Она считается полностью выздоровевшей.

“Если бы Эмили умерла, – рассказывал Джун, – с большой вероятностью испытания были бы полностью прекращены”. И это остановило бы развитие клеточной терапии на десять лет или даже больше.

В перерыве между заседаниями на конференции мы с Эмили посетили кампус медицинского факультета, которым руководил коллега доктора Джуна доктор Брюс Левин. Он основатель и директор лаборатории Пенсильванского университета, где модифицируют, контролируют и выращивают Т-клетки, и он одним из первых осуществлял манипуляции с клетками Эмили. Лаборанты работали поодиночке или парами: проверяли боксы, оптимизировали протоколы, перемещали клетки между инкубаторами, стерилизовали руки.

Эту лабораторию можно считать маленьким памятником Эмили. На стенах были расклеены ее фотографии: восьмилетняя Эмили с косичками, десятилетняя Эмили с табличкой, улыбающаяся двенадцатилетняя Эмили без переднего зуба рядом с президентом Бараком Обамой. В какой-то момент я взглянул на живую Эмили, смотревшую из окна на больницу на другой стороне дороги. Она смотрела приблизительно в сторону угловой палаты интенсивной терапии, где ей пришлось безвылазно провести около месяца.

Хлестал дождь, и капли били по стеклу.

Мне было интересно, что она чувствует, зная, что существует в этой больнице в трех ипостасях: сегодняшняя Эмили, удачно пропустившая школу, Эмили на фотографиях, которая жила и почти умерла в отделении интенсивной терапии, и замороженная Эмили в морозилке “Клоун Красти” в соседней комнате.

“Ты помнишь, как попала в госпиталь?” – спросил я.

“Нет, – ответила она, глядя на дождь. – Я помню только, как ушла отсюда”.

Наблюдая за наступлением и отступлением болезни Сэма и за удивительным выздоровлением Эмили Уайтхед, я понимал, что являюсь свидетелем рождения нового медицинского направления, в рамках которого клетки становятся инструментом для борьбы с болезнью, – технологии клеточной инженерии. Но на деле на моих глазах повторялась история многовековой давности. Мы состоим из клеточных единиц. Наши слабости – это слабости наших клеток. Наша способность манипулировать клетками или изменять их (в случае Сэма и Эмили это были клетки иммунной системы) становится фундаментом новой медицины, которая пока еще только зарождается. Если бы мы знали, как эффективнее вооружить клетки Сэма против меланомы и не допустить аутоиммунной реакции, возможно, он был бы еще жив и с блокнотом в руке сочинял спортивные репортажи для газеты.

Эти два новых человека – результат клеточной инженерии. В случае Эмили нашего понимания биологии Т-клеток оказалось достаточно, чтобы отогнать смертельную болезнь больше чем на десять лет и, надеюсь, на всю ее жизнь. В случае Сэма мы еще не поняли, как найти баланс между атаками Т-клеток на опухоль и на собственные клетки тела.

Что принесет нам будущее? Позвольте пояснить: в тексте и в заглавии книги я использую выражение “новый человек”. И использую я его в строго определенном смысле. Безусловно, я не имею в виду “нового человека” из научно-фантастического будущего – усиленного искусственным интеллектом, роботизированного, способного видеть в инфракрасном спектре, глотающего “синие таблетки”, счастливо сосуществующего в реальном и виртуальном мире, как Киану Ривз в черном плаще[5]. Я также не имею в виду “трансчеловека”, обладающего повышенными способностями и возможностями, превосходящими наши нынешние.

Я имею в виду человека, измененного с помощью модифицированных клеток, который выглядит и ощущает все так же (почти), как мы с вами. Женщина с тяжелой формой стойкой депрессии, чьи нервные клетки (нейроны) стимулируют с помощью электродов. Мальчик-подросток с серповидноклеточной анемией, перенесший экспериментальную пересадку костного мозга с введением генетически модифицированных клеток. Больной диабетом первого типа, которому прививают его собственные стволовые клетки, измененные таким образом, чтобы производить гормон инсулин для поддержания в крови нормального уровня глюкозы – топлива организма. Восьмидесятилетний старик, переживший несколько сердечных приступов, которому вводят вирус, заражающий печень и снижающий вероятность закупорки артерий холестерином, что уменьшает риск очередного приступа. Мой отец с имплантированными нейронами или со стимулирующим их устройством для стабилизации походки, что могло бы предотвратить падение, повлекшее его смерть.

Меня такие “новые люди” (и клеточные технологии для их создания) восхищают в гораздо большей степени, чем их воображаемые аналоги из научной фантастики. Мы изменяем людей, чтобы избавить их от страданий, используя для этого науку, созданную и усовершенствованную бесконечными трудами и любовью, и хитрые технологии, которые кажутся чем-то на грани возможного. Например, слияние раковых и иммунных клеток для производства бессмертных клеток, способных победить рак, или выделение Т-клеток из организма девочки, их модификация для борьбы с лейкозом и введение обратно в ее тело. С такими новыми людьми мы будем встречаться почти в каждой главе книги. И по мере того, как мы будем учиться перестраивать тела и части тел с помощью клеток, мы все чаще будем встречать таких людей в реальности – в кафе, супермаркетах, на вокзалах и в аэропортах, среди наших соседей и в собственной семье. Среди них могут оказаться наши двоюродные братья и сестры и наши дедушки и бабушки, наши родители и наши родные братья и сестры. Быть может, и мы сами окажемся в их числе.

Меньше чем за два столетия, с конца 1830-х годов, когда Маттиас Шлейден и Теодор Шванн предположили, что ткани всех животных и растений состоят из клеток, и до весны, ознаменовавшей выздоровление Эмили, в биологии и медицине распространилась революционная идея, затронувшая буквально все аспекты обеих наук и изменившая их навсегда. Сложные живые организмы состоят из крохотных самостоятельных саморегулируемых элементов – живых ячеек, если угодно, или “живых атомов”, как назвал их в 1676 году голландский микроскопист Антони ван Левенгук⁴. Люди – это экосистемы, состоящие из таких живых единиц. Мы собраны из пикселей, мы композитные существа, и наша жизнь – результат кооперативной агломерации.

Мы сумма частей.

Открытие клеток и переосмысление человеческого тела как клеточной экосистемы ознаменовали рождение медицины нового типа, основанной на терапевтических манипуляциях с клетками. Перелом шейки бедра, остановка сердца, иммунодефицит, болезнь Альцгеймера, СПИД, пневмония, рак легкого, почечная недостаточность, артрит – все эти состояния можно воспринимать как результат аномального функционирования клеток или групп клеток. И все они могут быть объектами клеточной терапии.

Новые возможности, появившиеся в медицине благодаря этому новому пониманию клеточной биологии, можно разделить на четыре основные категории.

К первой относится применение лекарств, химических веществ или физических стимуляций, изменяющих свойства клеток: их взаимосвязь, коммуникацию и поведение. Примерами терапии такого рода является применение антибиотиков для борьбы с инфекцией, химиотерапия и иммунотерапия против рака, стимуляция нейронов электродами для модуляции сетей нервных клеток в мозге.

Ко второй категории относится перенос клеток из тела в тело (в том числе и в исходное тело), например, при переливании крови, пересадке костного мозга или при оплодотворении in vitro.

Третья категория – использование клеток для синтеза веществ (инсулина или антител), оказывающих терапевтическое действие при заболевании.

Совсем недавно появилась четвертая категория – генетическая клеточная модификация и последующая трансплантация с целью создания клеток, органов и тел с новыми свойствами.

Некоторые из этих способов лечения, например использование антибиотиков или переливание крови, так глубоко укоренились в медицинской практике, что мы уже не воспринимаем их в качестве “клеточной терапии”. Однако они появились в результате развития нашего понимания биологии клеток (как мы вскоре увидим, инфекционная теория заболеваний является продолжением клеточной теории). Другие методы лечения, такие как противоопухолевая иммунотерапия, являются достижениями XXI века. Ну а третьи, такие как введение модифицированных стволовых клеток при диабете, настолько новые, что все еще считаются экспериментальными.

Однако все они – как старые, так и новые – представляют собой варианты “клеточной терапии”, поскольку в значительной степени зависят от нашего понимания клеточной биологии. И каждое из этих достижений изменило развитие медицины, а равно и наше представление о человеке и его жизни.

В 1922 году четырнадцатилетнего мальчика с диабетом первого типа вывели из комы, буквально подарив ему новую жизнь, при помощи инъекции инсулина, выделенного из клеток поджелудочной железы собаки. В 2010 году, когда Эмили Уайтхед ввели ее собственные Т-клетки с химерным антигенным рецептором⁵, или двенадцатью годами позднее, когда благодаря генно-модифицированным стволовым клеткам крови излечились первые пациенты с серповидноклеточной анемией, начался переход из “эпохи генов” в пересекающуюся с ней “эпоху клеток”.

Клетка – единица жизни. Но из этого следует более глубокий вопрос: что такое жизнь? Вероятно, одна из метафизических биологических загадок заключается в том, что мы все еще пытаемся описать суть нашего существования. Жизнь нельзя определить каким-то единственным параметром. Как сказал украинский биолог Сергий (или Сергей, как его звали раньше) Цоколов, “каждая теория, гипотеза или точка зрения принимает такое определение жизни, которое соответствует конкретным научным интересам и предположениям. В научном языке есть сотни рабочих и условных определений жизни, но ни одно из них не является общим”⁶. (Цоколов, который, к сожалению, умер в 2009 году в расцвете своей интеллектуальной жизни, знал, о чем говорил, поскольку это была и его головная боль. Он был ^гстробиологом, и в круг его интересов входили поиски жизни за пределами Земли. Но как найти жизнь, если ученые все еще не могут дать ей определение?)

Определение жизни можно сравнить с меню. Это не одна какая-то вещь, а набор вещей, набор поведений, серия процессов, а не единственное свойство. Живой организм должен иметь возможность воспроизводиться, расти, осуществлять метаболизм, адаптироваться к внешним стимулам и сохранять свое внутреннее содержимое. Кроме того, сложные многоклеточные организмы обладают так называемыми эмерджентными[6] свойствами – такими свойствами, которые возникают в системах клеток, например, механизмы защиты от повреждений и заражений, органы со специфическими функциями, физиологические способы коммуникации между органами и даже разум и познание[7]. И далеко не случайно, что все подобные свойства в конечном итоге основаны на клетке или на системах клеток[8]. И в этом смысле жизнь можно определить как наличие клеток, а клетку определить как наличие жизни.

Такое рекурсивное определение – не бессмыслица. Если бы Цоколов встретил первое астробиологическое существо, скажем эктоплазматическое создание из созвездия Альфа Центавра, и поинтересовался, является ли он/она/оно “живым” или нет, он должен был бы выяснить, соответствует ли это существо списку критериев жизни. Или просто спросить у существа, есть ли у него клетки. Трудно вообразить жизнь без клеток, как невозможно вообразить клетки без жизни.

Вероятно, это подчеркивает важность истории клетки: чтобы понять функции человеческого тела, нужно понимать функции клетки. Это нужно, чтобы понимать возможности медицины. Но еще важнее, что через историю клеток мы можем рассказать историю жизни и нас самих.

Что же такое клетка? В узком понимании клетка – это самостоятельная живая единица, играющая роль машины по расшифровке генов. Гены обеспечивают инструкции (код, если хотите) для построения белков – молекул, которые выполняют в клетке фактически всю работу. Белки осуществляют биологические реакции, координируют передачу внутриклеточных сигналов, формируют структурные элементы, включают и выключают гены, чтобы контролировать идентичность, метаболизм, рост и смерть клетки. В биологии они главные действующие лица – молекулярные машины, которые делают жизнь возможной[9].

Гены с инструкциями для построения белков физически организованы в виде двунитевой спиральной молекулы, называемой дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), которая в человеческих клетках упакована в хромосомы, напоминающие клубки пряжи. Насколько нам известно, ДНК есть во всех живых клетках (но может оттуда исторгаться). Ученые занимаются поиском клеток, использующих в качестве источника информации не ДНК, а другие молекулы, например РНК, но до сих пор не нашли клеток с инструкциями в форме РНК.

Под расшифровкой генов я подразумеваю процесс, в рамках которого внутриклеточные молекулы считывают конкретные фрагменты генетического кода, как музыканты в оркестре читают свою часть партитуры (песнь конкретной клетки), тем самым превращая генетические инструкции в реальный белок. Говоря проще, ген содержит код, а клетка его расшифровывает. Таким образом, клетки превращают информацию в форму – превращают генетический код в белки. Ген без клетки лишен жизни – это инструкция к действию в инертной молекуле, музыкальная партитура без музыкантов, библиотека без единого читателя. Клетки дают генам материальное, физическое обличье. Клетки оживляют гены.

Однако клетка – не просто аппарат для расшифровки генов. Расшифровывая код путем синтеза специфического набора закодированных в генах белков, клетка превращается в интегратор. Клетка использует этот набор белков (и продукты их биохимических реакций) в зависимости от других клеток, чтобы скоординировать их функцию, их поведение (движение, метаболизм, передачу сигналов, доставку питательных компонентов к другим клеткам, обнаружение посторонних объектов), соответствующее критериям жизни. Метаболизм организма определяется метаболизмом клеток. Репродукция организма основана на репродукции клеток. Репарация, выживание и гибель организма основаны на репарации, выживании и гибели клеток. Поведение органа или организма определяется поведением клетки. Жизнь организма определяется жизнью клетки.

Наконец, клетка имеет механизм деления. Внутриклеточные молекулы (опять-таки белки) инициируют процесс удвоения генома. Меняется внутренняя организация клетки. Делятся хромосомы, в которых хранится генетический материал клетки. От деления клетки зависят рост, репарация, регенерация и в конечном итоге репродукция наряду с другими важнейшими процессами жизнеобеспечения.

Я постоянно и давно занимаюсь клетками. И каждый раз, когда я смотрю на них в микроскоп – сияющих, блестящих, живых, – я как бы заново переживаю волнение, которое ощутил, когда увидел их впервые. Днем в пятницу осенью 1993 года, примерно через неделю после прибытия в лабораторию Алана Таунсенда в Оксфордском университете для работы над своей диссертацией по иммунологии, я измельчил мышиную селезенку и поместил этот кровавый суп в чашку Петри с факторами для стимуляции роста Т-клеток. Вернувшись в лабораторию в понедельник утром после выходных, я уселся за микроскоп. Комната была освещена так слабо, что мне не нужно было даже задергивать шторы: в Оксфорде всегда сумрачно (безоблачная Италия словно создана для телескопов, а сумрачная туманная Англия – по-видимому, для микроскопов). Я поместил чашку под объектив микроскопа. Под слоем питательной среды плавали полупрозрачные Т-клетки, которые, я бы сказал, лучились внутренним светом и полнотой – признак здоровых активных клеток. (Когда клетки умирают, это сияние меркнет, клетки съеживаются и становятся зернистыми, “пикнотическими” на языке клеточной биологии.)

“Как глаза, которые смотрят на меня в ответ”, – прошептал я сам себе. И вдруг, к моему удивлению, Т-клетка сдвинулась – намеренно, целенаправленно, в поисках инфицированной клетки, которую она могла бы найти и уничтожить. Она была живая.

Годами позже такое же волнующее и завораживающее ощущение я испытывал, наблюдая за распространением клеточной революции в медицине. Когда я в первый раз увидел Эмили Уайтхед в Пенсильванском университете в освещенном флуоресцентными лампами коридоре рядом с аудиторией, у меня возникло ощущение, что мне позволили войти в некую дверь, отделявшую прошлое от будущего. Прежде чем стать врачом-онкологом, я изучал иммунологию, потом стволовые клетки и, наконец, биологию опухолей[10]. Случай Эмили объединял все эти прошлые жизни, причем не только мои, а, что важнее, жизни и труды тысяч исследователей, глядевших в тысячи микроскопов на протяжении тысяч дней и тысяч ночей. Эмили воплощала наше желание добраться до светящегося сердца клетки и понять ее бесконечно захватывающие тайны. А еще воплощала наше жгучее желание увидеть зарождение новой медицины, клеточной терапии, становящейся возможной благодаря пониманию физиологии клеток.

Встречи с моим другом Сэмом в его больничной палате и наблюдения, неделя за неделей, за его ремиссиями и рецидивами дали мне опыт противоположного рода – не возбуждения, а понимания того, как много нам еще предстоит усвоить и узнать. Меня как онколога интересовали мятежные клетки – которые оказались там, где их не должно было быть, клетки с неконтролируемым делением. Эти клетки нарушают и ниспровергают законы поведения, которые я описываю в этой книге. Я пытаюсь понять, почему и как это происходит. Меня можно назвать клеточным биологом, попавшим в перевернутый мир. И история клетки глубоко вплетена в полотно моей научной и личной жизни.

Пока я активно занимался написанием книги, начиная с первых месяцев 2020 года и закачивая 2022-м, в мире продолжала бушевать пандемия COVID-19. В моем госпитале, в радушно принявшем меня городе Нью-Йорке и на моей родине росло число больных и умерших. К февралю 2020 года койки в отделении интенсивной терапии в Медицинском центре Колумбийского университета, где я работаю, были забиты людьми, захлебывавшимися собственными выделениями, пока аппараты искусственного дыхания прокачивали воздух через их легкие. Начало весны 2020 года было черным периодом: Нью-Йорк превратился в неузнаваемый, продуваемый ветрами мегаполис с опустевшими переулками и улицами, где одни люди шарахались от других. В Индии пик смертности пришелся на год позже, на апрель и май 2021 года. Тела сжигали на парковках, в проходах между домами, в трущобах и на детских площадках. В крематориях печи так часто работали на полную мощность, что прогорали и плавились металлические решетки, на которые клали тела.

Сначала я проводил время в клинической комнате госпиталя, а затем, когда онкологическую клинику урезали до минимума, оставался дома с семьей. Глядя в окно на линию горизонта, я вновь думал о клетках. Об иммунитете и его мятеже. Вирусолог из Йельского университета Акико Ивасаки рассказывала мне, что главной патологией, которую вызывает SARS-C0V-2 (тяжелый острый респираторный синдром коронавируса-2), было “ложное срабатывание иммунной системы” – нарушение регуляции работы иммунных клеток⁷. Я никогда прежде не слышал этого термина, но масштаб проблемы меня поразил: по сути, пандемия тоже была клеточной болезнью. Да, конечно, был вирус, но вирус без клеток инертен и лишен жизни. Наши клетки разбудили эту “чуму” и дали ей жизнь. Чтобы понять ключевые элементы пандемии, нужно понять не только особенности этого вируса, но также биологию иммунных клеток и причины их недовольства.

Тогда казалось, что все тропинки и нити моих размышлений и самого моего естества опять вели к клетке. Не знаю, я ли дал жизнь этой книге, или это она сама захотела, чтобы ее написали.

В книге “Царь всех болезней” я писал о нашем острейшем желании найти средства для борьбы с раком или для его предотвращения. Книга “Ген” посвящена поискам способов декодирования и расшифровки кода жизни. А в “Песни клетки” мы отправляемся в совсем другое путешествие: к познанию жизни через ее простейший элемент – клетку. Эта книга не о поисках методов лечения и не о расшифровке кода. Здесь нет одного явного злодея. Главные герои стремятся понять жизнь через понимание анатомии, физиологии и поведения клеток и их взаимодействия с соседними клетками. Понять музыку клетки. А их медицинские цели заключаются в поисках методов клеточной терапии – возможностей использовать строительные кирпичики человеческого тела для перестройки и обновления людей.

В этой связи я посчитал нужным выбрать не хронологический, а иной порядок изложения. Каждая часть книги затрагивает то или иное важнейшее свойство сложных живых организмов и исследует его историю. Каждая часть освещает одно фундаментальное свойство жизни (воспроизводство, автономность, метаболизм), связанное с определенной системой клеток. И каждая описывает зарождение какой-то новой клеточной технологии (например, пересадку костного мозга, искусственное оплодотворение, генную терапию, глубокую стимуляцию мозга, иммунотерапию), возникшей благодаря нашему новому пониманию клеток и поставившей под сомнение наши представления о строении и функционировании человека. Эта книга – тоже сумма частей: мировая и личная история, физиология и патология, прошлое и будущее (а также история моего становления в качестве клеточного биолога и врача) сливаются в ней в единое целое. Такая вот клеточная организация, если угодно.

Я начал работать над этой книгой зимой 2019 года и собирался посвятить ее Рудольфу Вирхову. Меня вдохновляет этот прогрессивный, скромный и мягкий человек, немецкий врач и ученый⁸, который противостоял патологическим социальным движениям своего времени, пропагандировал свободу мысли, защищал идею общественного здравоохранения, презирал расизм, издавал журнал, проделал самостоятельный и уникальный путь в медицине и предложил рассматривать заболевания органов и тканей как результат нарушения функций клетки – он назвал это “клеточной патологией.

Но в итоге я посвятил ее моему другу и пациенту, которого лечили от рака с помощью нового варианта иммунотерапии, и Эмили Уайтхед; такие пациенты позволяют по-новому понять функцию клеток и клеточную терапию. Они были одними из первых пациентов, для лечения которых мы пытались использовать клетки, превращая клеточную патологию в клеточную медицину – с переменным успехом. И поэтому данная книга посвящается им и их клеткам.

Часть первая
Открытие

Мы с вами оба начались с единственной клетки.

Наши гены различаются, но несильно. Пути развития наших тел разнятся. Наша кожа, волосы, кости и мозг строились по-разному. У нас совершенно разный жизненный опыт. Двое моих дядей умерли от психических заболеваний. Мой отец умер после каскада нарушений, вызванных неудачным падением. У него был артрит колена. Друг (так много друзей) – от рака.

И при этом, несмотря на очевидные различия между нашими телами и опытом, у нас с вами два общих свойства. Во-первых, мы появились из одноклеточного эмбриона. Во-вторых, из этой клетки образовались многие другие – те, которые ныне составляют ваше и мое тело. Мы построены из одинаковых материальных единиц, как два комочка материи, состоящие из одинаковых атомов.

Из чего мы сделаны? В древности одни люди считали, что мы состоим из менструальной крови, которая затвердела и оформилась в тела. Другие полагали, что мы зарождаемся заранее сформированными – мини-существа, со временем просто увеличивающиеся в размере, как воздушные шары в форме человеческих тел, которые надувают на праздник. По мнению третьих, человек слеплен из глины и речной воды. Ну а четвертые думали, что в матке мы сначала превращаемся из головастика в некое подобие рыбы и в конечном итоге в человека.

Но если вы поглядите в микроскоп на свою и на мою кожу или печень, вы обнаружите, что они поразительно похожи. И вы поймете, что все мы на самом деле состоим из живых единиц – клеток. Первая клетка дала начало другим, а затем делилась еще и еще, пока постепенно не сформировались печень, кишечник и головной мозг – все сложные анатомические элементы тела.

Когда люди поняли, что состоят из независимых живых единиц? И что эти единицы являются основой всех функций тела? Иными словами, что наша физиология в конечном итоге определяется физиологией клетки? И когда мы установили, что наше здоровье и будущее неразрывно связаны с изменениями этих живых сущностей? Что наши болезни – результат клеточной патологии?

Именно к этим вопросам (и к связанной с ними истории одного открытия, затронувшего и радикально изменившего биологию, медицину и наши представления о человеке) мы обратимся в первую очередь.

Исходная клетка. Невидимый мир

Истинное знание заключается в осознании незнания¹.

Рудольф Вирхов, из письма отцу, 1830-е годы

Сначала давайте отдадим должное тихому голосу Рудольфа Вирхова². Вирхов родился в Померании, в Пруссии (теперь эта территория поделена между Германией и Польшей) 13 октября 1821 года. Его отец Карл был фермером и местным казначеем. О его матери Йоханне Вирхов, урожденной Хессе, нам известно мало. Рудольф был прилежным и блестящим учеником – вдумчивым, внимательным, способным к языкам. Он выучил немецкий, французский, арабский и латынь и был отмечен за свои учебные работы.

В восемнадцать лет он написал дипломную работу “Жизнь, полная работы и трудов, – не груз, а благословение” и уже готовился стать священником. Он хотел быть пастором и проповедовать прихожанам. Но его угнетала слабость собственного голоса. Вера передается через воодушевление, а воодушевление порождается красноречием. Но что, если никто даже не услышит, как он вещает с кафедры? Медицина и наука казались более подходящими занятиями для застенчивого и прилежного юноши с тихим голосом. По окончании школы в 1839 году Вирхов получил военную стипендию и решил изучать медицину в Институте Фридриха Вильгельма в Берлине.

Медицинская среда, в которую вошел Вирхов в середине 1800-х годов, условно делилась на две составляющие: на анатомию и патологическую анатомию – одна сравнительно продвинутая, другая все еще неупорядоченная. Начиная с XVI столетия анатомы все точнее и точнее описывали форму и структуру человеческого тела. Самым известным среди всех анатомов был фламандский ученый и профессор Падуанского университета в Италии Андреас Везалий³. Он был сыном аптекаря и прибыл в Париж в 1533 году, чтобы учиться и заниматься хирургией. Хирургическая анатомия тогда находилась в состоянии полнейшего беспорядка. По этому предмету было лишь несколько учебников, и еще не существовало системного атласа строения человеческого тела. Большинство хирургов и их учеников в какой-то степени ориентировались на анатомические труды римского врача Галена, жившего между 129 и 216 годами. Труды Галена тысячелетней давности, основанные на анатомии животных, давно устарели и, честно говоря, во многом были просто ошибочными.

Цокольный этаж парижского госпиталя Отель-Дьё, в котором производили анатомирование разлагающихся человеческих трупов, был грязным, затхлым и плохо освещенным пространством, где под каталками бродили полудикие собаки, грызшие обрезки плоти, – “мясной рынок”, как Везалий называл одно из таких мест. Профессора сидели в “высоких креслах [и] кудахтали, как куры”⁴, писал он, а их помощники рубили и кромсали тела случайным образом и вытаскивали из них органы и фрагменты, как вату из набивных кукол.

“Доктора даже не пытались резать, – с горечью писал Везалий, – а их цирюльники, которым было вверено ремесло хирургии, были слишком плохо обучены, чтобы понимать записи профессоров анатомии… Они лишь вырезали то, что нужно было показать по инструкции врача, который никогда сам ничего не вырезал и просто руководил происходящим – и не без высокомерия. Все преподавалось неправильно, дни проходили в глупых диспутах. В этой суете зрителям представляли меньше фактов, чем мясник мог бы представить врачу у себя на мясном рынке”. И мрачно завершал: “Кроме восьми мышц живота, изуродованных и представленных в неправильном порядке, никто и никогда не показал мне ни одной мышцы и ни одной кости, не говоря уже о последовательности нервов, вен и артерий”.

Разочарованный и раздраженный Везалий решил самостоятельно построить карту человеческого тела. Он делал вылазки в склепы вблизи госпиталя, иногда по два раза за день, чтобы пополнить свою лабораторию новыми образцами. Могилы на Кладбище Невинных, часто вскрытые, где от тел оставались одни скелеты, предоставляли превосходные образцы для зарисовки костей.

Литография из труда Везалия De Humani Corporis Fabrica (1543), демонстрирующая его метод создания последовательных срезов анатомических структур, позволяющих устанавливать связь между нижними и верхними слоями, как это делает современная компьютерная томография. Такие книги, как эта, проиллюстрированные Яном ван Калькаром, произвели настоящую революцию в изучении анатомии человека, однако аналогичных полных учебников по физиологии или патологической анатомии в 1830-е годы не существовало.

А прогуливаясь под трехъярусной парижской виселицей Монфокон, Везалий разглядывал казненных заключенных. Он тайком уносил тела недавно повешенных, чьи мышцы, внутренние органы и нервы оставались сравнительно нетронутыми – достаточно, чтобы вскрывать их слой за слоем и зарисовывать расположение органов.

Сложные рисунки, выполненные Везалием за последующее десятилетие, изменили представление об анатомии человека⁵. Иногда он проводил диссекцию мозга на срезы в горизонтальной плоскости, как срезают верхушку с дыни, и делал такие же изображения, какие получают теперь при помощи современной компьютерной аксиальной томографии. На других иллюстрациях он накладывал на мышцы кровеносные сосуды или открывал в мышцах “окошки”, чтобы было видно, что находится в более глубоких слоях.

Он зарисовывал человеческую брюшную полость в проекции снизу вверх, как тело Христа на полотне итальянского художника XV века Андреа Мантеньи “Мертвый Христос”, и делал срезы рисунка, как теперь это делает сканер для магнитно-резонансной томографии. Самые точные и тонкие рисунки анатомических структур человека он создал вместе с художником и литографом Яном ван Калькаром. В 1543 году он опубликовал свои работы по анатомии в виде семи томов, озаглавленных De Humani Corporis Fabrica (“О строении человеческого тела”)⁶. Слово fabrica (ткань) в названии было ключом к содержанию и назначению этого труда: человеческое тело рассматривалось как физическая материя, а не как тайна, оно состояло из физической материи, а не из духа. Отчасти это был учебник по медицине, содержащий около семи сотен иллюстраций, отчасти научный трактат с картами и диаграммами, заложивший основы для изучения анатомии человека на столетия вперед.

Так вышло, что этот труд был опубликован в том же году, в котором польский астроном Николай Коперник составил “анатомию небес” в своей монументальной книге De Revolutionibus Orbium Coelestium (“О вращении небесных сфер”), содержавшей карту гелиоцентрической Солнечной системы, на которой Земля находилась на орбите, а Солнце было твердо установлено в центральное положение⁷.

Везалий же поместил анатомию человека в центр медицины.

В то время как анатомия (изучение структурных элементов человеческого тела) развивалась быстро, патологическая анатомия (изучение человеческих болезней и их причин) все еще оставалась неструктурированной. Это был неопределенный, беспорядочный мир. По патологической анатомии не было таких книг, как по анатомии, и не существовало общей теории болезней – не было ни открытий, революций. На протяжении XVI и XVII веков большинство болезней объясняли миазмами – ядовитыми парами, исходящими из загрязненных стоков или зараженного воздуха. Миазмы якобы переносили частицы разлагающейся материи, называемые миазматами, которые каким-то образом проникали в тело и приводили к его распаду. (В слове “малярия” по сей день сохранились следы этой истории: оно состоит из итальянских слов mala и aria, что в сочетании означает “плохой воздух”.)

По этой причине первые реформы в здравоохранении, направленные на предотвращение заболеваний и лечение больных, касались общественной санитарии и гигиены. Для утилизации отходов жизнедеятельности рыли сточные канавы, а в домах и на производствах открывали вентиляционные отверстия, чтобы предотвратить накопление зараженных миазмов. Казалось, эта теория подкреплялась неоспоримой логикой. Многие города, переживавшие быструю индустриализацию и не справлявшиеся с размещением рабочих и их семей, представляли собой зловонные скопления смога и нечистот, и болезни очевидно выбирали наиболее смрадные и перенаселенные районы. Периодические волны холеры и тифа выискивали самые бедные районы Лондона и его окрестностей, такие как Ист-Энд (теперь там блестят витрины магазинов и ресторанов и продаются высококачественные льняные фартуки и бутылки дорогого джина). С бешеной скоростью распространялись сифилис и туберкулез. Рождение ребенка было опасным и жутковатым делом, поскольку с большой вероятностью могло закончиться не рождением, а смертью либо плода, либо матери, либо обоих. В более благополучных частях города, где воздух был чище, а нечистоты утилизировались несколько эффективнее, люди были здоровее, но беднота, жившая в зараженных миазмами районах, неизбежно постоянно болела. Если чистота была залогом здоровья, следовательно, болезни разумно было считать результатом грязи или заражения.

Но несмотря на то, что представление о заразных парах и миазмах, казалось бы, содержало в себе некое зерно истины (и давало людям прекрасное основание для дальнейшего отделения богатых районов города от бедных), на пути к пониманию патологической анатомии оставались странные загадки. К примеру, почему женщины, рожавшие в родильном доме в одном районе Вены в Австрии, вскоре умирали примерно в три раза чаще, чем те, которые рожали в соседнем родильном доме?⁸ В чем заключалась причина бесплодия? Почему совершенно здоровый молодой человек внезапно заболевал и его суставы сковывала чудовищная боль?

На протяжении XVIII и XIX веков врачи и ученые настойчиво искали системные причины человеческих болезней. Но самыми успешными результатами их трудов оказались лишь несколько несущественных дополнений к прежним объяснениям, основанным на макроскопической анатомии: любая болезнь представляет собой нарушение функции конкретного органа. Печень. Желудок. Селезенка. Был ли какой-то более глубокий организационный принцип, связывающий эти органы с непонятными и таинственными нарушениями их функции? Стоило ли вообще рассуждать о патологии человека в систематическом плане? Возможно, ответ нельзя было найти в анатомии видимых структур, а только на микроскопическом уровне. На самом деле в XVIII веке химики уже начали понимать, что свойства вещества (взрывоопасность водорода и текучесть воды) являются эмерджентными свойствами невидимых частиц, молекул, а также составляющих их атомов. Могла ли биология оказаться устроенной схожим образом?

Рудольфу Вирхову едва исполнилось восемнадцать, когда он поступил в медицинский Институт Фридриха Вильгельма в Берлине⁹. Институт был создан с целью обучения военных медиков для прусской армии, и там царила соответствующая военная этика: предполагалось, что студенты в дневное время должны проводить по шестьдесят часов в неделю на занятиях, а материал запоминать по ночам. (В военной медицинской школе Pepiniere старшие военные врачи часто проводили неожиданные проверки посещаемости¹⁰. Если выяснялось, что кого-то из учащихся нет на занятиях, наказывали весь класс.) “Так происходит каждый день без остановки с шести утра до одиннадцати вечера, кроме воскресенья, – мрачно писал Вирхов отцу, – <… > и к вечеру устаешь так, что уже мечтаешь о жесткой постели, с которой, проспав почти в летаргическом сне, встаешь утром почти таким же усталым, как накануне”¹¹. Учащимся выдавали дневную порцию мяса, картошки и водянистого супа, а жили они в маленьких изолированных комнатках. В камерах.

Вирхов зазубривал материал. Анатомию преподавали вполне разумно: макроскопическая карта тела слегка уточнилась со времен Везалия усилиями многих поколений вивисекторов в результате тысяч вскрытий. Но в патологической анатомии и физиологии того времени не было основополагающей логики. Почему органы работают, что они делают и почему теряют свою функцию – на этот счет существовали лишь спекулятивные рассуждения, натянутые, как по военному приказу, от гипотезы до факта. Патологоанатомы уже давно разделились на разные школы мысли в отношении происхождения болезней. Сторонники гипотезы миазмов полагали, что болезни возникают от загрязненных испарений, последователи галенизма верили, что болезнь – это патологическое нарушение равновесия между четырьмя жидкими и полужидкими средами тела, называемыми “туморами”, а сторонники “психиатрической теории” доказывали, что болезнь – это проявление расстройства разума. К тому времени, когда Вирхов занялся медициной, большинство из этих теорий находились в плачевном состоянии или уже умерли.

В 1843 году Вирхов получил медицинскую степень и начал работать в берлинском госпитале Шарите, где сотрудничал с Робертом Фрорипом – патологоанатомом, микроскопистом и куратором коллекции патологических образцов госпиталя. Освободившись от интеллектуального рабства предыдущего института, Вирхов принялся искать систематический путь к пониманию человеческой физиологии и патологии. Он погрузился в изучение истории патологической анатомии. “Существует острая и всепоглощающая необходимость понять [микроскопическую патологию] ¹²”, – писал он. Однако эта дисциплина, по его ощущениям, “свернула куда-то не туда”. Возможно, микроскописты были правы и систематический ответ нельзя было найти в видимом мире. Что, если сердечная недостаточность или цирроз печени являются лишь эпифеноменами – эмерджентными проявлениями более глубокой дисфункции, невидимой невооруженным глазом?

Анализируя прошлое, Вирхов осознал, что ученые раньше уже рассматривали этот невидимый мир. В конце XVII столетия исследователи обнаружили, что ткани животных и растений построены из единообразных живых структур, названных клетками. Могут ли эти самые клетки находиться в центре физиологии и патологии? Если это так, откуда они берутся и что делают?

“Истинное знание заключается в осознании незнания”, – написал он в письме отцу в 1830-е годы, еще в бытность студентом медицинского факультета. “Как сильно и болезненно я ощущаю пробелы в моих знаниях. Именно по этой причине я не остановился пока ни на одном направлении науки… Для меня еще много неопределенного и нерешенного”. Но в медицине Вирхов нашел опору, и боль в его душе как будто утихла. “Я сам себе руководитель”, – писал он с вновь обретенной уверенностью в 1847 году¹³. Если клеточной патологии не существовало, он должен был создать это направление с нуля. Возмужав как врач и обретя знания по истории медицины, он мог наконец остановиться и начать заполнять пробелы.

Видимая клетка. “Вымышленные истории о маленьких животных”

В сумме частей есть только части.
Мир нужно измерять глазом.

Уоллес Стивенс

“Мир нужно измерять глазом”.

Современная генетика родилась из сельскохозяйственной практики: моравский монах Грегор Мендель обнаружил гены, занимаясь перекрестным опылением растений гороха с помощью кисточки в монастырском саду в городе Брно¹. Русский генетик Николай Вавилов вдохновлялся селекцией зерновых культур². И даже английский натуралист Чарльз Дарвин обратил внимание на невероятные изменения форм животных в результате работы селекционеров³. Развитию клеточной биологии тоже способствовала простая практическая технология. Интеллектуальная наука родилась из примитивного ремесла.

В случае клеточной биологии это было просто искусство наблюдения: ученые измеряли, наблюдали и анализировали мир глазом. В начале XVII века голландские мастера по изготовлению очков отец и сын Ганс и Захарий Янсен поместили два увеличительных стекла в верхнюю и нижнюю часть полой трубки и обнаружили, что могут видеть мир, невидимый невооруженным глазом⁴.[11] Такие микроскопы с двумя линзами стали называть “сложными”, а микроскопы с единственной линзой – “простыми”, но появление обоих типов микроскопов стало возможным благодаря древнейшему опыту стеклодувного ремесла, развивавшегося со времен арабского и греческого мира до эпохи итальянских и голландских стеклодувов. Во II веке до нашей эры Аристофан описывал “горящие шары”: стеклянные сферы для фокусировки и направления луча света, которые продавали на рынках в качестве безделушек. Если внимательно посмотреть через “горящий шар”, в нем можно увидеть увеличение миниатюрной вселенной. Увеличьте его до линзы размером с глаз, и получится первый прототип монокля – вероятно, этот фокус в XII веке изобрел итальянский оптик Амати. Приделайте ручку – и получите увеличительное стекло.

Главное достижение Янсенов заключалось в том, что они соединили мастерство стеклодувов с инженерным решением, позволявшим двигать стекла на неподвижной подставке. Установив один или два куска идеально прозрачного стекла в форме линзы на металлической пластинке или трубке с помощью винтов и зажимов, позволяющих передвигать стекла, исследователи нашли путь в невидимый миниатюрный мир – в неизвестную ранее огромную вселенную, противоположную макроскопическому космосу, видимому с помощью телескопа.

Один нелюдимый голландский торговец самостоятельно научился разглядывать этот невидимый мир. В 1670-е годы торговцу тканями из Делфта Антони ван Левенгуку понадобился инструмент для изучения качества и целостности нитей. В XVII веке Голландия была активным центром торговли тканями⁵: шелк, бархат, шерсть, лен и хлопок прибывали крупными рулонами и свертками из портов и колоний, а из Голландии расходились по всей континентальной Европе. Опираясь на работу Янсенов, Левенгук сконструировал простой микроскоп с единственной линзой, укрепленной на толстой латунной пластинке, и с тоненькой платформой для размещения образца. Поначалу он использовал инструмент, чтобы оценивать качество тканей. Но вскоре интерес к возможностям созданного им же инструмента полностью его захватил: он стал направлять линзы на любые предметы, которые попадались ему под руку.

Двадцать шестого мая 1675 года Делфт накрыла сильнейшая буря. Левенгук, которому в то время было сорок два года, набрал воды, протекавшей через крышу дома, оставил ее постоять сутки, а потом поместил каплю под стекло одного из микроскопов и поднес к свету⁶. И тут же пришел в безумный восторг. Насколько ему было известно, еще никто прежде не видел ничего подобного. В воде кишели десятки крохотных организмов – “анималькулей”, как он их назвал. Люди, смотревшие в телескопы, видели макроскопический мир – голубую Луну, газовую Венеру, кольца Сатурна, красноватый Марс. Но никто не рассказывал о чудесном живом космосе в капле дождевой воды. “Это было самое чудесное из всех чудес, которые я обнаружил в природе, – писал он в 1676 году[12]. – Никогда мои глаза не испытывали большего удовольствия, чем при виде этого спектакля тысяч живых существ в капле воды”⁷.

(а) Схема одного из первых микроскопов Левенгука: 1) предметная игла, 2) основной винт, з) линза, 4) рукоятка для фокусировки.

(б) Один из микроскопов Левенгука, установленный на латунной пластине.

Левенгук хотел увидеть больше, найти более точные инструменты для наблюдения за этой завораживающей новой вселенной живых существ. Он заказал шарики разных размеров из венецианского стекла самого высокого качества и принялся тщательно шлифовать и полировать их, придавая им идеальную двояковыпуклую форму. (Как мы теперь знаем, некоторые линзы он изготавливал, растягивая стеклянную палочку над открытым огнем до состояния тонкой нити и отламывая кончик, в результате чего на конце возникал “пузырек”, превращавшийся в глобулу в форме линзы.) Он устанавливал эти линзы на тонких металлических пластинках из латуни, серебра или золота, снабженных сложной системой миниатюрных зажимов и винтов, позволявших двигать элементы инструмента вверх и вниз и добиваться идеальной фокусировки. Он изготовил около пяти сотен таких микроскопов, и каждый из них – чудо тончайшего ремесла.

А были ли подобные существа в другой воде? Левенгук упросил человека, ездившего к морю, привезти ему океанской воды “в чистой стеклянной бутыли”. И вновь обнаружил плавающих в воде крохотных одноклеточных существ “с телами мышиного цвета и более светлым овальным окончанием”⁸. Наконец в 1676 году он записал свои наблюдения и отослал записи в самое именитое научное общество своей эпохи.

“В 1675 году – писал он в письме Лондонскому королевскому обществу, – я обнаружил живых существ в дождевой воде, которая простояла несколько дней в новом глиняном горшке… Когда эти анималькули, или живые атомы, двигались, они выставляли вперед два усика и беспрерывно себя подталкивали… Остальное тело было округлым, слегка заостренным к концу, где у них был хвост, примерно в четыре раза длиннее тела”⁹.

Когда я закончил писать этот параграф, мною овладело такое же непреодолимое желание – я тоже захотел посмотреть на это. Находясь в состоянии полной неопределенности посреди пандемии, я решил соорудить собственный микроскоп – или хотя бы наиболее близкий аналог. Я заказал металлическую пластинку и поворачивающийся зажим, просверлил дырку и установил пластинку с самой лучшей тонкой линзой, которую смог купить. Это напоминало современный микроскоп не больше, чем телега с волами напоминает космический корабль. Я выбросил не один десяток прототипов, прежде чем получил один рабочий. Однажды в солнечный день я поместил капельку дождевой воды из лужи на предметную иглу и вынес инструмент на свет.

Ничего. Я видел лишь смутные очертания, как будто тени из призрачного мира. Размытое пятно. Я был разочарован и стал тихонько настраивать фокусировку, как это сделал бы Левенгук. В предвкушении предстоящего зрелища я ощущал каждый поворот винта собственным нутром, как будто такой же винт проворачивался где-то у меня в позвоночнике. И вдруг я увидел. Капля стала видна отчетливо – а в ней целый мир. Под линзой промелькнуло амебообразное существо. Потом другое. Некоторых я не узнавал. Какой-то спиралевидный организм. И округлый подвижный сгусток с ободком из самых прекрасных и нежных ресничек, которые я когда-либо видел. Я не мог оторваться. Это были клетки.

В 1677 году Левенгук рассмотрел человеческие сперматозоиды, “генитальных анималькулей”, из собственной спермы, а также из образца спермы мужчины с гонореей¹⁰. Он нашел их “движущимися, как змея или угорь движется в воде”¹¹. Однако, несмотря на свой энтузиазм и продуктивность, торговец тканями не горел желанием демонстрировать свои инструменты любопытствующей публике или ученым. И эта подозрительность была взаимной: ученые относились к нему с таким же недоверием. Секретарь Королевского общества Генри Ольденбург уговаривал Левенгука “ознакомить [ученых] с его методом, чтобы другие могли подтвердить подобные наблюдения”¹², а также предоставить рисунки и подтверждающие данные в дополнение примерно к двум сотням писем, которые Левенгук направил в Королевское общество, поскольку лишь около половины из них содержали доказательства или описывали научный метод, который можно было бы опубликовать. Но Левенгук давал лишь туманные описания своих инструментов и своего метода. Как писал историк науки Стивен Шейпин, Левенгук “не был ни философом, ни медиком, ни джентльменом¹³. Он не учился в университете, не знал латыни, французского или английского… Его заявления [о существовании в воде большого количества микроскопических организмов] вписывались в стандартные схемы с большой натяжкой, и его личность также не помогала придать весу его заявлениям”.

Некоторые виды “анималькулей”, обнаруженных Левенгуком с помощью простого микроскопа. Заметим, что Fig. II в нижней части рисунка может быть изображением либо человеческого сперматозоида, либо жгутиковой бактерии.

Казалось, ему нравилось иногда представляться скрытным и осторожным любителем – простым торговцем тканями, просившим приятеля принести морской воды в стеклянной бутылке. Единственный способ поверить этому торговцу тканями, который превратился в микроскописта и перевернул биологию с ног на голову, открыв новый мир микроскопических существ, заключался в том, чтобы довериться показаниям восьми не слишком респектабельных жителей Делфта, которых он собрал. Те клялись, что с помощью его инструментов действительно видели “плавающих животных”. В результате такого принципа “свидетельских показаний” страдала научная репутация Левенгука¹⁴. Подозрительный и раздосадованный Левенгук еще глубже зарывался в свой миниатюрный мир, видимый, казалось, только ему одному. “Моя работа, которой я занят уже долгое время, – возмущенно писал он в 1716 году, – была предпринята не для того, чтобы завоевать похвалу, которой я теперь наслаждаюсь, но главным образом из-за острой жажды знаний, которая присуща мне больше, чем многим другим людям”¹⁵.

Как будто его собственный микроскоп поглотил его и уменьшил в размере. Вскоре он сам стал почти что невидимым, маленьким, забытым.

В 1665 году, примерно за десять лет до того, как Левенгук опубликовал письмо с описанием анималькулей в воде, английский ученый и энциклопедист Роберт Гук тоже увидел клетки¹⁶ – но не живые и далеко не такие разнообразные, как анималькули Левенгука. Пожалуй, как ученый Гук был полной противоположностью Левенгука. Он учился в колледже Уэдхем в Оксфорде, и его разносторонний интеллект был способен проникать в разные научные сферы и постигать разные миры. Он был не только физиком, но и архитектором, математиком, научным иллюстратором, умел обращаться с телескопом и с микроскопом.

В отличие от большинства ученых мужей того времени – мужчин из состоятельных семей, имевших возможность долго рассуждать о естественных науках, не ожидая следующей зарплаты, – Гук происходил из небогатой английской семьи. Получая стипендию в Оксфорде, он жил за счет того, что помогал в работе знаменитому физику Роберту Бойлю. К1662 году, еще в качестве помощника Бойля, он утвердился как полностью независимый мыслитель и занял должность “куратора экспериментов” в Королевском обществе.

Интеллект Гука был искрящимся и гибким, как резиновая лента, которая светится при растяжении. Он проникал в ту или иную сферу науки и затем расширял и освещал ее своим внутренним светом. Он много писал о механике, оптике и науках о материи. После великого лондонского пожара в сентябре 1666 года, продолжавшегося пять дней и уничтожившего четыре пятых города¹⁷, Гук помогал известному архитектору Кристоферу Рену осматривать и восстанавливать здания. Он построил мощный новый телескоп, с помощью которого изучал поверхность Марса, а также исследовал и классифицировал окаменелости.

В начале 1660-х годов Гук начал серию экспериментов с микроскопами. В отличие от микроскопов Антони ван Левенгука, это были сложные микроскопы. Две тщательно отшлифованные линзы размещались на концах трубки, заполненной водой для увеличения четкости изображения. Вот что он писал: “Если… поднести его очень близко к предмету и посмотреть через него, он одновременно увеличит предметы и сделает некоторые более различимыми, чем любой большой микроскоп. Но из-за этого, хотя их [чрезвычайно] просто делать, их очень трудно использовать, из-за малого размера и из-за близости предмета; чтобы избежать и того и другого и ввиду лишь двух рефракций я обзавелся латунной трубкой”¹⁸.

В январе 1665 года Гук опубликовал книгу под названием “Микрография, или Некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол с их наблюдением и обсуждением”, в которой подробно описал свои эксперименты и микроскопические наблюдения. Эта книга стала хитом года: “Самая оригинальная книга, какую я когда-либо читал”, – писал в своем дневнике Сэмюэл Пипс¹⁹.[13] Изображения микроскопических телец, никогда не виданных в таком увеличении, заворожили и восхитили читателей. Среди десятков тщательно выполненных рисунков было гигантское изображение блохи, огромная вошь с гротескным ртом паразита, занявшим восьмую часть страницы, а также сложный глаз комнатной мухи с сотнями линз, напоминающий миниатюрный многогранный светильник²⁰. “Глаз мухи… очень похож на сетку”, – писал Гук²¹. Он напоил муравья бренди и смог подробно зарисовать его усики²². Однако среди изображений этих паразитов и вредителей было одно, казалось бы, неприметное изображение, которое незаметно пошатнуло самые основания биологии. Это был поперечный срез стебля растения – тонкий срез коры пробкового дуба, который Гук поместил под свой микроскоп.

Изображение сложного двухлинзового микроскопа, которым пользовался Роберт Гук. Обратите внимание на латунную трубку, в которой установлены две линзы, на пламя с несколькими зеркалами в качестве постоянного источника света и размещенный под трубкой образец.

Гук обнаружил, что пробка не была гомогенным блоком вещества. “Я взял хороший чистый кусок пробки, – писал он в «Микрографии», – и острым как бритва перочинным ножом отрезал кусок, освободив гладкую поверхность, а затем исследовал ее очень внимательно с помощью микроскопа и смог увидеть, что она слегка пористая”²³. Эти поры, или клетки, не были очень глубокими, но состояли “из многочисленных маленьких ячеек”²⁴.

Изображение среза пробки из “Микрографии” Роберта Гука (1665).

Книга вызвала неожиданно большой интерес и стала популярной во всей Англии благодаря увеличенным изображениям крохотных животных и растений. По-видимому, в этом образце Гук обнаружил клеточные стенки, но позднее в воде он увидел целые клетки.

Короче говоря, этот кусок пробки состоял из упорядоченного набора многогранных структур с выраженными повторяющимися “элементами”, соединенными в единое целое. Они напоминали медовые соты в улье или монашеские кельи.

Гук искал название для этих пор и наконец остановился на слове “клетка” (cell), от латинского cella, что означает “маленькая комната” (на самом деле Гук видел не клетки, а очертания стенок, которыми окружены растительные клетки; возможно, внутри были клетки, но никаких подтверждающих рисунков не сохранилось). “Многочисленные маленькие ячейки”, – писал о них Гук. Сам того не подозревая, он создал новую концепцию живых существ, включая человека.

Гук принялся дальше и глубже исследовать эти маленькие независимые живые элементы, невидимые невооруженным глазом. На собрании Королевского общества в ноябре 1677 года он рассказывал о том, что увидел под микроскопом в дождевой воде. Вот что было записано в протоколе собрания:

Первый представленный эксперимент состоялся в перечной воде, изготовленной на дождевой воде… помещенной туда за девять или десять дней до этого. Мистер Гук в течение недели наблюдал в ней большое количество чрезвычайно мелких животных, плававших взад и вперед. Через стекло, увеличивающее примерно в сто тысяч раз[14], они казались размером с клеща, и поэтому, по рассуждению, они в сотню тысяч раз меньше клеща. По форме они похожи на очень маленький прозрачный пузырек овальной или яйцевидной формы; этот яйцевидный пузырек движется вперед своим наиболее крупным концом. Они перемещаются в воде вперед и назад всеми возможными способами; и все, кто их видел, сочли их животными, и в этом ошибки быть не может²⁵.

В последующие десять лет Антони ван Левенгук, узнавший о предыдущей работе Гука, связался с ним, осознавая, что увиденные им под микроскопом анималькули могут иметь нечто общее с набором живых элементов (клеток), которые Гук увидел в коре, или с кувыркавшимися в перечной воде организмами. Письма были написаны в самоуничижительном и разочарованном тоне, как, например, письмо от ноября 1680 года: “Как часто доходило до моих ушей, что я рассказываю только вымышленные истории о маленьких животных… ”²⁶ Однако в пророческом письме, написанном в 1712 году, он продолжал: “Нет, мы можем двигаться дальше и открыть в этой мельчайшей частичке этого маленького мира новый неисчерпаемый запас материи, способной привести в другую вселенную”²⁷.

Гук отвечал лишь изредка, но следил, чтобы письма Левенгука переводились и переправлялись в Королевское общество. Хотя Гук, по-видимому, спас репутацию Левенгука для будущих поколений, его собственное влияние на развитие клеточной биологии было довольно ограниченным. Специалист по истории клеточной биологии Генри Гаррис пишет: “Гук ни в коем случае не предполагал, что эти структуры были скелетом основополагающих единиц, из которых состоят все растения и животные. И возможно, не представлял себе, если вообще задумывался об основополагающих единицах, что они могут иметь размер и форму этих пор в пробке, которые он увидел”²⁸. Он обнаружил “в пробке стенки живых клеток, но неправильно понял их назначение и, очевидно, не представлял себе, чем занято пространство между этими стенками в живом состоянии”²⁹.[15] Пористый кусок мертвой коры; что еще можно извлечь из этого микрографического рисунка? Почему ствол растения имеет такое строение? Откуда берутся эти “клетки”? В чем их назначение? Являются ли они универсальными для всех организмов? И какова связь между этими живыми элементами и здоровым или больным телом?

В конечном итоге интерес Гука к микроскопии угас. Его беспокойному разуму нужны были широкие просторы, и он вернулся к оптике, механике и физике. Возможно, главной слабостью Гука и был его интерес буквально ко всему. Его мантрой стал девиз Королевского общества – Nullius in verba, который можно перевести как “Никому не верь на слово”. Гук перескакивал с одной научной дисциплины на другую, выдвигая смелые гипотезы, не веря никому на слово, завоевывая аспекты важнейших областей науки, но так и не добился окончательного авторитета ни в одном вопросе. Он сформировался по аристотелевской модели философа-натуралиста (интересующегося всеми материями, имеющего суждение по поводу любых данных), а не по модели современного ученого, достигающего авторитета в каком-то конкретном вопросе, и в результате из-за этого пострадала его научная репутация.

В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (“Математические начала натуральной философии”)³⁰ – труд настолько широкий и глубокий, что он пошатнул прошлое и сформировал ландшафт науки будущего. Среди открытий Ньютона был закон всемирного тяготения. Однако Гук утверждал, что он раньше уже сформулировал законы гравитации, а Ньютон украл его наблюдения.

Это заявление было абсурдным. Гук и некоторые другие физики действительно предполагали, что планетарные тела притягивались к Солнцу невидимыми “силами”, но по математической точности и научной глубине анализа никто из них даже отдаленно не смог приблизиться к тому, что изложил Ньютон в Principia. Конфликт между Гуком и Ньютоном[16] длился несколько десятилетий, но последним, очевидно, посмеялся Ньютон. Бытует история, возможно вымышленная, о том, что через семь лет после смерти Роберта Гука, в 1710 году, когда Ньютон наблюдал за переездом Королевского общества на новое место в Крейн-Корт, в коллекции портретов недосчитались одного-единственного, а именно – портрета Гука, и Ньютон не заказал посмертную версию. Новатор в области оптики, человек, позволивший увидеть целую новую вселенную, остался невидимым для нас. До нас не дошло ни одного достоверного изображения или портрета Гука[17].

Универсальная клетка. “Мельчайшие частицы этого маленького мира”

Я мог отчетливо видеть, что вся она продырявленная и пористая, очень похожая на соты, но только эти поры были неровными… Эти поры, или клетки… на самом деле были первыми микроскопическими порами, которые я увидел¹.

Роберт Гук, 1665

Как только для изучения структуры растений стали применять микроскоп, невероятная простота их строения… сразу привлекла внимание¹.

Теодор Шванн, 1847

В истории биологии долины тишины часто сменяются пиками монументальных открытий. После открытия генов Грегором Менделем в 1865 году наступил период “одного из самых странных затиший в истории науки”, как выразился один историк³: о генах (“факторах” или “элементах”, как назвал их Мендель) не вспоминали почти сорок лет, пока они не были заново открыты в начале 1900-х годов. В 1720 году лондонский врач Бенджамин Мартен утверждал, что туберкулез (или чахотка, как раньше называли эту болезнь) – заразное респираторное заболевание, которое, вероятно, переносят микроскопические организмы. Он называл эти заразные элементы “невероятно мелкими живыми существами”⁴ и “живой заразой”⁵(contagium vivum, обратите внимание на слово “живой”). Мартен мог бы стать отцом современной микробиологии, если бы углубил свои медицинские исследования, но прошло еще около ста лет, прежде чем микробиологи Роберт Кох и Луи Пастер связали болезнь и гниение с микробными клетками.

Но если внимательнее приглядеться к “долинам тишины”, выясняется, что это вовсе не области затишья и застоя. Это удивительно плодотворные периоды, когда ученые пытаются осмыслить масштаб, универсальность и значение открытия. Является ли конкретное открытие универсальным и всеобъемлющим принципом функционирования живых систем или же уникальной особенностью курицы, орхидеи или лягушки? Объясняет ли оно необъяснимые ранее наблюдения? Скрывается ли за ним другой уровень организации?

В какой-то степени такие затишья объясняются тем, что для ответа на подобные вопросы требуются новые инструменты и модельные системы, а для их создания нужно время. Генетикам пришлось ждать исследований биолога Томаса Моргана, который в 1920-е годы доказал физическое существование генов, проанализировав механизмы наследования признаков у дрозофил, а также зарождения рентгеновской кристаллографии, с помощью которой в 1950-е была расшифрована трехмерная структура таких молекул, как ДНК, что в конечном итоге позволило установить физическое строение генов. Для подтверждения атомной теории, впервые выдвинутой Джоном Дальтоном в начале 1800-х годов, пришлось ждать появления катодной трубки в 1890-м и создания в начале XX века математических уравнений, необходимых для построения моделей квантовой физики, которые позволили прояснить строение атома. Клеточная биология ждала развития методов центрифугирования, биохимического анализа и электронной микроскопии.

Но еще одна причина может заключаться в том, что для перехода от описания элемента (клетка под микроскопом, ген в качестве единицы наследственности) к пониманию универсальных принципов организации, функции и поведения необходимы концептуальные эвристические изменения. Атомистические идеи являются самыми смелыми: они предполагают фундаментальный пересмотр представлений о мире на основании универсальных единичных сущностей. Атомов. Генов. Клеток. О клетках нужно думать в ином ключе: не как о предмете под лупой, а как о функциональной ячейке, в которой происходят все физиологические химические реакции, как об организующей единице всех тканей и как о едином источнике всех физиологических и патологических процессов. Требуется перейти от представления о непрерывной организации биологического мира к описанию, основанному на существовании дискретных, отдельных, самостоятельных элементов, объединяющих этот мир. Используя метафору, можно сказать, что нужно смотреть сквозь “плоть” (непрерывную, телесную и видимую субстанцию) и воображать “кровь” (невидимую, корпускулярную и дискретную).

Период с 1690-х по 1820-е годы был именно такой долиной в развитии клеточной биологии. После открытия Гуком клеток (точнее говоря, клеточных стенок) в срезе коры многие ботаники и зоологи принялись устанавливать под микроскопами образцы растительных и животных тканей, чтобы исследовать их микроскопическую структуру. Антони ван Левенгук до самой своей смерти в 1723 году смотрел в микроскоп и описывал элементы (“живые атомы”, как он их называл) невидимого мира. У него возбуждение от первого прикосновения к этому невидимому миру так и не прошло (подозреваю, что не пройдет и у меня).

В конце XVII и начале XVIII века такие микроскописты, как Марчелло Мальпиги и Мари Франсуа Ксавье Биша поняли, что “живые атомы” Левенгука могли быть не только одноклеточными существами, ткани более сложных организмов растений и животных образованы из клеток. В частности, французский анатом Биша идентифицировал двадцать одну (!) элементарную ткань в составе человеческих органов⁶. К сожалению, он умер в тридцать лет от туберкулеза. И хотя Биша в некоторых случаях ошибался относительно строения этих элементарных тканей, он продвинул клеточную биологию в сторону гистологии – изучения тканей и систем кооперирующих клеток.

Однако вывести теорию клеточной физиологии на основании этих ранних наблюдений в большей степени, чем все микроскописты, пытался Франсуа-Венсан Распай. Он признавал, что клетки существуют буквально повсюду – ив растительных, и в животных тканях, но, чтобы понять, зачем они существуют, нужно понять, что они делают.

Распай был человеком дела⁷. Этот ботаник, химик и микроскопист-самоучка родился в 1794 году в Карпантра, в департаменте Воклюз на юго-востоке Франции. Он считал себя независимым мыслителем, отказался от католических обетов и посвятил жизнь противостоянию моральным, культурным, научным и политическим авторитетам. Он не примыкал к научным сообществам, считая их излишне закрытыми и старомодными, и не учился на медицинском факультете. Однако он без угрызений совести присоединился к тайному обществу, намеревавшемуся освободить Францию во время революции 1830 года, из-за чего период с 1832 до начала 1840 года провел за решеткой. В тюрьме он обучал сокамерников правилам антисептики, санитарии и гигиены. В 1846 году Распай вновь был арестован за участие в антиправительственных манифестациях, а также за то, что давал заключенным врачебные рекомендации, не имея официального медицинского образования. Распая сослали в Бельгию, но даже его обвинители стыдились собственного приговора: “Сегодня перед судом предстоит знаменитый ученый, человек, которым медицинское сообщество могло бы гордиться, если бы он присоединился к нему и принял диплом медицинского факультета”⁸. Распай в своей манере отказался[18].

Несмотря на активную политическую деятельность и отсутствие формального биологического образования, в период с 1825 до 1860 года Распай опубликовал более пятидесяти статей на целый ряд тем, включая ботанику, анатомию, криминалистику, клеточную биологию и антисептику. Более того, он пошел дальше своих предшественников и начал исследовать состав, функцию и происхождение клеток.

Из чего состоят клетки? “Каждая клетка выбирает из среды, забирая только то, в чем нуждается”⁹, – писал Распай в конце 1830-х годов, предзнаменуя начало века биохимии клетки. “У клеток есть разные возможности для выбора, обеспечивающие разное содержание воды, углерода и оснований, входящих в состав их клеточных стенок. Легко представить, что некоторые стенки позволяют проходить определенным молекулам”, – продолжал он, постулируя идею селективной пористой клеточной мембраны, обеспечивающей автономность клеток, и утверждая представление о клетках как о метаболических единицах.

А что клетки делают? “Клетка – это… своего рода лаборатория”, – утверждал он. Остановимся на минуту, чтобы оценить масштаб этой идеи. Исходя лишь из основных предположений о химии и клетке, Распай сделал вывод о том, что клетка осуществляет химические процессы, обеспечивающие функцию тканей и органов. Иными словами, клетка обеспечивает физиологию. Он назвал клетку центром, где протекают жизненно важные реакции. Но биохимия все еще находилась в зачаточном состоянии, так что он не знал, какая химия и какие реакции реализуются в этих клеточных “лабораториях”. Он мог описывать эти процессы только теоретически. Это была гипотеза.

Наконец, откуда берутся клетки? В 1825 году в качестве эпиграфа к одной из рукописей Распай выбрал латинский афоризм Omnis cellula e cellular “Каждая клетка происходит из клетки”¹⁰. Он не рассматривал вопрос подробнее, поскольку у него не было инструментов или экспериментальных методов, чтобы это доказать, но уже этим он изменил фундаментальные представления о том, что такое клетка и что она делает.

Нестандартным людям достаются нестандартные награды. Распай, который посмеивался как над обществом, так и над разными Обществами, так и не был признан научной элитой Европы. Зато его именем назван один из самых длинных бульваров Парижа, простирающийся от катакомб до бульвара Сен-Жермен. Прогуливаясь по бульвару Распай, вы пройдете мимо Института Джакометти, где застыли в бесконечных размышлениях фигуры одиноких тощих людей на островках-пьедесталах. Каждый раз, проходя там, я думаю об одиноком и дерзком новаторе клеточной биологии (хотя Распай, надо заметить, тощим не был). Я возвращаюсь к идее о клетке как о физиологической лаборатории организма: любая клетка, растущая у нас в лабораторном инкубаторе, является лабораторией. Т-клетки, которые я разглядывал под микроскопом в оксфордской лаборатории, были “наблюдательными лабораториями”, плавающими в жидкости в поисках патогенных вирусных частиц, спрятавшихся в других клетках. Сперматозоиды, увиденные Левенгуком с помощью его стекол, были “информационными лабораториями”, которые содержали наследственную информацию мужской особи и, упаковав ее в ДНК, с помощью мощного плавательного мотора отправляли к яйцеклетке для репродукции. Как выясняется, клетки проводят физиологические опыты, забирая и отдавая молекулы, создавая и разрушая химические соединения. Это лаборатории для реакций, благодаря которым существует жизнь.

Если бы открытие автономных единиц живой материи (клеток) произошло в другое время или в другом месте, вероятно, оно не вызвало бы такого ажиотажа в биологии. Но зарождение клеточной биологии совпало по времени с периодом разгара двух наиболее острых дискуссий о жизни, волновавших европейскую науку в XVII и XVIII столетиях. Предмет обеих дискуссий сегодня может показаться весьма странным, но он отражал две самые серьезные проблемы, стоявшие на пути развития клеточной теории. Когда в 1830-е годы новая дисциплина вырвалась из своей околоплодной оболочки, клеточные биологи вынуждены были как-то решать эти проблемы, чтобы их направление науки могло окончательно сформироваться.

Первая дискуссия возникла в связи с теорией витализма: некоторые биологи, химики, философы и теологи придерживались мнения, что живые существа не могут возникать из тех же химических компонентов, из которых состоит весь окружающий мир. Теории витализма существовали еще со времен Аристотеля, но слияние витализма с романтизмом конца XVIII века породило экстатическое представление о Природе, наполненной специфическим “органическим” духом, не сводимым лишь к какой-то химической или физической материи или форме. Видными сторонниками этой точки зрения был французский гистолог Мари Франсуа Ксавье Биша в 1790-е годы и немецкий физиолог Юстус фон Либих в начале 1800-х. В 1795 году направление обрело богатый поэтический голос в лице Сэмюэла Тейлора Кольриджа, описывавшего, как “одушевленная природа” начинает жить и трепетать, когда через нее протекает эта жизненная сила, как ветерок играет на струнах арфы и производит музыку, которую нельзя выразить просто отдельными нотами. Как писал Кольридж:

А что, когда вся сущая природа —
Собрание живых и мертвых арф,
Что мыслями трепещут, если их
Коснется ветер, беспредельный, мудрый,
– И каждого Душа и Бог Всего[19]?¹¹

Виталисты утверждали, что жидкости и плоть живых существ помечены неким божественным знаком. Ветром, играющим на струнах арфы. Человек – не просто собрание “неодушевленных” неорганических химических реакций, и даже если мы состоим из клеток, сами клетки должны обладать этими жизненными флюидами. Виталисты не возражали против идеи существования клеток. Они полагали, что Творец, создавший все многообразие живых существ за шесть дней, вполне мог произвести их из единичных блоков (гораздо проще собрать слона и многоножку из одних и тех же деталей, особенно если дедлайн всего через шесть дней). Проблему они видели в происхождении клеток. Некоторые виталисты утверждали, что клетки зарождаются внутри других клеток, как одни люди зарождаются в утробе других; другие полагали, что клетки “кристаллизуются” самопроизвольно из жизненных флюидов, как химические вещества в неорганическом мире, с той только разницей, что в этом случае живую материю производит живая материя. Так виталисты приходили к естественному для них представлению о “спонтанном зарождении”: жизненные флюиды, наполнявшие все живые системы, были необходимым и достаточным условием для создания жизни. Включая клетки.

Виталистам противостояла небольшая оборонявшаяся группа ученых, утверждавших, что живые химические соединения и природные соединения одинаковы по своей сути и что живые существа происходят от живых существ, но не самопроизвольно, а в процессе рождения и развития. В конце 1830-х годов в Берлине немецкий биолог Роберт Ремак изучал под микроскопом эмбрионы лягушки и кровь курицы. Он надеялся увидеть в куриной крови рождение клетки – событие довольно редкое, и поэтому он ждал. И ждал. И вот однажды поздним вечером свершилось: под микроскопом он увидел, как клетка задрожала, увеличилась, раздулась и разделилась надвое, дав начало “дочерним” клеткам. Думаю, Ремак пережил волну эйфории, поскольку нашел неопровержимое доказательство тому, что развивающиеся клетки получаются в результате деления уже существующих клеток: Omnis cellula e cellula, как ненавязчиво напомнил Распай в эпиграфе[20]. Однако это открытие Ремака осталось по большому счету незамеченным, поскольку он был евреем и не мог иметь полной профессорской позиции в университете (веком позже его внук, известный математик, погиб в нацистском концлагере в Освенциме).

Но виталисты продолжали утверждать, что клетки образуются из жизненных флюидов. Чтобы опровергнуть этот тезис, противникам витализма нужно было суметь объяснить, как возникают клетки, а это, как полагали виталисты, сделать никогда не удастся.

Вторая тема дискуссий, разгоревшихся в начале 1800-х годов, касалась преформизма – идеи о том, что человеческий зародыш является полностью сформированной миниатюрной версией человека уже в момент его появления в матке после оплодотворения. Преформизм имел долгую и красочную историю. Вероятно, идея зародилась в фольклоре и мифах и была подхвачена первыми алхимиками. В середине 1500-х годов шведский алхимик и врач Парацельс писал о “прозрачных” мини-человечках, “похожих на человека”, которые существуют в зародыше. Некоторые алхимики настолько твердо верили в “предсуществование” всех человеческих форм в зародыше, что полагали, будто путем инкубации куриного яйца и человеческой спермы можно создать полностью оформленного человека, поскольку в сперме уже содержатся все инструкции для создания человека с нуля. В 1694 году голландский микроскопист Николаас Хартсокер опубликовал рисунки с изображением мини-человечков из спермы – с головами, руками и ступнями, уложенными, как оригами, в головке сперматозоида, которых он якобы обнаружил с помощью микроскопа¹². Клеточным биологам предстояло показать, как такое сложное существо, как человек, может появиться из оплодотворенной яйцеклетки без готового шаблона.

Именно опровержение теорий витализма и преформизма – и их замена клеточной теорией – в конечном итоге способствовало формированию новой науки и началу эпохи клеток.

В середине 1830-х годов, пока Франсуа-Венсан Распай пропадал в тюрьме, а Рудольф Вирхов все еще был бедствующим студентом-медиком, молодому немецкому юристу Маттиасу Шлейдену наскучила его профессия. Он попытался пустить себе пулю в лоб, но промахнулся. Смирившись с неудачей в попытке покончить с собой, Шлейден решил оставить юриспруденцию и отдаться своей настоящей страсти – ботанике.

Он принялся исследовать ткани растений под микроскопом. В то время инструменты были уже гораздо более сложными, чем у Гука или Левенгука, с более качественными линзами и колесиками для тонкой настройки, позволявшими добиваться очень высокой резкости изображения. Шлейдена интересовала ботаника и, понятное дело, природа растительных тканей. Разглядывая стебли, листья, корни и лепестки, он обнаружил такие же элементарные структуры, которые открыл Гук. Ткани, как он писал, состоят из скоплений крохотных многогранных элементов, “агрегатов полностью индивидуальных, независимых, отдельных существ, самих клеток”¹³.

Шлейден обсудил свои наблюдения с зоологом Теодором Шванном, в лице которого обрел верного единомышленника и соратника на всю жизнь. Шванн обнаружил, что ткани животных тоже имеют организованную структуру, видимую только под микроскопом: они состоят из клеток, как из строительных кирпичиков.

“Значительная доля животных тканей происходит или состоит из клеток¹⁴, – писал Шванн в 1838 году. – Невероятное разнообразие форм [органов и тканей] достигается за счет разных способов соединения простых элементарных структур, которые, хотя и имеют различные модификации, по сути, одни и те же, а именно – клетки”¹⁵. Сложные ткани растений и животных построены из живых элементов, как небоскребы из кубиков лето. У них одна и та же система организации. Волокнистые клетки мышц совсем не похожи на красные клетки крови или на клетки печени, но даже при наличии “различных модификаций”, как писал Шванн, они были одним и тем же – живыми элементами, используемыми для построения живых организмов. В каждой ткани, методично исследованной Шванном, обнаруживались эти самые крохотные единицы жизни – описанные Гуком “маленькие ячейки”.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Уоллес Стивенс (1879–1955) – американский поэт, один из самых значительных представителей модернистской поэзии XX века. – Прим. перев.

Вернуться

2

Интерес Шванна к построению животных и растений из одинаковых строительных кирпичиков, клеток, подогревался идеей о том, что, если эти организмы построены из независимых самостоятельных живых единиц, не нужно прибегать к понятию о “жизненных флюидах”, отвечающих за жизнь или зарождение клеток (эту идею горячо отстаивал Иоганнес Мюллер). Шлейден был учеником Мюллера и верил в существование “жизненных флюидов”, но имел собственную теорию происхождения клеток (по аналогии с образованием кристаллов), которая, как было доказано впоследствии, совершенно неправильна. Забавно, что история зарождения клеточной теории рассказывает не об ошибочном понимании того, откуда все произошло, а об ошибочном понимании того, как все произошло. Общность между растениями и животными, которую подметили Шванн и Шлейден (в частности, тот факт, что все живые существа состоят из клеток), абсолютно реальна, но теория Шлейдена (которую Шванн поначалу принял, но все больше и больше в ней сомневался) о зарождении клеток, как мы вскоре увидим, оказалась ошибочной, что было в значительной степени доказано Рудольфом Вирховом.

Трудно установить, понял ли Шлейден, что ткани всех растений состоят из клеточных единиц, еще до разговора со Шванном или этот разговор заставил его рассмотреть (или пересмотреть) его образцы, чтобы оценить универсальность их клеточной структуры в новом свете. Поэтому я написал “возможно, тем самым вечером”, поскольку не уверен в том, какие заключения сделал Шлейден до ужина со Шванном, а к каким пришел после. Однако время той встречи (1837 год), выход статьи Шлейдена вскоре после этого (1838 год) и его задокументированный визит в лабораторию Шванна для наблюдения сходства между растительными и животными клетками говорят о том, что взаимодействие со Шванном было важным катализатором в размышлениях Шлейдена об основах и универсальности клеточной теории. Тот факт, что и Шлейден, и Шванн с легкостью признали роль друг друга в качестве соавтора современной клеточной теории, а не соперника, также подтверждает, что их взаимодействие (скажем, беседа за ужином) должно было усилить убежденность Шлейдена в том, что все растительные ткани состоят из клеток. Шванн, в отличие от Шлейдена, яснее выражается относительно важности этой вечерней беседы в 1837 году: она изменила основное направление его исследований. В произнесенной в 1878 году речи он признает, что наблюдения Шлейдена о развитии растений сыграли ведущую роль в его собственном последующем открытии клеточной структуры животных тканей.

Вернуться

3

In situ (лат.) – в естественной среде, дословно “на месте”. – Прим. ред.

Вернуться

4

Одна тема, которую я затронул лишь слегка (но не затронуть не мог), касается стоимости и доступности новых методов. Эти вопросы в какой-то степени освещены в заключительных главах книги, но они требуют гораздо более глубокого обсуждения, чем позволяет этот труд. Книга по истории клеток не может одновременно являться и приемлемым вводным курсом на тему законодательных стратегий, общественного здравоохранения, а также вопросов стоимости и доступности процедур.

Вернуться

5

В фильме “Матрица” синяя таблетка позволяет жить в виртуальной реальности, красная – оказаться в реальном мире; Киану Ривз – исполнитель главной роли в этом фильме. – Прим. перев.

Вернуться

6

Эмерджентное свойство – это свойство, присущее той или иной системе за счет взаимодействия ее компонентов, но не присущее этим компонентам по отдельности. – Прим. ред.

Вернуться

7

Следует пояснить: эти “эмерджентные” свойства не являются определяющими признаками жизни. Скорее это свойства, которые эволюционировали в многоклеточных организмах из систем живых клеток.

Вернуться

8

Не все клетки обладают всеми этими свойствами. В частности, клетки многоклеточных организмов специализированы: например, за накопление питательных веществ отвечают одни клетки, а за утилизацию отходов – другие. Одноклеточные организмы, такие как бактерии и дрожжи, имеют специализированные внутриклеточные структуры, которые отвечают за эти функции, но у многоклеточных организмов, в том числе у человека, для реализации этих функций появились специализированные органы со специализированными клетками.

Вернуться

9

Гены обеспечивают матрицу для синтеза рибонуклеиновых кислот (РНК), а те, в свою очередь, расшифровываются и служат матрицей для синтеза белков. Кроме функции матрицы для построения белков некоторые молекулы РНК выполняют в клетке и другие функции, причем не все они уже известны. Также в некоторых биологических реакциях РНК регулируют активность генов и действуют совместно с белками.

Вернуться

10

Между 1996 и 1999 годами я даже немного занимался нейробиологией, когда работал с профессором Конни Чепко в Медицинской школе Гарварда и исследовал развитие сетчатки. Я изучал глиальные клетки задолго до того, как они стали популярным объектом исследований в нейробиологии. Чепко – специалист в области биологии развития и генетики, он обучал меня науке и искусству отслеживания линий, о чем мы поговорим позже.

Вернуться

11

Некоторые историки утверждают, что конкуренты Янсенов – мастера по изготовлению очков Ханс Липперсгей и Корнелиус Дреббел – тоже изобрели сложный микроскоп. Точные даты этих изобретений остаются предметом спора, но все это происходило в период между 1590 и 1620 годами.

Вернуться

12

Левенгук обнаружил микроскопические одноклеточные организмы еще в 1674 году, но его письмо в Королевское общество, датированное 1676 годом, содержит наиболее живое описание живых существ в отстоявшейся дождевой воде.

Вернуться

13

Сэмюэл Пипс (1633–1703) – английский чиновник морского ведомства, автор популярного дневника о повседневной жизни Лондона. – Прим. перев.

Вернуться

14

Такое увеличение можно получить только с помощью электронного микроскопа, но никак не с помощью примитивного светового микроскопа, которым пользовался Гук. Вероятно, это преувеличение отражает энтузиазм первых исследователей микромира и их современников. – Прим. науч. ред.

Вернуться

15

В 1671 году Королевское общество получило еще два сообщения – одно от итальянского ученого Марчелло Мальпиги и другое от секретаря общества Неемии Грю: оба описывали клеточные формы в разных тканях, особенно в растительном материале. Хотя и Левенгук, и Гук признали эти работы, наблюдения Мальпиги и Грю по клеточной анатомии в XVII веке оставались почти неизвестными. Рисунки клеток в стеблях растений, выполненные Грю, были забыты, но Мальпиги, занявшийся микроскопическим изучением анатомии тканей животных, остался жить в названиях многочисленных клеточных структур: среди них мальпигиев слой в коже и мальпигиевы тельца в почках.

Вернуться

16

Это было не первое столкновение между Гуком и Ньютоном. В 1670-е годы Ньютон представил Королевскому обществу эксперимент с призмой, показав, что проходящий через нее белый свет расщепляется на непрерывный радужный спектр разных цветов. Соберите их с помощью другой призмы, и вы вновь восстановите белый свет. Гук, который в то время был куратором общества, не согласился с Ньютоном и написал язвительный отзыв на эту статью, чем привел Ньютона, который и так уже сходил с ума из-за разглашения его трудов, в негодование. Два английских гения XVII века, оба с чрезмерным самомнением, продолжали препираться на протяжении нескольких десятилетий; кульминацией этих споров стало заявление Гука о его первенстве в открытии закона всемирного тяготения.

Вернуться

17

В 2019 году профессор биологии из Техаса Ларри Гриффинг изучал портрет неизвестного ученого работы Мэри Бил, выполненный примерно в 1680 году. Гриффинг считает, что это портрет Гука. См.: Portraits. RobertHooke.org.

Вернуться

18

Требуется некоторое уточнение: в 1846 году Распай был осужден и оштрафован за незаконную медицинскую деятельность, а к тюремному заключению приговорен в 1849-м за участие в революционных событиях 1848 года. В ссылку в Бельгию Распай отправился после освобождения из тюремного заключения в 1853 году. – Прим. перев.

В середине 1840-х годов Распай изменил направление интеллектуальных поисков и посвятил себя изучению антисептики, санитарии и общественного здравоохранения, особенно в среде заключенных и бедноты. Он был убежден, что большинство болезней вызваны паразитами и червями, но никогда не думал о бактериях в качестве причины заражения. В 1843 году он опубликовал две книги: Histoire naturelle de la sante et de la maladie и Manuel annuaire de la sante. Обе имели огромный успех и предназначались для специалистов по санитарии и гигиене, там содержались комментарии относительно питания, физических упражнений, мыслительной нагрузки и пользы свежего воздуха. В более поздние годы Распай занялся политической деятельностью и был избран в палату депутатов, где продолжал проводить медицинские реформы для заключенных и бедноты, а также бороться за чистоту городов, повторяя работу лондонского врача-крестоносца Джона Сноу. След этого человека, почти полностью исчезнувшего из медицинской литературы, можно найти на картине Винсента Ван Гога “Натюрморт с тарелкой с луком”, где на столе рядом с тарелкой лука изображен Manuel Распая. Возможно, ипохондрик Ван Гог просто купил книгу на улице, но соседство классического труда язвительного человека со слезоточивыми овощами кажется вполне уместным.

Вернуться

19

Перевод В. Рогова. – Прим. перев.

Вернуться

20

Немецкий ботаник Гуго фон Моль тоже наблюдал рождение клетки из клетки в меристеме растений. И Ремак, и Вирхов знали о работе фон Моля, которая позднее была расширена Теодором Бовери, Вальтером Флеммингом и другими учеными, описавшими стадии деления клеток растений и морских ежей.

Вернуться