Фагоцитоз - история одной Нобелевской премии

0

Full article

22 мая 1882 года он в растерянности стоял в вестибюле Одесского университета. Ему было 37 лет. Он только что подал в отставку, стал безработным, причем безработным без перспектив найти новую работу – он ведь слыл политически неблагонадежным, сам министр просвещения считал его бунтовщиком. И это в Российской империи, через год после убийства императора (народовольцами из его Одесского университета) и всего несколько месяцев после убийства одесского прокурора (тоже народовольцами и тоже из Одесского университета)! А на его попечении – жена и восемь(!) ее несовершеннолетних братьев и сестер. И профессия у него не из тех, которые позволяют заработать денег – он был специалистом по зародышевому развитию морских беспозвоночных. Во всем мире была лишь горстка людей, которым это могло быть интересно, и немногим большая горстка людей, которые могли понять, чем он занимается. Даже если бы он был политически благонадежным, вакансии, где бы требовался такой специалист, появлялись далеко не каждый год. Университет был единственным источником его доходов. Из сбережений – только небольшое наследство жены (далеко не миллионы). А в прошлом – уже две попытки самоубийства, причем последняя была лишь год назад, когда жена заболела, и он думал, что она умрет.

Как все идеалисты, он постоянно был заложником своего понимания чести, и это понимание из года в год разрушало его жизнь. Вот и теперь он ушел из университета, где проработал 12 лет, потому что университетское начальство не выполнило обещание, данное студентам. Кто из рациональных людей XXI века посчитал бы это достаточным поводом? Месяц назад в университете начали сбор средств на венок на могилу только что умершего Чарльза Дарвина. Из далекого Санкт-Петербурга вмешался министр просвещения Делянов, который в этом каким-то образом усмотрел крамолу и чуть ли не открытый бунт. И стал «прессовать» профессоров, которые в этом участвовали, в том числе и его. Через несколько дней декан юридического факультета запретил защиту нескольких диссертаций, в которых своим чутьем врожденного цензора уловил социалистические идеи. Студенты потребовали отставки этого декана. На переговоры с ними как раз нашего нынешнего безработного и послали. И дали твердое обещание – если студенты мирно вернутся к занятиям, декан будет уволен. Начальство послало его на переговоры, но и тут вмешался энергичный министр. Делянов почему-то решил, что, раз он ведет переговоры, значит, он и есть зачинщик бунта. Министр стал готовить репрессии. Это было еще ничего, это задевало только его, он мог это пережить. Но переговоры закончились успешно, студенты мирно вернулись на занятия, а декан уволен не был. Вот как раз обман студентов он перенести не смог. И ушел.

О таких людях и таких поступках здорово читать в романтических книгах, но как таким людям жить в реальном мире?

Одесса

Мы уже понимаем, о ком идет речь. Одесса, биолог, две попытки самоубийства, участие в мирном разрешении студенческого бунта – конечно, это Мечников. Но это сейчас мы знаем, что Мечников – это ого-го! Это сейчас мы знаем, что это история с хорошим концом. А тогда это все совершенно не просматривалось. Мечников тогда был далеко не «ого-го!». Все то, что сделает его «ого-го!», было впереди, и о том, что оно случится, не подозревал ни один человек на земле, в том числе и он сам.

В общем, в тот момент, в мае 1882 года, стоя в вестибюле университета, он вряд ли думал, что его жизнь удалась.

Что бы сделал рациональный человек на его месте? Попытался собрать все средства в кулак и экономно их тратить, чтобы протянуть как можно дольше? Мечников вместо этого отдал выходное пособие от университета на строительство школы в Поповке (это село в Черкасской области, откуда родом была жена Мечникова; в его собственном родном селе Ивановка в нынешней Харьковской области население было слишком маленьким, чтобы там был смысл строить школу).

Рациональный человек в такой ситуации не стал бы отклонять предложения работы? Ему предложили получить субсидию и поучаствовать в борьбе с хлебным жуком. Он отказался, потому что неинтересно.

Рациональный человек стал бы энергично искать работу? Раз в Российской империи он оказался в черном списке, можно бы было попробовать университеты Гисена и Геттингена, где он делал студенческую и пытался делать аспирантскую работы соответственно. Вот только в первом университете он в свое время устроил скандал из-за того, что руководитель украл его открытие, а из второго он был изгнан за неумение препарировать. Но есть ведь университет в его любимом Неаполе! И вообще, в Европе полно других университетов, где-нибудь за возьмут профессора биологии с 12-летним стажем!

Мессина, Италия

Мечников распорядился небольшими средствами, которые унаследовала его жена, совсем не рационально. Он взял все свое огромное семейство и уехал в городок Мессина на Сицилии. Там он арендовал дом и устроил в нем небольшую лабораторию, чтобы заниматься… Ну что ты с ним поделаешь! Он занялся все теми же никому не нужными зародышами морских беспозвоночных. А почему Сицилия? Почему не ловить морскую живность в Одессе? Потому что те беспозвоночные, которые его интересовали, водились не в Одессе, а на юге Италии.

Мечникова интересовали бипиннарии. Их долгое время считали особыми морскими животными. У них двусторонняя симметрия (как у рыб или людей) и функционируют бипиннарии как кишечнодышащие (это отдельный класс морских животных). А потом выяснилось, что бипиннарии – это не отдельное животное, а одна из стадий развития морской звезды. Той самой, у которой не двусторонняя симметрия, а пятилучевое строение. В какой-то момент вокруг пищеварительного канала бипиннарии формируются новые органы (при этом старые продолжают функционировать), и это новообразование, захватившее в плен пищеварительную систему, – это и есть морская звезда. Эта морская звезда разрывает бипиннарию изнутри, выходит наружу и начинает самостоятельную жизнь.

Бипиннария

Для Мечникова интересным было то, что бипиннария – совершенно прозрачна. Можно следить за жизнью бипиннарии в микроскоп и видеть все ее органы, даже отдельные клетки.

Раньше Мечников изучал, в том числе, примитивных губок, так сказать «пред-губок». Губки – сами по себе чрезвычайно примитивные существа, а «пред-губки» еще примитивнее.

(Для специалистов. Это была часть более общей научной темы – открытого Мечниковым способа гаструляции путем иммиграции, когда в ходе зародышевого развития тело, состоящее из двух слоев клеток, образуется путем «выселения» части «лишних» клеток внутрь. Как из такой области научных интересов можно было сделать все то, что сделал Мечников, остается лишь диву даваться!)

Губка

Как питается «пред-губка»? Органов пищеварения у нее нет, кровеносной системы, которая бы разносила питательные вещества по телу, тоже. Собственно, нет вообще никаких органов. Только клетки, уложенные в два слоя, – и все.

Как питаются наружные клетки, понятно – они выхватывают из окружающей среды съедобные частицы, случайно оказавшиеся рядом. А как питаются клетки внутреннего слоя? Им-то выхватывать нечего!

Оказалось, что, поев, наружные клетки уползают внутрь, и голодные внутренние клетки оказываются снаружи. Когда «сытые» клетки переварят то, что нахватали, они, уже голодными, будут ждать, пока вновь окажутся снаружи – в силу того, что их наружные товарищи рано или поздно уползут внутрь. Это явление Мечников уже описал – чуть ранее в том же году. Так же, как и само явление «пожирания» клеткой частицы из внешней среды.

«Пожирание» впервые наблюдал Ослер (William Osler) в 1876 г., но ни значения, ни механизма, ни универсальности этого явления Ослер не разгадал. Это сделал Мечников, поэтому весь мир и говорит, что именно Мечников сделал это открытие. Мечников же дал этому явлению название – «пожирание клеткой» или «фагоцитоз». А клетки, способные к такому «пожиранию», он назвал «фагоцитами».

Фагоцитоз

Опять же, мы, мудрые обладатели высшего образования из XXI века, знаем, что фагоцитоз – это фундаментальное явление, без которого жизнь невозможна, в том числе невозможна и наша жизнь. Мы понимаем, что когда смотрим на количества всяких там нейтрофилов, моноцитов и макрофагов в общем анализе крови, мы на самом деле смотрим на количества этих самых фагоцитов у нас. Мы понимаем, что открытие фагоцитоза само по себе делает имя Мечникова бессмертным. Но в 1882 г. фагоцитоз казался лишь экзотическим явлением из жизни примитивных морских существ.

И вот теперь Мечников увлекся наблюдением за жизнью прозрачных личинок морских звезд под названием бипиннарии. Он увидел, что по их телу блуждают все те же фагоциты, что эти фагоциты наполнены всякими сожранными частицами, разобрался, что эти частицы вообще-то редко были съедобными, гораздо чаще они были совсем не съедобными. Очевидное объяснение – это были случайно схваченные частицы, клетка ведь «пожирает» все, на что наткнется. Естественно, что «случайных» частиц внутри фагоцитов было больше, чем «съедобных» частиц, – в окружающем мире в принципе больше «случайных» частиц, чем «съедобных».

Вот такое исследование.

На что оно тянет? На Нобелевскую премию или на проходную научную статью в журнале? Или даже на статью не тянет? Собственно, что нового открыл Мечников в Мессине? Фагоцитоз уже был им описан. Фагоциты были им описаны. Фактически все, на что Мечников просадил наследство жены, – это подтверждение, что фагоциты есть не только у «пред-губок», но и у личинок морских звезд. Ну, и что эти фагоциты жрут все подряд, съедобное и несъедобное.

Итак, голосуем, чем вознаградить такое исследование? Легким сарказмом, научной статьей или Нобелевской премией?

Вся разница между этими вариантами – это единственный вопрос, задать который я бы не додумался, а Мечников додумался. Соответственно, я бы получил легкий сарказм в бок, а Мечников именно за это исследование получил Нобелевскую премию.

Вопрос, который задал себе Мечников, был такой: а может, эти несъедобные частицы «пожираются» не случайно?

Вот и все. Нобелевская премия в кармане.

Если несъедобные частицы «пожираются» не случайно, то смысл в таком «пожирании» может быть только один – так тело бипиннарии избавляется от вредных частиц (песка, бактерий и т.п.).

На улице стояла рождественская неделя. В Италии – 1883 год, в России – все еще 1882. Мечников в этот момент был один. Вся семья отправилась в город, посмотреть на каких-то диковинных дрессированных обезьян в цирке. Мечников шатался по пустому дому, не зная, что делать. Даже рассказать о своей идее было некому! От избытка чувств он выбежал на берег моря и бродил там.

И вот тут и случился знаменитый, ставший хрестоматийным шип розы. Мечников бросился в сад. Там по случаю Рождества была устроена рождественская елка – дети украсили мандариновое дерево, украсили, в том числе, и розами. У одной из этих роз Мечников отломил шип, вернулся с ним в дом и воткнул в тело несчастной бипиннарии.

Будь Мечников в обычной научной лаборатории, он бы остался в ней ночевать и всю ночь следил бы за тем, что происходит. Но Мечников был дома, семья вернулась с представления, был ужин, с которого было неприлично бегать к микроскопу, потом все легли спать, и зажигать свет стало нельзя. Мечников мучился всю ночь, а утром, с красными от бессонной ночи глазами, побежал к микроскопу.

Заноза была окружена множеством фагоцитов. За ночь они все набросились на нее, они даже немножко размножились (их было очевидно больше, чем обычно) и теперь, дружно облепив шип, растаскивали его на мелкие частицы.

Ну вот и все. Иммунитет был открыт.

Так универсально ведут себя фагоциты в теле любого животного, так они ведут себя и в нашем организме – набрасываются на чужака (обычно это незаконно проникшие внутрь посторонние бактерии) и пожирают, чтобы этот чужак не нанес вред. Все остальное – как узнать чужака, что делать с сожранным материалом, как добиться скорости ответа и т.п. – это уже детали.

Мечников стал совать в бипиннарий всякую гадость – от новых шипов роз до капель собственной крови. Он «апробировал» открытие на жившем в той же Мессине профессоре зоологии Клейненберге (тот, который пикриновосерная кислота как краситель для микроскопии), а потом на приехавшем на Сицилию отдохнуть «великом и ужасном» Вирхове (Rudolf Ludwig Karl Virchow, который все на свете, включая «клетка рождается только из клетки»).

Рудольф Вирхов

«Крестный отец» европейской биомедицинской науки обратил внимание на явное противоречие между выводами Мечникова и общепринятыми научными взглядами. По Мечникову получалось, что лейкоциты, которых не раз «замечали» с бактериями внутри, борются с инфекцией. А ведь «всем известно», что лейкоциты как раз инфекцию по организму и разносят! Таким было объяснение, которое давала тогдашняя наука лейкоцитам, – лейкоциты это пособники врага, которые из-за диковинного сбоя, по «недомыслию», «помогают» инфекции захватывать атакованное тело. Вирхов выдвинул список требований, которым должны были отвечать доказательства, чтобы перевернуть взгляд науки на лейкоцитов с ног на голову и провозгласить открытие универсального защитного механизма живых организмов. А иначе, это не фагоциты атакуют шип розы, а весь научный мир пойдет крестовым походом против Мечникова!

Весь 1883 года Мечников собирал доказательства. Деньги кончались, пришлось вернуться в Одессу, но главное уже было сделано, исследования можно было продолжать и там. У Мечникова был друг и научный соратник по фамилии Ковалевский (вместе с Мечниковым – основоположник эволюционной эмбриологии). У него в аквариуме на Молдаванке Мечников обнаружил больного рачка – дафнию.

Дафнии устроены не в пример сложнее, чем бипиннарии, но они тоже прозрачны. Под микроскопом было видно, что больные дафнии наполнены какими-то крохотным иголочками. Под большим увеличением оказалось, что это были споры грибка моноспоры.

И вот в теле дафнии Мечников увидел все, что требовал Вирхов, - как фагоциты набрасываются на инфекционного агента, окружают его плотным слоем и, пожирая, раздирают на крупинки. Происходит удивительное соревнование – будут ли споры почковаться быстрее, чем их пожирают. Иногда да, дафния погибнет. Иногда нет, рачок выздоровеет. Последнее происходило, кстати, в большинстве случаев (а как иначе! будь по-другому, у Ковалевского в аквариуме была бы пустыня!).

Как бы то ни было, реальность иммунитета была доказана. Для Мечникова. А он-то ведь готовился сражаться с целым миром!

Мечников взял сибирскую палочку – она крупная, ее хорошо видно в микроскоп – и ввел ее в кролика. И наблюдал, как на бактерию набросились фагоциты – у привитого кролика. А у непривитого фагоциты появление врага «не заметили». Заодно с набиранием базы доказательств для иммунитета Мечников «случайно» открыл механизм, по которому работают вакцины.

Результаты всех этих исследований Мечников опубликовал – в журнале все того же Вирхова. И случилось именно то, о чем предупреждал Вирхов, – весь научный мир яростно набросился на Мечникова.

Теперь он был вынужден постоянно ставить новые и новые опыты и постоянно предоставлять все новые и новые доказательства своей теории. Несколько лет Мечников только этим и занимался. Зоология и эмбриологией были заброшены, Мечников возился только с болезнетворными бактериями. Так и получилось, что Мечников до 1882 года – это биолог с экзотической, никому не интересной узкой областью интересов, а после 1882 года – всемирно известный ученый-инфекционист с широчайшей базой данных.

Мечников, конечно, победил. Конечно, эпохальное открытие было не просто сделано, но и доказано – доказано даже для самых упрямых противников. И хотя революционность этого открытия и так была очевидна, она получила вполне материальное признание – Нобелевскую премию за 1908 год.

А идеализм? Бросьте в меня тапком, но идеализм Мечникова с реалиями Российской империи ужиться не мог. Мечников уехал, и так стал счастлив. Весь остаток жизни, следующие тридцать лет, он прожил в Париже.

Author

Consilium Az

Consilium - Медицинский Портал