Введение. Магия клеток

Мне было семь лет, когда я встал на небольшой ящик в кабинете нашей классной руководительницы миссис Новак и дотянулся до окуляра микроскопа на ее столе. Увы, даже прислонившись к нему вплотную, я не смог различить ничего, кроме светового пятна. Мне сразу же объяснили, что в окуляр микроскопа нужно смотреть чуть отстранившись. Вот тогда-то со мной и произошло то драматическое событие, которому суждено было определить всю мою дальнейшую жизнь. В поле зрения микроскопа плавала инфузория-туфелька. Я смотрел на нее как зачарованный. Голоса других детей словно куда-то исчезли, то же самое произошло с обычными школьными запахами свежезаточенных карандашей, новых цветных мелков и пластиковых пеналов. Все мое существо испытывало трепет перед этим нездешним миром клетки, и восторг, который наполнил меня тогда, намного превосходил мои впечатления от сегодняшних фильмов со всеми их компьютерными спецэффектами.

Мой неискушенный детский ум воспринял этот организм не как клетку, а как некую микроскопическую личность, мыслящее, разумное существо. Движение этого одноклеточного отнюдь не казалось мне хаотичным, о нет, оно представлялось мне устремленным к некоей цели, хотя какой — не понятно. Затаив дыхание, я наблюдал немного судорожные движения инфузории по поверхности водоросли. И вдруг в поле зрения микроскопа стало вползать огромное подобие неуклюжей амебы.

На этом мое путешествие в загадочный микромир оборвалось — главный хулиган нашего класса Гленн стащил меня с ящика и заявил, что теперь его очередь смотреть в окуляр. Я обратил внимание миссис Новак на неподобающее поведение Гленна и понадеялся, что его отстранят от микроскопа, а у меня появится еще минутка посмотреть на амебу, однако до обеда оставалось уже совсем немного времени, а за спиной галдела целая очередь одноклассников. После школы я со всех ног бросился домой и восторженно рассказал о своем приключении маме. Используя весь накопленный ко второму классу арсенал средств убеждения, я принялся просить, затем умолять, затем подлизываться, чтобы мне купили микроскоп. Мне хотелось часами наблюдать за этим нездешним миром, открытым для меня волшебной силой оптики.

Намного позже, на старших курсах университета я добрался до электронного микроскопа. Этот прибор по увеличению в тысячи раз превосходит обычный световой. Разница здесь примерно такая же, как между зрительной трубой, при помощи которой обозревают окрестности со смотровых площадок за мелкую монету, и орбитальным телескопом «Хаббл», передающим на Землю изображения из глубокого космоса. Полному энтузиазма биологу вход в лабораторию электронной микроскопии представляется чем-то сродни ритуалу. Вы оказываетесь перед черной вращающейся дверью — как те, что отделяют темные комнаты фотолабораторий от светлых рабочих помещений.

Я помню, как впервые начал поворачивать эту дверь в темном пространстве между двумя мирами — моими студенческими годами и будущей жизнью ученого. Дверь завершила свое вращение, и я оказался в большой комнате с тускло светящимися красными фотографическими лампами. Когда глаза чуть привыкли к освещению, от увиденного меня охватил священный трепет. Красные отблески загадочно мерцали на полированной поверхности массивной хромированной колонны электромагнитных линз, стоявшей в центре комнаты. Внизу, по обе ее стороны, простирался пульт управления, напоминавший кабину «Боинга-747» — такая же россыпь переключателей, подсвеченных приборов и разноцветных индикаторных лампочек. Хитросплетения электрических проводов, шлангов охлаждения и вакуумных магистралей расходились от основания микроскопа, словно узловатые корни от ствола старого дуба. Было слышно, как стрекочет вакуумный насос и журчит вода в контурах охлаждения. У меня было полное впечатление, что я оказался на капитанском мостике звездолета «Энтерпрайз». Судя по всему, у капитана Кирка [Командир звездолета «Энтерпрайз» капитан Кирк — персонаж фантастического телесериала «Звездный путь». — Прим. перев.] был сегодня выходной, так как вместо него за пультом обнаружился один из моих преподавателей, занятый кропотливой процедурой ввода образца биологической ткани в высоковакуумную камеру в среднем сечении колонны.

Шли минуты. На меня нахлынуло отчетливое воспоминание о том дне, когда я во втором классе впервые увидел живую клетку. Наконец на экране микроскопа возникло зеленое фосфоресцирующее изображение. Увеличенные примерно в тридцать раз, темные пятна клеток были с трудом различимы. Затем увеличение стало пошагово возрастать — в сто, тысячу, десять тысяч раз. Как будто мы включили варп-двигатель, и клетки оказались увеличенными в сто тысяч раз! В сериале «Звездный путь» варп-двигатель — это фантастическая технология, позволяющая космическим кораблям двигаться со скоростями больше скорости света! Это был самый настоящий «Звездный путь», но вместо дальнего космоса мы все глубже и глубже погружались во внутренний космос материи. Только что мы видели миниатюрную клетку — как вдруг, через какие-то секунды, передо мной представало ее молекулярное строение.

Мой священный трепет перед этим форпостом науки был едва ли не осязаемым. Я испытал еще больший восторг, когда мне предложили занять почетное место второго пилота. Взявшись за рукоятки управления, я повел наш «космический корабль» сквозь распахнувшийся передо мной мир клетки. Профессор играл при этом роль гида, обращая мое внимание на его достопримечательности: «Вот митохондрия, вот аппарат Гольджи, вон там ядерная пóра, это молекула коллагена, а это рибосома».

Меня буквально бросало в жар от ощущения себя первопроходцем, проникшим в пределы, доселе недоступные человеческому глазу. Благодаря световому микроскопу я начал воспринимать клетки как разумные создания, но только электронный микроскоп дал мне возможность воочию увидеть молекулы, составляющие саму основу жизни. Я знал, что цитоархитектура клетки таит в своих глубинах ключи к наиболее фундаментальным загадкам живого.

На какое-то мгновение окуляры превратились в магический кристалл, и в таинственном зеленом свечении проявилось мое будущее. Я понял, что мне суждено стать молекулярным биологом и посвятить себя выяснению мельчайших нюансов тонкой структуры клетки, ведь именно они открывают путь к познанию тайн ее жизни. Еще на первых курсах университета нам рассказали, что структура и функция биологических организмов тесно переплетены между собой. Соотнеся микроскопическую анатомию клетки с ее поведением, мы сможем постичь природу самой Природы. Будучи студентом, молодым ученым, а затем и профессором медицинского факультета, я все свое рабочее время посвящал изучению молекулярной анатомии клетки — ведь именно ее структура могла дать ответ на вопросы о ее функциях.

Такое изучение «загадки жизни» обусловило мою карьеру ученого — я изучал особенности клонированных человеческих клеток, выращенных в культуре ткани.

Спустя десять лет после своей первой встречи с электронным микроскопом я стал штатным сотрудником престижного медицинского факультета Университета штата Висконсин, получил международное признание за свои исследования клонированных стволовых клеток и был отмечен как высококлассный преподаватель. Мне удалось перейти на еще более мощные электронные микроскопы, позволившие осуществлять нечто вроде трехмерного компьютерного томографирования биологических организмов и изучать молекулы, составляющие основу жизни. Мои инструменты все более совершенствовались, но подход, который я исповедовал, не изменился — существование клеток имеет предназначение и цель.

Увы, сказать то же самое о своей собственной жизни я никак не мог. Я не верил в Бога, хотя иногда и воображал себе некоего Всевышнего, управляющего нашим миром с особо тонким и извращенным юмором. В конце концов, я был не более чем биологом традиционного толка, которому нет нужды задаваться подобными вопросами: жизнь представлялась мне следствием чистой случайности, удачного расклада карт или, говоря точнее, непредсказуемо выпавшей комбинацией генетических игральных костей. Со времен Чарльза Дарвина девизом нашей профессии было: «Бог? Не нужно нам никакого Бога!»

Причем Дарвин не то чтобы отрицал Его существование — он лишь полагал, что за облик земной жизни ответственно не божественное вмешательство, а случайность. В своей вышедшей в 1859 г. книге «Происхождение видов» Дарвин писал, что индивидуальные признаки передаются от родителей к детям. И передаваемые таким образом «наследственные факторы» определяют характер индивидуума. Эта его идея положила начало яростным попыткам ученых свести жизнь к ее молекулярным винтикам и гаечкам — управляющий наследственный механизм предполагалось отыскать именно в структуре клетки.

Триумфальное завершение этих поисков состоялось более 50 лет назад [Первая статья о строении ДНК была опубликована в 1953 г. — Прим. ред.], когда Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик описали структуру и функции двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — вещества, являющегося носителем генов. Ученым наконец-то удалось установить природу тех «наследственных факторов», о которых Дарвин писал еще в XIX веке. Бульварные газеты провозгласили пришествие «прекрасного нового мира» генной инженерии, обещающей человечеству такие блага, как конструирование детей по заказу и чудодейственные методы лечения болезней. Я хорошо помню броские заголовки тогдашних передовиц: «Тайна жизни раскрыта!».