Симон Шноль - Герои, злодеи, конформисты отечественной НАУКИ
Глава 11
Николай Константинович Кольцов (1872-1940)
В 1910-е гг. Николай Константинович Кольцов — приват-доцент Кольцов — не только один из выдающихся биологов первой половины XX века. Своей нравственной позицией, своим, в точном смысле слова, героическим поведением он служит эталонам, примером мужества и бескомпромиссности в отстаивании истины. Кольцову принадлежит «главная идея XX века в биологии» - идея матричного размножения биологических макромолекул [1]. Мало кто за пределами России знает это. Мне это важно не из чувства «национальной гордости», а как свидетельство уровня науки в нашей стране. Уровня, так и оставшегося нереализованным из-за партийно-государственного давления. Когда я учился на Биологическом факультете Московского Университета в 1946-1951 гг., имя Кольцова публично не произносилось. О том, что в стране был великий биолог Кольцов, мы, студенты, не знали. Объясняется это бесстрашной принципиальной позицией Кольцова в 1930-е годы. Он не сдался. Он погиб непобежденным. Это был опасный пример. И о нем, как и о Н. И. Вавилове, говорить опасались. О нем было велено забыть. - Прошло всего несколько лет после его смерти. Еще не было сессии ВАСХНИЛ с победой на ней Лысенко. Еще ученики Кольцова - С. Н. Скадовский, М. М. Завадовский, Г. И. Роскин, А. С. Серебровский - возглавляли кафедры Гидробиологии, Динамики развития, Шстологии, Генетики. Но имя его не произносили. Сейчас о Кольцове написано много статей и книг. Его имя присвоено созданному им в 1917 г. на средства Леденцовского общества Институту биологии развития Российской Академии наук. Ему посвящаются торжественные заседания. Сработала наша «традиция посмертной славы». В этом очерке я не в состоянии рассказать о Н. К. с необходимой полнотой. Заинтересованный читатель может воспользоваться приведенной в конце очерка библиографией о Н. К. [2-5]. Мои задачи здесь состоят, главным образом, в прослеживании сложного пути, проходимого новым знанием, новыми идеями до их признания научным сообществом и в рассказе о том, как решал Н. К. проблемы нравственного выбора. Н. К. родился в 1872 г., в год, когда в России торжественно отмечали 200- летие рождения Петра 1,11 лет спустя после отмены крепостного права, в период интенсивного развития промышленности, государственного устройства, науки и культуры. В этом году после торжественного открытия Всероссийской промышленной выставки, посвященной 200-летию Петра I, по инициативе профессора Московского Университета А. П. Богданова, заслуженного профессора Московского Университета, президента Императорского Общества Любителей Естествознания, Этнографии и Антропологии Г. Е. Щуровского (см. главу «К. Ф. Кесслер») и директора Императорского Технического Училища В. К. Делла-Воса, при одобрении Александра II, при активной поддержке многих других выдающихся деятелей, на материалах этой выставки был создан Политехнический музей с задачами способствовать народному образованию и пропаганде науки (см. главу 5). Занятия наукой стали привлекательны для школьников тех лет. И многие из них «пошли в науку». Н. К. — «купеческий сын». Он блестяще окончил гимназию и в 1890 г. поступил в Московский Университет. Биологом, как и математиком, нужно родиться. Не можешь пройти мимо весенней лужи с лягушачьей икрой, сидишь часами перед птичьим гнездом или аквариумом, собираешь растения, живут у тебя дома ручные хомяки или белые мыши — ничего нельзя сделать — нужно идти в биологи. Идти, если есть условия... В Московском Университете к этому времени сложились могучие школы зоологов и ботаников. Одним из ведущих зоологов того времени был ученик А. П. Богданова — М. А. Мензбир. Он был автором капитальных трудов по сравнительной анатомии, эволюционной теории (переводил и редактировал переводы трудов Дарвина), орнитологии (книга «Птицы России»). И стал бы Н. К. Кольцов классическим зоологом. Если бы следовал своему учителю. В декабре 1893 г. в Москве открылся 9-й Всероссийский съезд естествоиспытателей и врачей. Как сказано в главе 2, эти съезды, одно из свидетельств подъема страны после 1861 г., были грандиозными мероприятиями. Со всей страны собиралась интеллектуальная элита. На открытии съезда были выдающиеся деятели не только науки. Пришел даже Л. Н. Толстой. (С неприязнью относившийся к «ненужным народу» научным занятиям). Студент 3-го курса Николай Кольцов с большим тщанием внимал речам докладчиков. Профессор Александр Андреевич Колли озаглавил свое сообщение «О химической природе микроорганизмов» (опубликовано после съезда в 1894 г. отдельной брошюрой). Среди многого прочего он попытался вычислить сколько молекул помещается в клетке, например, в сперматозоиде. И пришел к выводу — очень мало! Получается парадокс: признаков, передаваемых по наследству очень много, а молекул (без которых нельзя передать признаки) мало... Это замечательно - Колли явно ошибался в расчетах — не мог он сделать правильные вычисления — не знал он молекулярную массу «средних» молекул, не знал он, какие молекулы существенны в передаче признаков по наследству — вообще, сказал бы сейчас каждый, ничего он не знал, чтобы сделать такой вывод. Была бы возможность - провел бы я исследование об ошибках в расчетах великих людей, несмотря на которые они оказывались правыми... (Например, ошибался в расчетах Лавуазье, но был прав в выводах). Этот парадокс — малое число молекул и множество признаков — впечатался в сознание Кольцова. Он думал о нем многие годы, пытаясь разрешить разными способами. Он опубликовал свое решение в 1927 г. в докладе на 3-м Всесоюзном съезде зоологов, анатомов и гистологов, т. е. через 34 года. Ответ этот звучит торжественно. Сущность его такова: признаки, передаваемые по наследству, определяются линейным расположением мономеров в полимерных молекулах (Кольцов думал, что это последовательность аминокислот в полипептидах). Эти гигантские полимерные молекулы (их в самом деле мало в клетке) размножаются по принципу матриц — свободные мономеры из раствора сначала выстраиваются вдоль «родительской» молекулы — матрицы, выстраиваются в соответствии с последовательностью мономеров в этой матрице. А затем образуются химические связи, сшивающие прилипшие к матрице мономеры с образованием точной «дочерней» копии. Эти полимерные молекулы размножаются как кристаллы. Читателю ясно, что это - формулировка самой главной идеи биологии XX века [1,7]. Идея матричного синтеза была забыта не понявшими ее современниками. Забыта не всеми. В 1925 г. учеников Н.К. и С.С.Четверикова — супругов Тимофеевых-Ресовских - по рекомендации Н.К.Кольцова и Н.А.Семашко Советское правительство командировало для работы в Германии в институте профессора Фогта. Громогласный, энциклопедически образованный Н. В. Тимофеев-Ресовский рассказывал об этой идее на своих, ставших знаменитыми семинарах в Берлин-Бухе, в своих многочисленных докладах на конференциях, семинарах, съездах в разных странах, в том числе на семинарах Нильса Бора в Копенгагене. Идея матричного синтеза особенно легко усваивалась физиками. Это можно понять. «Нет пророка в своем (биологическом) отечестве». Пророк - биолог в отечестве физиков — тут ему внимают с почтением и доверием. Да и по существу — главные доводы в пользу матричной концепции из области физики. Совершенно невероятно выстраивание в правильной последовательности мономеров в полимерной цепи в обычных химических реакциях. Совершенно невероятно определять правильную последовательность посредством специфических катализаторов - ферментов: не может быть необходимой степени избирательности катализа - частота ошибок в полимерных текстах была бы очень большой. Кроме того — чем будет определяться синтез нужных ферментов? Это же порочный круг. Это легко понимали физики. Так в начале 1930-х годов, после семинара, прельщенный красотой идеи Кольцова, к Н. В. Тимофееву-Ресовскому подошел юный аспирант М. Борна физик-теоретик Макс Дельбрюк и они начали совместные работы. Н. В. Тимофеев-Ресовский не только излагал и развивал идеи Кольцова. Он проводил экспериментальные исследования. Так была выполнена знаменитая работа трех авторов: Н.В.Тимофеева-Ресовского, немецкого физика К.Г.Циммера и М.Дельбрюка. В этой работе они определяли частоту мутаций у дрозофил в зависимости от интенсивности радиоактивного облучения. Полагая, что мутации обусловлены попаданием разрушающего кванта в мишень (ген), они оценили размер этой мишени — гена. Ген оказался молекулярных размеров. Эта работа еще больше продвинула идею матричных молекул в среду физиков. Когда великий физик Эрвин Шредингер читал свои лекции (по теоретической биологии!) в Дублинском университете — его предметом и был взгляд на биологию с точки зрения физика. Он основывал свои взгляды на представлениях об одномерном кристалле, термодинамике и матричной концепции, полагая, что она, эта концепция, общепринята у биологов. Когда эти лекции были опубликованы в виде его знаменитой книги «What is Life? - The Physical Aspect of the Living Cell», Дж. Б. Холден откликнулся на нее статьей в Nature: концепция не общепринята в биологии, а принадлежит великому российскому биологу Кольцову [8]! Под влиянием Н. В. Т-Р Макс Дельбрюк стал заниматься генетикой фагов и стал выдающимся авторитетом в теоретической биологии. После победы фашизма в Германии Дельбрюк эмигрировал в США. После войны к нему в аспирантуру поступил юный орнитолог Дж. Уотсон. Одна из самых ярких книг о науке — «Двойная спираль» Дж. Уотсона. Чего не хватало Ф. Крику в его попытках интерпретировать рентгенограммы ДНК, полученные Розалинд Франклин и Морисом Уилсоном? То, что это рентгенограмма спирали Крик понимал. А модель не получалась... Не хватало идеи, матричной концепции для построения двойной спирали. Эту идею и привез в Лондон Уотсон, не захотевший заниматься биохимией в Дании у Г. Калькара. Этим построением не умаляются достоинства и заслуги этих великих исследователей, а лишь подчеркивается определяющее значение идеи, или, обобщенно, мысли, без которой самые совершенные измерения оказываются бесполезными. А траектория мысли здесь от ранних аналогий организмов с кристаллами, работ цитологов по роли хромосом в наследственности, работ Т. Моргана по линейному расположению генов — к обобщающей концепции матричного синтеза Кольцова, переходящей от него посредством Тимофеева-Ресовского к Дельбрюку и Шредингеру, и от них к Уотсону и Крику - авторам одной из самых важных работ XX века. Дж. Уотсон не знал о Кольцове. Сойфер [6] пишет: «они, как рассказывал мне Уотсон в 1988 г., даже не слыхали об идее Кольцова». Это, конечно, не точно выраженная мысль — ученики Дельбрюка и читатели книги Шредингера, без сомнения, знали идеи Кольцова, но, увы, не знали, что это идеи Кольцова. Важно ли, что Кольцов полагал «наследственными молекулами» белки, а нуклеиновые кислоты в хромосомах считал лишь каркасом, на котором укреплены молекулы белков — генов? Не важно для общего принципа матричного воспроизведения наследственных текстов - идея равно значима для матричных молекул любой природы. Важно, как иллюстрация развития нового знания — иллюстрации сложности путей выяснения истины. Эта тема давно уже вошла в общие курсы биохимии. Великий американский химик Левин был чрезвычайным авторитетом в химии нуклеиновых кислот. (Замечательно! Мы знаем что Фебус Левин — великий американский химик, но... не могу удержаться! - он, «на самом деле» выпускник С.-Петербургской Военно- Медицинской Академии — там, среди прочего, он слушал лекции И. П. Павлова. Он эмигрировал в США в начале XX века... Там он вместе с Е. С. Лондоном открыл в составе ДНК дезоксирибозу и пр., и пр.) Однако, пользуясь бывшими в его время громоздкими методами количественного анализа, он ошибся - установил, что в нуклеиновых кислотах всегда содержатся одинаковые количества всех четырех нуклеиновых оснований — аденина, цитозина, гуанина и тимина. А отсюда сделал и вовсе неверный вывод — заявил, что нуклеиновые кислоты — это цепочки таких четверок — «тетрад». А раз так — никакого разнообразия, как в целлюлозе — следовательно, молекулы нуклеиновых кислот, говоря современным языком, не могут быть носителями наследственной информации. Нужен был хроматографический метод Цвета, нужны были выдающиеся по значению работы Чаргаффа, применившего ионнообменые хроматографиче- ские колонки для анализа нуклеотидного состава ДНК, чтобы опровергнуть тетрадную теорию. В «правилах Чаргаффа» содержится важнейший вывод - нуклеиновые кислоты имеют практически безграничную «информационную емкость» — возможно любое чередование нуклеиновых оснований в полимерной цепи. Более того, из этих правил следовала и двойная нить ДНК (поскольку А/Т и Г/Ц = 1), но это все — курс обычной биохимии, а я пишу биографический очерк... Вернемся к Кольцову в XIX век. До разрешения парадокса еще далеко. М. А. Мензбир - строгий и внимательный учитель. Он отнюдь не одобряет увлечения своего лучшего ученика какими-то молекулами. Сравнительная анатомия хордовых прекрасна, как евклидова геометрия. Миллионы лет эволюции наглядно прослеживаются в изменениях формы и функций костного скелета, кровеносных сосудов, нервной системы, кожных покровов. Интеллектуальный восторг - 8-я жаберная дуга акул превратилась в ходе эволюции в косточки внутреннего уха высших позвоночных! Поэму можно написать о том, как эволюционировала анатомия сердца с тем, чтобы в мозг поступала самая свежая кровь, насыщенная в легких кислородом. А для этого нужно четырехкамерное сердце млекопитающих... Н. К. делает глубокие исследования по сравнительной анатомии, но мысли о молекулах, роли отдельных ионов в жизни клетки, и самое главное, возможные механизмы, определяющие форму клетки, занимают его все более. Мензбир рекомендует Кольцова по окончании университета к оставлению «для подготовки к профессорскому званию». Это было в 1895 г. Кольцов, как было тогда принято, после защиты магистерской диссертации едет за границу. Работает в лабораториях Германии и на морских биостанциях в Италии. Его предмет мы бы сейчас назвали биофизикой. Его друзьями становятся знаменитые в дальнейшем биологи Р. Гольдшмидт, М. Гартман, О. Гертвиг, О. Бючли, Г. Дриш. Работы Кольцова по биофизике клетки и, особенно, по факторам, определяющим форму клетки, становятся классическими и входят в учебники. А он все время думает над парадоксом, сформулированным Колли. Отношения с Мензбиром ухудшаются. В России нарастают революционные настроения. Волнуются студенты. Царское правительство направляет на борьбу с ними жандармов и казаков. То, что Кольцов, следующий, как показывает вся его жизнь, высшим нравственным принципам, включился в революционную деятельность, для меня очень важно. Сейчас, когда мы приукрашиваем дореволюционную Россию и осуждаем революционеров - не нужно впадать в крайности. Кольцов вошел в кружок астронома — большевика Павла Карловича Штернберга — активного участника революции 1905 г. В кабинете Кольцова в университете печатали на мимеографе прокламации и листовки. А после подавления революции 1905 г. Кольцов издал книжку «Памяти павших. Жертвы из среды московского студенчества в октябрьские и декабрьские дни». Разделы этой книги имели заглавия: «Октябрьские дни. Подготовление студенческих погромов в печати и церквах... Избиение студентов казаками около манежа 16 октября... Избиение в церкви... Студент, засеченный и расстрелянный у Горбатого моста... Убийство - казнь А. Сапожкова в Голутвине... Не плачьте над трупами павших борцов!» (цит. по [2]). Мензбир был очень недоволен участием Н. К. в этой деятельности и в начавшемся учебном году отнял у него кабинет, а потом и рабочую комнату, и вскоре отстранил его от проведения практических занятий со студентами. Н. К. стал читать лекции на Высших женских курсах. А с открытием университета Шанявского стал и там читать лекции и организовал в нем биологическую лабораторию. В этом университете Н. К. много и плодотворно работал. Там стали его учениками и сотрудниками многие выдающиеся впоследствии исследователи. Меня занимает неисповедимость путей... В 19П г. Московский Университет был разгромлен (см. главу 8). Без разрешения ректора на территорию университета ворвались жандармы и казаки, преследуя студентов. Ректор Мануйлов опротестовал нарушение устава - автономии университета. Министр Кассо (только и знаменитый этим) в грубой форме отклонил протест. Ректор, а за ним проректор Мензбир и с ними 109 лучших профессоров и доцентов университета подали в отставку. И остались без работы... Царь и министры, по-видимому, не придали особого значения этим событиям — трудно читать огненные слова, которые пишет на стене таинственная рука. Правители не улавливают моментов своей гибели — разгром университета в 1911 г. означал на самом деле гибель страны. М. А. Мензбир нашел работу на Высших женских курсах и в университете Шанявского при помощи и поддержке Н. К. Кольцова. Нравится мне это. Как они помирились? Распили вместе бутылку старого вина или, по обычаю истинных зоологов, крепкой водки... кто это теперь расскажет... Вернемся к основному предмету — парадоксу Колли. Н. К. все годы читал лекции. Он был выдающимся лектором. Каждый год содержание его лекций изменялось соответственно развитию науки и его собственным достижениям. Из года в год он излагал на лекциях очередные варианты ответа на вопрос Колли. И так получилось, что его идеи поступали в «научный метаболизм» с каждым новым поколением его студентов. А идеи аналогии кристаллов и живых организмов имеют древнюю историю. Говорили мне (сам я не читал), что еще великий Бюффон в одном из томов своей знаменитой Естественной истории (последняя треть XVIII века) говорил об этой аналогии. И в XIX веке эту аналогию организмов и кристаллов неоднократно находили разные авторы. В 1913 г. на русском языке вышла книга Пржбрама [9], посвященная этому сходству. Подробнее об этом можно прочесть в моей книге [7]. С конца прошлого (XIX) века началось понимание роли хромосом в наследственности. Но решающим были, конечно, работы на дрозофиле Т. Моргана и его сотрудников, установившие линейное расположение генов в хромосоме. Решающие для хода мысли Н. К. Он соединил идею кристаллизации с линейным расположением генов и пришел к своей матричной концепции.
