Книга Дикие гены - Хельга Хофман-Зибер

Давайте взглянем фактам в лицо: допустить ошибку может каждый – и вы, и я, и королева Англии, и Чак Норрис. Человеку свойственно ошибаться, и это совершенно нормально. Не забывайте, что ошибки тоже приносят пользу. Ну если честно: когда вы сидите вечером с друзьями и травите всякие байки, то самые интересные из них обычно начинаются с того, что кто-то где-то сел в лужу. Мы все время стараемся сделать все как можно лучше, но перфекционизм далеко не всегда является частью нашей натуры. Отказывая себе и другим в праве на ошибку, мы пытаемся выдать желаемое за действительное, а это ведет только к разочарованиям.

Наука не является исключением. В ней тоже случаются ошибки. А если уж совсем по-честному, то здесь они нужнее всего! Ведь самые лучшие учителя – это ошибки, заблуждения и неожиданности. Поэтому неудавшийся эксперимент не менее важен, чем совершенный план.

В лабораториях царит конкретика. У вас есть научная проблема, вы придумываете подходящую теорию и хотите быстро и убедительно ее доказать. Но уже через некоторое время оказываетесь с разбитой вдребезги теорией и кучей новых вопросов на руках. Однако зачастую именно эти вопросы ведут к прогрессу. Русский писатель-фантаст и биохимик Айзек Азимов однажды сказал: «В науке самым распространенным словом является не “эврика!” а “странно…”».

Хороший пример такой странности продемонстрировал нам в 1928 году бактериолог Александр Флеминг. Изучая болезнетворные стафилококки, он в один прекрасный день сделал их очередной посев в чашках Петри. Возможно, в тот день Флеминг был более рассеян, чем обычно, потому что ему предстояло несколько дней отдыха. В такой ситуации каждый может допустить ошибку. Расставив чашки на столе, он отправился в короткий отпуск, а когда вновь вернулся в лабораторию, обнаружил в чашках не только бактерии, но и плесень. Видимо, первым делом Флеминг сказал: «Вот дерьмо!» – или что там говорят в таких случаях шотландцы. Скорее всего, во время проведения опыта он не соблюдал правила стерильности, поэтому в чашки проникли плесневые грибки.

Подобная ошибка может загубить весь эксперимент. Флемингу следовало бы выбросить все образцы и забыть о неудаче, но он поступил по-другому: еще раз внимательно рассмотрел результаты, наморщил лоб и пробормотал: «Странно…» Бактерии довольно равномерно распределились по питательной среде, но вокруг плесени их не было. Выходит, плесень мешает размножению бактерий?

Флеминг исследовал эту проблему и обнаружил, что плесневые грибки вида Penicillium выделяют вещество, убивающее определенные виды бактерий, но безвредное для человеческих клеток. Он назвал это вещество пенициллином. Но путь от неудавшегося эксперимента до, пожалуй, самого знаменитого медикамента в истории оказался очень длинным, и Флемингу не удалось его пройти. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после того, как несколько американских ученых в поисках антибактериальных средств наткнулись на работы Флеминга. Первые испытания нового лекарства на людях были проведены только в 1941 году.

Результаты оказались потрясающими! Состояние здоровья пациентов улучшилось практически сразу же после введения пенициллина. Правда, в связи с трудностями производства лекарство было настолько дефицитным, что даже предпринимались попытки повторно добывать его из мочи пациентов. Чтобы наладить широкое применение пенициллина в лечении, надо было найти способы увеличения его производства. Наряду с попытками усовершенствовать производство велись и поиски нового штамма пенициллиновых грибков, который позволил бы увеличить выпуск.

С привлечением Военно-воздушных сил США по всему земному шару собирались образцы почвы, которые затем исследовались в научной лаборатории Иллинойса. Но находка была сделана буквально под носом. Сотрудница лаборатории Мэри Хант в поисках плесени регулярно обходила местные продуктовые лавки. В один прекрасный день 1943 года она с гордым видом притащила слегка подгнившую дыню. Проба была подвергнута исследованию, и оказалось, что этот штамм плесени – Penicillium chrysogenum – является ключом к масштабному производству пенициллина. Остатки легендарной дыни были съедены персоналом лаборатории. В 1944 году Александру Флемингу за ошибку, вызванную небрежностью в работе, был пожалован дворянский титул. Спустя год он получил Нобелевскую премию.

Но ошибки допускают не только биологи. Наш наследственный материал тоже постоянно борется с их последствиями. По сегодняшним оценкам, в каждой человеческой клетке каждый день происходит 10 тысяч событий, способных повредить ДНК. Некоторые ученые доводят эту цифру до 50 тысяч. Это чрезвычайно много. Такое развитие событий очень быстро свело бы нас в гроб, если бы клетки не занимались постоянно ремонтом механизма наследственности. Это поистине сизифов труд, постоянная борьба. Наш геном использует более 160 различных генов для противодействия внешним влияниям (например, ультрафиолетовому и рентгеновскому излучению и вредным химическим веществам). Но самая большая опасность исходит от фактора, возникшего на ранней фазе зарождения жизни. Пожалуй, величайшим убийцей в истории планеты следует считать… сине-зеленые водоросли.

Согласен, в наши дни это выглядит как некое преувеличение, но в свое время сине-зеленые водоросли натворили немало дел. По-видимому, это выглядело следующим образом: примерно два с половиной миллиарда лет назад наша планета была уже в достаточной степени заселена, правда только одноклеточными организмами. И вот однажды у одного из видов бактерий (предшественника сегодняшних сине-зеленых водорослей), плавающего в океане, развилась способность эффективно добывать огромное количество энергии из солнечного света. Единственной загвоздкой во всей этой истории было то, что в качестве отходов выделялся свободный кислород, который в такой форме в атмосфере тогда практически отсутствовал. Поначалу это не представляло особой проблемы, поскольку он быстро вступал в реакцию с ионами железа и органическими соединениями, содержавшимися в окружающей среде. В связи с этим свободный кислород исчезал так же быстро, как и появлялся.

В течение первой пары миллионов лет все шло замечательно, и производители кислорода просто процветали благодаря своему прогрессивному способу получения энергии. Но подобное загрязнение окружающей среды должно было когда-нибудь сказаться, и однажды условия резко изменились. Почему? На этот счет существует несколько теорий, но, скорее всего, были исчерпаны запасы веществ, вступавших в реакцию с кислородом. Как бы то ни было, он начал накапливаться сначала в воде, а потом и в атмосфере. Сегодня это считается положительным фактором, но для тех времен подобное явление означало катастрофу. Ведь, попадая в живую клетку, этот газ образует в ней агрессивные соединения (например, перекись водорода, применяемую для обесцвечивания волос), которые начинают реагировать со всем, что только попадается на пути. При этом разрушаются мембраны клеток, ферменты и ДНК.

Ситуация осложнялась еще и тем, что кислород был не просто ядом. Ко всему прочему он изменил состав атмосферы, на 300 миллионов лет ввергнув мир в ледниковый период. Разразилась «великая кислородная катастрофа». Считается, что в то время погибла большая часть всех живых организмов. Пожалуй, это было величайшее массовое вымирание в истории планеты. Если бы этот эпизод вошел в кинофильм, мы увидели бы, как последние задыхающиеся микробы толпятся в нише скалы и в отчаянии смотрят на завывающую снежную бурю. После этого очертания пейзажа расплываются… затемнение на экране. Конец фильма.