Книга Дикие гены - Хельга Хофман-Зибер

Наряду с производством АТФ наши митохондрии вырабатывают тепло. Для этого на «электростанции» устраивается «короткое замыкание», чтобы протоны устремлялись на другую сторону мембраны без выработки энергии. Производство АТФ в таких условиях становится неэффективным. Чтобы, несмотря на это, поддерживать его необходимый запас в клетке, обмен веществ резко ускоряется, что приводит к большой теплоотдаче. Доходит до того, что половина энергии, расходуемой мышечной клеткой крысы в состоянии покоя, используется для получения тепла.

Регулирование количества энергии, расходуемого на выработку тепла, осуществляется химическим путем. Это давняя мечта индустрии, производящей диетические продукты. Представьте себе таблетку, благодаря которой энергия от продуктов питания попросту выбрасывается наружу в виде тепла! Это же колоссальные доходы! И действительно, через интернет распространяются очень опасные вещества, которые запускают такой механизм. Их опасность заключается в том, что при передозировке они очень быстро приводят к смертельному росту температуры тела.

Споры по поводу хемиосмотической гипотезы внесли раскол в научное сообщество, который продолжался почти 20 лет. Кое-кто даже называл этот конфликт «хемиосмотической войной». В конце концов Митчелл смог убедить своих коллег и внес важный вклад в понимание жизни. Разумеется, это достижение было отмечено Нобелевской премией, что тоже совсем неплохо.

Спор о снабжении клеток энергией оказался не единственным, в котором были замешаны митохондрии. Была и еще одна, куда более серьезная проблема. Подобные вопросы и обсуждать-то не хочется, но приходится: почему митохондрии выглядят как бактерии?

Маленькое отступление на радость всем любителям научной фантастики: «Сила, пронизывающая все живое и наделяющая джедаев могуществом» в мире «Звездных войн», тесно связана с мидихлорианами – крошечными формами жизни, которые присутствуют внутри всех клеток. Когда Джордж Лукас в середине 1970-х годов писал сценарий к своим «Звездным войнам», то для описания этих организмов он брал за основу таинственные митохондрии. Кто бы мог подумать, что образ Дарта Бейдера возник благодаря работе биологов? Вот так наука воздействует на общество. Но это двусторонний процесс. В 2004 году был открыт новый вид бактерий, названный в честь мидихлориан – Midichloria mitochondrii. Эти бактерии, являющиеся митохондриальными паразитами, были обнаружены в митохондриях клещей.

Чем опасен такой вопрос? Тем, что он приводит к сумасшедшему предположению: а что, если митохондрии – это и впрямь бактерии? А это уже настоящая западня. Это искушение, которое нашептывает ученому: «Давай предположим, что бактерии могут быть элементарными составными частями наших клеток! Это же полностью изменит наше представление о жизни!» Сладкоголосое пение сирен погубило уже не одного ученого, потому что эта идея очень привлекательна, но труднодоказуема.

Первой жертвой стал сам открыватель митохондрий Рихард Альтман. От него не ускользнуло их сходство с бактериями, и в одной из своих статей он высказал предположение о том, что митохондрии могут быть самостоятельными организмами, обитающими в наших клетках. Но коллеги высмеяли его, осыпали критикой и издевками. Альтман ничего не смог им противопоставить, потому что в конце XIX века у него не было шансов подкрепить свою теорию экспериментами. В то время еще не было соответствующей технической аппаратуры, да и знания о процессах, происходящих в клетке, были еще недостаточными (ваш дедушка сказал бы по этому поводу: «В наше время у нас ничего не было»). Альтмана это так задело, что он с тех пор проникал в свою лабораторию только через заднюю дверь, чтобы его никто не заметил. А поскольку Альтмана никто не видел, вскоре его стали называть призраком. Спустя десять лет Альтман умер от нервной болезни.

Но идея уже была выпущена в мир и время от времени заражала кого-то из ученых. В двадцатые годы очередной жертвой стал Айвен Уоллин – профессор кафедры анатомии в медицинской школе при Колорадском университете. Уоллин был уникумом. Он ни в грош не ставил лекции и предпочитал преподавать на практике. Собрав студентов вокруг трупа, он анатомировал его и попутно изводил слушателей вопросами. Тот, кто не мог на них ответить, получал тычок локтем в ребра. Даже для тех времен такая методика была слишком уж непривычной. Если Уоллин был не на занятиях и не в лаборатории, то развлекался вместе со студентами в своем деревянном доме. В высокоградусном напитке недостатка не было, и за покером он вытягивал у них деньги…

Уоллин проводил свои исследования не в большой лаборатории, а в помещении позади аудитории, отделенном дощатой перегородкой. Именно здесь он пошел на поводу у своей идеи и попытался доказать, что митохондрии – это действительно бактерии, которые способны мирно и ко взаимной выгоде жить в симбиозе с клетками высших животных. Уоллин был в этом уверен. Но и ему пришлось столкнуться с сопротивлением. В один прекрасный день он решил, что решающее доказательство этой теории найдено: ему удалось размножить митохондрии вне клеток, подобно бактериям!

Уоллин опубликовал свое открытие, но полученный результат не заставил его противников замолчать. Напротив, критика усилилась. Оппоненты сомневались, что выращены именно митохондрии. По их мнению, это могли быть какие-то бактерии, случайно попавшие в культуру из-за отсутствия стерильности. Сегодня мы знаем, что в этом пункте критики были правы: митохондрии не способны жить вне клетки. В возрасте 40 лет Уоллин отчаялся, покончил с исследованиями и сосредоточился исключительно на обучении студентов.

Под влияние этой идеи попало еще несколько ученых. Ни одному из них работа над ней не принесла ни славы, ни успеха. Они становились объектами насмешек, а результаты их работы быстро предавались забвению. В 1966 году жертвой сладкоголосой сирены пала очередная молодая душа. Теперь это оказалась женщина – Линн Саган. Ей было 28 лет, но она уже могла похвастаться определенным опытом. В 14 лет Линн начала учебу в университете, а в 18 лет стала бакалавром. Годом позже она вышла замуж за Карла Сагана. У них было двое детей, но в 1966 году они развелись. Позднее она вновь вышла замуж и взяла фамилию, под которой известна сегодня в науке: Линн Маргулис (для простоты понимания мы так и будем называть ее впредь).

Маргулис тоже заразилась идеей, что предшественники наших клеток, которые впоследствии развились в человека, белку, шампиньон и тираннозавра, возникли вследствие того, что приняли в свой состав бактерии и научились жить с ними в симбиозе. Она изучила старые труды Уоллина и остальных ученых и добавила к их концепциям собственные наблюдения и соображения. Все это она изложила в виде гипотезы эндосимбионтов. Рукопись объемом почти 60 страниц была направлена для опубликования. Но редакция ответила отказом. При следующей попытке реакция была такой же. В какой бы журнал Линн ни отправляла свою работу, никто не хотел ее печатать. Казалось бы, ее ждет та же судьба, что и многочисленных предшественников. Но в чем нельзя было отказать Линн Маргулис, так это в упорстве.