Факультет

Студентам

Посетителям

Сегодня и завтра физико-химической биологии

Когда речь заходит о том, какая из всех естественных наук занимает сейчас самые передовые позиции, многие называют биологию.

За последние десятилетия она коренным образом изменилась и уже сегодня играет заметную роль не только в познании сущности мира, но и в практической деятельности человека. А из всех направлений биологии сегодня на первый план вышло то, которое мы иногда называем биологией физико-химической и которое возникло благодаря творческому соединению идей и методов биологии, физики и химии.

Первые шаги этого направления были связаны, пожалуй, больше всего с физикой; физике обязана своим возникновением одна из важнейших дисциплин этого нового направления — молекулярная биология. Химики тогда стояли как бы немного в стороне от этого нового направления в биологии. Может быть, в силу некоторых Особенностей своей профессии; ведь не случайно еще Роберт Бойль одно из своих главных сочинений назвал «Химик-скептик». Химики привыкли основывать свои выводы на солидной экспериментальной базе и только потом переходить к широким обобщениям. Может быть, поэтому некоторые химики и биохимики встретили новое направление в штыки. Например, известный американский биохимик Эрвин Чаргафф, вспоминая о первых шагах молекулярной биологии, писал: «Мне стало ясно, что передо мной некое новое явление: огромные претензии и агрессивность, сочетающиеся с почти полным незнанием химии, с пренебрежением к химии — этой самой реальной из всех наук; с пренебрежением, которое впоследствии не могло не оказать самого пагубного влияния на развитие так называемой молекулярной биологии».

Отрицать роль химического подхода в биологических исследованиях, безусловно, нельзя, как неправильно было бы зачеркивать тот вклад, который внесла и вносит в решение биологических проблем физика. Она первой объяснила многие стороны функционирования живой материи. Но с тех пор новое направление в биологии созрело и окрепло, и сегодня речь идет уже не о том, как что-то объяснить, а о том, как искусственно воспроизвести тот или иной процесс, явление, функцию, и дальше — как научиться управлять ими в живом организме. О том, чтобы изучать не один какой-то уровень организации живой материи, а все ее уровни. И здесь одна физика ничего сделать не может, здесь нужна помощь химии.

Сейчас влияние химиков на биологию нарастает очень бурными темпами. И в первую очередь это касается биоорганической химии. Выросшая из прежней химии природных соединений, науки в значительной мере описательной, биоорганическая химия изучает не только структуру, но и динамику превращений веществ в живых тканях, конкретную роль этих веществ в процессах жизнедеятельности, устанавливает связь между строением того или иного соединения и его биологической активностью. Именно поэтому биоорганическая химия все в большей степени становится химической основой биологических наук.

В последние 10—20 лет становятся на прочный физико-химический фундамент все новые разделы познания живой материи. Прямое следствие этого — очень крупные новые открытия, которые выводят нас на принципиально иной уровень изучения живых систем. И мне кажется, что в самое ближайшее время мы будем свидетелями настоящей революции на многих направлениях биологии — и теоретической, и прикладной.

Впечатляющий эпизод такой революции, которая происходит на наших глазах, — бурное развитие генной инженерии. Каких-нибудь 10 лет назад даже этого термина еще не существовало. А сейчас уже существуют частные фирмы в зарубежных странах, которые используют методы генной инженерии для производства ценных продуктов, например, гормонов. Уже можно читать и слышать не академическое обсуждение перспектив, а обычную коммерческую рекламу, расчеты возможной емкости рынка и тому подобное.

Такие же события назревают и на других направлениях физико-химической биологии. Может быть, об этом еще не узнала широкая аудитория, но среди исследователей, знакомых с реальным положением дел, такие перспективы уже обсуждаются. Можно назвать, например, новую область иммунологии — иммунохимию. Совсем недавно нам казалось, что иммунная система организма — это какой-то таинственный черный ящик, к которому неизвестно, с какой стороны подойти. А сегодня мы уже хорошо понимаем, кагеработают, скажем, иммунорецепторы клеточной поверхности лимфоцитов. И не только понимаем, но уже можем в какой-то степени на них воздействовать. Практическое значение таких исследований огромно, и я не сомневаюсь, что в самые ближайшие годы мы в этом наглядно убедимся.

Очень серьезные достижения назревают в области воздействия на работу нервной системы, включая ее святая святых — мозг. В 1965 г. на Менделеевском съезде в Киеве я высказал предположение о том, что в деятельности нервной системы должны участвовать пептиды: в отличие от нуклеиновых кислот, несущих наследственную информацию, пептиды могут оказаться носителями информации оперативной и в этом качестве выполнять важные функции в работе мозга. И вот теперь установлено, что пептидные системы, действительно, играют важнейшую роль в работе мозга. В мозгу уже открыты так называемые пептиды сна, пептиды памяти, пептиды страха, пептиды, действующие подобно морфину, и т. д. Я убежден, что в самом близком будущем эти исследования дадут нам новые мощные средства направленного воздействия на мозг, в том числе средства лечения многих нервно-психических заболеваний.

Исключительно большие сдвиги происходят сейчас в области изучения биологических мембран и воздействия на их свойства. Уже есть десятки веществ, которые могут буквально по нашему желанию в очень широких пределах регулировать, скажем, проницаемость мембран для различных соединений, а это свойство мембран определяет ход важнейших жизненных процессов. Биологические мембраны играют огромную роль в энергетических процессах, происходящих в живом организме. Поэтому достижения мембранологии повлекли за собой большие успехи в области биоэнергетики. Время поисков и шатаний здесь позади, нам уже в общем ясны принципиальные механизмы энергетических процессов в клетке, и сейчас идет конкретное изучение реальных систем, которое каждый день, каждый час приносит новые интереснейшие результаты.

В качестве примера можно назвать исследований бактериального родопсина — белка, с помощью которого бактерии используют световую энергию. Оказывается, это в принципе та же самая машина, какая служит для восприятия света глазом человека и животных, причем эта универсальная машина работает необычайно эффективно. Если бы мы научились аналогично использовать подобный механизм для утилизации солнечной энергии в промышленных целях, то это был бы переворот в энергетике. Мы получили бы неисчерпаемый источник энергии — доступной, дешевой, чистой и по своим продуктам, и по своей технологии. Я верю, что это произойдет, и в не столь отдаленном будущем, потому что события здесь развиваются быстро…

Перспективы, открытые перед физико-химической биологией, необозримы. В таких условиях, естественно, не всегда легко сориентироваться, правильно выбрать направление работы. Сразу всем заниматься невозможно — этого сегодня не может позволить себе не только ни один самый сильный институт, но и ни одна самая мощная страна, даже такая, как СССР или США. Поэтому перед каждым ученым и перед каждым коллективом встает проблема рационального выбора: верно рассчитать свои силы, верно определить главное направление, где можно с осязаемой вероятностью получить интересные и важные результаты, и в этом направлении работать. Это не близорукий практицизм, а просто реальная оценка положения. А обдумывать такие вещи лучше всего совместно. Если кто-нибудь попытается работать изолированно, отгородившись от остальных непроницаемым щитом, то он вряд ли сможет открыть что-нибудь ценное и важное и в конце концов окажется в мире банальных истин.

Говоря о перспективах, обычно думаешь о том, что прогнозы в науке — дело ненадежное: они обычна не оправдываются. И не оправдываются, если можно так сказать, в лучшую сторону, потому что действительные события в науке чаще всего опережают наши предположения.

Автор: Ю. А. Овчинников, академик, лауреат Ленинской премии

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: