Беседы с учеными

Странно переплетались, проходили рядом пути биологов и физиков в истории науки нашей страны. В период гонений биологов и генетиков физики оказали им большую моральную поддержку, было и развивается междисциплинарное сотрудничество. Сегодня, когда биологические исследования, новые биотехнологии переживают расцвет во всем мире, сотрудничество с физиками может дать последним своеобразное "второе дыхание". Об этом и о многом другом беседовали мы с главным научным сотрудником ОРРИ ОИЯИ академиком РАН Михаилом Аркадьевичем Островским. Беседа была долгой - около трех часов. Перед вами монолог Михаила Аркадьевича, поскольку, просмотрев подготовленные мной вопросы ("это понятно, это пока не будем обсуждать, а это хороший вопрос!") он рассказал о многом, но о том, что счел необходимым.

Случайные встречи, или Как я очутился в Дубне

Академик М.А.Островский: "...Сегодня в кулуарах все чаще обсуждается проблема... нехватки глобальных, "сверхновых" задач! Наука о жизни для физиков - одна из них".
Здесь, что называется, "так сошлись звезды". С одной стороны, была случайная встреча лет шесть-семь назад в двухместном купе "Красной стрелы". Поезд еще не тронулся, а мой попутчик уже начал расспрашивать, кто я, чем занимаюсь. Я представился ему и стал рассказывать о своих исследованиях - про механизмы и фотохимию процессов зрения, про то, что зрительная клетка глаза - это естественный фотоумножитель, усиливающий ответ клетки на поглощение одного кванта света в миллион раз, и разные другие любопытные вещи. Моего собеседника это явно заинтересовало... Через некоторое время и он мне представился: академик Дмитрий Васильевич Ширков, физик-теоретик из Дубны. Физиология глаза ему была интересна, как, впрочем, она всегда интересовала физиков. Мы проговорили до двух часов ночи и даже договорились, что я приеду с лекцией в ЛТФ ОИЯИ. Забегая вперед, скажу, что вскоре я действительно прочитал лекцию в ОИЯИ, на которой присутствовал и вице-директор Института А.Н.Сисакян.

Совершенно независимо от первой встречи произошла вторая. Спустя два года я участвовал в симпозиуме по радиобиологии в Брукхейвене (США). В Шереметьево перед отлетом я познакомился с профессором Е.А.Красавиным из ОИЯИ, который также летел на этот симпозиум. После того, как мы оба выступили с научными докладами, возникший у нас взаимный интерес усилился. А рассказывал я тогда о влиянии дейтронов на зрительный пигмент родопсин и сетчатку глаза - работе, выполненной совместно с НИИЯФ МГУ при участии Ю.А.Труханова из Института медико-биологических проблем РАН.

В Америке, во время работы симпозиума, нас поселили в роскошной гостинице недалеко от Брукхейвена - это был знаменитый на всю Америку гольф-клуб. Мы с Евгением Александровичем вечерами, после заседаний, подолгу гуляли по огромному парку, и тогда-то он и сказал: "Михаил Аркадьевич! Давайте продолжать эту вашу работу в Дубне. Уж если где искать тяжелые частицы, так это в ОИЯИ". Таким образом, именно Евгений Александрович Красавин предложил мне продолжить эти эксперименты в Дубне.

Спустя пару месяцев, уже в Москве, независимо от встреч с Д.В.Ширковым и Е.А.Красавиным я познакомился и с В.Г.Кадышевским. Это случилось на банкете в Академии наук по случаю избрания новых членов Академии, действительным членом которой стал и Владимир Георгиевич. Ему очень понравилась идея моей работы в Дубне, тем более что у руководства ОИЯИ мысль о развитии биологии в Институте уже возникла. Познакомил нас вице-президент РАН Н.А.Платэ, который сказал тогда: "Это замечательно, биологии нужна новая кровь!" - и, можно сказать, официально благословил наш союз со стороны Российской Академии наук.

Биология в Дубне была практически всегда

Конечно, биология в Дубне началась не с Островского. Биология здесь началась давно, а с приходом Е.А.Красавина, блестящего специалиста по радиационному мутагенезу, стала активно развиваться. Можно смело сказать, биология в Дубне была с самого начала, поскольку задачи радиационной защиты появились вместе с возникновением ОИЯИ. Но в активном, экспериментальном виде биология здесь началась именно благодаря усилиям Евгения Александровича.

Я хочу специально подчеркнуть, что сотрудничество физиков и биологов имеет давнюю историю. Еще в "сороковые, роковые" - если вспомнить знаменитые строки Давида Самойлова - когда начались гонения на генетиков, менделистов-морганистов, "мощные" физики протянули руку помощи, прикрыли их. Здесь можно вспомнить много замечательных имен. По инициативе И.В.Курчатова, А.П.Александрова и И.Е.Тамма в Институте атомной энергии был создан радиобиологический отдел, куда пригласили работать группу биохимической генетики Р.Б.Хесина. Тогда великий Н.Н.Семенов пригласил в свой Институт химической физики замечательного генетика И.А.Рапопорта, создал лабораторию биофизики Л.А.Блюменфельда.

Дубна не была исключением. В 1967 году именно в Дубне и благодаря помощи физиков ОИЯИ была проведена первая в СССР школа по молекулярной биологии. Ее организовали Р.Б.Хесин, Л.А.Блюменфельд и, насколько я помню, А.С.Спирин. Я, еще кандидат наук, был приглашенным лектором той первой школы. Помню, как, безумно волнуясь, я гулял вечером перед лекцией по набережной Волги. Лекция эта в моей научной биографии сыграла огромную роль. Традиция проведения этих школ продолжалась долгие годы. Их значение для развития современных биологических исследований в России трудно переоценить. А начиналось все здесь в Дубне.

Дубна остается привлекательной для умных и прогрессивных биологов, понимающих, как можно использовать ее потрясающие установки для решения конкретных биологических задач. Например, один из наших ведущих молекулярных биологов академик А.С.Спирин и его коллеги давно сотрудничают с профессором В.Л.Аксеновым и его сотрудниками. Используя нейтронную оптику, они получают замечательные результаты по структуре рибосом.

Мои учителя и научная биография

По образованию я "чистый" биолог, более того, - физиолог. Я окончил кафедру физиологии биофака МГУ, которой заведовал Хачатур Сергеевич Каштоянц - биологам это имя говорит о многом. Я считаю себя учеником и последователем его научной школы. Это был прогрессивный ученый, эволюционист. Двухтомник Коштоянца по сравнительной физиологии - фундаментальный труд, изданный в 50-х годах, остается до сих пор настольной книгой для биологов. В экспедиции на Баренцевом море я, будучи на втором курсе, сделал свою первую научную работу по актиниям. Я очень горжусь, что картинка из моей студенческой работы вошла во второй том книги. С этого, можно сказать, началась моя научная биография. Коштоянц также активно занимался тем, что мы сейчас называем молекулярной физиологией. Он исследовал механизмы передачи нервных сигналов с нервной клетки на нервную клетку, с нервной клетки на мышечную клетку.

В 1946 году (!), когда работы советских ученых вообще не публиковались за рубежом, Х.С.Коштоянц и его ученик Т.М.Турпаев опубликовали в "Nature" статью о существовании рецепторных белков. Это, несомненно, была эпохальная работа. Сейчас это целая отрасль биологии, на современных знаниях о рецепторных белках основана большая часть фармакологии. Благодаря Коштоянцу, я, можно сказать, стал физиологом с молекулярным уклоном. Потом я попал в аспирантуру Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР, где и защитил кандидатскую диссертацию. Именно тогда я начал заниматься молекулярными механизмами зрения, в том числе зрительным пигментом родопсином. Тогда это было совсем новое дело. Чем глубже я входил в проблему, тем больше ощущал необходимость в новых физических методах. И - опять счастливая судьба - меня представили Н. Н. Семенову и его ученику академику Н. М. Эмануэлю. Они как раз в то время формировали отдел кинетики химических и биологических процессов. И я со своими исследованиями родопсина хорошо вписывался в тематику этого нового отдела. Почему? Потому что для исследования родопсина требовались, например, методы спиновых меток и зондов, методы электронного парамагнитного резонанса, методы современной фотохимии и оптической спектроскопии, мессбауеровской спектроскопии. У меня довольно много совместных работ с физиками и химиками, в том числе с Н.М.Эмануэлем, В.И.Гольданским, Л.А.Фейгиным из Института кристаллографии РАН. Мудрый Семенов понимал, что делал, - эти исследования находились, действительно, на стыке наук. Докторскую диссертацию я защищал, уже несколько лет проработав в Институте химической физики.

В 2004 году меня удостоили золотой медали Российской Академии наук имени И.М.Сеченова. Это высшая академическая награда для физиолога. Медаль присуждена за работы по первичным механизмам зрения. И многие из этих работ просто не состоялись бы, если бы в них не участвовали мои коллеги - высочайшего класса физики и химики.

Тандем физиков и биологов

Говоря об использовании "энергии физиков в мирных целях", я имею в виду, прежде всего, биологию. Из биологических же проблем физиков всегда - еще от древних греков - интересовало зрение. Здесь можно назвать много великих имен, включая Иогана Кеплера, Томаса Юнга, Джеймса Максвелла, Германа Гельмгольца. Наши физики не были исключением. Например, Ю.Б.Харитон, работавший в 20-х годах в лаборатории Резерфорда, выполнил блестящее исследование по физиологии зрения и опубликовал по этому поводу, не помню точно, в 1928 или 1929 году, статью в Сообщениях Лондонского Королевского общества. Из его работы следовал вывод, что для возбуждения одной зрительной клетки в сетчатке глаза достаточно поглощения ею всего одного кванта света. Иными словами, зрительная клетка - это, действительно, живой, природный фотоумножитель. Независимо от Ю.Б.Харитона этой же проблемой занимался С.И.Вавилов, который опубликовал в начале 30-х серию работ с тем же выводом: поглощения всего одного кванта света достаточно для физиологического возбуждения зрительной клетки. Глубоко интересовался физиологией зрения И.Е.Тамм и другие известные физики.

В чем, на мой взгляд, состоит проблема занятий биологией физиками? В том, чтобы физики со всей их мощной техникой занимались реальными, биологическими задачами. Поэтому будет лучше, если задачи эти для физиков будут сформулированы биологами. Прекрасный пример такого сотрудничества есть в ОИЯИ. Академик А.С.Спирин - блестящий, грамотный биолог, поставленные им задачи имеют глубокий биологический смысл, они основаны на огромном фундаменте биологический знаний. И когда эти задачи решаются совместно с профессором В.Л.Аксеновым - корифеем нейтронной оптики, то результаты получают мировое признание.

Кадры решают все

Конечно, наука неисчерпаема, и насущных физических задач более чем достаточно - стоит, например, просмотреть планы работы ОИЯИ на ближайшие годы. Однако сегодня в кулуарах все чаще обсуждается проблема... нехватки глобальных, "сверхновых" задач! Наука о жизни для физиков - одна из них. Конечно, интерес к биологии у физиков, в том числе в Дубне, возник не вчера. Я об этом уже говорил. Но теперь в этом направлении делаются вполне конкретные, практические шаги. Важнейший из них - рекомендация 97-й сессии Ученого Совета ОИЯИ от 21 января 2005 года о создании Лаборатории радиационной биологии. Знаменательно, что в эти же дни состоялось вручение дипломов первым выпускникам кафедры биофизики университета "Дубна". Совершенно очевидно, чтобы делать что-то новое, нужно иметь задачу, приборы и, главное, специалистов - с кем делать, с кем двигаться дальше. С кем - это проблема подготовки кадров. Мне приятно и для меня немаловажно, что Е.А.Красавин пригласили меня на кафедру биофизики университета, которой он заведует, что удалось ввести еще одну специальность - по фотобиологии. Я рад, что встретил полное понимание и получил абсолютную поддержку как со стороны ректора университета профессора О.Л.Кузнецова, так и от директора ОИЯИ академика В.Г.Кадышевского и вице-директора профессора А.Н.Сисакяна в деле подготовки молодых физиков для новой биологии.

"Дубна остается привлекательной для умных и прогрессивных биологов, понимающих, как можно использовать ее потрясающие установки для решения конкретных биологических задач".
Наш сектор "Фото- и радиобиология зрения" в ОРРИ ОИЯИ возник по инициативе Е.А.Красавина. Спрашивается, почему вдруг зрение? Ответ простой. И фото- и радиобиология - это изучение действия излучения - света или радиации на биологические объекты, в данном случае на структуры глаза. Видимый свет для глаза - физиологический стимул, носитель зрительной информации, радиация же, в том числе космические лучи, - это опасный повреждающий фактор, способный легко привести к потере зрения.

Новая радиобиология - требование времени

Здесь опять возникло счастливое для меня стечение обстоятельств. Сегодня, независимо ни от чьих желаний, волею судьбы, волею развития космической науки и техники рождается потребность в новой радиобиологии. О чем идет речь? Классическая радиобиология началась с открытия Конрада Рентгена - когда открыли рентгеновские лучи, выяснилось, что они вызывают для всего живого массу неприятных последствий. С появлением атомного оружия исследование поражающего действия радиации стало сверх актуальным - лучевая болезнь и другие последствия. Этот "земной" этап и представляет собой классическую радиобиологию. Кроме того, радиобиология это еще и изощренный инструмент для изучения живого. Вспомним Н.В.Тимофеева-Ресовского и его работы по радиационному мутагенезу. Полет Гагарина, систематический выход человека в ближний Космос не потребовал новой радиобиологии, поскольку на околоземных орбитах обшивка космического корабля достаточно (не полностью, а, именно, достаточно) надежно защищает экипаж от космической радиации.

Но жизнь диктует новые задачи. Как когда-то Архимеду пришлось сделать свои изобретения, чтобы защитить от врагов родные Сиракузы, так и сейчас, в связи с намерением человечества выйти в дальний Космос, приходится задумываться о новой радиобиологии. Я имею в виду амбициозную программу пилотируемых полетов на Марс. Долететь до Марса технически - уже не проблема. Но в дальнем космосе обшивка корабля уже не способна защитить живое существо, человека или мышку, от космических частиц - заряженных частиц углерода, железа и ряда других, чрезвычайно опасных частиц - их список физикам хорошо известен. А раз так, то возникает вопрос, каковы механизмы этого повреждения, сколько таких частиц может набрать организм, чтобы не погибнуть? Как минимум, надо установить безопасные дозы, иначе живое существо просто погибнет - или сразу после полета или через год-два от лучевой болезни. Как выяснилось, структуры глаза весьма чувствительны к повреждающему действию тяжелых частиц. Это значит, что опасность развития катаракты, или, что еще хуже - повреждения сетчатки глаза более, чем высока.

На наших глазах возникает, таким образом, новый виток радиобиологии, а именно, радиобиология тяжелых частиц. И где, как не в Дубне, заниматься этой проблемой? В мире можно по пальцам пересчитать центры, где есть ускорители, генерирующие на Земле космические частицы, и ОИЯИ - один из них. Мы уже начали такие исследования: при активном участии сотрудника ОРРИ Г.Н.Тимошенко облучаем на нуклотроне белки хрусталика глаза - кристаллины и светочувствительный белок зрительных клеток сетчатки - зрительный пигмент родопсин. Уже получены первые интересные результаты.

Создание более полувека назад первого ускорителя ОИЯИ - синхроциклотрона, первых лабораторий было продиктовано задачами того времени. Сегодня, на новом витке спирали познания, в Институте создается лаборатория радиационной биологии. Своевременность этого шага осознали и сделали его при полной и единодушной поддержке Ученого совета директор ОИЯИ В.Г.Кадышевский и вице-директор А.Н.Сисакян - честь им за это и хвала. Активно поддержал решение о создании новой лаборатории академик А.И.Григорьев, секретарь Отделения биологических наук РАН. Именно он отвечает за космическую биологию в стране, и именно у него спрашивают: "Лететь - не лететь?". Ибо, если, действительно, лететь на Марс, то тогда необходимо вкладывать деньги не только в ракету, системы навигации и тому подобное, но и в биологию. Совершенно очевидно, что полет на Марс не может угрожать смертельным риском для космонавта: вернувшись на Землю человек не должен заболеть раком или остаться навеки слепым. Это неприемлемая цена любого, самого амбициозного проекта. Гамлетовский вопрос "быть или не быть", "лететь или не лететь" сегодня решается совместно биологами и физиками, в том числе, здесь в Дубне. Если лететь, то будьте любезны, господа политики, поддержать это дело по-настоящему, как вы в свое время поддержали программу создания атомного оружия, развития атомной энергетики, первого полета в космос.

Материал подготовила Ольга Тарантина