Итак, объявлен первый лауреат года, и Нобелевский комитет опять удивил научную общественность. Не то чтобы работа Ёсинори Осуми не заслуживала премии — о, еще как заслуживала! — но просто подобные работы по клеточной биологии как-то выпадают из сферы внимания публики. То ли дело сенсационная система редактирования генов CRISPR-cas9, которая была фаворитом прогнозов. Клеточные биологи — люди скромные. Я помню, как в 2013 году, когда Нобелевку дали за систему внутриклеточного транспорта, я и мои коллеги сидели в студии «Дождя» и изумленно лупали глазами: вроде все понимают, что это наука наивысшего класса, но ничего попсовенького сказать на эту тему никак не получается…Итак, объявлен первый лауреат года, и Нобелевский комитет опять удивил научную общественность. Не то чтобы работа Ёсинори Осуми не заслуживала премии — о, еще как заслуживала! — но просто подобные работы по клеточной биологии как-то выпадают из сферы внимания публики. То ли дело сенсационная система редактирования генов CRISPR-cas9, которая была фаворитом прогнозов. Клеточные биологи — люди скромные. Я помню, как в 2013 году, когда Нобелевку дали за систему внутриклеточного транспорта, я и мои коллеги сидели в студии «Дождя» и изумленно лупали глазами: вроде все понимают, что это наука наивысшего класса, но ничего попсовенького сказать на эту тему никак не получается. В общем, никогда такого не было, и вот опять.
Но вернемся к лауреату. Осуми получил премию за открытие механизма аутофагии. Аутофагия — это, если совсем кратко, вот что такое: в живой клетке есть много ненужного, и она умеет от этого избавляться. Иногда это просто негодные белки (за выяснение вопроса о том, как клетка ест свои ненужные белки, Нобелевскую премию дали еще в 2004 году). Но часто клетка начинает пожирать себя крупными кусками: в дело идут целые здоровенные органеллы. Механизм этого самоедства тоже начали распутывать не вчера: еще в 1974 году Кристиан Рене де Дюв получил Нобелевскую премию за открытие лизосом. Лизосома — это такой мешок, в котором как раз и происходит переваривание крупных кусков клетки.
И тут — мы подобрались к сути дела — в игру вступают эти самые «аутофагосомы», которые у нас сегодня празднуют свой звездный час. Они, собственно, доставляют к лизосомам всякую всячину. То есть именно там происходит выбор: пожирать ли себя, и если да, то с каких кусочков уместнее начать.
Осуми решил распутать эту историю на примере дрожжей. Действовал он ровно так, как всегда действовали классические генетики — напрямую и практически без фантазии. Сперва получил мутантные дрожжи, у которых лизосомы не могли делать свою работу. Потом заставил эти дрожжи голодать. А голодание — как раз тот самый сигнал, который заставляет клетку задуматься о том, нету ли в ней чего-нибудь лишнего, что можно было бы съесть. И как только бедненькие дрожжи-мутанты проголодались, доктор Осуми с изумлением увидел, как их вакуоли начинают прямо на глазах набиваться аутофагосомами — пузырями, набитыми готовой к перевариванию всячиной. А поскольку переваривать-то это все клетка как раз не могла — результат был очень наглядным и легко видимым в микроскоп.
Дальше опять генетическая классика. Теперь Осуми подверг эти самые дрожжи новому мутагенезу (то есть просто облучил клетки рентгеном в надежде порушить разные гены, некоторые из которых, возможно, участвуют в этой истории). Он отбирал тех мутантов, у которых эта красивая реакция на голодание протекает с нарушениями или вообще незаметна. Мутантов, как полагается у генетиков, подвергли всяким скрещиваниям, распределили по группам, потом выяснили, какие именно гены разрушены в каждом из них. Потом посмотрели, какие белки соответствуют этим генам. Узнали, как эти белки взаимодействуют друг с другом. И буквально через пару лет — в середине 1990-х — весь механизм аутофагии лежал перед учеными как на тарелочке.
Хочется тут отметить вот что. Нам, легкомысленным популяризаторам, всегда приятно рассказывать о работах, где в основе лежит какой-нибудь ловкий фокус, неожиданная эврика, задним числом понятная даже непосвященному, но до которой почему-то никто, кроме автора открытия, не додумался. В случае Ёсинори Осуми ситуация совершенно другая. Нет, в работе было множество ловких находок и виртуозных опытов, однако сам ход исследования — разработать модельную систему, выделить мутантов, охарактеризовать гены, установить их взаимодействие, выделить соответствующие белки и т. п. — это такая азбука молекулярно-биологического исследования, которой учат несмышленых студентов. Сегодняшний нобелевский лауреат просто применил эту методику к одной проблеме — и методично довел дело до конца, нигде не сбившись.
В результате мы, люди, знаем куда больше, чем знали до того, как Ёсинори в первый раз залил чашку Петри агаром и посеял на нее дрожжи. Примерно ради этого и существуют ученые.
Теперь главный вопрос: почему какая-то ерунда у дрожжей — это важно? Ответ: потому что это все бывает не только у дрожжей; дрожжи были выбраны просто потому, что с ними проще получать мутантов и вообще делать разную генетику. Аутофагия — это всеобщий ответ всего живого на голодание. Например, когда вы занимаетесь спортом и ваше огромное жирное брюхо за считаные недели превращается в упругий спортивный живот, там, в глубине жирных складок, происходит именно этот процесс. Ваш организм всегда готов подвести промежуточный баланс энергии, и если приток калорий в виде пончиков ниже, чем расход энергии на бег, клетки будут получать энергию, пожирая сами себя. И участвовать в этом (там, в ваших складках) будут практически те же самые гены и белки, что делали это в клетках дрожжей на лабораторном столе доктора Осуми.
Но жирное брюхо — это даже не самое главное. Гораздо важнее то, что с помощью аутофагии мы фактически становимся теми, кто мы есть. Пока мы были зародышами, наши клетки делились, менялись, формировали разные ткани — и при этом в огромном числе гибли. Формирование организма в материнской утробе похоже на искусство скульптора — там отсекается довольно много лишнего. И механизмы клеточного самоубийства, которые при этом работают, позарез нуждаются в этой самой аутофагии, которую мы с вами сегодня празднуем.
Подробно прочитать про открытие Осуми по-английски можно на сайте Нобелевского комитета
Историческая справка
В заключение давайте взглянем на сегодняшнюю Нобелевку с высоты истории. Нобелевский комитет состоит из слабых и грешных людей, хоть и весьма знающих ученых, и может делать ошибки. Ошибок таких в его истории было немало. Вот например:
Нобелевскую премию дали зря. Самый известный случай — премия 1949 года за лечение психических расстройств лоботомией. Менее известны премии 1927 года за лечение деменции путем заражения малярией, и 1903 года — за лечение волчанки светом. А в 1948-м Пол Мюллер получил премию за настоящее открытие, однако сейчас многие думают, что сделал он его напрасно. Мюллер открыл ДДТ — главный пестицид столетия, изуродовавший природу так, что расхлебывать приходится до сих пор. Пусть бы лучше волчанку светом лечил, все меньше вреда.
Нобелевскую премию не дали, хотя надо было. Хрестоматийный случай — открытие того, мягко говоря, немаловажного факта, что в основе жизни на Земле лежит ДНК. Вряд ли людям за их историю приходилось узнавать что-то более важное для всех наук о природе, физиологии и медицины. Тем не менее Освальд Эйвери, установивший этот факт, премию так и не получил, хотя и номинировался на нее. В том числе и в 1949 году, когда награждали за лоботомию.
Нобелевскую премию дали не тому. В 1923 году Фредерик Бантинг и Джон Маклаод получили премию за открытие инсулина. На самом деле Бантинг открыл инсулин вместе со своим студентом Чарльзом Бестом. Джон Маклаод — начальник Бантинга, который в момент открытия вообще был в отъезде. В СССР было принято награждать премиями (Ленинскими или Государственными) непременно всех начальников ученого вплоть до директора института, но для Нобелевского комитета такая ошибка — скорее редкое исключение.
Нобелевскую премию дали не за то. Наш соотечественник Иван Павлов получил премию в 1904 году с формулировкой «за физиологию пищеварения». На самом деле, разумеется, Павлов своими опытами на собаках приблизился к пониманию того, как мы мыслим, а не как мы едим. Однако ясно это стало лишь почти век спустя. В 1904 году поместить рядом слова «собака» и «думать» было немыслимо. А сто лет спустя, когда Эрик Кандел получал Нобелевку за свои работы с гигантским нейроном аплизии, рядом стояли уже слова «моллюск» и «память». Вот как мы расширили сознание всего за сотню лет.
В свете этих казусов приходится признать, что в этом году Нобелевская премия по физиологии и медицине практически идеальна. Ее дали (что бывает нечасто) единственному ученому, который сам делал большую часть экспериментальной работы. В результате этот ученый в одиночку прошел путь от незнания к знанию, распутав весьма непростой элемент природы. Это классическое (по своему дизайну) научное исследование, положившее начало классической (по фундаментальной значимости) биологической парадигме.
В общем, поздравление Ёсинори Осуми, а также всем его коллегам — генетикам дрожжей, которых автор этих строк всегда бесконечно уважал за то, что они занимаются таким невыразимо скучным, но одновременно неоценимо важным делом.
Автор:
Алексей Алексенко
Сноб