Путешествие в каменный век. Среди племен Новой Гвинеи
Шрифт:
1.2. «Самовоспроизводящийся» белок — «аргумент» в пользу гипотезы о «самозарождении» жизни на Земле
Здесь нам уместно немного отвлечься от собственно прионных патологий и рассказать, какие кажущиеся аргументы это открытие дало в 1960–1970-х гг. в пользу теории биогенеза — теории о «самозарождении» жизни.
Если ты, друг, хорошо учил биологию в старших классах, то, наверное, помнишь всякие «первичные бульоны» Опарина, всякие «коацерватные капли» а также опыты Стэнли Миллера (правильнее их называть опытами С. Миллера — Г. Юри, поскольку и ученик Миллера Г. Юри принял в них весьма активное участие [1]).
Моделируя условия на первобытной Земле, Миллер помещал в закрытую колбу немного воды и заполнял ее смесью газов, которые, по мнению Юри, должны были составлять примитивную атмосферу: водорода, метана и аммиака. Затем через газовую смесь при 80°С пропускались электрические разряды, имитирующие грозовые разряды. С помощью химического холодильника собирали продукты реакции. Через неделю в газовой фазе были обнаружены окись углерода, двуокись углерода и азот, а в охлажденном конденсате — биологически важные соединения, среди которых — некоторые аминокислоты, входящие в состав белков и ряд простых органических кислот.
В течение последующих двух десятков лет опыт был повторен с использованием самых различных газовых смесей, которые, как полагали экспериментаторы, могли бы существовать в составе примитивной атмосферы. Варьировали температуру (до 1000 °C), добавляли облучение, кварцевый песок и т. п. Изощрялись как могли. В результате получили чуть менее 20 аминокислот и ряд других простых органических соединений [1].
Недавно вполне современные нам исследователи — немцы Клаудия Хюбер (Claudia Huber) и Гюнтер Ватерхаузер (Günter Wächterhäuser) взяли уже смеси аминокислот и подвергли их столь же жестким и длительным воздействиям разной вонючей и ядовитой дряни при высоких температурах и высоковольтных разрядах. И вот, они поимели чуть-чуть дипептидов (соединения двух аминокислот) и совсем слезки трипептидов [5]. Крайне мало.
Но все радостно завопили: сами собой получились «биологически важные молекулы» — аминокислоты и даже какие-то «предшественники белков» (забыв, правда, что белки — это не дипептиды и не трипептиды, в белках от десятков до многих сотен остатков аминокислот). Газеты всего мира широко оповещали об этом эксперименте. Некоторые зашли столь далеко, что заявили следующее: «Немецкие химики создали живые клетки из комбинации аминокислот…» (цитировано по [5]). Каждому ясно, что аминокислоты с мелкими пептидами, с одной стороны, и белки клетки, с другой, это две большие разницы.
Однако вернемся к Миллеру — Юри. Получили аминокислоты и еще кое-то (в том числе некоторые нуклеотиды, из которых, как из кирпичей, построена ДНК). Параллельно в СССР функционировал престарелый, давно покойный ныне А.И. Опарин со своим Институтом по биогенезу и коацерватными каплями. В этих каплях, как он полагал, на первобытной Земле находились аминокислоты, которые превращались в белки. Все ломали себе голову, как же могла сама собой образоваться матрица информации — ДНК. Ведь если самовоспроизводящейся матрицы нет, то синтезированные путем драконовских опытов аминокислоты и даже пептиды ни к чему: как они могли реплицироваться сами собой? Даже если они и образовывались на «первичной Земле», то так и оставались там одинокими.
Тогда придумали гипотезу «жизнь без нуклеиновых кислот» — коацерватные капли и микросферы. Согласно ей, первыми информационными молекулами были белки и первые примитивные клетки функционировали без нуклеиновых кислот и без генетических систем. А.И. Опарин (и вместе с ним некоторые биогенетисты-эволюционисты Запада) предположил, что первые «клетки» появились в тот момент, когда вокруг одной или нескольких макромолекул белков, обладавших ферментативной (каталитической) активностью, возникла некая отгораживающая их от среды граница, или мембрана. Одно из следствий этой гипотезы состояло в том, что генетический аппарат, обеспечивающий точное воспроизведение клеточных катализаторов, возник на более поздних стадиях биологической эволюции. Эта гипотеза о возникновении «жизни без нуклеиновых кислот» до сих пор все еще поддерживается некоторыми сторонниками самозарождения живого [5].
Понятно, что приведенный бред, не имеющий никаких оснований ни в законах природы, ни в свойствах живой материи, не поддерживался даже большинством биогенетистов, которые стали придумывать, как лучше объяснить «самозарождение» матрицы ДНК.
Но тут-то и подоспела «самореплицирующаяся» белковая частица скрепи. Биогенетисты ухватились за нее: вот, де, белок, а самовоспроизводится. Радостно оповещали об этом (см., например, старую, но исчерпывающую монографию [1]).
Время показало, что они, мягко говоря, не правы. Стэнли Прузинером было обнаружено, что эта частица вовсе не «самовоспроизводится». Эта частица — просто измененный белок, который в норме присутствует в клетках. И инфицирующий агент просто трансформирует такие же, но нормальные белки, в подобные ему, инфицирующему (подробно будет в разделе 2.3).
1.3. Исследования С. Прузинера
В научной статье [3] (“Chem. and Eng. News”) сказано следующее: «В 1982 г. Стэнли Прузинер — профессор нейрохимии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, показал, что нуклеиновые кислоты не связаны с инфекционным агентом скрепи». Это статья 1998 г. [3]. Да, забыли, забыли на Западе, что все это показали еще англичане в 1960-х гг. (см. выше). Вот так-то друг…
Прузинер назвал инфекционный агент «Прион» (“Prions”), что расшифровывается как “proteinaceous infection particles” — белковоподобные инфекционные частицы. Затем он выделил этот белок (что, конечно, похвально и трудоемко весьма) и клонировал кодирующий его ген (и это крайне сложно и важно) [3, 4].
Далее С. Прузинер исследовал причины возникновения не только скрепи, но и так называемого «бешенства» коров (ГЭ КРС), появившегося в 1980-х гг. в Великобритании и передававшегося людям (см. главу 3). И пошло, и поехало его исследование. Короче, прионные заболевания стоили человечеству двух Нобелевских премий: одну в 1976 г. получил Дэниэл Карлтон Гайдушек (D.C. Gajdusek) из США за то, что обнаружил причины болезни папуасов кýру (см. главу 3), а другую, в 1997 г. — С. Прузинер за «открытие принципиально нового типа инфекций» — прионных [2–4].
Вот основные положения прионной гипотезы С. Прузинера:
Прионы представляют собой «мелкие белковые инфекционные частицы, резистентные к инактивирующим и модифицирующим нуклеиновые кислоты процедурам и содержащие аномальную изоформу клеточного белка, который является основным и необходимым компонентом клетки» [3, 4, 6].
В настоящее время С. Прузинер активно разрабатывает способы лечения БКЯ — прионного заболевания людей, связанного с употреблением в пищу «бешеных» коров. Про БКЯ и про то, насколько он преуспел в этом, мы расскажем ниже в главах 3 и 6.