Знание-сила, 2001 №04
Шрифт:
– В биологии часто возникает необходимость следить за судьбой отдельных белков, клеточных клонов, бактерий и вирусов. Лучшей меткой здесь является флуоресценция (на внутриклеточном уровне) и цветная окраска (на уровне организма). Приведу такой пример: возникла необходимость проверить действие какого-то онкостатика – вещества, угнетающего раковую опухоль. Допустим, в ходе эксперимента организму прививают клетки опухоли. Но как же увидеть, растет она после действия онкостатика или нет? Рентген здесь помогает далеко не всегда. А вот если к генам опухоли «прицепить» ген белка-маркера, она будет выделяться оптическими свойствами.
Здесь еще очень важно получше узнать взаимодействие люминесцентных белков и активного кислорода. Дело в том, что клетки раковой опухоли производят его
Есть еще одна сфера возможного применения. У флуоресцирующих молекул есть «память», и поэтому из совокупности клеток можно создать массив, который будет вести себя как вычислительное устройство. То есть возможно их использование для создания биокомпьютеров. А вообще таких сфер – не перечесть. В иммунологии – можно связывать с антигеном один белок-маркер, с антителом – другой и узнавать по изменению спектра, когда произошло взаимодействие антиген-антитело. В эмбриологии – можно пометить клетки-предшественники и наблюдать за их дальнейшей судьбой: каким тканям они дают начало, куда мигрируют (ведь некоторые клетки совершают целые путешествия внутри организма). В одной из недавних работ в два бластомера лягушки ввели гены белков-маркеров разного цвета и получилась… половина головастика красная, половина – зеленая.
– А есть ли еще подобные результаты по окраске покровов?
– Да, их уже немало. Например, работы с генами белка кератина, который входит в состав шерсти. Ведутся работы по «получению» цветных зверей: уже можно было увидеть мышь и собаку, которые светятся ярко-зеленым в лучах синего света, и обезьяну такой же окраски. Могу сказать, как это сделали: в яйцеклетки ввели вирус, в который включен ген зеленого флуоресцирующего белка, затем их искусственно оплодотворили и имплантировали в матку самкам. Из двадцати особей у одной получилась зеленая окраска. Теперь ее потомки тоже будут зеленые.
– Результат немного жутковатый. Вспоминается Конан-Дойль с его собакой Баскервилей. У него еще было что-то о микробах, вызывающих синие пятна на коже, которыми чуть не отравили город… Но даже если отвлечься от детских страхов: не отразится ли все же такое вмешательство на жизнеспособности?
– Конечно, пока это не проверено, но можно предположить негативную реакцию на свет, под действием которого в клетках кожи будет вырабатываться излишек кислородных радикалов.
– Во все времена люди старались изменить свою внешность. Как только не травмировали тело, причем почти без асептики и анестезии. Мне кажется, что прогресс медицинских технологий может в недалеком будущем спровоцировать очередную моду на измененную внешность. Это будет похлеще пирсинга и татуировок. Не могут ли цветные белки стать одним из инструментов «,живого грима»?
– Это было бы очень неразумным шагом. Здесь как раз и существует опасность побочных эффектов, когда под действием света молекулы «цветных белков» возбуждаются и могут стимулировать в коже процессы разрушения тканей. Кроме того, этой технологией трудно управлять. В принципе, можно сконструировать такой ретровирус, который проникал бы в клетки и заставлял их синтезировать цветные белки. Но много ли найдется женщин, которые бы согласились, чтобы их яйцеклетки поразил вирус, вызывающий изменения в геноме ребенка? А ведь всегда есть немалый процент брака. Так что лучше оставаться «самим собой».
– Я вообще-то имел в виду другое. Представим себе, что человек будущего придет в «центр красоты» и заявит, что хочет иметь такие же полосы на лице, как у тигра (а лучше – как у мандрила). И его кожу уже не будут красить, а введут в клетки вирус (какой-нибудь вроде вируса папиллом), который заставляет клетки кожи выделять разноцветные белки. Мало ли до чего может дойти технология и мода. Украшают же сейчас себя цветными татуировками и силиконовыми протезами… А может появиться и такое применение: получение шерсти, окрашенной естественным путем (которая удовлетворит пристрастие к «натурпродукту»). И, тем не менее, в подобном вмешательстве в природу можно усмотреть повод для осуждения. Как вы думаете, не поднимется ли волна порицания со стороны общественности – аналогично ситуации с проблемой клонирования? Мол, «доктор Моро» со своими синими мышами опять творит монстров и вершит насилие над природой?
– Конечно, люди, воспитанные на триллерах об ученых-злодеях, могут воспринять нашу работу именно так. Но ведь, повторюсь еще раз, «окраска шкуры» остается совсем не главной задачей. Главное – научиться использовать цветные белки в медико-биологических исследованиях. Тогда будет большой прогресс в иммунологии, эмбриологии, прикладной медицине и во многих других областях.
Возможно ли «микро» без «мега»?
«Оленька говорила своим подружкам-операторам, что самое важное, самое нужное, самое замечательное на свете – это физика элементарных частиц и атомного ядра, и подлинного наслаждения можно достичь, только считая диаграммы Фейнмана». Маленький фрагмент из крохотной книжечки «Сказки физиков», изданной микроскопическим (сто экземпляров) тиражом в одном из подмосковных наукоградов, – словно слабый ностальгический отсвет славных времен, когда физики-ядерщики были в особой чести и сотен тысяч брошюр с интригующим названием «Физики шутят» не хватало для удовлетворения казавшегося ненасытным читательского спроса. Теперь маятник качнулся в другую сторону, и фокус общественного интереса сместился в иные, не связанные с наукой сферы.
А если что-то в ней и привлекает внимание, то отнюдь ие физика микромира – недавний лидер естествознания. Впрочем, мы бы слукавили, сказав, что в зтом нет и доли вины самого научного сообщества. Объяснить – почему, втолковать – для каких столь важных всем нам целей ученым нужны все большие финансовые вложения и все более мощные установки, им не удалось, по крайней мере старыми приемами и средствами.
Кроме того, и в стане физиков, еще изучающих проблемы микромира, все чаще раздаются скептические голоса сомневающихся в выборе стратегии исследований. Еще свыше десяти лет назад организатор Стэнфордского ускорительного центра Вольфганг Панофски предрекал кризис физики высоких энергий, если на выручку ей не придут новые принципы и новые технологии. К концу же истекшего века сложилась парадоксальная ситуация, когда, по словам самих ученых, не было большего различия во взглядах теоретиков на сущность их работы. На фоне непрекращающегося потока поразительных экспериментальных открытий прямо ставится вопрос о том, что же, собственно, является предметом исследований в физике элементарных частиц? Но, может быть, в поисках ответа стоит оглядеться по сторонам, обозреть бурно развивающиеся сопредельные области, например астрофизику и космологию. Не там ли, где активно обсуждаются первые и последние мгновения нашего Мира, где калейдоскопически быстро меняются сценарии развития Вселенной, реально происходит вожделенное объединение «микро» и «мега»? Не там ли, где без нашего участия действуют циклопические ускорители, востребуется багаж накопленных физикой элементарных частиц опыта и знаний?
Не там ли становится ясным, что обойтись друг без друга исследователи этих полюсов мироздания не смогут? И не на пути ли возведения мостов, преодоления пресловутых «стыков» между расчлененными, пытающимися порой самозамкнуться областями науки видится их общий выход из методологических тупиков и мировоззренческих кризисов?
Публикацией предлагаемых вашему вниманию статей мы пытаемся по-своему поддержать объединяющий призыв профессионального астронома, прозвучавший в начале прошлого года на страницах нашего журнала: «Давайте строить хорошие телескопы и ускорители частиц!»