Опасная профессия

Наша комната в Химках отапливалась модифицированной русской печкой. Раз в два-три месяца я покупал в экспериментальном лесу академии «Лесная дача» два кубометра бревен разных пород деревьев и пилил и колол их на дрова во дворе дома. Это была моя физзарядка и летом и зимой.

Смерть Сталина мы встретили без эмоций, даже с некоторым облегчением. Политическая обстановка в стране в последние три года все время ухудшалась. Наиболее серьезная репрессивная кампания, начавшаяся после «ленинградского дела», имела отчетливый антисемитский характер. Были арестованы все члены и активисты Еврейского антифашистского комитета (ЕАК), созданного в начале войны. Евреев массово увольняли из редакций газет и журналов, из партийных органов и министерств. В августе 1952 года все члены ЕАК были приговорены к смертной казни, немедленно приведенной в исполнение. Среди расстрелянных были Соломон Лозовский – бывший заместитель наркома иностранных дел и член ЦК КПСС, писатель Исаак Фефер – председатель ЕАК, профессор Борис Шимелович – главный врач знаменитой Боткинской больницы в Москве, Вениамин Зускин – директор Еврейского театра в Москве и другие известные фигуры советской интеллигенции. Была арестована и сослана в Ташкент всемирно известный ученый, академик и директор Института физиологии АН СССР Лина Соломоновна Штерн, единственная тогда женщина среди академиков. Она была членом ЕАК, но ее помиловали, учитывая преклонный возраст, 74 года. В том же году возникло зловещее «дело врачей», по которому начались аресты врачей Кремлевской больницы и других правительственных больниц. Врачей-евреев увольняли из многих других больниц и с кафедр медицинских институтов. Обвинительное заключение по делу группы врачей, опубликованное как «Сообщение ТАСС» 13 января 1953 года в центральных газетах, не оставляло сомнений в неизбежности смертного приговора и широкой волны последующих репрессий. Среди лично мне известных ученых были арестованы агрохимик Иван Георгиевич Дикусар – ученик Прянишникова и генетик Владимир Павлович Эфроимсон. Профессор Дмитрий Анатольевич Сабинин, блестящий физиолог растений, уволенный с биофака МГУ, летом 1951 года покончил жизнь самоубийством. Большинство ученых, уволенных с должностей в августе и сентябре 1948 года, все еще не могли найти работу по специальности.

«Мичуринская» биология выходила за пределы здравого смысла. Стали отвергаться постулаты не только генетики, но и теории Дарвина о внутривидовой борьбе и естественном отборе. Лысенко создал новую теорию происхождения видов путем превращения одних видов в другие не постепенно, отбором мелких мутаций, а скачками: пшеницы сразу в рожь, овса в ячмень, сосны в ель и т. д. Книга О. Б. Лепешинской с предисловием Т. Д. Лысенко, вообще отрицавшая клеточную теорию, была удостоена Сталинской премии и предложена как учебник для университетов. Ареал псевдонауки все время расширялся. Новые псевдоучения возникали и в Тимирязевской академии. У растений стали находить нервную систему (И. И. Гунар). В агротехнику пробовали внедрить «коренную переделку почв», вспашку на метровую глубину (профессор В. П. Бушинский). В медицинских науках начали критиковать гормональные теории, объясняя регуляцию всех функций высшей нервной системой. В органической химии отвергалась квантово-резонансная теория химической связи. В физике была объявлена идеалистической теория относительности Эйнштейна. В реакционные науки попала и кибернетика. Успехи советской науки в атомной физике, космонавтике и в некоторых других областях можно было объяснить лишь тем, что эти отрасли были засекречены и развивались в закрытых городах и в «почтовых ящиках» (то есть в организациях, имевших вместо названия номер почтового ящика) изолированно от академий, институтов и министерств.

Сменившее Сталина так называемое коллективное руководство не изменило положение дел в науке. Хотя «дело врачей» быстро закрыли и преследование евреев прекратили, в самом «коллективном руководстве» сразу началась острая борьба за власть. Берия был арестован уже в июне 1953 года. Секретный доклад Хрущева на XX съезде КПСС в феврале 1956-го о культе личности Сталина вызвал вскоре конфликт между Хрущевым и другими соратниками Сталина. Удаление летом 1957 года из руководства страны Маленкова, Молотова, Кагановича и Ворошилова привело к появлению в СССР нового диктатора. Однако Хрущев, ставший теперь не только первым секретарем ЦК КПСС, но и председателем Совета министров СССР, был малообразованным человеком. Он стал поддерживать Лысенко еще более открыто и активно, чем Сталин. Приоритет в СССР именно «мичуринской» биологии вошел и в новую Программу КПСС.

Радиоактивные изотопы

В конце 1951 года я занимался в основном теоретической работой, пытаясь понять возможный характер возрастных изменений белков. Господствующим в то время было представление, разработанное еще в конце 1930-х годов А. А. Богомольцем и А. В. Нагорным, о том, что возрастные изменения сосредоточены в структурах стабильных межклеточных белков типа коллагена и эластина, волокна которых годами функционируют без обновления. В цитоплазматических белках, которые постоянно и активно обновляются, какие-либо возрастные изменения не должны накапливаться. Однако эти теории не могли объяснить причины видовых различий скорости старения. Почему коллагеновые волокна, например, кожи или артерий, одинаковые по структуре у всех млекопитающих, инактивируются у мышей и крыс в течение двух-трех лет, а у человека в течение 70–80 лет? Моя гипотеза предполагала, что старение связано с изменениями внутриклеточных, активно обновляемых белков, которые накапливают изменения, возникающие в результате ошибок при непрерывном распаде и ресинтезе этих белков. Эти ошибки меняют сложную структуру части молекул белков ферментов, снижая их удельную активность (активность в расчете на одно и то же число молекул фермента). Скорость старения, таким образом, определялась уровнем точности синтеза белков. Но сам механизм синтеза белков был в то время еще неизвестен. Эту гипотезу я в начале 1952 года изложил в своей статье «Проблема старения и самообновления внутриклеточных белков», которая в мае 1952 года была опубликована в журнале «Успехи современной биологии» (Т. 33. № 2. С. 202–217).

Однако экспериментальная проверка этой теории оказалась исключительно трудной. Для этого нужно было выделять в чистом виде какие-то индивидуальные белки, ферменты или гормоны и определять их специфическую удельную активность. Теоретически в этом случае, например, 1 мг фермента каталазы или гормона инсулина, выделенных из тканей старых животных, по своей активности был бы ниже, чем 1 мг этих же белков, выделенных из тканей молодых животных. Проведение таких анализов в условиях кафедры агрохимии было нереальным. В качестве экспериментальной темы на 1952–1953 годы я выбрал лишь изучение активности синтеза белков в листьях бобовых культур в зависимости от возраста листьев и возраста растений. Этот синтез можно было связать и с действием азотных удобрений. Это был простой проект, не суливший каких-либо открытий.

Направление моих теоретических исследований существенно изменилось летом 1953 года после сенсационных открытий – двуспиральной структуры ДНК и механизма ее репродукции, сделанных в Кембридже Дж. Уотсоном (J. Watson) и Ф. Криком (F. Crick). Стало очевидным, что синтез белков контролируется нуклеиновыми кислотами каким-то сложным путем переноса информации и что «ошибки синтеза» могут происходить именно в этой фазе самообновления.

В мае 1954 года меня и аспиранта Евгения Федорова пригласил к себе в кабинет заведующий кафедрой А. Г. Шестаков и с видом конспиратора сообщил: «Ребята, я достал немного радиоактивного фосфора… нужно придумать какие-то новые опыты с использованием меченых атомов… – И он достал из жилетного кармана довольно большую ампулу. – Здесь 30 милликюри. Период полураспада четырнадцать дней. В течение двух-трех месяцев можно проводить измерения активности. Счетчики Гейгера мы на днях закажем и привезем». С этими словами он передал ампулу мне. Я был очень рад такому повороту в работе. Использование радиоактивных изотопов в биохимии растений создавало множество новых возможностей. Можно было начать и изучение синтеза нуклеиновых кислот, которые содержат в своей структуре атомы фосфора.

В моей библиотеке уже имелось несколько переводных руководств по использованию меченых атомов в исследованиях по физиологии и биохимии. Радиоактивный фосфор (P32) имел жесткое бета-излучение большой энергии, которое проникало на один-полтора сантиметра внутрь тканей. 30 милликюри – очень большая доза, в жилетном кармане эта ампула могла за короткий срок вызвать радиационный ожог, повредив у Шестакова подкожные слои как раз в районе сердца. Я мог слегка повредить кожу на кончиках пальцев, держа ампулу в руках несколько минут. Но каких-либо средств защиты или дистанционной манипуляции у нас в то время еще не было. Шестаков, возможно, принес ампулу из соседней засекреченной лаборатории биофизики. Она входила в состав нашей кафедры, и в ней, как мы знали, работы с радиоактивностью и излучениями велись уже несколько лет. Для этого была своя, «закрытая», секция вегетационного домика. Этой лабораторией руководил профессор Всеволод Маврикиевич Клечковский, который совмещал работу в ней с преподаванием агрохимии студентам.

У меня к тому времени в вегетационном домике за корпусом кафедры росли на разных режимах азотного питания около тридцати молодых растений фасоли. Вегетационный домик для агрохимических опытов – это, по существу, большое, высокое, застекленное, но хорошо вентилируемое помещение, в котором в стеклянных сосудах, установленных на вагонетках, выращиваются на разных смесях удобрений те или иные растения. Перемещение вагонеток обеспечивает равномерный световой режим. Единственное, что можно было быстро сделать с радиоактивным фосфором в форме фосфата натрия, это внести его в разных дозах в вегетационные сосуды с поливной водой и затем следить, каким образом он утилизируется в листьях разных ярусов растений и в течение всего периода роста и развития растений.

Париж. Международная конференция по радиоизотопам

Первые опыты с радиоактивным фосфором были довольно простыми. Федоров занимался вопросами утилизации фосфорных удобрений при разных уровнях кислотности почвы, меня интересовал синтез нуклеиновых кислот, РНК и ДНК, в листьях разного возраста и в репродуктивных органах растений. Мы разделили ампулу на двоих. Для этого ее нужно было открыть, срезав оплавленный конец обычным напильником, и развести в небольшом объеме дистиллированной воды в мерной колбе. Никаких защитных костюмов, экранов или масок не было, все делали вручную. Вскоре радиоактивные фосфор и серу (S35) стали получать и другие сотрудники. Меня назначили ответственным за работы с радиоактивностью на кафедре. Эксперименты с применением радиоактивных изотопов начинались и на других кафедрах, где-то в СССР вступил в строй засекреченный завод по производству радиоактивных изотопов для научных исследований.

Первыми опытами с применением радиоактивного фосфора, а вскоре и радиоактивной серы, которую я смог получать не только в виде сульфатов, но и в форме меченого S35 метионина (аминокислоты, входившей в состав почти всех белков), было изучение распределения радиоактивности по листьям разных ярусов (молодые вверху, более зрелые внизу) через разные сроки после внесения радиоактивных изотопов в питающую корни среду. Это можно было делать непосредственно на растущем растении счетчиком Гейгера, а также с помощью радиоавтографии, путем контакта растений или только листьев с рентгеновской пленкой.

В 1954 году я в основном осваивал различные методики, читал литературу и обдумывал возможности использования меченых аминокислот для изучения механизма синтеза белков и нуклеиновых кислот. В США и в других западных странах биохимики, применявшие радиоактивные изотопы, опережали нас благодаря техническим преимуществам. Они могли получать меченые по углероду, причем в определенной позиции, любые аминокислоты и нуклеотиды, а не только метионин. Они также имели в своем распоряжении суперцентрифуги и ультрацентрифуги, которые позволяли им осуществлять более полное фракционирование внутриклеточных образований, необходимое для выделения отдельных типов белков или нуклеиновых кислот. На продажу всех этих препаратов и центрифуг в СССР было наложено эмбарго, преодолеть которое путем покупки приборов через дружественных посредников в нейтральных странах (в Австрии и Финляндии) могли лишь некоторые особо важные институты, имевшие доступ к иностранной валюте. Посредники получали свои комиссионные. Бюджет Тимирязевской академии формировался только в рублях.