Николай Кольцов – биолог из будущего

Академик Николай Кольцов почти на всех своих портретах выглядит немного грустным. Художник Н.А. Андреев, 1922 г. Из архива автора

«Судьба России зависит прежде всего от того, удастся ли в ней сохраниться и размножиться… активному типу (людей) или возьмет перевес тип инертный, и драгоценные гены активности погибнут».

Н.К. Кольцов

На Пасху 1877 года младшему, Николеньке, подарили красный шар на ниточке. За нее можно было притянуть его от потолка. Кольцов вспоминал: «А мне хотелось, чтобы шар поднялся повыше. Я вскарабкался на окно, открыл форточку и просунул шар наружу. То-то он взвился вверх! Но веревочка выскользнула из моих рук, и шар совсем улетел. Нянюшка и старшие дети бросились его ловить и, конечно, безуспешно».

Воздушный шарик – символ детской мечты. Он не раз появится в искусстве ХХ века. В картине С.А. Лучишкина «Шар улетел» (1926), в фильме «Красный шар» Альбера Ламориса (1956)… Пел об этом и Окуджава: «Девочка плачет – шарик улетел…» А Коля Кольцов не плакал. Ему нравилось, что шар поднимался все выше, туда, где над Кремлем яркими меловыми пятнами вспыхивали голуби. Между этим весенним и другим, мрачным, днем пролегла жизнь великого русского биолога.

В 1912 году он писал будущей жене из Парижа о полете на аэроплане: «Ощущение полета совсем новое, неожиданное. Страха не было совсем. Но хотелось двигаться, активно принять участие в полете». В 30-е годы советские воздухоплавательные аппараты ставили рекорды высоты. Конечно же, внимание Кольцова привлечет возможность исследовать мутагенное действие космического излучения. На стратостате «1-бис СССР» до высоты в 20 000 м поднимутся его дрозофилы. Небо его завораживало…

Биология – это судьба

Николай Константинович Кольцов родился в московской семье со скромным достатком и прочными устоями. Он рано лишился отца. Тот, словно в народной песне, «в степи замерз». Какая русская судьба!

В гимназии он, конечно же, получил золотую медаль. В 1890 году поступил в Московский университет, в прекрасную классическую зоологическую школу профессора М.А. Мензбира. И снова получил золотую медаль за студенческую работу «Пояс задних конечностей и задние конечности позвоночных». Но думающего студента быстро перестала удовлетворять морфология, внешний, описательный подход в биологии. Кольцов стал тянуться к гистологии и эмбриологии.

А в это время, на рубеже веков, российская наука, наши биологи совершат ряд крупнейших, революционных открытий. Отечественная наука успешно закладывала основы развития России на десятилетия вперед. Это была заявка на место среди первых держав мира. Впереди шли нобелевские лауреаты-биологи, Иван Павлов и Илья Мечников. Российским «американистам» следует помнить, что заокеанские биологи догнали нас только в 1933 году. Их первым лауреатом станет Томас Морган.

Свой весомый вклад в просвещение и науку внесли отечественные меценаты. На полученную стипендию Николая Кольцова в 1897 году отправили продолжать образование в европейских лабораториях. Мензбир был прозорлив: «Я надеюсь, вы привезете с собой не одну диссертацию!»

Особую роль в жизни ученого сыграет Неаполитанская морская зоологическая станция. Первоначально, в 1868–1869 годах, она была основана на Сицилии русским исследователем Николаем Миклухо-Маклаем и его другом, наполовину русским Антоном Дорном. Позже Дорн перенес ее в Неаполь. Там Кольцов успешно сделает свою работу о развитии головы миноги и этим «завершит сравнительно-анатомический период» своих исследований.

В Неаполе он познакомится с Гансом Дришем, ставшем вместе с Вильгельмом Ру основателем новой дисциплины – механики (биологии) развития. Другим соседом по пансиону был Г. Гербст. Тот был занят влиянием отдельных ионов морской воды на развитие яиц морского ежа. Русский ученый черпал здесь первые намеки для будущих планов.

Это было интересное время рождения новой, экспериментальной биологии.

Вернувшись в Москву в 1899 году, Кольцов защищает магистерскую диссертацию. Приват-доцентом он читает курс цитологии.

1902 год ученый встречает в Европе и начинает исследовать влияние ионов на форму свободных животных клеток. Не сразу находит он свой объект исследования. Им стали очень разные по форме спермии морских раков (лобстеров). Вспомнив лекции профессора А.Г. Столетова, Кольцов создает модель изменения формы животных клеток. Чем более мощными и прочными являются эластичные образования внутри клетки, тем сильнее последние отклоняются от формы шара. Они противостоят внутреннему осмотическому давлению, уравновешиваемому осмотическим давлением наружной среды.

Так родился «кольцовский принцип организации клеток», а с этим пришло и международное признание. Так – не во второй половине, а на заре ХХ века – состоялось открытие цитоскелета. В Россию вместе с докторской диссертацией Кольцов привезет физико-химическую биологию.

Революция, генетика, эволюция

Широкие замыслы требовали соратников. Любимец студентов Кольцов начал выращивать свою школу в Московском университете, продолжил на высших женских курсах Герье и в Народном университете генерала Шанявского.

По своим политическим взглядам ученый был близок к левым. В январские дни 1906 года он отказался от защиты докторской диссертации при закрытых дверях – студенты бастовали. Позже вышла его брошюра «Памяти павших. Жертвы из среды московского студенчества в октябрьские и декабрьские дни». Его выдавливают из Московского университета. Окончательно он покинет его в 1911 году вместе с большой группой профессоров и преподавателей. Это был протест против наступления министра просвещения Л.А. Кассо на университетскую автономию.

В Университете Шанявского Кольцов создает первую в мире лабораторию экспериментальной биологии. В 1916 году публично ставит задачу изменять наследственность организмов, действуя на них излучениями и активными химическими соединениями. В том же году с подачи Ивана Петровича Павлова «левого» и всего лишь магистра (!) Кольцова избирают в Императорскую академию. От избрания полным академиком он отказывается: это требовало переезда в столицу, а в Москве Кольцов уже «оброс» учениками. В 1917 году московские предприниматели финансировали создание кольцовского Института экспериментальной биологии.

Революция, голод, Гражданская война спутали все карты. Но ученым и просвещенным большевикам (Н.А. Семашко) удастся «протащить» сквозь революцию несколько научных учреждений. Несмотря на арест в 1920 году (с последующим освобождением по распоряжению Ленина), работы Кольцов не прекратил.

Как станет понятно, еще в 1915 году у него стала вызревать идея о биологической матрице (в окончательной версии – 1927 год). Одновременно с интересом учителя к генетике появляется первый в России профессиональный генетик А.С. Серебровский. Кольцова возвращают в Московский университет. Его институт в 1925 году получает прекрасный особняк на Воронцовом Поле (сегодня в нем находится посольство Индии) и вскоре становится международно известным. «Боевой задачей» института делаются генетика и эволюция.

Биологическая матрица

Кольцов и его школа во многом определят лицо биологии ХХ века. В первую очередь это матричная гипотеза, стержень молекулярной биологии. По Кольцову, биологические признаки закодированы в химическом строении наследственной молекулы (генонемы). «Всякая молекула от молекулы». Он предполагал белковую природу матрицы, но при этом постулировал ряд ее свойств, полностью приложимых к нуклеиновым кислотам. Кольцов видел гены отдельными участками генонемы. Он писал о сборке новой генонемы на существующей матрице.

Мутации появляются благодаря изменениям в химическом строении макромолекулы. Простейшее из таких изменений – метилирование: «Следует признать гены способными к изменчивости, в частности к мутациям, так как во всяком органическом соединении атом водорода может быть скачкообразно заменен группой СН3». Этот эффект ученый предсказал еще в 1915 году!

Таким образом, исполнилось уже 100 лет представлениям Кольцова о метилировании генома! Это признанный в наши дни механизм эпигенетических (изменение работы, экспрессии генов, не затрагивающее последовательности ДНК) изменений. «Доподлинно известно, что метилирование ДНК… контролирует все генетические процессы» (Б.Ф. Ванюшин, 2005). От выживания в условиях ленинградской блокады до пресловутой яровизации. Использовав это явление, якобы дающее прирост урожаев, сделал себе имя Трофим Лысенко.

Известна каноническая «история» молекулярной биологии. Согласно ей, основателями этой науки были физики (Эрвин Шрёдингер и др.). Симон Шноль в свое время показал, как это было на самом деле.

В 1935 году ученик Кольцова Тимофеев-Ресовский со своими младшими немецкими коллегами К. Циммером и М. Дельбрюком выпустил работу «Зеленая тетрадь», или TZD. В ней, отталкиваясь от представлений Кольцова о наследственных молекулах, исследователи попытались определить размер отдельного гена. Они опирались на генетику дрозофилы и использовали радиобиологическую теорию мишени.

В 1943 году «Зеленую тетрадь» прочел классик физики Эрвин Шредингер. Он был восхищен. Стал читать лекции на эту тему и написал книгу, в русском переводе она называется «Что такое жизнь с точки зрения физики?». Он популярно изложил содержание работы, дополнив ее своими не всегда корректными соображениями. Как некогда шутили, физики зачастую судят о биологии, как девственница о любви. В его книге легко прослеживаются целые пассажи из представлений Кольцова. Его авторства Шредингер не назвал.

Не соглашается с канонической историей этой науки и парижский молекулярный биолог Мишель Моранж. Он начал с того, что в своей версии подчеркнул роль французских нобелевских лауреатов, потеснив в ее истории англосаксов. Копнув глубже, Моранж (2011) обнаружил две большие работы Кольцова на французском языке – 1935 и 1939 годов. Французский исследователь подтверждает авторство Кольцова в создании матричной гипотезы. Более того, он утверждает, что Кольцову принадлежит и понятие «эпигенетика» (1935). Именно ему, а не К. Уоддингтону, присвоившему себе честь этого открытия (1942).

Как «левого» Кольцова вытеснили из Московского университета при «кровавом царизме», так и «правого», а потом твердого противника лысенковщины Кольцова лишили кафедры и директорства в созданном им институте. В годы господства Лысенко (1941–1965) имя Кольцова было под запретом. А это было время становления новой, молекулярной биологии.

Когда Кольцова «разрешили», многие достижения ученого и его школы уже были «адаптированы» на Западе. А на родине они поросли травой забвенья и потому виделись как западные чудо-открытия.

Улучшение человеческой породы

У Николая Константиновича Кольцова и Владимира Ивановича Вернадского еще до революции была общая цель – «организация русской науки». Скупой на похвалы Вернадский видел в Кольцове «крупного ученого и сознательного гражданина… блестящего лектора, педагога и организатора». Школа Кольцова подтвердила многие догадки учителя и продолжила его направления.

Н.В. Тимофеев-Ресовский, В.В. Сахаров и И.А. Рапопорт – создатели радиационного и химического мутагенеза. Первый и третий были номинированы на Нобелевскую премию. Они не стали лауреатами лишь по политическим причинам. Еще до войны у Кольцова успешно занимались генной инженерией (Н.П. Дубинин). Были выведены многие тысячи клонов организмов (Б.Л. Астауров). Б.В. Кедровский показал роль нуклеиновых кислот в живой клетке. Сотрудники и ученики Николая Константиновича (С.С. Четвериков и др.) были первопроходцами в синтетической теории эволюции.

Ушаты лжи и помоев обрушились на Кольцова из-за евгеники. Он вместе с замечательным отечественным генетиком Ю.А. Филипченко стал ее основателем в советской России. Кольцов считал, что биология стоит над социальными и политическими течениями. Он смотрел на них как ученый и сознательный гражданин, озабоченный «сбережением народа» (М.В. Ломоносов).

Кольцов не отрывал евгенику от генетики человека. Но данных антропогенетики было очень мало, и евгеника для него отчасти была социальным мечтанием в духе раннего Горького, мечтой о прекрасном Человеке. А с другой стороны – «интересной проблемой в «интересную» историческую эпоху, когда… огромная масса людей начинает голодать, резать друг друга и стрелять», – саркастически замечал Тимофеев-Ресовский.

Кольцов видел двойственность революции. Она – толчок к развитию и возможность многим людям выплыть на поверхность. Одновременно, по Кольцову, «раса беднеет активными элементами». С обеих сторон гибнут наиболее деятельные, решительные, убежденные. Ученый привлек для  пояснения фантастику Герберта Уэллса. Для завоевания Земли марсиане, опираясь на генетику, должны были провести истребление «всех особей с врожденным фактором независимости». Оставшиеся покорились бы марсианам.

Намеки, сделанные в 1920-е годы, были прозрачны. У нас этот процесс не прекращался и дальше. В 1926–1939 годы потери русских от репрессий были выше средних по стране, а показатели естественного прироста – ниже. Замечательным продолжателем этого направления исследований учителя стал Владимир Павлович Эфроимсон.

2 декабря 1940 года, отравившись порцией семги в ресторане гостиницы «Европейская» в Ленинграде, Николай Константинович Кольцов уйдет из жизни. Это произошло вскоре после ареста Николая Ивановича Вавилова. Кольцова привлекали для дачи показаний. Ничего полезного для себя по «делу Вавилова» следователи не услышали. Рожденный летать не cтанет ползать. Само существование академиков Вавилова и Кольцова было мощной преградой на пути шарлатанов от биологии. И судьба обоих была решена.

Причиной смерти Кольцова называли внезапный инфаркт. Документы 2-й станции скорой помощи Ленинграда говорят о другом (Архив РАН Ф 450, Оп. 2, Ед. хр. 28). В 17 часов 27 ноября 1940 года он съел в ресторане семгу. Стали развиваться слабость и признаки отравления. Известные средства не помогали. Началась непрерывная рвота, нарастала боль за грудиной. Больной был госпитализирован. Временами он терял сознание. Светила медицины были бессильны. В 10 утра 2 декабря его не стало. Вечером покончила с собой его жена и соратница Мария Полиевктовна. В последние годы постоянной травли мужа она носила в перстне цианид.  Рихард Гольдшмидт напишет: «Это просто чудо, что в эпоху чисток и казней он умер своей смертью». Друг великого биолога ошибся. Чуда не произошло. Кольцов был не арестован, а казнен вождем.

У России была великая история помимо военной. Кольцов сильно обогнал свое время, по творческой мощи он был сродни героям Возрождения. Полностью оценить его идеи не сумели даже крупные ученые-кольцовцы – не пришло время. У нас до сих пор нет ни памятника, ни даже мемориальной доски ученому.