Д. Голубев, Вл.Солоухин Размышления и споры о вирусах

Рецензент профессор Б. А. Зуев

Заведующий редакцией В. Щербаков

Редактор Л. Антонюк

Художник В. Родин

Художественный редактор В. Тихомиров

Технический редактор Н. Теплякова

Корректоры Л. Четыркина, Е. Самолетова

Об авторах

Даниил Борисович Голубев

Даниил Борисович Голубев

Научные интересы доктора медицинских наук профессора Даниила Борисовича Голубева связаны с проблемами общей и медицинской вирусологии. Возглавляя отдел молекулярной биологии вирусов во Всесоюзном научно-исследовательском институте гриппа в Ленинграде, многие годы занимается изучением возбудителя самой массовой инфекции современного человечества. Молекулярная структура вирусов, особенности их взаимодействия с клетками, природа внутриклеточного паразитизма — таков неполный перечень вопросов, составляющих круг интересов Даниила Борисовича. Он автор 12 книг и более 200 статей.

Владислав Зиновьевич Солоухин

Владислав Зиновьевич Солоухин

18 лет возглавлял группу прогнозирования эпидемии гриппа в многопрофильном Белорусском НИИ эпидемиологии и микробиологии кандидат медицинских наук Владислав Зиновьевич Солоухин. Кроме создания гипотезы циркуляции вирусов гриппа А в биосфере и открытия (вместе с коллегами) нового антигенного варианта вируса гриппа, в его активе программа снижения респираторной заболеваемости, которая с хорошим эффектом внедряется сейчас не только в Белоруссии, но и за ее пределами.

Владислав Зиновьевич — автор более 50 научных публикации, в том числе трех монографии и двух научно-популярных книг.

Вступление

Светлой памяти выдающихся ученых — основоположников советской вирусологии Льва Александровича Зильбера, Анатолия Александровича Смородинцева, Виктора Михайловича Жданова

Окружающий нас мир или, что будет справедливее, мир, к которому мы все принадлежим, сложен и многообразен. Сложен он и строением отдельно взятых особей (даже живые существа, называемые в биологии простейшими — сложнейшие организмы, хотя состоят только из одной клетки) и системами взаимоотношений, связывающих каждое отдельно взятое существо с множеством других существ своего и других видов.

Но мир наш имеет полное право еще на один эпитет — он един и неделим. Да, конечно, ученые оперируют понятиями царство растений, царство животных, косная природа... Но все это искусственные образования, призванные помочь человеку изучить природу. Такая классификация заставляет "резать по живому" и на каждом шагу делать оговорки, что совершается это только ради облегчения процесса познания... и что при первой же возможности необходимо уже не разлагать природу на части, а наоборот, эти части интегрировать, ибо только так можно понять истинную сущность того или иного явления. Именно таково, например, учение академика В. И. Вернадского о биогеосфере!

Книга посвящена вирусам — этим удивительным творениям природы, для которых еще не найдено точных определений.

Поразительна степень вирусного паразитизма, не сравнимая ни с чем способность вируса существовать только в другом. Ведь все, чем располагает вирус, — лишь генетический код, заключенный в структуре молекулы нуклеиновой кислоты, окруженной белковым футляром, запись идеи о создании подобных себе. Но реализовать идею вирус не в состоянии, у него нет для этого никаких собственных ресурсов и возможностей, кроме... способности заставить работать на себя клетку.

Клетка для вируса — не просто окружающая среда, необходимая для любого организма. Клетка — часть биологической организации самого вируса, поскольку он ухитряется ее полностью себе подчинить. Изучение клетки — неотъемлемая часть изучения вируса. Цитология — часть, и притом существеннейшая! — современной вирусологии.

Мы пишем книгу о вирусах. В каких же взаимоотношениях с другими элементами живой природы состоят эти странные существа, находящиеся "на грани" жизни? Честно говоря, мы не готовы дать однозначный ответ на этот вопрос. С момента открытия Д. И. Ивановским в 1892 году мира вирусов эти агенты неизменно связывали с теми или иными патологическими процессами: болезнями людей, животных, растений и даже бактерий, грибков и простейших. Есть ли у вирусов какие-то иные, кроме болезнетворных, может даже и полезные, функции? А если есть, то как получилось, что за почти 100 лет, прошедших со дня рождения вирусологии, эти их функции остались по существу нераскрытыми?

Мы попытаемся ответить на этот вопрос, хотя нам будет непросто — слишком мало сегодня известно о "неболезнетворных" функциях вирусов. Попробуем обосновать это положение, вспомнив, какие отношения существуют между различными представителями живой природы и между ними и неживой (косной) средой.

Жизнь на Земле возможна только благодаря тому, что растения способны улавливать и использовать энергию Солнца. Эта энергия позволяет осуществляться различным химическим реакциям, в итоге которых из простых веществ (косная среда) синтезируются сложные, в том числе и органические. Накопленная растениями энергия переходит затем к животным, эти растения поедающим. В обратном разложении сложных соединений животные используют как простые неорганические вещества, например соляную кислоту, так и очень сложные многокомпонентные системы, но результат всегда одинаков: косная природа получает свои элементы назад. И так бесконечно, пока светит Солнце, пока существует на Земле хотя бы одна клетка, наполненная хлорофиллом.

Вмешиваться в этот круговорот веществ и жизни в природе нужно с величайшей осторожностью. Кому из нас не доводилось слышать фразу: "бесконтрольный прием антибиотиков привел (или может привести) к нарушению кишечного пищеварения". Суть этого выражения состоит не только в том, что антибиотики сами по себе обладают каким-то токсическим свойством, а в том, что убивают постоянно живущие в кишечнике бактерии. А они "разбивают" клетчатку (и только благодаря этому она усваивается), синтезируют некоторые витамины и ферменты. Естественно, что массовая гибель таких полезных бактерий нарушает пищеварение. Иными словами, высказанное выше положение о вреде больших количеств антибиотиков можно сформулировать и так: "из-за отсутствия или недостатка кишечной палочки и других микробов наступило серьезное нарушение пищеварения"...

Но скажите, приходилось ли кому-нибудь хоть раз слышать: "из-за отсутствия вирусов гриппа состояние организма ухудшилось"?.. В чем же дело? В том, что мы мало знаем о вирусах или в том, что они занимают в природе какое-то особое место?

Итак, перед вами очередная книга о вирусах. Вообще научно-популярных книг, посвященных вирусам и вирусологии, вышло в последние годы немало. Среди них такие добротные, как "Тайна вирусов" В. В. Тхоржевского, "Беседы о вирусах" Ал. А. Смородинцева, "Третий лик" В. А. Зуева, "Тайна третьего царства" В. М. Жданова, "Укрощение строптивых" В. М. Жданова и Ф. И. Ершова, и другие.

В отличие от названных и иных ранее изданных книг, которые создавались одним автором или коллективом, стоящим на общей теоретической платформе, эту книгу пишут специалисты, многие представления которых о вирусах противоположны, что, несомненно, позволяет более разносторонне рассмотреть узловые проблемы вирусологии. Это же отличает нашу работу от книги "Невидимый мир вирусов", написанной чехословацким вирусологом В. Майером и журналистом М. Кендой. Работу над своей книгой они сравнили с ездой на тандеме. С чем же сравнить наш труд? Скорее всего с... перетягиванием каната: каждый "тянул" в сторону своего понимания спорных проблем, но при этом старался не забыть и о жанре книги — ведь это не строгая научная монография!

Выше для примера мы назвали только один спорный вопрос: существуют ли "полезные" вирусы. Но подобных вопросов в вирусологии не перечесть — наука это молодая, ей нет еще и 100 лет, и здесь что ни проблема, то вопрос, что ни вопрос, то, оказывается, и проблема.

Книга наша адресована в первую очередь широкому читателю: и молодежи, выбирающей профессию, и тем, кто интересуется "горячими точками" науки. Надеемся, что она будет полезна студентам медико-биологического профиля, а также врачам различных специальностей.

Заканчивая небольшое предисловие, обозначим генеральную линию, которой мы старались следовать при написании книги: рассказывать о вирусах как о равноправных членах биосферы, как о представителях четвертого царства Природы (после первого царства — растений, второго — животных, третьего — простейших), выполняющих свою особенную, пусть пока еще не до конца выясненную, роль.

Считаем своим приятным долгом выразить искреннюю и глубокую признательность рецензенту книги профессору В. А. Зуеву. И дело тут не в том даже, что его замечания уберегли и нас и вас, уважаемые читатели, от нескольких ошибочных положений. Профессор Зуев имеет собственную точку зрения на многие спорные вопросы, но он стал выше амбициозных притязаний и, сделав объективный разбор рукописи, дал ей, на наш взгляд, даже завышенную оценку. А нам не оставалось ничего другого, как существенно переработать написанное, чтобы попытаться оправдать выданные авансы.

(Все схемы морфогенеза разных вирусов взяты из работы профессора А. Ф. Быковского).

Июнь 1988 года

Что такое вирусы, откуда они взялись, как их изучают?

Глава первая. Вирус — кто или что?

Еще не начав работать над книгой, а только задумывая ее, мы знали, что придется спорить по многим важным вопросам. Тем не менее в заглавии на первое место поставили "Размышления"... И это верно: книга написана вовсе не для выяснения, кто же из нас прав — это можно установить (если, правда, сегодня возможно подобное в принципе) и без многотысячной армии свидетелей. Итак, мы собирались сперва вместе с вами, уважаемые читатели, поразмышлять над тем, что уже известно, и только затем перейти к спорам.

Однако у книги, даже если это не роман или повесть (о том, что они живут собственной жизнью, подчас неподвластной автору, все наслышаны), оказывается, тоже есть свои требования к логике построения. И она, книга, не "захотела" начинаться с размышлений, а потребовала от нас именно спора, причем сразу же и по самому главному вопросу: вирус — существо или вещество?

Мы пытались "протестовать" (доказательством чему может служить предыдущий вариант рукописи, в котором глава с этим названием значилась под номером шесть), но тщетно... Пришлось пойти на уступки и фактически начать книгу с этого вопроса. И уже с первых страниц начать спор. Потому что один из нас, Вл. Солоухин, утверждает, что вирусы — вещества, а другой — Д. Голубев, не менее категорично отстаивает противоположную точку зрения.

Конечно, не мы одни спорим по этому поводу. Каждая из гипотез имеет определенное (сказать точнее не можем — как их сосчитать?) число сторонников и оппонентов, каждая позиция базируется на результатах исследований многих ученых и располагает более или менее убедительными аргументами.

И еще. Сегодня ответа на заданный в заголовке вопрос нет. Нет ни у кого в мире. И никто не знает, когда он появится. Без него же, согласитесь, как-то неуютно. Представляете: тысячи ученых, сотни институтов мира изучают вирусы, не зная — живые ли это образования или частицы косной материи. Очевидно, что установление природы вирусов будет иметь далеко идущие последствия, скажется и на вирусологии и на медицине. Вот мы и предлагаем думать и спорить, искать ответ вместе — такой "мозговой штурм" не раз доказывал свою эффективность. Мы же, споря друг с другом, постараемся как можно подробнее рассказать обо всем, что сегодня уже известно...

Начнем с первой точки зрения: вирусы — вещества.

Очевидно, главная роль в определении (это касается, естественно, не только вирусов, а принципиально всех форм жизни), что есть живое, принадлежит не вирусологам, медикам или биологам, а философам. Недаром любой учебник, монография или научно-популярная книга по этой проблеме обязательно приводят фундаментальное определение Ф. Энгельса, который, как известно, ни биологом, ни врачом не был. Обратимся к философам и мы. Например, к книге известного советского специалиста, много лет посвятившего изучению этой проблемы, члена-корреспондента АН СССР И. Т. Фролова, которая называется "Жизнь и познание". В первой же главе автор подробно обсуждает все признаки, отличающие живое от неживого.

Мы не станем слишком много цитировать, хотя бы потому, что наша книга адресована широким кругам читателей, то есть должна отличаться доходчивостью изложения и быть понятной не только узким специалистам, но и просто грамотным людям. Требования же к языку специальных монографий, которые пишутся для небольшого круга лиц, работающих в одной области, совсем иные. С другой стороны, к нашей книге, впрочем, как и к любой книге о науке, вполне может быть приложима мысль известного французского философа средних веков М. Монтеня, который одному из своих трудов предпослал такое предисловие: "Я собрал в этот букет много разных цветов, моя же здесь собственная — только лента, удерживающая их вместе". Так что и нам не обойтись как без дословного цитирования чужих мыслей, так и вольного их переложения.

Итак, какие же признаки живого называет современный философ? Прежде всего — это структурная организованность строения и функций живой материи, начиная с атомно-молекулярного и клеточного уровней и кончая уровнем популяционным и биосферой в целом. Затем он говорит о том, что биологические объекты представляют собой открытые, органически целостные системы, в которых наблюдаются сложные взаимодействия и взаимозависимости отдельных структурных и функциональных компонентов, определяющих автономный и самопроизвольный характер морфогенетических процессов живых систем, их способность к самоорганизации. Это обеспечивает самосохранение живых систем, их приспособленность к внешней среде, осуществляющуюся через обменные процессы, в ходе которых происходит сложный синтез и распад поступающих в организм веществ, имеет место множество различных химических, тепловых, электрических, механических и других явлений...

Философское определение живого, которое мы здесь изложили, вполне созвучно определению биологическому. Так, один из основоположников молекулярной биологии академик В. А. Энгельгардт называет следующие три отличительные черты живого: упорядоченность всех уровней организации — от молекулярного до организменного, динамичность (рождение, достижение зрелого состояния и старение), информативность, обеспечивающая повторяемость главных характерных черт родителей в потомстве.

Оба рассмотренных определения вполне созвучны классическому положению Ф. Энгельса. "Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка". Совершенно очевидно, что термином "обмен веществ" Энгельс обозначал то, что сегодня определяют как динамичность и упорядоченность системы.

Теперь вернемся к вирусам, у которых никакого обмена веществ нет и быть не может. Из определения Энгельса автоматически вытекает, что к живым объектам их причислить нельзя. Но если во времена Энгельса про вирусы еще ничего не знали, то ведь и Энгельгардт, и Фролов — наши современники, их работы, на которые мы ссылаемся, написаны совсем недавно. Поэтому они должны были бы, считая вирусы живыми существами, сделать хоть какую-нибудь оговорку.

Но нет, не сделали. И думается, не случайно. У вирусов нет никакого, даже самого примитивного, обмена веществ, они не способны ни синтезировать, ни разлагать сложные соединения, у них нет собственной энергетики. И, дабы они не "портили" стройной картины мирозданья, о них лучше умолчать, а про себя подумать — "неживые".

Но, к сожалению, умолчание чаще всего не упрощает, а наоборот, усложняет решение вопроса. И уже одна из важнейших характеристик динамизма живого — приспособляемость — вызывает яростные споры между теми, кто отстаивает точку зрения, что они — существа, с теми, кто их считает веществами. Правда, с чем согласны оба лагеря, приспособляемость на самом деле свойственна только живому, она возникает (обеспечивается) ответными реакциями организма на любые воздействия внешней среды. И вот тут возникает вопрос: приспосабливаются ли вирусы к изменяющимся условиям внешней среды? Да, несомненно.

Всем хорошо известно, что вирус гриппа А, начавший пандемию (скажем, в 1957 году пандемию сингапурского типа), существенно отличается от своих потомков в конце ее (1967 — 1968 годы). Это один пример.

Или такой факт. Для получения вакцинных штаммов, в частности вирусов гриппа, которые должны стимулировать выработку иммунитета, но быть безобидными для организма, то есть не вызывать заболевания, их многократно пассируют. При этом наступает аттенуация, то есть ослабление или полная утрата способности вируса быть причиной заболевания при сохранении так называемой иммуногенности. Разве все эти примеры не свидетельствуют о приспособляемости вирусов? А если свидетельствуют, то следует ли отсюда, что вирус — живой?

Нет! — считает Вл. Солоухин и уточняет, что приспособляемость может быть не связана с... приспособляемостью. Вот доказательства. Американские исследователи, супруги Д. и Д. Ледерберги, изучали процесс приспособляемости бактерий к антибиотикам. Надо ли говорить, что способность многих микробов становиться нечувствительными к антибиотикам является проклятием современной практической медицины, порождает беспрерывную гонку-поиск за все новыми и новыми препаратами, поскольку старые достаточно быстро перестают оказывать эффект. Так вот, Ледерберги (хотя и не сомневались в том, что бактерии относятся к живой природе и у них в принципе существует возможность именно приспосабливаться) решили установить, каким образом это происходит.

Они взяли несколько сот чашек Петри с питательной средой и посеяли на них культуру бактерии, выращенную из одной колонии. Предварительно было установлено, что бактерия высокочувствительна к конкретному антибиотику. Через некоторое время поверхность агара во всех чашках Петри покрылась колониями разросшихся бактерий. Затем с помощью штампов, приготовленных из бархата и соответствовавших размеру чашек, засеяли такое же количество новых чашек Петри, но агар в них содержал антибиотик, причем в совершенно смертельной для бактерий дозе.

Как и следовало ожидать, практически все перенесенные в чашки с антибиотиком бактерии погибли. Почти, но не все абсолютно. Единичные колонии выросли. Поскольку строго фиксировались не только пары чашек (из какой в какую бактерии засевались), но и положение бархатного штампа при переносе, исследователи без труда нашли материнские колонии. Проверка на чувствительность к антибиотику показала: они к нему безразличны. То есть оказалось, приспособленность у бактерий возникла до того, как они вступили в контакт с препаратом. Налицо было нарушение принципа причинности.

Ледерберги провели достаточно много подобных экспериментов с использованием большого числа различных видов бактерий и антибиотиков. И во всех случаях, если только исходного материала было много, получали одинаковый ответ: в любой популяции любых бактерий имеются клоны, нечувствительные к любому (даже только-только синтезированному) антибиотику. И нечувствительность возникла еще до встречи с ядовитым для них веществом.

Сперва это единичные клетки, которые теряются в массе чувствительных, потому применение антибиотика дает лечебный эффект. Но по мере того как чувствительные бактерии погибают, освобождается место и питательные вещества, и единичные устойчивые клетки постепенно начинают создавать собственную популяцию. Не вникая в механизм, можно подумать, что произошло приспособление отдельных бактерий к существованию в изменившихся условиях. А на самом деле? А на самом деле процесс был совсем другой: приспособились не отдельные особи в популяции, а вся популяция в целом. Короче говоря, произошло не изменение, а замена одной популяции другой. Возможно, со временем причина (воздействие антибиотика) заставит бактерии включить и другие механизмы приспособляемости, но сейчас нас это уже не интересует. Исследование Ледербергов со всей очевидностью доказывает: в любой достаточно большой популяции предшествуют нечувствительные к антибиотикам клоны.

Думается, проницательные читатели все правильно поняли и сами сделали соответствующие выводы: да, по мнению сторонников взгляда на вирусы как на неживое образование, не вызывающая сомнения приспособляемость вирусов есть не что иное, как приспособляемость популяции. Если в популяции бактерий, тоже, конечно, насчитывающей многие миллионы клеток, обязательно есть клоны, значительно отличающиеся от основной массы, то как не быть подобным "уродцам" в популяции вирусов, "поголовье" которой на несколько порядков больше.

Но вернемся к работе Фролова. Следующим признаком живого, говорит он, является инвариантность воспроизводства, то есть передача от поколения к поколению наследственной информации, соответствующей первичной структуре организма. От кошки может родиться только котенок, от кишечной палочки — только кишечная палочка, под "руководством" вируса гриппа клетка создаст только вирус гриппа. Это обеспечивается "универсальностью генетического кода, спецификой его молекулярной структуры, связанной с особым строением ДНК и ее взаимоотношениями с РНК и белками, в ходе которых осуществляется молекулярный синтез и в конечном счете самовоспроизводство клетки и живой системы в целом". Об этом же говорит и В. А. Энгельгардт, употребляя термин информативность при характеристике свойств живого.

На первый взгляд этот постулат — еще более сильный аргумент в пользу того, что вирус существо, чем предыдущий. Ибо вирусы — пусть не сами, а с помощью клеток хозяина воспроизводят все-таки самих себя. Однако так ли уж свойственно подобное воспроизведение только живой природе? Если взять любое химически чистое вещество, например, поваренную соль, то и в России, и в Америке, и в Австралии, и в Японии при выпаривании соляного раствора получится совершенно идентичная картина: образуются кристаллы одинаковой, причем строго определенной формы.

И так будет не только с поваренной солью, но с любым кристаллическим веществом, лишь бы оно было без примеси или чтобы примеси были везде одинаковыми по составу и количеству. То есть можно сказать, что способность к инвариантному воспроизводству имеется не только у живой природы (у нее как раз за счет мутаций она даже ниже), но и у явно неживой, косной.

Бесспорно, воспроизводство вирусов — процесс гораздо более сложный, нежели образование кристаллов соли. Но более сложный — не значит недоступный неживой природе. И поэтому даже столь весомый аргумент сторонников противоположной точки зрения не кажется таким уж бесспорным.

По-видимому, неприложимо к вирусам и следующее определение живого, которое дает Фролов — историчность жизни. Он пишет: "Способность к наследственному самовоспроизведению, выступающая как вид самоподдержания живых систем, обеспечивает не просто сохранение индивидуальных живых систем, но и историческую длительность жизни как таковой. Жизнь сохраняется в теоретически бесконечном временном интервале за счет ее постоянного воспроизводства путем размножения индивидуальных живых систем".

Как мы покажем дальше, вирусы, строго говоря, вообще не размножаются, а тем более в отсутствии живых клеток-хозяев. Они репродуцируются, воспроизводятся! Но клетки производят не только новые вирионы (отдельные вирусные частицы), а, например, ферменты, гормоны. И чем принципиально отличается от вирионов, скажем, инсулин, который продуцируется островками Лангерганса в поджелудочной железе теоретически тоже в бесконечном временном интервале, хотя никто его живым существом не считает.

Итак, Вл. Солоухин утверждает, что вирусы — не существа, а вещества. Вещества сложные, сумевшие так глубоко проникнуть в живую материю, что она без них по большому счету и существовать не может (она не может существовать и без глюкозы, и без витаминов, и без микроэлементов, однако это не дает оснований считать, например, аскорбиновую кислоту живой, хотя она и вовлечена в самые интимные механизмы жизнедеятельности), но тем не менее обладающие лишь некоторыми биологическими свойствами.

Как же возражает Д. Голубев?

Прежде всего, цитируя А. Эйнштейна: "Жизни присущ элемент истории". Эти слова мы трижды вспомним позднее, когда будем обсуждать проблему происхождения вирусов, но, не боясь лишних повторений, процитируем их и здесь. Ни поваренная соль, ни глюкоза, ни инсулин своей истории не имеют. Конечно, они когда-то впервые как-то возникли и с тех пор кем-то, где-то именно так и производятся (если, конечно, не изменилась технология их искусственного приготовления). Но истории как таковой у них нет.

История применительно к людям — вещь, не требующая определения (во всяком случае, в биологической литературе), ну а применительно к живому (не важно — "веществу" или "существу"), что понимать под этим словом? Что понимал под ним Эйнштейн?

Нам думается, что "элемент истории", о котором говорил великий физик, скорее всего ассоциируется с понятием эволюция. Никто не будет отрицать, что у вирусов есть эволюция, как и у бактерий, грибов, водорослей, кишечно-полостных или хордовых. Ну а у инсулина или гормонов, как таковых, эволюции нет. Она есть у гормональной системы, но не у самого гормона, хотя он и продуцируется клетками вроде бы так же, как и вирусные частицы.

Итак, эволюция? А что это такое? Из многих определений мы выбираем одно: эволюция — направленная (или векторизованная) изменчивость. Куда направленная, другой вопрос, но сам факт эволюционирования во времени (прогрессивного или регрессивного характера) — несомненный атрибут полноценной жизни. И это особенно будет очевидно, когда мы заговорим о происхождении вирусов: прогрессивная эволюция, регрессивная эволюция, эволюция! Элемент истории!

Далее. Даже поверхностное знакомство с миром вирусов не оставляет сомнений в том, что каждое их семейство, каждый род, каждый вид борются за свое существование. Оставим в стороне (пока!) самые странные с точки зрения их биологии ретровирусы, а возьмем "обычные", как пишут часто журналисты, инфекционные вирусы. Возбудители гриппа, например.

Не надо быть ни врачом, ни биологом, чтобы увидеть, как легко этот вид ускользает и от естественной защиты ранее переболевших людей, и от наших попыток его уничтожить с помощью вакцин и сывороток. "Делает" он это с помощью классического биологического приема — изменчивости своих основных свойств, благодаря чему постоянно находит контингенты чувствительных к нему особей. Разве это не то же самое, что делали и делают все прочие виды живых существ, борясь за свое существование? Ни глюкоза, ни инсулин так не поступают, хотя без них жизнь также невозможна.

И последнее. Вирусы пронесли через тысячелетия свою генетическую индивидуальность точно так же, как это сделал, например, человек, хотя за пять тысяч лет сменилось всего 200 поколений людей (если считать по четыре поколения в один век), а вирусов полиомиелита или оспы — примерно в 100 тысяч раз больше, учитывая, что срок жизни одной генерации вирусов исчисляется несколькими часами. Тем не менее достоверно известно, что египетские фараоны болели тем же самым полиомиелитом, что и президент США Франклин Д. Рузвельт, а оспины на лицах спартанских воинов ничем не отличались от такого же рода "украшений" у некоторых современников наших отцов и дедов.

Можно сказать, конечно, что и инсулин за это время тоже не изменился, но он за это время только не изменялся, а вирусы, с одной стороны, стойко пронесли свою индивидуальность, а с другой — постоянно ее меняли. В самом главном вирусные семейства, известные с древнейших времен, остались такими же, но вместе с тем в мире вирусов произошли и происходят постоянные изменения. Не будем сейчас обсуждать, откуда взялся вирус СПИДа — это особый разговор. Но вот другой пример — свежий и яркий.

В 1977 году в циркуляцию среди населения земного шара вернулся вирус гриппа А, уже однажды, в 1947-1957 годах, "разбойничавший" (так называемый вирус AI или A/H1N1 — по новой классификации). Начиная с 1977 года и по настоящее время он циркулирует, вызывает эпидемические вспышки, меняется (дрейфует), но делает это не так, как в 1947 — 1957 годах. Таким образом, вирусам присуща не только наследственность, но и изменчивость. Более того, сегодня мы знаем, что в основе последней лежат те же механизмы, что и у других живых существ: мутации, рекомбинации и отбор в популяции, то есть все то, что характеризует любую генетическую регуляцию в любой системе.

Вот только некоторые соображения Голубева. Но не будем ни на чем настаивать. Вопрос не прост.

Глава вторая. Откуда они родом?

Чтобы решать, откуда вирусы взялись, хорошо было бы договориться о том, кто же они все-таки: вещества или существа. Не может же у них быть происхождения, не зависящего от их сути. Увы! Договориться о природе вирусов нам не удалось. И это, поверьте, отражает не только нашу неуступчивость, упрямство, если хотите, но и сложность проблемы, ее недостаточную изученность. Познание природы вирусов продолжается!

Но каково же реальное происхождение вирусов? Ведь какие бы они ни были загадочные, вряд ли кто-нибудь усомнится в том, что они — реальность. Реальность, да еще какая! Откуда же она взялась, эта реальность?

"Главным препятствием на пути к пониманию жизни является ее естественность", — говорил выдающийся английский естествоиспытатель Д. Бернал. Это мудрое положение невольно приходит на ум, когда мы начинаем рассуждать о происхождении вирусов.

Наивно полагать, что у вирусов может быть какое-то свое совершенно особое происхождение, отличное от всех других форм жизни. Рассуждая о возникновении царства Вира, невольно думаешь о судьбах всех других царств живой природы.

Вопрос, которого мы коснулись, и очень прост для понимания и бесконечно сложен. В конце концов живые объекты слагаются из тех же кирпичиков мироздания, что и неорганический мир. Материя едина. Стоит ли уж так рьяно доискиваться до истоков жизни, если материя вечна? Атомы, слагающие молекулы любых веществ, не изменились за миллионы лет, как остроумно замечает Мариэтта Шагинян. Так ли уж важно, в какое вещество они входят сегодня?

Все это верно, но специфика жизни столь разительна, что не думать об ее истоках человеческий мозг не мог. "Жизни присущ элемент истории", — сказал Эйнштейн, обсуждая сущность биологии и физики. И, пожалуй, это главное, что отличает одну науку от другой. Атомы не изменились за миллионы лет, формы живой природы изменились коренным образом.

С чего же началась история жизни? В нашей книге этот вопрос правильнее было бы сформулировать иначе: как менялись воззрения на происхождение жизни?

На протяжении нескольких тысяч лет они по существу оставались одинаковыми, сейчас, как и в глубокой древности, вполне актуальны два предположения: 1) жизнь была вечно (учение о биогенезе) и 2) жизнь так или иначе самозародилась (учение об абиогенезе).

Учения о биогенезе по сути дела нет. Есть более или менее остроумные гипотезы о панспермии, то есть о заносе жизни на Землю с других планет. В прошлом веке всерьез обсуждали возможность такого заноса с метеоритами и кометами. Такую гипотезу поддерживали не какие-нибудь писатели-фантасты, а крупнейшие биологи и физики Ю. Либих, Г. Гельмгольц, Д. Томсон и С. Аррениус. Последний даже допускал, что перенос мельчайших зародышей через межпланетное пространство может происходить под влиянием давления света, обнаруженного А. А. Лебедевым и Д. Максвеллом.

Так ли уж наивны эти гипотезы? Разве в наши дни не было опасений заноса вредных микробов с лунной поверхности? Разве первые посетители Луны — наши современники астронавты не сидели по многу недель в карантине по прибытии на Землю? И разве кто-либо сейчас может поручиться, что любая планета, на которую в будущем ступит нога человека, будет столь же безжизненна, как и Луна? Конечно, никто поручиться за это не может, и постановка вопроса о переносе жизни с одной планеты на другую вполне научна.

Кстати, чтобы это произошло, не нужны прилеты космонавтов, достаточно... космической пыли. Пыли такой на Землю действительно выпадает много — тысячи тонн ежегодно, а при пересечении Землей траекторий комет или при приближении к нам этих комет (например, недавно мы все были свидетелями прохождения неподалеку кометы Галлея) количество пыли многократно увеличивается.

Ничего сверхъестественного в такой гипотезе нет: действительно, в безграничном космосе, как можно судить по изученным на самом современном уровне отдельным метеоритам, органические вещества имеются. Правда, не в "живом" виде, что было бы, безусловно, странно, учитывая условия пребывания там, но в виде "кирпичиков", из которых при определенных ситуациях какие-то примитивные микроорганизмы могли бы, вероятно, возникнуть. Но...

Даже согласившись с тем, что жизнь на Землю занесена с других планет, мы вовсе не решим вопрос о происхождении жизни в принципе. А откуда она взялась на тех планетах? Тоже привнесена извне? Можно предположить все, что угодно, но нельзя забывать о том, что логика имеет свои собственные законы, такие же строгие, как и всякая другая наука. В силу этих законов каждое допущение, предположение, гипотеза неотвратимо ведут к соответствующим следствиям и выводам. Итак, если жизнь на Землю была занесена, то она могла быть занесена и на любую другую планету, а из этого, в свою очередь, вытекает... вечность жизни.

Как голая абстракция — это вполне допустимо: материя вечна, почему не может быть вечной жизнь как одна из форм существования материи? Однако такое представление встретило резкое возражение еще сто лет тому назад. "Вышеприведенная гипотеза "о вечности жизни" и о внесении ее извне предполагает: 1) вечность белка, 2) вечность первичных форм, из которых могла развиться вся органическая жизнь. И то, и другое недопустимо" (Энгельс).

Прошедшие сто с лишним лет расширили наши представления о субстрате жизни (не просто белок, а белок в диалектическом единстве с нуклеиновой кислотой!), но ни в коей мере не поколебали неверия в "вечность первичных форм, из которых могла развиться вся органическая жизнь". "Жизни присуща история", — скажет через много десятилетий Эйнштейн, и вся совокупность современных естественнонаучных знаний подтверждает эту мысль, вновь цитируемую нами. Жизнь когда-то возникла!

Учение о биогенезе (вечности жизни) перекочевало в поэзию. Там пристало говорить о вечности, естествознание сталкивается с историей.

Итак, биогенеза нет, есть абиогенез, что дословно означает самозарождение. Термин этот имеет дурную славу, и недаром: ведь еще в XVII веке всерьез обсуждали самопроизвольность возникновения рыб, червей, лягушек и даже мышей из ила, росы и грязи. Да что там XVII век! Только в 1861 году Парижская академия наук присудила премию Л. Пастеру "за удачные опыты, бросающие свет на вопрос о самопроизвольном зарождении". Опыты были действительно удачными, они показали полную невозможность самозарождения и установили, что источником появления микробов в питательных жидкостях является пыль, носящаяся в воздухе и попадающая в питательную среду.

Трудно переоценить значение этих работ Пастера. Ведь еще в 1859 году другой французский микробиолог — Ф. Пушена основании своих экспериментов сделал вывод о возможности самопроизвольного зарождения микробов. Неудивительно, что Парижская академия посулила выдать премию тому, кто "бросит свет на вопрос о самозарождении". "Бросит свет"! Так говорят только об очень спорных проблемах науки.

Свет бросил великий Пастер. После него о самозарождении организмов стало неприлично даже говорить, а это верный залог того, что на эту тему говорить действительно не будут. Последствия работ Пастера трудно переоценить. Асептика в хирургии, консервирование продуктов, стерилизация кипячением — вот только некоторые примеры того, что вошло в общественную практику людей с "легкой руки" бессмертного учителя, гениальность которого оказала столько услуг человечеству" (именно так было сказано в торжественном приветствии 27 декабря 1892 года, когда в Сорбонне праздновался семидесятилетний юбилей Пастера).

Но... мы уже не раз отмечали, что пути прогресса неисповедимы. Опыты Пастера не только пролили свет на теорию самозарождения, но придали силы... виталистам. "Если даже самые простые микроорганизмы не могут самозарождаться, — рассуждали они, — значит, жизнь существовала вечно!" Некоторые пошли и того дальше! Современник Пастера — П. Прейер принимал не только вечность жизни, но и ее первичность, считая, что неорганический мир произошел от органического. Не будем всерьез обсуждать эту мысль, отнесем ее к издержкам полемики, но как же быть с самозарождением?

В истории науки (и особенно биологии) не раз были такие ситуации, когда фактор времени совершенно неожиданно становился (да и становится!) самостоятельным аргументом в научном споре. "Вы говорите, что человек когда-то произошел от обезьяны? — восклицает современный скептик. — Хорошо, я вам поверю, но почему этот процесс не происходит теперь?" Кстати, один знакомый нам шестилетний мальчик задал тот же вопрос в куда более остроумной форме: "Мама, не можешь ли ты назвать мне каких-нибудь наших знакомых стариков, которые раньше были обезьянами?"

Несколько десятилетий тому назад в студенческих аудиториях на лекциях звучало примерно следующее: "Своим утверждением: каждая клетка из клетки" Р. Вирхов игнорировал тот факт, что все клетки возникли из доклеточного, неклеточного вещества! Чтобы опровергнуть Вирхова, надо сейчас получить клетку из неклеточного вещества. И мы это сделали, вот, любуйтесь..."

Как вскоре выяснилось, любоваться было совершенно нечем, но очередное опровержение так называемого "учения" О. Б. Лепешинской нас сейчас не заботит.

Перед нами три разные (а в сущности, совершенно одинаковые) логические ошибки: 1) если ты говоришь, что это было, то покажи мне это сейчас ("человек-обезьяна"); 2) чтобы доказать, что это было, я сейчас же вам покажу ("происхождение клетки из неклеточного вещества"), и, наконец, 3) если этого нет сейчас, значит, этого никогда не было ("самозарождение микробов и самозарождение жизни"). Везде фактор времени используется примитивно и... да простит нам читатель, пошло. Понятие когда-то подменяется понятием недавно (неделю, месяц, год тому назад, то есть при мне, только не сегодня). А между тем мы вынуждены еще раз повторить мудрые слова Эйнштейна: "Жизни присуща история". Поверив в эти слова (а у нас нет другого выхода), мы должны даже при отсутствии прямых доказательств поверить в некоторые допущения, поскольку они неотвратимо вытекают из исходных посылок.

Мы договорились, что истоки жизни надо искать на Земле. Но в начале своего существования наша планета была раскаленным шаром, и жизнь на ней была физически невозможна. Значит, она могла возникнуть, только когда Земля частично остыла и условия стали меняться. Вот тут-то и началась История, история зарождения жизни (не будем пользоваться термином самозарождение, ведь она зародилась отнюдь не сама, а в очень реальных земных условиях, которые ее в конечном-то счете и породили), и история Земли — тоже достаточно сложная и длительная. И этим историям суждено развиваться вместе, ибо без второй не могло быть первой.

История Земли! В нашу задачу не входит ее описание. Заметим лишь, что по гипотезе А. И. Опарина — Д. Холдейна первоначально кислород в атмосфере отсутствовал и появился лишь значительно позднее, когда возникли фотосинтезирующие молекулы, подобные хлорофиллу. После этого использование солнечной энергии стало более эффективным, что, безусловно, стимулировало развитие жизни. Вот только один эпизод, но нетрудно заметить, какое огромное влияние он оказал на историю жизни.

Ну а сама эта история? Жизнь, несомненно, зародилась в океане и с момента зарождения до нынешних форм прошла ряд последовательных этапов. Каких? Д. Бернал характеризует их так:

от атома до молекулы;

от молекулы до полимера;

от полимера до организма.

Иными словами: органической эволюции жизни в ее дарвиновском понимании предшествовала эволюция химическая, возможно, гораздо более длительная.

Из каких же конкретных процессов складывалась химическая эволюция?

На первой стадии из воды, метана и аммиака произошло формирование промежуточных органических молекул, характерных для жизни, — аминокислот и азотистых оснований. Эти молекулы и явились составными частями "первичного бульона" Холдейна — Опарина.

На втором этапе в этом первичном бульоне возникают полимеризованные молекулы. Здесь Бернал впервые произносит слово жизнь, называя ею динамическую организацию процесса существования этих полимеров.

Наконец, на третьем этапе осуществляется переход от простой метаболизирующей среды, лишенной каких бы то ни было специфических границ и внутренних различий, к организму, обособившемуся от окружающей его неживой природы. Венцом этой стадии является "эукариотическая" (содержащая ядро) клетка. Ее Бернал связывает с подлинным возникновением жизни, откуда начинается органическая эволюция, которую изучает дарвинизм.

Мы не будем вступать в дискуссию с Опариным, Холдейном, Берналом о деталях и частностях предложенных ими гипотез. Нас интересует другое: какое место принадлежит вирусам в этой иерархии усложнений? Ответить на этот вопрос совсем не просто. Ведь Бернал при всей четкости своих формулировок слово "жизнь" употребляет дважды: первый раз, когда говорит о полимерах и о динамической организации их существования, а второй — при характеристике ядерной клетки, дающей подлинное (!) начало жизни.

Итак, некая первичная жизнь, с одной стороны, и подлинная жизнь — с другой! Откуда такая неточность понятий? Можно подумать, что мы покинули прочные основы естественнонаучного познания и ступили на шаткие подмостки парапсихологии. Поразительно, что каждый новый научный авторитет, способствующий выяснению каких-то конкретных деталей в процессе возникновения жизни, в коренной вопрос о границе живого и неживого вносит... да простят нам авторитеты... новую путаницу. Возьмем, к примеру, Холдейна. Этот выдающийся ученый, опубликовавший в 1929 году фундаментальный труд "Возникновение жизни", ввел в научную литературу термин... полужизнь. Причем полуживыми он считал и вирусы, способные существовать в присутствии такого широкого набора ферментов, какой можно найти только в живой клетке, и составные части самой клетки, которые он называет "многочисленными полуживыми химическими молекулами, взвешенными в воде и заключенными в маслянистую пленку".

Очень мудрые слова сказал Сергей Есенин: "Лицом к лицу лица не увидать..." Впрочем, народная мудрость уже давно определила то же самое пословицей: "За деревьями леса не видно". Чтобы разобраться в существе дела, от него полезно отдалиться и встать на почву неких незыблемых фактов. Обезьяна — не человек, это бесспорно! Человек — не обезьяна, надеемся, что это тоже именно так. Но когда Э. Дюбуа нашел кости питекантропа, одни специалисты объявили, что это кости животных, а другие столь же уверенно утверждали принадлежность этих костей к скелету человека. В общем, по-своему правы и те и другие. Все зависит от того, что понимать под словом "человек" или "человечество".

Примерно те же коллизии — при определении границ жизни. Еще недавно верх диалектики заключался в признании следующей цепи событий, как ее живописует со слов Д. Холдейна Дж. Свифт:

Но оказывается, что не до бесконечности, а до... бактериофага. Когда в 1917 году Ф. Д'Эррель открыл паразитов бактерий, то есть бактериофагов, он нашел самого маленького "блошонка". "Блоха бактериофага была бы величиной с атом, а атомы не могут вести себя как блохи!" — восклицает Холдейн, и в этом он имеет огромное число единомышленников от Лукреция Кара до Мариэтты Шагинян: "Звено, соединяющее живое с неживым, лежит где-то между клеткой и атомом". Великолепные слова, особенно для 1923 года. Через 20 с лишним лет Бернал уточнит: между клеткой и атомом лежат молекулы и полимеры. С молекулами типа отдельных аминокислот или азотистых оснований жизнь связана быть не может. Эти молекулы явились лишь частями первичного бульона, в котором зародилась жизнь.

Но что, собственно, значит зародилась? Бернал полагает, что это зарождение связано с образованием полимеров, существованию которых присущ некоторый динамизм. Вот здесь-то и возникает впервые термин жизнь, или полужизнь по Холдейну. Динамичные полимеры — это бактериофаги (да и вирусы вообще). Живые они, полуживые или мертвые? В конце концов, как и в случае с костями питекантропа, это зависит от точки зрения. И мы с вами в предыдущей главе уже в этом убедились.

Но главное состоит в другом. Стадии "полуживых" динамических полимеров в истории возникновения жизни на Земле не могло не быть. Холдейн утверждает, что жизнь (видимо, полужизнь по его же терминологии) находилась на этой, то есть вирусной стадии многие миллионы лет, прежде чем подходящий набор элементарных единиц оказался собранным в первой клетке.

Чрезвычайно интересны его рассуждения о том, что эта первая клетка — вероятный предок всех клеточных организмов на Земле (причем единственный предок!) — явилась на свет после множества неудач. Но уже (случайно!) возникнув, она располагала столь неизмеримыми преимуществами перед своими конкурентами, что клеточной жизни не нужно было возникать многократно; все ныне известные формы, по-видимому, потомки той первой клетки. Именно поэтому молекулы живых тел асимметричны, хотя ничто в природе не мешает образованию их пространственных антиподов. ...