Это одна из ярких фигур отечественной интеллектуальной элиты, его научная деятельность многие годы связана со столицей Татарстана. В 26 лет Тарчевский стал кандидатом биологических наук, а в 33 года защитил докторскую диссертацию – случай в казанской науке небывалый. В том же 1964 году организовал в КГУ кафедру биохимии, с 1975 по 1992 год возглавлял Казанский институт биологии АН СССР. В настоящее время лауреат премии имени В.А.Энгельгардта и заслуженный деятель науки РСФСР И.Тарчевский – академик РАН и АНТ, член бюро Отделения физико-химической биологии РАН и президиума Казанского научного центра РАН, вице-президент Общества физиологов растений РФ… Тарчевский – единственный ныне здравствующий в Татарстане академик АН СССР (двое других были выдающимися химиками – А.Е.Арбузов и Б.А.Арбузов).
В канун своего юбилея И.А.Тарчевский дал интервью нашему корреспонденту.
Академика Тарчевского удалось “поймать” едва ли не на вокзале – он только что вернулся из Москвы, где проводил очередное заседание оргкомитета международной конференции по сигнальным системам растений. Что это за конференция, ради которой можно забыть о своем 70-летнем юбилее, мы еще поговорим. А пока напомним читателям, что Игорь Тарчевский руководит таким перспективным всероссийским проектом, как “Фитобиотехнология”. С этим проектом и связан международный симпозиум, который должен состояться 5-7 июня 2001 года в Москве.
– Сигнальная система растений – малоизученная область, а между тем это одно из самых многообещающих направлений в современной клеточной и молекулярной биологии, – рассказывает Игорь Анатольевич. – Если ученым удастся разобраться в механизме включения и выключения генов и направленно “будить” так называемые “спящие гены”, произойдет настоящая революция. В мировой науке пробуждается все больший интерес к этой проблеме. Готовясь к международному симпозиуму, мы обратились более чем в 170 различных лабораторий и институтов США, Германии, Японии, Англии, Индии и других стран. Очень много в этой проблеме “белых пятен”. Конференция (кстати, по данной проблематике она будет первой) нужна для того, чтобы скоординировать действия ведущих ученых, подвести какие-то итоги и определить наиболее перспективные направления работы на будущее.
– А кто сигнальными системами активно занимается в России?
– Московский институт имени Баха, который, кстати, вместе с нами является организатором международного симпозиума, и еще Московский институт физиологии растений имени Тимирязева, МГУ… Вот, пожалуй, и все.
– Но лидер вы – Институт биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН?
– Да, иначе ваш покорный слуга не был бы председателем оргкомитета готовящейся конференции, а мои коллеги – членкор РАН А.Гречкин и заместитель директора нашего института В.Чернов – его членами.
– А почему вы сменили тему, вы ведь раньше занимались изучением процессов фотосинтеза?
– В смене научных интересов любого ученого есть своя логика. У меня это выглядело так. Действительно, с 1954-го по 1974-й год я изучал продукты фотосинтеза – эта тема и была предметом моих кандидатской и докторской диссертаций. Но потом я перешел из КГУ в Академию наук, но даже не это определило смену научной темы. В те годы фотосинтез уже был хорошо изученной проблемой, и я почувствовал, что здесь ничего нового не откроешь. Хотя между тем, чем я занимался тогда и чем занимаюсь сейчас, есть определенная преемственность.
– Игорь Анатольевич, вы можете объяснить максимально просто, чтобы даже такому далекому от естественных наук человеку, как я, стало понятно, что такое сигнальная система растений?
– Попытаюсь, хотя из меня плохой популяризатор науки. В клетке каждого организма есть свой генетический аппарат. Гены расположены в ДНК – это генеральное хранилище информации, или своего рода биокомпьютер. Но там хранится как бы “мертвая” информация, чтобы она заработала, из внешней среды должны поступать сигналы, на которые и реагируют сигнальные системы. Если пользоваться компьютерной терминологией, то геном – это жесткий носитель информации, а сигнальная сеть – молекулярный процессор, выполняющий функции оперативного управления. Уловить сигнал – это первый этап. Потом рецептор (своеобразная антенна) умножает сигналы. Если будет уловлена даже одна молекула, она может размножиться до миллиона. Эти миллионы молекул и определяют ответ клетки на поступивший сигнал в виде, например, выработки иммунитета к инфекциям или выживаемости в жарком климате. Благодаря этим знаниям можно разработать (что, кстати, уже делается) новые технологии повышения устойчивости растений к различным неблагоприятным факторам.
– Вы сказали, что занимаетесь изучением информационного поля клетки. Когда было обнаружено его существование?
– Процесс понимания структуры и особенностей функционирования информационных полей клеток шел постепенно, начиная примерно с 80-х годов. Тогда об этом было еще очень мало известно. Сначала исследователи обнаружили существование информационных полей клеток в человеческом организме. Затем нам удалось доказать, что сходные системы функционируют у растений и животных.
– Природа развивается по одним и тем же законам!
– Да, в ходе эволюции сохранялись и развивались наиболее эффективные модели, которые функционируют как в клетках микроорганизмов и растений, так людей и животных.
– Многие выдающиеся ученые, например, Эйнштейн, проникая глубоко в природу вещей, поражались единству и гармонии, с какими устроен наш мир. Но часто они не находили другой возможности объяснить это, как приписать действию Абсолютного разума или Божественного промысла. Вам такие мысли в голову не приходили?
– Я не сторонник представлений Божественного зарождения мира, движущим началом была все же эволюция.
– Почему тогда все вещи устроены так разумно, словно по единому сценарию?
– Думаю, что эти, как вы говорите, разумность и единство сложились в процессе долгой эволюции. Когда мы прослеживаем эволюцию биосферы в геологическом времени (а это миллиарды лет), то видим, что ее развитие и усложнение происходило постепенно, а не одномоментно. Тупиковые ветви развития естественным образом отпадали, а эффективные сохранялись и тиражировались.
Проиллюстрирую эту мысль на таком примере. В настоящее время в клетках животных и растений обнаружено семь сигнальных систем, на самом деле их наверняка больше. Мы в нашей лаборатории пришли к выводу, что одни из них более древние, другие более современные…
– Чем вы это объясняете?
– Сначала я должен объяснить, почему мы так считаем. Дело в том, что четыре из известных семи сигнальных систем могут работать при отсутствии кислорода, точнее, они в нем и не нуждаются, а поглощают молекулярный кислород.
Для того чтобы было понятно, о чем речь, нужно сделать небольшой экскурс в историю биосферы. Когда-то в атмосфере Земли кислород не содержался, в ней присутствовали только углекислый газ, азот, вода и некоторые простейшие углеводороды. Кислорода не было, а жизнь была. Ну разве не удивительно! Одна из древнейших форм бескислородной жизни – некоторые микроорганизмы, для которых кислород – яд. Любопытно, что они сохранились по сей день.
– И эти древнейшие формы жизни можно обнаружить?
– Да, например, под землей – это анаэробные серные бактерии, которые обнаруживаются в нефтяных скважинах.
– А как на Земле появился кислород?
– Сначала возникли пигментированные анаэробные микроорганизмы, которые стали реагировать на свет. В какой-то момент появился хлорофилл, способный разрушать воду с выделением кислорода. Это очень важный момент в эволюции биосферы! Именно он привел к появлению растений, поглощающих углекислый газ и выделяющих кислород. В настоящее время, как известно, содержание углекислого газа в атмосфере составляет всего 0,03 процента. Это работа растений. Когда появился в достаточном количестве кислород, стали развиваться животные формы жизни. Для растений источником энергии является солнце, для животных форм – кислород и водосодержащие вещества пищи.
Мы уже говорили, что четыре из семи сигнальных систем клеток обходятся без кислорода. А остальные три системы работают “на кислороде” и отвечают в основном за защиту клеток. Можно еще раз подчеркнуть, что на уровне клетки принципиальной разницы между микроорганизмами, растениями, животными и людьми не существует. Все клетки функционируют по одним и тем же принципам.
– Игорь Анатольевич, мы остановились на том, что на уровне клетки разницы между растениями, животными и людьми не существует. Хотелось бы, чтобы вы это утверждение как-то доказали.
– Пожалуйста. Работа одной из секций готовящегося международного симпозиума по сигнальным системам клеток как раз будет посвящена трансгенным растениям. Ученые будут обмениваться мнениями по поводу того, как эти растения использовать для изучения сигнальных систем и какое практическое применение им можно найти. На уровне клетки между человеком, животным и растением принципиальных различий действительно нет. В ходе эволюции была найдена оптимальная модель и растиражирована в различных формах жизни.
Что такое ген? Это матрица, своеобразный печатный станок. Можно выделить человеческий ген и разместить его в клетке какого-нибудь растения. И знаете, что произойдет? Клетка начнет штамповать белок, который ей не был свойствен изначально. Правда, клетке растения не безразлично, с какого гена размножать информацию: собственного, животного или человека! Она может и затормозить “работу” чужеродного гена.
– Ну и какое всему этому можно найти практическое применение?
– Проиллюстрирую на примере. Человек, страдающий диабетом, нуждается в лекарстве – инсулине. Инсулин – белковый гормон человека. Как его получить – вырабатывать из самого человека? Проблематично. Приходится использовать белок свиней и других животных. Но это для человека чужеродный белок, он быстро разлагается и поэтому малоэффективен при лечении болезни. В растения можно перенести гены человека (в том числе гены гормонов), и они будут эффективно “штамповать” человеческие гены. Перенос чужих генов (трансгенез) и приводит к появлению трансгенных растений.
– Великие открытия в последнее время совершаются на стыке наук. Ваши исследования тоже связаны с различными научными дисциплинами: физикой, химией, биологией. Какое открытие XX века в этой области, на ваш взгляд, самое важное?
– Хороший вопрос. Но сначала я хочу рассказать о том, как формировалась наша научная команда. Когда мы стали заниматься сигнальными системами, пригласили химика-органика Арбузовской школы – Александра Гречкина. У нас работали в основном биологи, Гречкин создал группу химиков, которая изучала одну из самых важных сигнальных систем растений. Надо заметить, что эта группа скоро переросла в целую лабораторию, где были достигнуты наиболее интересные результаты. Не случайно года три-четыре назад А.Гречкин стал членкором РАН, причем был избран в первом туре, что случается крайне редко даже с московскими учеными, не говоря уже о казанских. Вот что значит работать на стыке наук! Среди нас есть и физики: например, директор нашего института членкор АНТ Владимир Федотов работает в области биофизики. Если раньше наш институт назывался Институтом биологии, то сегодня – Институтом биохимии и биофизики, и это физико-химическое направление в биологии – самое перспективное.
А что касается революционных открытий, то их в ушедшем веке было много. Самым главным из них в последние годы было, на мой взгляд, открытие новой сигнальной системы. В начале 90-х годов стало известно о существовании NO-системы – последней по счету, обнаруженной сначала в клетках животных. Это одна из ключевых систем, поскольку отвечает за включение и выключение генов, ответственных за важнейшие функции клеток, например, за выработку иммунитета к патогенным микроорганизмам. Александр Гречкин, о котором я уже упоминал, обнаружил более 20 неизвестных ранее соединений – участников сигнальных систем, в том числе противомикробных.
Если продолжить перечисление величайших открытий ушедшего столетия, то нужно сказать в первую очередь о расшифровке структуры ДНК – двойной спирали и самих генов – хранителей информации о структуре белков. Сейчас мы на пороге нового открытия – расшифровки механизмов, регулирующих работу генетического аппарата клеток. Если оно случится, можно будет направленно включать и выключать конкретные гены.
– Можно ли произвести искусственное включение этого “рубильника”?
– Пожалуйста: – когда вы принимаете аспирин, вы тоже включаете в работу защитные гены. А наши бабушки вместо аспирина применяли ягоды малины, содержащие родственное вещество – салицилат, и добивались нашего быстрого выздоровления при простуде. Если биохимики обнаруживают новых участников сигнальных систем, то это открывает большие перспективы во многих отраслях. Например, было обнаружено, что янтарная кислота по строению походит на сигнальный салицилат. Вы пробовали когда-нибудь янтарную водку?
– Она продается в каждом магазине, на мой вкус, ничего особенного.
– В водку добавляется янтарная кислота по строгой технологии, что облегчает синдром похмелья. В нашей лаборатории мы проводили опыты, изучая действие янтарной кислоты на различные растения. Замачивая или опрыскивая семена янтарной кислотой, можно добиться повышения устойчивости растений к засухе, к действию болезнетворных микробов. Янтарная кислота для растений – то же, что аспирин для человека.
Казанские химики отработали технологию получения чистой янтарной кислоты, которую сегодня свободно продают в аптеках. Если ее раствор капнуть в вазу, где стоят срезанные розы, они долго будут сохранять свой аромат и первоначальный вид. Хозяйки знают, что такого же эффекта можно добиться, используя аспирин.
– Игорь Анатольевич, вы в науке уже около полувека. Каков главный итог вашей работы?
– Биологом я, можно сказать, стал случайно. В школе увлекался химией и думал, что буду поступать на химический факультет. Но наткнулся в одной старой книжке на статью “Солнце, жизнь и хлорофилл” Тимирязева – не только великого ученого, но и прекрасного популяризатора науки. Это определило мой выбор, о чем я нисколько не жалею. Начиная с аспирантуры, я занимался изучением механизмов регуляции биохимических процессов у растений: фотосинтез, белки, полисахариды, липиды… Свой главный итог я вижу в книге, которая значится в плане московского издательства “Наука” и которую я должен завершить в этом году. Называется она “Сигнальные системы клеток растений” – в ней подробно рассказывается не только о работе нашего института, но и обобщаются результаты мировой науки. Несомненна актуальность такого обобщения.
И еще я вот о чем хотел сказать. Каждый ученый, а особенно пожилой, продолжается в своих учениках. Очень важно, чтобы существовала и развивалась научная школа. Она у нас есть, более того, официально зарегистрирована как “ведущая научная школа”. Почему это важно? Правительство РФ выделило 100 грантов на поддержку всех ведущих научных школ, 5 из них приходится на Казань. А по биохимии растений одна такая – наша школа. Мы получаем в год около 100 тысяч рублей. Деньги, конечно, небольшие, но на них можно закупить реактивы, оплатить командировочные расходы, особенно молодым ученым. Важна подготовка не только молодых кадров, но и специалистов высшей квалификации.
В 1998 году за пять дней в Москве три моих ученика защитили докторские, а в прошлом году – за два дня еще три ученика – кандидатские диссертации в области сигнальных систем. В ведущей научной школе кроме меня работают членкор РАН Александр Гречкин, доктора наук Юлия Андрианова. Фатима Каримова, Наиля Максютова, Владислав Чернов, кандидаты наук, аспиранты, выпускники КГУ и КГТУ (КХТИ).
Если говорить о планах на будущее, то, повторюсь, – это выпуск в издательстве “Наука” монографии по сигнальным системам и проведение летом текущего года в Москве международного симпозиума по аналогичной теме. Я не собираюсь уходить из этой области исследований, работы хватит до конца жизни.
Интервью взял