Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Одним из занимавшихся этим делом специалистов стал немецкий биолог Вальтер Флемминг. Его заинтриговало то, каким образом темное вещество, находящееся в сердце каждой клетки и названное им хроматином, впитывает краситель. Анализируя клетки саламандры, он описал то, как хроматин меняет свою форму, превращаясь в длинные нити, когда клетка готовится к делению. Ученый также заметил, что каждая новая клетка в ходе этой процедуры получает равную долю таких нитей. В предложенной Флеммингом терминологии этот процесс был обозначен термином Karyomitosis, а тонкие нити получили название Mitosen. Термин «митоз» применительно к клеточному делению прижился довольно быстро, но броское название «хромосома», обозначающее хрупкие нити ДНК, которые содержат инструкции по жизнедеятельности каждой клетки, придумал другой немецкий ученый, Генрих Вильгельм фон Вальдейер-Харц.

Хотя в то время практически ничего не было известно о ДНК или механизме наследования, любопытный процесс копирования и распределения хроматина показался ученым очень важным. В 1890 году еще один немец, анатом Давид фон Ганземан, сфокусировал внимание – а также свой микроскоп – на странных клетках внутри опухоли, заметив, что для некоторых из них митоз проходит весьма причудливым образом. Когда делится обычная клетка, она устанавливает что-то вроде двух «полюсов» на противоположных своих концах, похожих на Северный и Южный полюсы на глобусе. Затем два идентичных набора хромосом начинают расходиться, тяготея к каждому из «полюсов»: иначе говоря, после того как клетка разделится вдоль «экватора», каждое ее дочернее порождение будет обладать полным набором ДНК. Однако, наблюдая за раковыми клетками, Ганземан заметил, что у них зачастую не два «полюса», а три или даже больше.

Как и следовало ожидать, это создает большую путаницу, поскольку клетке в подобной ситуации требуется разделить два на три. Более того, немецкий ученый заметил, что, даже если раковые клетки «одумываются» и формируют лишь два «полюса», хромосомы не всегда делятся между ними поровну. Ганземан заподозрил, что отмеченный хромосомный дисбаланс и есть ключевой признак рака, – вполне вероятно, это первый этап в развитии опухоли. Более того, он предположил, что раковые клетки, не испытывавшие явных затруднений с митозом, могли иметь какие-то проблемы с хромосомами. Слишком малые размеры последних не позволяли уточнить эту догадку, но в свете последующего открытия генов и мутаций, вызывающих рак, она оказалась удивительно прозорливой.

К сожалению, идеи Ганземана остались практически незамеченными – возможно, из-за того, что в то время все были одержимы идеей о почкующейся бластеме. В итоге в истории генетических исследований рака его имя зачастую оказывается в тени Теодора Бовери, биолога и тоже немца. В 1914 году, когда Европа стояла на грани саморазрушительной войны, он опубликовал небольшую монографию под названием «О происхождении злокачественных опухолей» (Zur Frage der Entstehung maligner Tumoren), в которой изложил свои наблюдения и мысли по поводу странного «танца хромосом» внутри раковых клеток. Большая часть книги представляет собой подробное описание возможных сбоев, сопровождающих оплодотворение яйцеклетки морского ежа – организма, выбранного Бовери для проведения опытов. В этом ряду упоминались лишние сперматозоиды, недостающие хромосомы, множественность «полюсов» и остановка митоза, причем каждый из этих вариантов не предвещал морскому ежу ничего хорошего.

Несмотря на то что Бовери почти не рассматривал раковые клетки обособленно, его заинтриговала взаимосвязь между хромосомным хаосом в яйцеклетках морского ежа и повышенной активностью рака. Он предположил, что клетки опухоли идут вразнос из-за «специфически аномального хромосомного состава», сославшись на Ганземана, первым заявившего об этом. Бовери также высказал предположение о возможном существовании «ингибирующих хромосом», в случае потери которых клетка начинает неконтролируемое деление; иначе говоря, он проницательно предвидел сделанное в будущем открытие генов-супрессоров, тормозящих развитие опухоли. Он также предсказал (или счастливым образом угадал) то, что участки хромосом, отвечающие за определенные свойства, – теперь мы называем их генами, – скорее всего, выстраиваются в хромосоме в определенном порядке. Бовери скончался в 1915 году, спустя год после публикации своей небольшой книги, завещав жене-американке Марселле перевести ее на английский язык и донести изложенные в ней идеи до широкой аудитории.