Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком

Образование — один из ключевых факторов, однако не школа, а беседы с моим отцом и его друзьями, детство в научной лаборатории вызвали во мне непреходящую страсть к биологии, и в частности — очарование мозгом и его пластичностью.

Благодаря пластичности мозга мы обладаем удивительной способностью осваивать новые навыки, справляться с трудностями и адаптироваться к новой среде. Но поступив в Варшавский университет в 1980-х, я увлеклась другим видом пластичности, имеющим место в процессе развития эмбриона. Я точно помню, откуда взялся этот интерес, — его пробудил один профессор. Анджей Тарковский своей лекцией влюбил меня в биологию развития. Сегодня его считают одним из основателей классической экспериментальной эмбриологии млекопитающих, которая позже изменилась с развитием молекулярной биологии и нашей способности читать и редактировать геном.

Несмотря на трудности проведения исследований в Польше 1960-х, когда научные материалы и современное оборудование были в дефиците, Тарковский добился многих важных результатов. Он первым создал химеру, смешав клетки двух разных эмбрионов так, чтобы те развивались как единый организм, о чем я буду говорить позже. Еще он обладал чувством юмора, как и я, обожал творить — в его случае это были фотографии природы.

Я до сих пор помню тот момент, когда поняла, что хочу разобраться в механизме развития эмбриона. На одной из лекций Тарковский описал свой новаторский эксперимент, проделанный несколько десятков лет назад, где он изящно продемонстрировал пластичность мышиного эмбриона.

На самой ранней стадии, когда мышь состоит всего из двух клеток, Тарковский разрушил одну клетку и обнаружил, что оставшаяся сумела вырасти в полноценную мышь. Оставшаяся клетка обладала тем же потенциалом превращения в живое существо, что и при участии своей «сестры», то есть была тотипотентной — так ученые называют эту способность. В 1959 году Тарковский опубликовал статью о своем эксперименте в Nature [1], одном из престижнейших научных журналов мира.

Тогда я не знала, что этот эксперимент настигнет меня в последующие годы, когда моя команда будет собирать опровергающие доказательства, но не самого эксперимента Тарковского, а того, как он интерпретировался со времен шестидесятых. Но все это только в будущем.

Встреча с Тарковским изменила мою судьбу точно так же, как он сам менял судьбу клеток. Он перенаправил мой интерес от физиологии мозга и психологии в сторону завораживающей эмбриологии. Я подала заявление на получение степени магистра, необходимой для завершения исследований в его лаборатории в Варшавском университете. Тарковский меня принял, и я очутилась в его лаборатории на верхнем этаже одного из исторических зданий университета. Отделение эмбриологии располагалось на биологическом факультете в Краковском предместье — одной из красивейших улиц Варшавы, почти не пострадавшей во время войны.

В лаборатории Тарковского трудились много выдающихся ученых, исследования были захватывающими, с акцентом на раннее эмбриологическое развитие мышей и клонирование, а мы с коллегами сделались лучшими друзьями. Это не удивительно, ведь мы провели вместе столько долгих дней, постигая основы, быть может, сложнейшего урока, суть которого в том, что большинство экспериментов не срабатывают с первого раза. Чем амбициознее эксперимент, тем вероятнее провал. Чтобы преуспеть в науке, нужны страстная увлеченность и готовность преодолевать бесчисленные трудности. Детали не менее важны, чем общая картина.

К тому же для занятий наукой требовалась изобретательность. Когда нам понадобилось вырастить мышиные эмбрионы в лаборатории, воздух которой содержал следовые количества углекислого газа (менее 5%), у нас не было инкубаторов с газовыми баллонами, как на Западе. И мы заменили их собственным дыханием. Выдыхаемый воздух содержит меньше кислорода и больше углекислого газа, чем вдыхаемый, поэтому мы выдыхали прямо в закрытые боксы с эмбрионами. Просто, но эффективно.

Книги в лаборатории мы не только читали, но и подпирали ими локоть при выполнении деликатных микрохирургических манипуляций с мышиными яйцеклетками.

Постоянная необходимость выкручиваться может испортить настроение. Но я думаю, она придавала нам уверенность в том, что с достаточной долей сноровки и находчивости мы сможем справиться с самыми сложными экспериментами. Даже сегодня порой приходится включать воображение, чтобы использовать творческий подход для решения проблем.

Я так сильно восхищалась эмбриологией и уважала Тарковского, что ни секунды не мешкала, когда он попросил меня взяться за сложный проект — создание межвидовых гибридных эмбрионов мыши и рыжей полевки. Один из способов состоял в том, чтобы изолировать яйцеклетки и сперматозоиды каждого вида, а затем как-то ухитриться провести противоестественное межвидовое оплодотворение. Другой способ — имплантировать ядро (где находится ДНК) клетки рыжей полевки внутрь яйцеклетки мыши путем слияния клеток из эмбрионов мыши и полевки. Есть много способов сделать гибриды, и я перепробовала их все.