В молекуле от безумия. Истории о том, как ломается мозг

В нашей повседневной жизни белки, они же протеины, – это что-то из области питания. Заглянув на кухню, вы можете легко узнать количество белков в хлопьях для завтрака, тунце и любом другом продукте – подробная информация о содержании питательных веществ обычно указана на боковой стороне упаковки. Когда мы употребляем в пищу белки, наше тело разделяет их на составные части, из которых затем собирает новые белки, необходимые клеткам. Мы строим эти белки, чтобы выжить, они необходимы для нашего существования – но они также и способны вывести из строя мозг.

История белков началась почти за 100 лет до открытия ДНК в одной парижской лаборатории, где химик по имени Антуан Франсуа де Фуркруа аккуратно нагревал образцы тканей мертвых животных или подвергал их воздействию кислот, в то время как за окном бушевала Французская революция[60]. Фуркруа был советником Наполеона и одним из самых дерзких исследователей человеческого мозга той эпохи – он был известен тем, что добывал человеческие органы для своей работы, раскапывая могилы[61].

Однако к открытию белка Фуркруа в конечном счете привели именно опыты над животными. За несколько лет он научился выделять из останков животных три вещества: альбумин, фибрин и желатин[62]. Альбумин был плотным белым веществом, получавшимся при нагревании яичного белка, фибрин – тягучей субстанцией, которая образовывалась в свернувшейся крови и в мышцах, а желатин – кашеобразной массой, возникавшей при вываривании сухожилий[63]. Каждое из этих трех веществ Фуркруа получил из разных частей тел животных, но заметил в них кое-что общее: все они содержали азот.

В то время мало кто из ученых обратил внимание на это открытие. Возможно, потому, что сложно оценить значение маленьких научных достижений, когда миром правят мушкеты, гильотины и революция. Фуркруа переключился на другие задачи, такие как создание метрической системы и расширение периодической таблицы. После стремительной карьеры в науке и политике он неожиданно скончался в возрасте 45 лет[64]. Ходили слухи, что он был так разочарован, не получив желаемого продвижения по службе, что это ускорило его смерть.

Первые шаги в изучении белков практически никуда не привели, но спустя полвека молодой голландский ученый по имени Геррит Ян Мульдер продолжил путь с того места, где остановился Фуркруа. Мульдер был перспективным ученым, занимавшимся пищевыми технологиями, который впоследствии обрел большую популярность среди любителей пива за открытие химических секретов пивоварения. Обратившись к старым записям Фуркруа, Мульдер нашел нечто гораздо более универсальное. Он открыл субстанцию, объединяющую все живые существа.

Следуя протоколам Фуркруа, Мульдер получил собственные образцы альбумина, фибрина и желатина. Еще он научился извлекать аналогичную субстанцию из пшеницы, так что теперь в его распоряжении были вещества, полученные как из животных, так и из растений. Развивая и углубляя работу Фуркруа, Мульдер определил, какие еще атомы, помимо азота, содержались во всех четырех образцах. Он ожидал, что каждый образец будет состоять из уникальной комбинации атомов, поскольку, как он рассуждал, все они были получены из разных источников.

Результат оказался прямо противоположным. Альбумин, фибрин, желатин и экстракт пшеницы, то есть вещества, полученные из совершенно разных источников, состояли из атомов азота, кислорода, водорода и углерода примерно в одинаковом соотношении. На молекулярном уровне все эти экстракты были, по сути, одинаковы. Мульдер обнаружил, что млекопитающие, птицы и растения по какой-то причине содержат одинаковые молекулы.

Окрыленный и одновременно озадаченный, Мульдер написал письмо наставнику, Якобу Берцелиусу, описав свое открытие. Берцелиус пользовался большим авторитетом среди химиков того времени: он открыл два химических элемента и изобрел систему буквенных символов химических элементов, которая используется до сих пор. Прочитав письмо Мульдера, Берцелиус был так же поражен его результатами. Он понимал, что, если эти данные верны, значит, в основе всех живых существ лежит одна единая субстанция. Письмо, которое он написал в ответ Мульдеру, изменило всю сферу биологии, впервые дав название молекуле, присутствующей в таком многообразии организмов. Берцелиус предложил название «протеин»[65], образовав его от греческого слова πρῶτος, что значит «первый», поскольку вещество, открытое Мульдером, несомненно являлось «изначальной или первобытной субстанцией».