"Биоэнергоинформация", "информационное поле" живых организмов - одна из модных псевдонаучных тем в застольных разговорах, популярных журналах, даже в объявлениях различных целителей. Между тем большая наука исследует это самое информационное поле совершенно серьезно. Недавно сотрудник казанского Института биохимии и биофизики РАН Игорь Тарчевский удостоен престижной премии им. А.Н. Баха - за цикл работ "Сигнальные системы клеток растений". Какой информацией обмениваются клетки? Существует ли это самое информационное поле у деревьев, животных, человеческого организма? Можно ли "прочитать" такую информацию? На эти и другие вопросы академик РАН Игорь ТАРЧЕВСКИЙ ответил журналисту Владимиру ЗАСЕЛЬСКОМУ.
- В мировой науке сейчас бум изучения сигнальных систем. Почему?
- Есть ощущение, что без такого знания современной биологии трудно продвигаться дальше. В растительной клетке открыто уже семь сигнальных систем, которые исправно поставляют ей информацию об окружающем мире, и этого достаточно, чтобы объяснить все "поступки" клетки. Разумеется, системы передают сведения только о наиболее важных "с точки зрения" растения событиях, главное из которых - нападение вредителя.
- И как это происходит?
- Поверхность клетки усеяна чуткими антеннами - рецепторами. Они воспринимают внешнее событие, посылают внутрь сигнальную молекулу, сигнал подхватывает специальная цепочка химических реакций и несет в ядро. Там гены "читают" сообщение и дают команду перестроиться и защищаться - клетка перестраивается. Вот - упрощенно - и весь информационный цикл.
- Что значит "перестраивается"?
- Изменяет обмен веществ адекватно переменам в среде. У животных и человека тоже есть такой способ адаптации к среде. Например, при похолодании усиливаются те метаболические процессы, которые идут с выделением тепла. Но животное способно, кроме того, убежать, сменить место обитания, человек, если ему не хватает внутреннего тепла, включает электрообогреватель. Для растения же единственный способ выжить - изменить не окружающую среду, а себя. Сигнальные системы работают круглосуточно, без перерывов на обед.
- То есть иду я по улице, любуюсь цветами и деревьями вокруг, а в них в это время бушуют реки информации?
- Ну если все нормально, то не бушуют, просто текут. Но в экстремальных случаях бушуют, например, при нападении новой расы грибов, которые и есть главный враг растений. Информация о незнакомце вызывает в растении сильнейший стресс. В результате происходят колоссальные химические перестройки, у них вырабатывается иммунитет. Или не вырабатывается, и они погибают.
- Значит, иммунитет имеет информационную природу?
- В клетке что ни возьми, все так или иначе связано с информацией. Те же гены. В них сосредоточен весь эволюционный опыт растения. И когда в геном по сигнальной системе приходит сообщение о вредителе, засухе, засолении почвы и т.д., то ослабляется деятельность одних генов, которые в данный момент не актуальны, и усиливается деятельность других. Или даже из резерва (а он огромен - 90 % всего генома, как и у человека) выводятся спавшие до этого момента гены, "специальность" которых больше соответствует новой ситуации. Одновременно столько же ненужных выключается и отправляется в резерв.
- Вы выдвинули представление о существовании в клетке целой сигнальной сети. Разве не достаточно знать, что есть семь или десять сигнальных систем, которые действуют по одной схеме?
- Конечно, было бы логично, чтобы каждая сигнальная система работала сама по себе, независимо от других и была узко специализирована. То есть, если рецептор "закричит": караул! вирус! - то в ответ на поверхность клетки подавалось бы только противовирусное средство. Но так не происходит. Ответ всегда "больше" запроса. Как если бы противовоздушная оборона государственной границы на появление в нашем небе самолета-разведчика ответила одновременно залпом зениток, ракетных установок, очередями автоматов, выстрелами снайперских винтовок... Более всего информационная система клетки похожа на паутину. Вспомните, как в паучьи сети попадает муха, - она дергается, и это подергивание передается нескольким ближайшим нитям. Так и здесь: по радиальным линиям, идущим к центру, сигнальные системы передают сообщение генам, по поперечным - друг другу, в результате вместе с основной системой срабатывают соседние, и ответ получается суммарным.
- Но ведь это неэкономно!
- Не скажите, природа сохраняет и тиражирует только то, что ей подходит. Возможно, когда-то существовал альтернативный вариант: каждая антенна имела свою сигнальную систему, свой выход в геном и получала в ответ только то, что "просила". Но вы представляете себе тысячи сигнальных систем, работающих совершенно автономно? Сбои в таком сложном хозяйстве неизбежны, а цена ошибки слишком высока. Кроме того, обеспечивать тысячи систем энергией совсем не то, что десяток. Дефицит энергии, между прочим, был уже тогда. И громоздкое энергозатратное устройство не выдержало конкуренции. Оказалось надежнее и дешевле при малейшем признаке угрозы отвечать сразу залпом защитных средств. Одно из них обязательно сработает.
- Жаль, что увидеть это невозможно.
- Зато можно почуять, когда мы разрезаем огурец и вдыхаем его запах. А это первое, самое оперативное средство защиты огуречных клеток - они выделяют молекулы антибиотика и обстреливают ими бактерии, ринувшиеся к ранам. Одновременно в глубине клеток по команде генов производятся и поступают на поверхность несколько нелетучих средств, рассчитанных на борьбу как с бактериями, так и с другими, не менее серьезными противниками. Так же действуют клетки чеснока и лука, от запаха которых у нас льются слезы, картошки, морковки, свеклы и капусты, только их антибиотики почти не пахнут.
- А обмениваются ли растения информацией между собой?
- Да, через те же летучие вещества. Попадая на соседние растения, летучие вещества меняют свою боевую функцию на информационную. Свежескошенная трава с помощью запаха информирует об опасности другие травинки популяции. И предупрежденные соседи начинают еще до появления врага готовиться к обороне. Правда, человек - относительно молодой враг растительного мира, и для борьбы с ним растения еще не успели выработать адекватные средства.
- А может ли человек вступить в диалог с растением?
- В лаборатории Института биохимии имени Баха в Москве, которой я руковожу на общественных началах, сотрудники создают препараты, которыми достаточно опрыскать растения, чтобы включить их защитные сигнальные системы. Устойчивость растений к болезням заметно повышается. Без всяких ядов! Изучение сигнальных систем растений раскрывает нам целые фразы языка, на котором говорят клетки растений, а отчасти и животных, и человека - у них много общего.
- Значит, мы можем надеяться на практическую отдачу от ваших исследований?
- Наши результаты пока еще скромны, а насчет зарубежных коллег можно сказать уверенно. Скорее всего, наверное, произойдет прорыв в лечении астмы. Отчего при астме человек задыхается? В его организме начинается определенная последовательность химических реакций, вызывающих сокращение бронхов. Скоро наверняка будут найдены лекарства, прерывающие эту последовательность. Еще пример. Наш организм сам вырабатывает соединение, препятствующее образованию атеросклеротических бляшек, - простоциклин. Но с возрастом его вырабатывается все меньше. Уже создан синтетический аналог простоциклина, активность которого неизмеримо выше природного, и он успешно применяется при лечении целого класса болезней. Природных соединений подобного рода существует немало, рано или поздно они будут найдены и использованы в медицинской практике.
Разговор на клеточном уровне