Очень долгий путь

Глава 9 Сердце по заказу

Неузнаваемо изменился автожектор Брюхоненко за десятилетия. В мире появилось множество его детей и внуков, и они стали обязательной принадлежностью клиник грудной хирургии. За границей потомки автожектора называются аппарат «сердце — легкие», у нас — аппарат искусственного кровообращения; не в названии дело — в его возможностях. «Возвращение с того света» людей, находящихся в состоянии клинической смерти, было бы невыполнимо без него, а ведь реанимация выросла в настоящую науку за четверть века, прошедших после второй мировой войны. Немыслимы без перфузии и консервация трупных органов и хранение живых трансплантатов. Перед АИКами ставились все более и более сложные задачи.

И, наконец, возникла принципиально новая цель: создать протез человеческого сердца.

«Следует вспомнить, — писал С. С. Брюхоненко еще в 1955 году, — что исторически биология и медицина уже давно связаны с развитием физических наук. Что может дать физика и техника биологии и медицине? Заглядывая в далекое, а может быть не очень далекое, будущее, я представляю себе, что развитие техники неминуемо приведет к созданию искусственного сердца нормальных размеров и формы, „вмонтированного“ в грудную клетку человека, природное сердце которого почему-либо окончательно выбыло из строя. Мне кажется, разрешение этой задачи труднее для медицины, чем для физики».

…Повернув голову направо, распятый на операционном столе теленок жадно пил молоко. С левой стороны возле только что зашитой раны «билось» механическое сердце.

Теленок перенес тяжелую операцию, и в груди у него было сейчас все не так, как при рождении. Две гофрированные трубки — протезы сосудов — были подшиты к ушку левого предсердия и к грудной аорте; одна из коронарных артерий сердца перевязана, в результате чего возникла острая сердечная недостаточность; левый желудочек выбыл из строя.

Когда жизнь теленка повисла на волоске, сосудистые протезы, выведенные наружу, быстро присоединили к прозрачной, сделанной из синтетического материала камере. Похожая на стеклянный шар камера лежала на теле животного. Видны были помещенные внутри клапаны и эластичная мембрана. После того как включили источник питания, прозрачный шар ожил — забились клапаны, «задышала» мембрана. Камера наполнилась кровью.

Искусственное сердце заработало. Теперь в организме теленка большая часть крови попадала из левого предсердия в аорту — в большой круг кровообращения, минуя «заболевший» желудочек.

В жизни основная нагрузка приходится именно на эту часть сердечной мышцы, и потому левый желудочек чаще всего поражается патологическим процессом. Модель такого заболевания, при котором на помощь должен прийти искусственный желудочек, и создали в опыте исследователи.

В лаборатории шел плановый эксперимент — испытывали «частичный протез сердца».

А теленок, едва придя в себя после наркозного сна, жадно пил молоко. Прожил он около суток…

Создание искусственного сердца — проблема не менее «космическая», чем пересадка живого. Но, быть может, более доступная?

Как ни велик современный арсенал терапевтических и хирургических методов лечения болезней сердца, успех приходит далеко не всегда. При некоторых видах инфаркта, при острой сердечной недостаточности, при шоке сердечного происхождения ни одно из известных сейчас средств не в состоянии помочь больному сердцу поддерживать нормальное кровообращение. Только АИК мог бы в подобных несчастных случаях воскресить человека. Но, к сожалению, тут он не пригоден.

АИК — это целый агрегат, присоединенный к организму системой шлангов, и на все время, пока он подключен, больной прикован к операционному столу и должен находиться под наркозом. Главное же, почему АИК тут не помощник — сравнительно короткий срок, на который рассчитана его работа. Кровь, проходящая по чужеродным материалам на его огромной внутренней площади, безнадежно травмируется и начинает разрушаться; нужно все время вводить в кровоток вещества, предупреждающие тромбообразование, а это, само по себе, вредно для больного.

Чтобы восстановить свою функцию, сердцу требуется немалое время, порядка одной-двух недель; помощь аппарата «сердце — легкие» в этом случае исключается. Нужен маленький прибор, внутренняя площадь которого, помимо всех прочих условий, была бы в сотни раз меньше внутренней площади АИКа.

Над созданием таких аппаратов уже несколько лет работают исследователи Советского Союза, США, Франции, Японии. Поиск ведется в одном магистральном направлении: наилучший вариант маленького насоса, способного безболезненно для человеческого организма взять на себя функцию его собственного, выбывшего из строя сердца, частично или полностью, на время или навсегда. В поиске участвуют представители разных отраслей науки и техники: кардиохирурги, инженеры, физики, химики и другие специалисты.

Протезы сердца имеют короткую, но уже насыщенную историю. Один из первых создателей модели искусственного сердца — американский ученый, доктор У. Кольф, изобретатель аппарата «искусственная почка».

Включившись в конструирование сердечных протезов лет десять назад, Кольф добился в опытах на животных наилучших по тому времени результатов: одна из его моделей, приводимая в действие сжатым воздухом от источника, помещенного вне тела, поддерживала жизнь в теленке более двух суток. Поддерживала бы и дольше, но теленок погиб от образовавшихся в крови тромбов.

Модель Кольфа похожа на настоящее сердце, имеет четыре полости и изготовляется из силикатного каучука, пока что признанного наилучшим материалом для этой цели. Однако кровь, очевидно, таковым этот материал не признает: она упорно образует тромбы от соприкосновения с ним, и подопытные животные чаще всего именно от тромбов и погибают.

Удивительная вещь — привычка! Вот пишу я о протезе сердца как о чем-то вполне понятном и возможном, а ведь совсем недавно, когда я впервые услышала о нем, мне показалось, что такое бывает только в сказке! Легко, конечно, рассуждать литератору о поисках исследователей — каково им вести эти поиски! Вдумайтесь только — поиски механического сердца…

Однако рассуждать все-таки придется. К примеру, рассуждение о том, в чем сложности, с которыми сталкиваются врачи и инженеры, что заставляет их искать все новые и новые решения?

Искусственное сердце должно годами находиться в груди человека, мирно соседствуя с живыми тканями, Захотят ли ткани допустить такое соседство? Как будут реагировать важнейшие органы на подобное вторжение?

«Сердце» не может быть неподвижным; движение — суть его назначения. Но при этом неизбежно вокруг протеза скапливается тканевая жидкость и начинается воспаление. Значит «сердце» надо посадить в неподвижную клетку.

Предположим, такую клетку придумают. Но ведь кровь внутри «сердца» в клетку не посадишь, — значит «сердце» должно быть выстлано таким веществом, которое не будет причинять крови вреда.

Допустим, что вещество такое найдут, хотя это-то и оказалось чуть ли не самым трудным для исследователей. А каким образом будет «биться» искусственный протез, откуда станет черпать энергию? Где поместить источник энергии?

Понятно, что лучше всего было бы поместить его внутри тела человека, чтобы все «сердце» находилось в одном месте. Пока это только мечта об идеале. Пока что варианты пробуются такие: искусственное сердце связывается с источником питания, находящимся вне организма, с помощью какого-нибудь привода; в лучшем случае, часть этого привода удастся поместить внутрь тела.

А каким должен быть привод? А источник питания? Форма «сердца»?

Сотни проблем, больших и малых, сотни задач, на первый взгляд кажущихся не разрешимыми. Однако их пытаются решать.

Почти одновременно с Кольфом создали свои конструкции сердечных протезов два других известных американских кардиохирурга — А. Кантровиц и М. Дебэйки.

В 1966 году в обстановке широкой гласности в США впервые была сделана попытка использовать пластмассовый насос, заменив им больное сердце человека. Первые же операции показали, что технические трудности возникают быстрее, чем они могут быть разрешены. Были приняты меры, чтобы погасить шумиху вокруг первых образцов искусственного сердца с тем, чтобы дать возможность инженерам, химикам, физикам и медикам заново продумать конструкцию и материал, из которых следует изготовлять протез.

По-видимому, разочарования по поводу «лепки из чужого», замены своего — инородным пока неизбежны. Соприкосновение крови с инородными материалами продолжает безнадежно ранить и разрушать ее. Всякий раз, когда кровь на длительное время приходит в контакт с веществами, отличающимися от тех, которые выстилают внутренние стенки кровеносных сосудов и сердца, она начинает свертываться. Опасные последствия сгустков, циркулирующих в крови, общеизвестны: они могут в любой момент закупорить важный сосуд и привести к мгновенной смерти. Кроме того, от «ушибов» о поверхность синтетических камер разрушаются красные кровяные тельца с быстротой, значительно превышающей возможности организма восстановить их.

Повторилось то же, что и с пересадками сердца: хирургическая техника находится на такой высоте, что хирурги в состоянии произвести любую операцию, в том числе на сердце. Заменить любой орган, в том числе и сердце. Любым «протезом», в том числе и искусственным. И если в первом случае необоримым пока препятствием оказалась тканевая несовместимость, то во втором мешает отсутствие необходимого, безвредного для организма материала. И так же, как проблема пересадок должна теперь решаться не столько в операционных, сколько в лабораториях иммунологов и представителей других биологических знаний, так и замена сердца аппаратом не зависит больше от хирургов, она переходит в ведение немедицинских специалистов.

После неудачного выхода в клинику с пластмассовым насосом Кантровиц пришел к выводу, что полная замена сердца не сможет сегодня оказать реальную помощь кардиохирургам и поэтому следует направить основные усилия на поиски пригодной в клинической практике частичной и хотя бы временной его замены.

Речь идет о левом желудочке. Поскольку на него ложится основная нагрузка в работе сердца, он же первым выходит из строя при серьезных сердечных заболеваниях. Левый желудочек — главная нагнетательная камера; искусственный насос можно использовать в качестве вспомогательного устройства. Это значит, что вовсе не обязательно всякий раз «вживлять» протез желудочка навеки; достаточно, чтобы он на часы, дни, недели принял на себя часть нагрузки сердца. Это даст возможность мышце «передохнуть», чтобы пораженные болезнью участки успели оздоровиться. И тогда сердце в ряде случаев сумеет восстановить свою работоспособность.

Кантровиц предложил модель контр пульсатор а, так называемого «разгрузочного сердца». Это — портативный воздушный насос, который способен помочь сердцу преодолеть один из самых серьезных кризисов коронарно-сосудистой системы, когда наступает опаснейшее для жизни состояние — сердечный шок. При этом падает кровяное давление, исчезает пульс, ослабевшая сердечная мышца с трудом нагнетает кровь. Несмотря на применение самых сильных медикаментов, повышающих кровяное давление, сердце проигрывает неравный поединок со смертью.

От острой сердечной недостаточности и кардиогенного шока, от обширных инфарктов миокарда в мире ежегодно погибают сотни тысяч людей. По идее контрпульсатор должен взвалить на себя груз «качания» крови на тот срок, пока сердцу это не под силу. В эксперименте он неплохо справлялся с задачей, поддерживая необходимое кровяное давление в течение довольно длительного времени. В клинической практике контрпульсатор в качестве вспомогательного кровообращения тоже оказался полезен.

Немало приборов и аппаратов помогают хирургам лечить сердце. Внес свою лепту и контрпульсатор. Но что же все-таки делать, когда никакие «передышки», никакие лекарства не спасают больше? Когда болезнь неуклонно прогрессирует и сердце уже не в состоянии обслужить живой организм? Когда единственная возможность продлить человеческую жизнь — сменить «старое» сердце на «новое»?

Огромную работу проделали ученые в поисках «нового» сердца. Испытывались специальные массажеры и внутрисердечные насосы. Разные виды клапанов для искусственного желудочка и различные покрытия его внутренней поверхности. Насосы «наружные» разных типов и способы их подключения. Искали (и все еще ищут) причины и механизм тромбообразования и пути борьбы с ними. Устанавливали, какие приборы смогут регулировать правильный ритм работы насоса. Делали операции здоровым животным, подключая к ним модели аппаратов, и животным, которым предварительно создавали сердечную недостаточность. Изучали влияние сердечных протезов и способов их подключения на кровообращение в организме, на биохимические показатели крови и состояние ее форменных элементов.

Принципиально протез сердца так же возможен, как протезы зубов, конечностей, сердечных клапанов. Только несравненно сложнее и ответственней. Искусственное сердце должно полностью принять на себя «заведование» кровообращением в человеческом организме, что равнозначно поддержанию жизни.

Протез сердца — искусственный орган жизнедеятельности.

Человеку по идее предстоит жить с таким сердцем постоянно, не испытывая никаких неудобств и не чувствуя его, как не чувствует здоровый человек присутствия своего «родного» сердца. Следовательно, искусственный орган должен быть «вживлен» в грудную клетку вместе с источником энергии и управляющим устройством.

Весь этот агрегат не должен превышать по размерам нормальное человеческое сердце. Все «сердце» — величиной с кулак. Какой же миниатюрный нужно создать приборчик, снабжающий его энергией! С огромным, почти неисчерпаемым запасом энергии, — чтобы хватило на весь человеческий век! Совершенно очевидно, что энергия должна все время пополняться, откуда-то черпаться…

Профессор В. И. Шумаков, возглавлявший группу ученых, уже несколько лет работающих над созданием сердечного протеза в Научно-исследовательском институте клинической и экспериментальной хирургии, рассказывал:

— Мы постоянно ведем соответствующие поиски. Весьма интересны с этой точки зрения (речь идет об источнике энергии. — М. Я.) изотопы, в частности плутоний-238. Почти фантастически звучит идея использования энергии, выделяемой организмом человека в ходе обменных процессов. Но в общем это вполне реальная вещь…

И, должно быть, заманчивая — человек, ставший обладателем сердечного протеза, сам же и будет «заведовать» его энергетической базой. И уж в этом случае запасов энергии хватит ровно на столько времени, сколько должно «биться» в его груди механическое сердце.

Своего сердца у человека не будет, а протез должен работать в том же ритме, в каком работало живое сердце. Следовательно, надо найти или создать источник информации, который «подсказывал» бы необходимую частоту его сокращений; объем крови, которую он должен перекачивать в минуту; то, как он должен откликаться на все изменения внешней и внутренней среды, на болезни и волнения, на умственную и мышечную работу. Короче говоря, нужно добиться, чтобы искусственное сердце находилось в таких же гармонических отношениях со всем организмом, как сердце живое, тысячами неподсчитанных связей соединенное с ним.

Вероятно, создание сердечного протеза было бы куда реальней уже сегодня, если бы он требовал только конструкторских усовершенствований, т. е., если бы все дело было в «технических причинах». Беда в том, что механическое сердце не только (и не столько) техника, но и физиология. Точнее, физиология плюс кибернетика. То самое «искусство управлять», о котором шла речь.

Протез сердца всегда должен «знать», как ему надлежит работать, чтобы соответствовать жизнедеятельности всего организма. Целостный организм — система саморегулирующаяся; приданный ему искусственный орган — сердце — должен с предельной точностью включиться в эту саморегуляцию. Однако регулировать деятельность будет какой-то механизм.

Каким образом?

Для того чтобы согласовать искусственную и естественную системы управления, нужно досконально изучить процесс управления в организме, понять, каким образом поддерживается в нем относительное постоянство внутренней среды.

Многое уже известно науке, за прежние века накоплено колоссальное количество знаний и у медиков, и у биологов. Но все это по большей части сведения описательные, качественные, относящиеся к отдельным органам и системам. Надо как-то увязать эти разрозненные сведения друг с другом, найти их количественное соотношение, выразить математически весь грандиозный комплекс физиологических процессов.

Человек — идеально организованная система, но еще до сих пор не разгадано, как осуществляется в ней идеальное управление. До сих пор неведомо, каким образом сердце «узнает», как ему надо изменить режим работы, сколько в минуту перекачивать крови, чтобы поддерживать жизнь человека в непрерывно меняющихся внешних и внутренних условиях. Не зная этого, не зная, на чем основываются приспособительные реакции сердца, нельзя научиться управлять механическим сердечным протезом.

Как «угадает» искусственное сердце, сколько надо дать «ударов» в минуту, когда человек бежит или когда сочиняет стихи? Как оно сможет обеспечить более интенсивным кровообращением тот или иной заболевший орган? Какой темп должно оно взять, когда студент, умирая от страха, стоит перед экзаменатором, или как должно сбавить темп, когда отличная оценка уже проставлена в зачетной книжке? С какой скоростью нужно «прогонять» кровь по сосудам отдыхающего старика и по сосудам играющего в «классы» ребенка?

Не счесть вопросов, которые можно таким образом поставить. Немыслимо предвидеть и изучить все возможные ситуации, в какие попадает человек на протяжении жизни. А между тем искусственное сердце нужно приспособить именно к каждой ситуации, к любой потребности каждого человека в каждую единицу времени.

Это, казалось бы, неразрешимое уравнение с числом неизвестных, равным бесконечности, можно решить одним путем: создать модель совместной работы различных частей организма, связанных с кровообращением и дыханием. Математическую модель комплекса физиологических систем, закодированную в виде программы для электронно-аналоговой машины.

Сперва это должна быть модель для изучения процессов контроля и управления в человеке и животных, по аналогии с которыми и создается данная модель. И лишь после нее сотворить более полную и сложную, тоже математическую модель для управления искусственным сердцем.

Первая упрощенная модель подразумевает получение ответов от электронно-аналоговой машины на вопросы: как количественно связаны между собой все характеристики организма и как они связаны с кровообращением? С помощью моделирования можно разобраться в этой взаимосвязи, узнать, что происходит в физиологических системах животного, когда к нему подключено искусственное сердце. В конечном счете, изучая модель, можно найти то минимальное (один-два-три) количество самых главных показателей, по которым следует «настраивать» деятельность сердечного протеза.

Найти алгоритм управления. Только после этого можно будет создать другую программу, заложить ее в другой электронный механизм и поручить ему автоматическое управление искусственным сердцем.

Какое из двух научных направлений победит: трансплантация — пересадка — живых сердец или имплантация — вживление — механических? Или, быть может, оба направления объединятся в одно и будут дополнять друг друга?

Такая «объединительная» попытка была уже совершена в апреле 1969 года доктором Дентоном Кули. Человек, ожидавший донора для пересадки сердца — 47-летний X. Карп, — почувствовал себя так скверно, состояние его настолько ухудшилось, что, по словам Кули, он умер бы, так и не дождавшись донора. Кули решил пересадить ему искусственное сердце, обещая заменить его, как только появится подходящий донор.

Дентон Кули имплантировал больному сердце, состоящее из дакроновых волокон и пластиков и работающее от электрического датчика, к которому подключено проводами. Дакроновый протез бился в груди Карпа 63 часа. Потом его заменили сердцем «подходящего» донора. На следующий день реципиент умер.

Клинический эксперимент не был доведен до конца, поэтому никаких выводов по нему нельзя делать. Однако 63 часа работы полного сердечного протеза в организме человека — это обнадеживающе долго.

По утверждению некоторых ученых, речь о временной замене сердца протезом может идти лишь в том случае, если он безупречно проработает в организме не менее 6 месяцев; а для того, чтобы отважиться на постоянную замену, срок этот должен быть намного большим. Исследователи надеются, что «полноценное» искусственное сердце будет готово к практическому использованию в ближайшие 10 лет.

Сегодня, как мы уже знаем, ни одно из двух направлений не может быть применено для лечения людей, потому что ни в одном из них не устранены самые главные препятствия.

В Канаде подсчитали среднюю продолжительность жизни больных, которым была сделана трансплантация сердца, и больных, которым ее по каким-либо причинам не произвели, но они поступили в клинику для этой цели. Оказалось, что первые прожили после операции значительно меньше, чем вторые, не оперированные.

Это о пересадках.

А вот — о замене биологического сердца искусственным. Рассказывает известный американский ученый, профессор хирургии У. Лиллехей:

— В хирургическом лечении сердца достигнуты значительные успехи. Но что, по моему мнению, прежде всего нужно той тысяче людей, которые ежедневно погибают у нас от сердечно-сосудистых заболеваний, — так это новое сердце. Лет десять назад я заявил, что, если бы мне и моим сотрудникам дали достаточно средств на исследования, мы бы создали искусственное, механическое сердце, и его можно было бы поместить в грудную клетку. Но проблема оказалась сложнее, чем мы предполагали вначале, и теперь многие относятся к нашим усилиям скептически, резко уменьшаются ассигнования на исследования. Нам приходится думать о том, где достать деньги для продолжения работы, ведь средства требуются немалые. И тем не менее в этой области уже есть реальные успехи. Один мой коллега из Миссисипи полностью заменяет сердце животных искусственным. В среднем они нормально живут от недели до 24 дней. Я убежден, что механическое сердце поможет радикально решить проблему.

В будущем…

Так что ни для медицины, ни для физики задача пока еще оказалась не по плечу. Не исключено, что в этом беге с препятствиями вырвется вперед третье направление.

Каждый исследователь или каждая группа исследователей избирает свою дорогу. Дорог не так мало.

Явления несовместимости пытаются перехитрить разными способами. Возможную победу сулит метод специального воздействия на определенные участки центральной нервной системы. Делаются серьезные попытки преодолеть у будущих реципиентов (каждый из нас может стать таковым) нетерпимость к чужеродным тканям еще в зародышевом состоянии. Не исключено, что такую терпимость можно будет распространить и на отношения «человек — животное»: приучать зародыш или новорожденного младенца к чужим клеткам не только других людей, но и обезьян, телят, свиней (эти три вида по иммунологическим признакам оказались относительно близкими человеку). Таким образом, может быть решена и проблема доноров.

Напрашивается и более прямой путь: не лучше ли вместо того, чтобы делать прививки из смеси клеток других индивидуумов всем младенцам, чтобы приучить их к чужим белкам, «воспитывать» в этом смысле тех животных, которые будут предназначены для несения «донорской службы»? Лишать их способности вызывать образование особых глобулинов-антител в организме реципиента…

Фантастика! Но — грани между сегодняшней фантастикой и завтрашней наукой так стремительно стираются, что, по-моему, можно сделать еще более невероятное допущение.

…Хирург извлекает из груди больного никуда не годное сердце. Подключает временный протез. Передает сердце «ремонтной бригаде», где его приводят в порядок, тщательно починив все «поломки», и испытывают в изолированном состоянии. Затем искусственное сердце отключают, а отремонтированное, свое, водворяют на место, сшивают все сосуды, помогают включить в нужный ритм. После чего сердце функционирует еще много лет, до естественной смерти человека.

А может быть, наоборот? Свое, отслужившее срок, выбрасывают, имплантируют механическое, которому и вовсе нет износа.

Кому как нравится, по индивидуальному заказу…

Не знаю, как вам, но мне лично не хотелось бы получить взамен своего, сердце свиньи или даже обезьяны. Еще меньше привлекает меня искусственный заменитель. Представление о нем наводит на какие-то несерьезные и совершенно ненаучные мысли: а станет ли оно сжиматься от волнения, а будет ли колотиться в момент внезапной радости? Быть может, когда-нибудь эксцентричный молодой человек предложит моей внучке «руку и искусственное сердце»!..

Да простят мне хирурги и ученые других специальностей, упомянутых в этой книге, сей вольный стиль!

Автор тоже человек, и всего лишь человек, и сердце у него пока еще, слава богу, тоже человеческое. И право же, мне гораздо больше улыбается, если уж будет крайняя необходимость, заменить свое собственное сердце — своим же, но новым.

Нонсенс?

А ведь есть и такая возможность (тот самый «третий путь»). Точнее, пока еще только намек на возможность. Еще точнее — мечты о ней.

Начались эти мечты не очень аппетитно — с лягушек. Впрочем, принципиальной разницы в вопросе заимствования сердца между лягушкой и свиньей я не вижу. Но не пугайтесь, никто не мечтает пересаживать лягушачьи сердца! На сей раз лягушки играют роль подопытных «кроликов».

Лягушки доктора Гердона, молодого зоолога из Оксфордского университета. Совершенно особые лягушки: они родились из клеток кишечного эпителия.

Молекулярная биология — одна из молодых наук, начавших свое существование всего двадцать пять-тридцать лет назад. За эти немногие годы (для науки четверть века — не срок!) в молекулярной биологии произошло, одно за другим, несколько крупных открытий.

Имеющих прямое отношение к хирургии?

Имеющих прямое отношение к замене больных или разрушенных органов. Стало быть, к восстановлению здоровья человека. Значит, и к хирургии, и к медицине вообще.

Чтобы понять, откуда у медиков возникла отдаленная надежда выращивать «аварийные» органы из клеток самих людей, заставить утраченные или выбывшие из строя конечности, почки, печень и даже сердце «само-восстанавливаться», я хочу сделать короткий экскурс в молекулярную биологию, поскольку именно на открытиях биологов и могут основываться надежды медиков.

Первое из крупных открытий: предположение, высказанное американским ученым Д. Уотсоном и английским — Ф. Криком, о строении молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), которая, по их мнению, является хранительницей наследственной информации; почти сразу же эта гипотеза была доказана экспериментально: действительно ДНК хранит в себе «запись» о всех генах организма. Напоминаю: живая клетка состоит из упомянутой уже ДНК, из похожей на нее по структуре РНК (рибонуклеиновой кислоты) и из белка.

Второе открытие: наследственная информация с молекул ДНК передается на молекулы РНК, соединенные с особыми структурами клетки — рибосомами; рибосомы «считывают» закодированный чертеж и с помощью РНК конструируют белок; при этом каждый потомок определенного вида белка в точности похож на своего родителя. Генетический код определяет свойство жизни, форму и функцию каждого существа, каждого органа и каждой клеточки организма.

Третье открытие: в 1961 году установлена общая природа кода наследственной информации; через два с половиной года найден способ, позволяющий выяснить точное строение всех 64 кодовых слоев генов; еще через год генетики уже знают наследственный алфавит природы.

Все, что входит в понятие первых трех открытий (на самом деле они состоят из целого ряда «находок»), совершено Ф. Криком, М. Ниренбергом, Д. Маттеи, Ф. Ледером и их сотрудниками.

Четвертое открытие: А. Баев в СССР и Холли в США расшифровали самые маленькие из молекул, обслуживающие генетические таинства — молекулы транспортных РНК. Это было в 1965 г.

Пятое открытие: через два года в лаборатории А. Корнберга искусственно получили работоспособную молекулу ДНК бактериофага.

Шестое открытие: через год индиец Г. Кхорана (работающий в США) создал из химических веществ первый искусственный ген для транспортной РНК дрожжей.

И, наконец, в 1969 году сотрудники Гарвардской медицинской школы выделили отдельный чистый ген из ДНК кишечного микроба и сфотографировали его! Немедленно авторы этого феноменального труда приступили к изучению деятельности индивидуального гена. (Ген — основная единица наследственности.)

Постичь клеточный механизм самовоспроизводства — значит проникнуть в интимнейшую тайну жизни. За три десятилетия ученые проделали грандиозную работу, чтобы овладеть ключом к этой тайне. Получение отдельного «живого» гена дает возможность разрешить давний спор, от которого зависят практически все дальнейшие успехи молекулярной биологии и возможность в конечном счете научиться управлять жизнью клетки — спор о том, каким образом регулируется активность генов.

Почему человек или животное, рождающиеся из одной единственной яйцеклетки, состоят из не поддающегося подсчету колоссального числа разновидностей клеток? Каким образом клетки, содержащие в своем ядре одинаковый генетический материал, оказываются столь разнообразными? Как получается, что изначальная материнская клетка, вместо того чтобы множество раз воспроизводить самое себя, путем деления развивается в организм, состоящий из множества высокоспециализированных клеток, не способных заменить друг друга? Например, почему клетки печени годятся только для выполнения функции печени, а клетки сердечной мышцы — для выполнения насосной функции сердца?

Клетка состоит из двух частей: ядро — центр управления, в котором содержатся носители наследственных признаков — гены; и цитоплазма — фабрика, где синтезируется белок. Обе части теснейшим образом связаны друг с другом, и без прямой и обратной связи не могут существовать. Ядро, получая от цитоплазмы сведения о ее потребностях, отдает приказы, планируя деятельность цитоплазмы. Если не последует приказа — фабрика ничего не станет производить; если управление не будет знать о положении на фабрике, оно не сможет отдавать рациональные приказы.

Как «приказы», так и «сведения» вполне разумны, иначе в организме наступил бы полный хаос, скажем, вырабатывались бы сплошь только клетки кожи или одни лишь костные клетки. Но в действительности клетки «рождаются» только строго определенные, причем в великом множестве и очень тонко специализированные.

И опять-таки в изначальном счете все они происходят из одной яйцеклетки.

Вывод, который напрашивается после того, как исследователи подняли многие завесы и заглянули во многие прежде недоступные процессы, сводился к следующему: очевидно, в каждой клетке остаются неиспользованные гены, в нормальных условиях размножения не активные; но гены эти никуда не исчезают, быть может, на протяжении всей жизни организма и в каких-то определенных условиях могут стать активными.

Регенерация — самовосстановление — органов у низших животных (например, хвост у ящерицы) на этом свойстве генов и основана.

А теперь после экскурса в собственно генетику вернемся к нашим лягушкам — к лягушкам доктора Д. Гердона.

Тонким пучком ультрафиолетовых лучей доктор Гердон разрушал ядро неоплодотворенной лягушачей икринки. В освободившееся место погружал ядро, взятое из ткани, выстилающей внутреннюю часть кишечника. В результате получалась лягушка.

С детства нас учили, что нельзя в арифметических задачах складывать качественно различные вещи, например кошку с собакой. В жизни это оказалось возможным: если сложить две качественно различные единицы — ядро кишечной клетки и цитоплазму икринки, получится третья качественно иная «вещь» — лягушка. Причем, если оба слагаемых берутся от разных лягушек — например, серой и зеленой — в «сумме» получится та лягушка, от которой взяли ядро.

Но иллюзион только начинался и не случайно имен-но с клеток кишечника.

Клетки растущего головастика беспрерывно делятся. Кишечные же клетки продолжают деление часто и у взрослой особи. Но, разумеется, если клетка высоко специализирована (а кишечные клетки именно таковы), она должна действовать одним и тем же, раз навсегда заведенным образом: делиться исключительно на эпителиальные клетки кишечника. Так оно в жизни и бывает — из кишечника самопроизвольно не «рождается» ни нервная, ни мышечная ткань. И если, допустим, в ядре этих клеток и содержатся какие-либо другие гены, то они всю лягушачью жизнь остаются неактивными, находятся в спящем состоянии, и о том, что они существуют, можно только догадываться.

Собственно, теперь уже надо сказать, можно было догадываться — опыты Гердона и сотрудников перевели категорию предположений в категорию доказанных фактов. Ибо, если бы в ядре кишечной клетки не были закодированы генетические признаки всех решительно клеток целого организма, как бы тогда получилась лягушка?

С другой стороны, внутри кишечника не прыгают готовые лягушки, а функционирует нормальная слизистая оболочка, состоящая из нормальных эпителиальных клеток.

Ядро клетки владеет информацией о строении всего организма, но использует только ничтожную долю этой информации — ту ее часть, которая нужна для создания, в данном случае кишечника; все остальные сведения хранятся на дне его «памяти» — первый факт, показанный в опытах доктора Гердона.

То, что забыто, но не мертво, можно вызвать к жизни; нужны особые обстоятельства, из ряда вон выходящее положение, нужен толчок. Толчок дает цитоплазма — ядро все «вспоминает». Это второй факт, доказанный экспериментом.

Но цитоплазма, по-видимому, содержит вещество, не только стимулирующее «память» ядра, но и заставляющее его начинать деление, размножаться. Это третий вывод.

Самое поразительное то, что, размножаясь, ядро клетки кишечника вовсе не воспроизводит себе подобных — оно воспроизводит целую лягушку; т. е. ведет себя так, как будто бы является клеткой-матерью оплодотворенного лягушачьего яйца.

Эти тончайшие эксперименты заняли у исследователей не один год. Не все сразу ладилось — головастики «рождались» и вскоре погибали, так и не превратившись в лягушку. Техника опыта настолько сложна и требует такой осторожности и точности, объект операции так мал, что в большинстве случаев ядро повреждалось, и даже головастики «вылупливались» только из 30 процентов оперированных клеток. Можно себе представить, как обрадованы были ученые, когда в конце концов добились превращения головастиков в половозрелых лягушек!

Лягушка рождала многочисленное потомство, что ей и было положено от природы. Но сама-то она произошла из одного-единственного ядрышка, взятого из кишечника…

Это те минуты в жизни ученых, которые оправдывают любой труд, самые напряженные усилия, заставляют забывать обо всех неудачах — и снова пускаться в лабиринт поисков, еще более трудных и напряженных.

Следующая серия опытов показала необыкновенную мощь стимулирующего вещества цитоплазмы. На сей раз брали ядра из клеток мозга не головастика, а лягушки — эти клетки во взрослом состоянии никогда не делятся. Подсаженные в лишенную собственного ядра икринку, они через час начали готовиться к делению.

Еще серия опытов — снова удивительные факты. Оказывается, цитоплазма способна не только вызывать деятельность генов, которые в течение всей жизни животного не функционируют, но и подавлять активность ядерных генов, если в данный момент этого требуют нужды цитоплазмы.

Что же это за волшебный ключик, спрятанный в недрах безъядерной икринки? Ключик, который по «собственному усмотрению» может регулировать активность (или пассивность) ядерных генов?

Если бы знать! Тогда уже сегодня сундук с богатейшим кладом открыли бы настежь. Из него можно было бы черпать фантастические ценности, не придуманные ни одним сказочником…

«В тот день, когда мы познаем вещества, с помощью которых сможем „включать“ и „выключать“ — по желанию — различные области генетического материала, — пишет французский автор М. Пежу, — мы научимся регенерировать, модифицировать и реконструировать любые органы. Мы овладеем также самым могущественным „биологическим оружием“: сможем буквально перевернуть вверх дном все клеточные процессы, сумеем из носа сделать ухо, из печени мозг, из кожи кишечник…»

От лягушек доктора Гердона — до «аварийного запасника» органов человека… Легким пунктиром намечена пока эта тропинка; но вера в то, что когда-нибудь здесь будет проходить широкая асфальтированная дорога, уже имеет право на существование.

Доживем ли мы до этого времени? Доживут ли наши дети? Или, быть может, только внуки? Бесспорно одно — человечество доживет.