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

Неизбежность и стечение обстоятельств

Был ли мой путь ученого неизбежен? Моим первым домом было не нормальное жилье или квартира, а лаборатория в Институте экспериментальной биологии имени М. Ненцкого в Варшаве, где мой отец, молодой доктор медицинских наук, организовал свою исследовательскую группу. Мама тоже изучала медицину, пойдя по стопам своего отца, знаменитого врача, но позже выбрала специальность дантиста. (Ее отец считал, что женщине эта профессия больше подходит, зато ее брату позволялось стать доктором.) Мы жили в институте, потому что у нас не было денег на покупку квартиры. Моей семье пришлось начинать с нуля после Второй мировой войны.

В начале войны, когда моему отцу было семь лет, всю его семью выставили из дома в Трускавце, заставив бросить имущество и триста миль пройти пешком до лагеря, расположенного под Варшавой. Домой они больше не вернулись.

Мой отец был необычным человеком: открыто мыслящим и в то же время принципиальным, а еще мудрым, теплым и жизнерадостным. Он вдохновлял и наполнял каждый день предвкушением того, что вот-вот должно произойти экстраординарное открытие. Его все любили и поэтому, пока мы жили в институте, меня воспитывали его друзья, которые тоже были учеными. Даже когда мы наконец-то переехали из института в квартиру, поток посетителей-ученых не иссякал, так как мой отец любил раздавать неожиданные приглашения и устраивать ужины. Чтобы накормить гостей, мама и бабушка поручали мне лепить вареники из муки и брынзы — это были продукты, которые гарантированно можно было купить в ближайшем магазине.

В ту пору такая жизнь казалась мне совершенно нормальной: меня окружали ученые, и все жили в лаборатории. Я думаю, будет справедливым сказать, что хотя моя внешняя повседневная жизнь в социалистической Польше была неяркой, внутри меня она была веселой и полной удивительных открытий. Я была одной из тех маленьких девочек, которые могли ни с того ни с сего сделать стойку на руках. Жизнь — штука непредсказуемая.

И хотя я никогда не стремилась стать ученым, я провела детство среди людей в белых халатах, друзей отца и матери, коллег, студентов и гостей со всего света. Я чувствовала, что ученые — это суперпотрясающие люди с детской душой. Возможно, это и повлияло на мой будущий выбор.

Оглядываясь назад, я понимаю, что бабушка и отец носили эмоциональные шрамы войны, хотя никогда не обсуждали это и не выставляли напоказ. Они были сосредоточены на том прекрасном, что было в их жизни. Они ясно дали мне понять, что жизнь может и вдохновлять, и сталкивать с проблемами против нашей воли. Они научили меня, что материальные вещи не имеют большого значения, поскольку могут быть потеряны в считаные секунды, зато верность самому себе и умение отстаивать правду — вот что действительно важно. И зачастую не так просто.

Ребенком я обнаружила, что мне легче выражать себя через рисование, а не письмо. У меня не получалось писать непринужденно, и я, бывало, пропускала буквы, словно они терялись где-то между моим разумом и листком бумаги. Самым неприятным было то, что во время письма или разговора я иногда путала слова, внося полную неразбериху. Те, кто не знал о моей дислексии, думали, что я развлекаюсь. Но это было не так.

Во времена моего детства в Польше, как и в других странах социалистического лагеря, медицинское обслуживание было бесплатным,.но лучшее медицинское оборудование было зарезервировано для высокопоставленных членов Коммунистической партии. Создавалось впечатление, что жизнь хороша, только если ты состоишь в партии. Однако мои родители не хотели принадлежать к партийной элите. Когда наши врачи сообразили, что я дислексик, мне исполнилось семнадцать. К тому моменту учителя обнаружили, что, хотя письмо и чтение давались мне с трудом, я обладала выдающимися математическими способностями, а также могла передать свои мысли и чувства с помощью любого вида изобразительного искусства.

Что касается науки, мой муж считает, что дислексия наградила меня нестандартным мышлением. Не знаю точно, но полагаю, что дислексия приводит к неуверенности в себе, а это бывает полезным, хотя не всегда. Мама до сих пор помнит, как в детстве я сильно удивлялась, если у меня получалось что-нибудь сделать.

И даже сейчас, когда что-то идет не так, я реагирую созданием нового или повторным изобретением старого. Одну картину я перерисовывала в ответ на драматические события (и счастливые, и тревожные) так часто, что, если сложить в ряд все ее инкарнации, получится кинолента моей жизни.

Когда я была подростком, искусство для меня было больше, чем просто изображение. Это была свобода мира всемогущей сложности и потенциала цвета, света и формы.

В те годы мы носили школьную форму и вообще одевались практически одинаково, что казалось мне неестественным, и я никак не могла с этим смириться. Бабушка, мама моего отца, была необыкновенно изобретательной и могла «из ничего» наколдовать изумительное блюдо или платье. В какой-то определенный момент она полностью переключилась на заботу обо мне, пока родители были на работе, и я начала сама придумывать и шить себе наряды, делать украшения из бисера, кожи и разноцветных ниток. Цвета заряжали меня энергией. Сегодня Варшава вибрирует от энергии, но тогда это был одноцветный город из бетонных многоквартирных домов.

Товары широкого потребления были в дефиците, и людям приходилось проводить часть дня в очередях. Мои родители весь день были на работе, поэтому в очередях стояла я, чаще всего с подружкой, чтобы время не тянулось так медленно. Мне говорили, что можно зарабатывать деньги, стоя в очередях для других (по-польски такой человек назывался stacz).

Еще до возникновения «Солидарности», первого независимого профсоюза среди стран советского блока, каждый обязан был ходить на парад, посвященный Польской объединенной рабочей партии. В школах на уроках рисования дети мастерили красные цветы, прикалывали их к палочкам и шли с ними на парад. Но я не помню, чтобы моя семья участвовала в парадах. Хотя моя декорированная палочка мне нравилась, она никогда не покидала пределов дома. А я смотрела на проходящие парады из окна.

Тринадцатого декабря 1981 года мой мир стал еще более серым. За окном я увидела солдат, повсюду висели плакаты, провозглашающие, что теперь Польша находится на военном положении для подавления политической оппозиции. По улицам Варшавы катились танки. Границы были на замке, аэропорты закрыты, проезд по дорогам ограничен. Мне только что исполнилось восемнадцать, и я готовилась поступать в университет.

Ощущения были настолько сильными, что я помню все происходившее в тот день. Тем утром десятки тысяч сторонников «Солидарности» были арестованы. Из-за комендантского часа мы больше не могли гулять по вечерам. Продемократическая «Солидарность» была запрещена (но продолжила процветать в подполье). Жесткое военное положение лишь разжигало протесты и забастовки. Через полтора года его отменили.

Пластичность

Подобно клеткам развивающегося эмбриона, моя жизнь при других обстоятельствах могла бы пойти по совершенно иному пути. Например, один из уникальных подходов отца к моему воспитанию состоял в том, что он записал меня в семилетием возрасте в профессиональный теннисный клуб «Легия», принимавший открытые чемпионаты Варшавы. И пока мои друзья развлекались после уроков на детской площадке, я ехала целый час на автобусе (первое время под присмотром бабушки) на другой конец города, чтобы попасть в клуб на тренировку или соревнование, порой в ущерб школьным занятиям. Так я ездила каждый день в течение девяти лет. В итоге я влюбилась в теннис, который стал частью меня самой, но в пятнадцать лет я повредила спину и вынуждена была целый год проходить курс физиотерапии. К разочарованию моего тренера и моего отца, в семнадцать лет я ушла из тенниса.

Возможно, мое умение концентрироваться, хотя и далекое от совершенства, сформировалось на теннисных тренировках. Они научили меня тому, что принимать один мяч за раз важнее, чем думать о победе, и я вкладывала всю энергию в настоящий момент. Мой партнер по теннисному корту, Ева Гаевская, теперь Леванович, остается одной из моих лучших подруг. Невероятно, но мы подружились, соревнуясь друг против друга на чемпионате Варшавы. Наш матч состоял из бесконечных тайбрейков, и мы даже не помним, кто из нас тогда выиграл.

Судьба определяет разум так же, как и тело. В середине 1980-х, во время короткого отдыха поздним летом на побережье Балтийского моря, я пошла на концерт. После него я познакомилась с Вальдеком Мищором, барабанщиком популярной в те годы альтернативной рок-группы Mr. Zoob, для которой он писал неглупые песни с политическим подтекстом. Это была любовь с первого взгляда. Несмотря на то что мы учились в разных городах Польши (Вальдек изучал культуру в Познаньском университете, а я — биологию в Варшавском), он стал моим женихом. Это было необыкновенное и волшебное время, но через три года я разорвала помолвку. После этого мое будущее повернуло на новую, но вовсе не прямую тропу.

Вырастившая меня бабушка умерла. Это была катастрофа. Я потеряла всю свою энергию, прекратила учебу и поставила на паузу свою жизнь. Именно в этот уязвимый период Кшис Гетц, с которым я познакомилась в семнадцать, вернулся после трехлетнего пребывания в Гане. Он стал моим мужем.

Происшествия и обстоятельства меняют ход жизни подобно тому, как случайные воздействия формируют ход развития эмбриона, например жужжание молекулярного содержимого эмбриональных клеток.

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.

Рыжих полевок приходилось ловить возле польско-советской границы в Беловежской пуще — одном из крупнейших остатков необъятного первобытного леса, простиравшегося когда-то по Европейской равнине. В нашу лабораторию в Варшаве их доставляли поездом каждые две недели. Они были рыжевато-коричневыми с грязно-белым брюшком. А еще они были дикими и сильно кусались. Я выяснила это, делая им гормональные инъекции для стимуляции производства эмбрионов. К счастью, Еве Борсук, моей коллеге и лучшей подруге, пришла в голову гениальная мысль использовать толстую перчатку, чтобы полевки впивались в нее, а не в меня, пока я вынимала их и делала уколы. Это напоминало рыбалку и срабатывало! В большинстве случаев.

Развитие моих мышино-полевочных эмбрионов не заходило дальше стадии четырех-восьми клеток. Похоже, существовал некий фундаментальный блок, препятствовавший созданию межвидового гибрида. В то время мы считали, что все дело в отсутствии нормального «диалога» между клеточным ядром с геномом одного вида и окружающим молекулярным механизмом включения и выключения генов, расположенным в цитоплазме клетки другого биологического вида.

Только после нескольких месяцев ловли полевок на перчатку я осмелилась попросить Тарковского заменить их крысами. Крысы были гораздо доступнее. Получив одобрение, я погрузилась в изучение аспектов крысиной эмбриологии, в то время относительно мало известных, чтобы однажды создать мышино-крысиные эмбрионы. А затем наступил момент, оказавшийся судьбоносным.

Однажды перед рождественскими каникулами Тарковский позвал меня в свой кабинет, что само по себе было редким событием, и сообщил неожиданную новость. Фонд Сороса (созданный американцем венгерского происхождения с одноименной фамилией) впервые решил наградить нескольких польских студентов и аспирантов из разных исследовательских областей годовой стипендией для обучения в Оксфорде. Тарковский знал, что для меня это была великолепная возможность провести свои исследования, ведь прямо перед тем, как я начала с ним работать, он сам некоторое время проводил исследования в Оксфорде, где познакомился с Крисом Грэхемом и Ричардом Гарднером — двумя выдающимися учеными и важными персонажами моей истории.

Тарковский предложил мне подать заявку, но подчеркнул, что в случае успеха я должна после Оксфорда вернуться обратно в его лабораторию. Я вписала свою научную идею в план экспериментального исследования и подала заявку на стипендию. Через несколько месяцев я оказалась в числе отобранных для собеседования с группой оксфордских ученых. И, к моей радости, я получила стипендию Сороса.

Тогда я уже была замужем за Кшисом Гетцем, инженером, с которым познакомилась в семнадцать лет во время катания на лыжах. Кшис преуспел в этом виде спорта. Быстрый, яркий, с великолепным чувством юмора, он был из тех, кто может зажечь любую вечеринку, едва переступив порог, а также моей первой настоящей любовью. Несмотря на нежелание расставаться, мы оба знали, что возможность обучения в Оксфорде нельзя упускать.

Насколько я помню, нас было девять удостоившихся чести учиться в Оксфорде. Мы были весьма колоритной группой, и хотя нас разбросали по разным колледжам, мы регулярно встречались в конце дня, преимущественно на вечеринках. Нашим наставником был знаменитый польский философ и писатель Лешек Колаковский — один из главных вдохновителей «Солидарности», которому пришлось покинуть Польшу по политическим причинам. С тех пор большую часть карьеры он провел в Колледже всех душ. Мои же воспоминания об Оксфорде тесно связаны с колледжем Эксетера. Этот колледж был создан еще в Средневековье, и мне казалось, что я попала на страницы учебника истории.

После окончания стипендии Колаковский подарил мне талисман в виде стеклянной птицы (я до сих пор ее храню) и поддерживал со мной связь, присылая ободряющие письма. Хотя Колаковский был вдохновляющим человеком, с которым я вела философские беседы большую часть времени, моим главным интересом оставалась экспериментальная эмбриология.

Оксфордские клоны

На новом месте я начала работать с Крисом Грэхемом, еще одним основателем экспериментальной эмбриологии млекопитающих. Крис был первым учеником Джона Гёрдона, который сам по себе стал центральной фигурой в моей жизни. Тогда я не имела никакого представления о научном наследии Криса и, честно говоря, о достижениях Джона Гёрдона тоже. Но вскоре я узнала, что Джон проводил новаторские эксперименты по клонированию лягушек и затронул главный вопрос, зревший в умах клеточных биологов десятки лет: являются ли клетки взрослого организма генетически идентичными оплодотворенному яйцу, из которого произошли?

В 1960-х Крис Грэхем вдохновился успешным клонированием лягушек Гёрдона и попробовал провести свой эксперимент, основанный на оксфордском исследовании Генри Харриса, который с помощью вируса соединил клетки мыши и человека и получил гетерокарион, содержащий генетический материал обоих видов. Вирус позволял ввести клеточное ядро (часть клетки, где находятся генетические инструкции) в яйцеклетку, не повреждая ее иглой. В 1969 году Крис взбудоражил общественность своей, как он выразился, возмутительной статьей, пророчившей неизбежность успешного ядерного переноса у млекопитающих, то есть клонирования. Когда я в 1990 году приехала в Оксфорд, Крис Грэхем был занят не клонированием, а геномным импринтингом, при котором гены одного из родителей избирательно отключаются и остаются неиспользованными.

Оксфорд отличался от Варшавы во всех отношениях. Там я могла работать в хорошо оборудованной лаборатории, что было замечательно, но я была далеко от семьи, мужа и друзей, а это меня не радовало. Тем не менее все было настолько захватывающим, что у меня возникло внетелесное ощущение, словно я смотрела фильм со своим участием.

Мне повезло, что Крис был добрым и терпеливым. В то время я плохо говорила по-английски и со мной было трудно общаться, а склонность Криса превращать почти каждое предложение в шутку вовсе не облегчала процесс. Часто мне оставалось только догадываться, о чем он хотел сказать, и вежливо смеяться в ответ. Да уж...

Для моих экспериментов Крис выделил помещение рядом с местом, где содержались лабораторные животные, поэтому обычно я целый день проводила одна, так как молекулярные биологи были двумя этажами выше. Несмотря на то что я провела там лишь год, опыт работы в лаборатории Криса оказал на меня глубокое влияние не только с точки зрения науки и встречи с чудесными людьми, но и возможности почувствовать иную жизнь.

Я не вылезала из лаборатории, пытаясь понять механизм активации генома — одно из первых критически важных событий в жизни, когда инструкции, содержащиеся в ДНК самой оплодотворенной яйцеклетки, начинают использоваться вместо инструкций, унаследованных от яйцеклетки и сперматозоида в форме генетического материала рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белков. Я хотела выяснить, каким образом активируется ДНК крысиного эмбриона, чтобы направлять его последующее развитие.

Этот вопрос я могла изучить только в Оксфорде, поскольку в Польше в те годы не было соответствующих технологий. По нашему мнению, причина невозможности создания крысино-мышиного эмбриона заключалась в том, что в процессе развития геномы двух этих видов активировались в разное время, и именно в Оксфорде я могла проверить эту идею непосредственно. Мы знали, что геном эмбриона мыши впервые активируется тогда, когда эмбрион состоит из единственной клетки, а при его расщеплении на две клетки наступает основная волна активации генов. Я хотела узнать, когда именно происходит это критическое событие в эмбрионе крысы.

И я выяснила, что геном крысы активируется чуть позже, ближе к завершению двухклеточной стадии [2]. Вероятно, в этом и была одна из причин недостаточной активации крысиных генов в яйцеклетке мыши. Но мне не выпало шанса проверить, являлся ли этот факт главной помехой созданию крысино-мышиных гибридов. Моя стипендия и время в Оксфорде подошли к концу, и я вернулась в лабораторию Тарковского.

Пока я училась в Оксфорде, мой муж построил для нас дом недалеко от Варшавы, в деревне Михаловице, где жила его семья, а многие местные дома были созданы его дедушкой-архитектором. Это был мой первый собственный дом, в котором было даже место для студии, так что я могла бы больше заниматься рисованием и, вероятно, забросить науку. В каком-то смысле это было блаженство. Я любила наш дом, меня так и подмывало укрыться от всего мира в этом семейном раю.

Примерно в этот период несчастный случай парадоксальным образом изменил мою жизнь к лучшему. В 1993 году я поскользнулась на первом зимнем снегу и сломала правую руку. Старомодная гипсовая повязка мешала мне водить машину, поэтому я не могла ездить в лабораторию. Внезапно я получила массу времени для исследования других своих интересов. Без правой руки рисовать не получалось, зато я могла писать. Я начала сочинять стихи (они были ужасные, и с радостью сообщаю, что я их уничтожила). Потом я поняла, что могу использовать это время для описания моих экспериментов в рамках докторской диссертации, и Тарковский одобрил мою идею. На следующий год я получила докторскую степень.

Моя новая квалификация, по сути, ничего не изменила. В лаборатории Тарковского я занимала штатную должность, поэтому продолжила проводить исследования и преподавать. Мой муж решил превратить серые и разваливающиеся мостовые в разноцветные тротуары и основал для этого фирму Байта. Забавно, но эта идея пришла ему в голову во время нашего медового месяца в Вене. Со временем он увлекся этой работой так же, как я — исследованиями.

Кшис мирился с моей научной жизнью. Хотя его не особо радовал тот факт, что я проводила в лаборатории столько времени. А мне не нравились мои заграничные командировки. Он никогда не пытался меня остановить, но нам обоим было ясно, что во время семейных встреч лучше не говорить о науке. Меж тем Тарковский выразил надежду, что опыт работы за границей удовлетворил мое любопытство. И мне, разумеется, льстило его желание оставить меня в своей лаборатории. Друзья тоже хотели, чтобы я никуда не уезжала. Но у жизни были на меня другие планы. Шаг за шагом она уводила меня из Польши.

Хотя Тарковский любил держать своих воспитанников при себе, один из них, Яцек Кубяк, все-таки ускользнул. Он подал заявление на должность аспиранта в лаборатории Бернарда Маро, находившейся в институте Жака Моно в Париже. Обосновавшись там, Яцек обнаружил, что Маро не терпелось выяснить, можно ли перенести на крыс те исследования, которые его команда проводила на мышиных эмбрионах. К тому времени я сделалась экспертом по крысиным эмбрионам, что было редкостью, и Яцек убедил Маро принять меня. Следующие три года Французский национальный центр научных исследований финансировал мои визиты в Париж, совершаемые каждое лето, когда я была свободна от преподавания в Варшавском университете.

Удивительно, но мы умудрялись публиковать исследования каждое лето. Великих открытий не было, но понемногу выстраивался относительно неизведанный мир крысиной эмбриологии. Там я впервые попробовала конфокальный микроскоп; его потрясающие красочные трехмерные изображения наполнили мои исследования силой визуализации и подарили просветление, которое приходит с научным искусством.

Мне нравилась жизнь в Париже; запомнились прогулки, городская архитектура, художественные галереи, chaussons aux pommes[3] и кино — кажется, я пересмотрела всего Джона Кассаветиса, но не только. Мне повезло, что за меня взялась кузина мужа Агнешка Вегларска (ныне де Рулак), по случайному совпадению проживавшая в Париже. Очень красивая и щедрая, с отличным чувством юмора, она приступила к организации нашей светской жизни (теннисные матчи в Люксембургском саду, кафе и винтажные магазины в Ле Маре), а я развлекала ее вечерним посещением вивария, когда подготавливала крыс к экспериментам следующего дня. Всякий раз, думая о Париже, я вспоминаю не только свою работу, но и наши с Агнешкой приключения.

В Париже у меня была возможность продолжить свои постдокторские исследования, однако я уже не была такой пластичной, как раньше, когда пребывала в восторге от академического духа и традиций Оксфорда. В итоге моим следующим пунктом назначения стал Кембридж. Разумеется, чисто случайно. Во время двухдневного визита в Кембридж я повстречалась с одним из своих самых сильных вдохновителей — ученым Мартином Эвансом, который в 1981 году выделил эмбриональные стволовые клетки, способные превращаться в любые клетки организма. В 2007 году за эту работу (к которой мы вернемся в главе 10, когда будем обсуждать регенеративную медицину) он удостоился Нобелевской премии.

Хотя к тому моменту я уже интересовалась стволовыми клетками, всерьез меня увлек ими Билл Колледж из исследовательской группы Мартина, изучавший ген c-mos и его роль в созревании яйцеклетки. Если бы Мартин не пригласил меня в свою команду и я бы не получила двухгодовую стипендию от Европейской организации молекулярной биологии, я до сих пор была бы в Варшаве.

Нелегко было покидать дом на два года, я испытывала смешанные эмоции. Но в конце 1995 года я прибыла в Кембридж и погрузилась в науку и академический образ жизни, который никогда раньше не считала своим. Наука возобладала над всем, оставив в моей жизни не так много места для чего-то другого.

Благодаря удаче я работала в Кембридже сразу с двумя людьми, исключительными как с профессиональной, так и с человеческой точки зрения. Один из них, разумеется, Мартин. Другой — сам Джон Гёрдон, еще сильнее повлиявший на мою жизнь и научную деятельность. Кажется, наше общение вдохновляло не только меня, ведь через несколько лет Джон получил Нобелевскую премию за важнейшее открытие того, что зрелую клетку, например кожи, можно снова сделать эмбриональной.

Первые годы работы в Кембридже с Мартином были не только насыщенными, но и (не могу выразиться иначе) сбивающими с толку. Данные моих исследований впервые подсказывали, что именно подталкивает клетки эмбриона на конкретный путь развития. Эти результаты (противоречащие привычным представлениям, на которые повлиял мой наставник Тарковский) показывали, что судьба клеток определяется гораздо раньше, чем считалось. В это неожиданное открытие никто не верил. И поначалу я тоже.

У людей все иначе?

Хорошо известно, что более «примитивные» лабораторные животные (лягушки, дрозофилы, круглые черви) начинают свою жизнь по плану: говоря простыми словами, яйцеклетки этих существ определяют судьбу отдельных клеток организма. Все потому, что яйцеклетка полярна (имеет разные «концы») и при расщеплении надвое каждая клетка наследует разный конец материнской клетки, а значит, и разную информацию — «адрес», определяющий судьбу. У таких организмов потеря одной клетки приводит к потере структуры, вырастающей из этой клетки. Подобное развитие называют мозаичным. Но если потомки оставшейся клетки по-прежнему могут дать начало тем структурам, за которые отвечала потерянная клетка, эмбрион называют регуляционным.

Есть множество примеров полярных яйцеклеток. Яйца дрозофил имеют градиент белков, обусловленный генами Bicoid и Hunchback и помогающий создать шаблон будущих головы и груди эмбриона дрозофилы, в то время как задняя часть насекомого формируется генами Nanos и Caudal. Как ясно из названия, ген Hunchback (горбатая спина) важен для развития туловища (груди) дрозофилы. Изящные исследования Христианы (Янни) Нюслайн-Фольхард и Эрика Вишауса продемонстрировали то, как гены закладывают ось и части тела дрозофилы. В 1995 году они получили за эту работу Нобелевскую премию, разделив ее с Эдом Льюисом из Калифорнийского технологического института (Калтеха), который десятки лет исследовал генетические мутации дрозофил, трансформирующие их жужжальца в дополнительную пару крыльев. Поразительно, но гены, ответственные за эти метаморфозы, очень консервативны и присутствуют у нас с вами; разница в том, что у млекопитающих развитие идет гибким путем, а у насекомых — ригидным путем. Полярность яйцеклеток мух такова, что еще до оплодотворения задается четкое направление будущего развития, зато у млекопитающих нет такой жесткой детерминированности.

Сперматозоиды тоже играют важную роль в формировании плана тела. Развитие яйцеклеток лягушек и круглых червей зависит от точки проникновения в них сперматозоида [3]. При оплодотворении яйцеклетки червя происходит неравномерное распределение так называемых РAR-белков. Они помечают те клетки, которым суждено стать передом червя, или передним отделом, и те, которым суждено стать задним [4]. PAR-белки регулируют полярность клеток во многих контекстах и у самых разных животных, включая (как мы увидим дальше) эмбрионы млекопитающих. Их универсальность позволяет предположить, что они являются потомками древнего «расцветочного» механизма.

Мартин Джонсон вместе со своей командой из Кембриджского университета выяснил, что на восьмиклеточной стадии все клетки мышиного эмбриона приобретают наружно-внутреннюю полярность. Тем самым закладывается фундамент для двух клеточных линий, когда от дочерней клетки, унаследовавшей наружную часть материнской клетки, получаются клетки трофоэктодермы, формирующие плаценту, а дочерние клетки, наследующие внутреннюю часть материнской клетки, создают эпибласт — слой прогениторных клеток, строящих будущий организм [5]. В самые первые дни моего пребывания в Кембридже мы обнаружили, что эта полярность вызвана неравномерным распределением РAR-белков [6].

Когда-то в конце 1950-х было выдвинуто предположение, что развитие млекопитающего тоже начинается с полярной яйцеклетки [7]. Затем эта идея была похоронена. Одна из причин состояла в том, что, в отличие от лягушек, яйцеклетки мыши и человека выглядят более однородными. Но главной причиной является онтогенетическая пластичность. Она наделяет эмбрион млекопитающего способностью к уже упомянутому регуляционному, гибкому развитию, в противоположность мозаичному, негибкому. Считалось, что эта пластичность вызвана идентичностью всех клеток, не имеющих предрасположенности к конкретному пути развития.

Именно поэтому в конце 1990-х меня шокировало обнаруженное мною доказательство того, что клетки эмбриона млекопитающего не идентичны друг другу. Сначала я не могла согласиться с собственным открытием, но чувствовала, что не должна о нем забывать, даже если оно противоречит существующим представлениям. Без этого случайного открытия моя жизнь сложилась бы иначе.

Цветные клетки

На ранних этапах обучения в 1980-х я с удивлением узнала, что судьба эмбриональных клеток не предопределена. Меня это заинтриговало, ведь природа, антропоморфно выражаясь, рисковала, отдавая начало жизни на волю случая и не направляя ключевые онтогенетические события в конкретную сторону. Учитывая, что специфические стадии эмбрионального развития приурочены к определенному периоду беременности, я не могла понять, как путь индивидуальной клетки может быть таким непредсказуемым.

На заре своей исследовательской деятельности я хотела выяснить, откуда берется онтогенетическая пластичность. Мне хотелось раскрыть детали этой экстраординарной самоорганизации. У меня не было никаких практических целей. Это было просто страстное желание разобраться, на чем клетки основывают свой выбор. Я чувствовала, что лучше начать с отслеживания судьбы отдельных клеток, с момента их появления и на протяжении всего периода делений, пока они не станут собственно клетками эмбриона (ребенка) или клетками плаценты или не исчезнут в процессе. Я хотела придумать специальную краску, подчеркивающую все захватывающие подробности танца жизни, которые так долго оставались невидимыми.