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

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.