От редакции. Пять десятилетий научной жизни Андрея Николаевича Белозерского

Текст статьи

Научная биография Андрея Николаевича Белозерского (1907–1971), выдающегося отечественного биохимика и молекулярного биолога, подробно представлена во многих изданиях. Это и книга о Белозерском, изданная к столетию со дня его рождения [1], это и недавно вышедшая книга об истории кафедры биохимии растений – молекулярной биологии биологического факультета Московского университета, в создании которой Андрей Николаевич принял самое непосредственное участие [2, 3]. Поэтому в предисловии к настоящему выпуску журнала «Биохимия», в котором представлены статьи, посвященные этому замечательному учёному и человеку, мы ограничимся лишь кратким очерком его научной жизни.

Андрей Николаевич Белозерский родился 120 лет назад в тогда ещё небольшом туркестанском городе Ташкенте. Детство его было непростым. Он рано осиротел. В школе учился в Алма-Ате, где жила семья его тёти, но в 1917 году он вместе с родственниками вернулся в Ташкент. Возвращение в Ташкент было важнейшим событием в его юности и молодости. Он сам и его родня вновь стали частью ташкентской российской диаспоры.

Что собой представляли эти люди? Ещё в конце XIX века в Туркестан, который стал частью Российской империи, из разных городов России устремились настоящие подвижники: их целью было не разбогатеть, а помочь выбраться из нужды и, порой, не побоимся этого слова, дикости местному населению. Это были учителя, врачи, юристы, знатоки сельского хозяйства, музыканты, а в следующем поколении – учёные, математики, биологи, химики. Они организовывали школы и гимназии, в которых учились не только местные ребята, но и их собственные дети, и дети военных, охранявших эти края. Окончив гимназию, молодежь ехала в Центральную Россию в университеты, главным образом в Московский. Многие из них, окончив университет, по два–три года стажировались за границей. Но потом обязательно возвращались в Туркестан, чтобы учить и лечить детей, налаживать науку, сельское хозяйство. Сообщество этих людей отличалось исключительной сплочённостью, исключительной интеллигентностью, исключительной порядочностью и, если так можно выразиться, комплексом доброжелательности. Эти качества Андрей Николаевич впитал в себя в юности и сохранил их на всю жизнь.

Научная жизнь Белозерского продолжалась ровно полвека, и она удивительно логично подразделяется на пять десятилетий.

ДЕСЯТИЛЕТИЕ ПЕРВОЕ (1920–1930).
НАЧАЛО

Андрей Николаевич Белозерский начал заниматься наукой в 1922 году, как только поступил в Средне-Азиатский государственный университет (САГУ). САГУ открылся в Ташкенте всего за год до этого. Многие профессоры и преподаватели этого университета приехали в Ташкент из Москвы и некоторых других российских городов. Добирались они до Средней Азии с большими трудностями через фронты Гражданской войны, иногда по нескольку месяцев. Они стали органической частью местной русскоговорящей диаспоры, многие коренные представители которой также стали работать в Ташкентском университете. Особенно сильным в САГУ был медицинский факультет. Достаточно вспомнить преподававшего на нём великого хирурга Войно-Ясенецкого (будущего архиепископа Крымского святого Луку, канонизированного уже в наше время).

Андрей Николаевич учился на физико-математическом факультете САГУ, который готовил не только физиков и математиков, но также (подобно Московскому университету тех лет) химиков и биологов. Вскоре он занялся научной работой под руководством приехавшего в Ташкент из Москвы известного российского биохимика Андрея Васильевича Благовещенского. И именно профессор Благовещенский познакомил Андрея Николаевича с московским биохимиком Александром Робертовичем Кизелем.

ДЕСЯТИЛЕТИЕ ВТОРОЕ (1930–1940).
ПЕРВЫЕ ОТКРЫТИЯ

В 1930 году Александр Робертович пригласил двадцатипятилетнего Белозерского переехать в Москву и заняться вместе с ним организацией кафедры биохимии растений в Московском университете. Мы специально подчеркиваем возраст Белозерского – эти двадцать пять лет – потому, что, когда Андрей Николаевич сам стал руководить научными коллективами, его основной принцип был таким: «Науку должны делать молодые, их самостоятельности не нужно мешать. И только если потребуется, дайте им полезный совет». Кизеля Андрей Николаевич боготворил всю последующую жизнь и считал его своим учителем номер один.

Александр Робертович Кизель относится к тому удивительному поколению российских учёных, которые, получив образование в отечественных университетах, в течение нескольких лет совершенствовали его в университетах Германии, Швейцарии и других европейских стран. Вернувшись в Россию ещё до революции или вскоре после, они совершали здесь настоящие подвиги. В невероятно тяжёлых условиях они создавали научные школы, кафедры, институты мирового уровня. Им мы обязаны тем, что в уже в тридцатые годы в СССР развивались лучшие в мире математика и генетика, высочайшего уровня квантовая и атомная физика, многие разделы химии и теории космических полетов. Мы не должны переставать преклоняться перед этими людьми, потому что они породили наших научных отцов, дедов и прадедов.

И все-таки удивительно, что уже через какие-то три-четыре года Белозерский сделал открытие, которое впоследствии поставило его в один ряд с классиками науки о нуклеиновых кислотах. Белозерский обнаружил в нуклеиновых кислотах растений тимин, который ранее находили только в ДНК животных, и тем самым доказал универсальность распространения ДНК в живом мире [4, 5]. Добавим сюда прекрасные работы Белозерского конца 1930-х годов, посвящённые ДНК и РНК бактерий [6, 7], которые получили мировое признание уже в следующем десятилетии.

Отметим две особенности работ Белозерского. Во-первых, исключительно высокий для того времени уровень химической составляющей в его многотрудных биохимических экспериментах. Здесь необходимо ещё раз вспомнить Александра Робертовича Кизеля, который прекрасно разбирался в различиях химического состава ДНК и РНК. Ещё до революции он работал в Гейдельберге у великого Альбрехта Косселя, который как раз в это время получил Нобелевскую премию за определение химического строения компонентов белков и нуклеиновых кислот. В термине «биохимия» для Белозерского важны были обе части – и «био», и «химия». В эти годы он много занимается ДНК-связывающими белками и уже в своих ранних работах демонстрирует твердую убежденность в том, что нуклеиновые кислоты существуют и функционируют в клетке только в виде комплексов с белками [8, 9].

ДЕСЯТИЛЕТИЕ ТРЕТЬЕ (1940–1950).
МИРОВОЕ ПРИЗНАНИЕ

Война, эвакуация, трудные, хоть и освящённые Великой Победой, послевоенные годы. Андрей Николаевич тяжело переживает потерю своего учителя Александра Робертовича Кизеля. Но как только Белозерский вернулся в Москву из эвакуации в 1943 году, он включился в изучение грамицидина С, одного из двух первых отечественных антибиотиков, за год до этого открытого Г.Ф. Гаузе и М.Г. Бражниковой. Уже на следующий год вместе с этими замечательными учёными и своей ученицей Т.С. Пасхиной он публикует прекрасную работу по определению аминокислотного состава этого антибиотика-циклопептида [10].

И что могло быть благороднее, чем его решение во время Великой Отечественной войны включиться в работу по поиску и характеристике веществ, которые спасали жизни сотен тысяч людей! Пионерские работы Белозерского по антибиотикам положили начало их изучению сначала в его лаборатории в академическом Институте биохимии имени А.Н. Баха, а затем в Московском университете, где они никогда не прекращались и продолжаются до сих пор.

В 1944 году произошло событие исключительной важности. Американские учёные Освальд Эйвери и его сотрудники осуществили перенос генетически наследуемого признака из одного организма в другой с помощью свободной от белков ДНК и доказали таким образом, что гены состоят из ДНК [11]. Белозерский был одним из немногих биологов в мире, заметивших и по достоинству оценивших это открытие.

Можно легко себе представить, каким праздником души было оно для Белозерского. Ведь эта работа была лучшим доказательством того, что все, что он делал с нуклеиновыми кислотами в тридцатые годы, носит не какой-то частный характер, а имеет общебиологическое значение. И мировое признание его вклада в биохимию нуклеиновых кислот не заставило себя долго ждать. В 1946 году Белозерского приглашают выступить с пленарным докладом на первом в истории науки международном симпозиуме по нуклеиновым кислотам в Колд Спринг Харборе (США). На этот симпозиум Андрей Николаевич поехать не смог, но текст доклада отослал, и с этого текста начинается первая в истории науки монография, целиком посвященная нуклеиновым кислотам [12].

ДЕСЯТИЛЕТИЕ ЧЕТВЕРТОЕ (1950–1960).
БОЛЬШОЙ НАУЧНЫЙ ПРОРЫВ. ШКОЛА БЕЛОЗЕРСКОГО

В конце 1940-х годов американский биохимик австрийского происхождения Эрвин Чаргафф начал публиковать результаты работ своей лаборатории по изучению нуклеотидного состава ДНК, выделенной из широкого круга организмов. Он выявил несколько важных закономерностей, получивших название «Правила Чаргаффа», из которых наиболее известно правило “A=T и G=C” [13]. Все историки науки сходятся на том, что, если бы с этим фундаментальным правилом не были знакомы Уотсон и Крик, открытие двойной спирали ДНК задержалось бы на много лет.

Андрей Николаевич сразу оценил значение работ Чаргаффа и без промедления (по-видимому, единственный в мире) начал широкомасштабное изучение нуклеотидного состава не только ДНК, но и РНК разнообразных организмов. При этом вначале он концентрировался на микроорганизмах, позже сюда присоединились низшие грибы и растения. Вместе с ним над этим трудились около десятка его учеников, среди которых прежде всего нужно назвать троих – А.С. Спирина, Б.Ф. Ванюшина и А.С. Антонова. Андрей Николаевич сумел вырастить из этих молодых людей, в те годы его аспирантов и дипломников, выдающихся учёных мирового уровня. Каждый из них стал во главе крупных научных направлений, заложенных Белозерским.

Из огромного массива количественных данных о нуклеотидном составе ДНК и РНК, накопленным Белозерским и его молодыми сотрудниками, следовало несколько фундаментальных выводов. Во-первых, стало ясно, что, сравнивая соотношения гетероциклических оснований нуклеотидов в ДНК из различных организмов, можно достаточно достоверно устанавливать эволюционные связи этих организмов. Эти наблюдения легли в основу нового научного направления, названного геносистематикой. В наше время, когда стали доступными нуклеотидные последовательности тысяч геномов представителей всего царства живого, геносистематика превратилась в важнейший раздел эволюционной биохимии и геномики. Эту область биологии продолжают успешно развивать научные внуки Андрея Николаевича.

Во-вторых, сравнивая количественные соотношения гетероциклических оснований в ДНК и РНК, выделенных из самых разнообразных источников, А.Н. Белозерский и А.С. Спирин обнаружили, что если в ДНК оно меняется в широких пределах, то в РНК эти соотношения удерживаются в достаточно узком интервале величин. Большинство учёных, получив такой результат, наверное, удовлетворились бы его публикацией. Однако Спирин и Белозерский стали сразу размышлять над тем, а как же быть с недавно обнародованной и немедленно ставшей очень популярной гипотезой Ф. Крика «ДНК→РНК→белок» [14]. По Ф. Крику, генетическая информация об аминокислотных последовательностях белков, записанная в нуклеотидной последовательности ДНК, сначала переписывается в нуклеотидную последовательность РНК. Однако Спирин и Белозерский пришли к заключению, что основная часть клеточной РНК белки не кодирует, и путём очень тонкого корреляционного анализа установили, что кодированием белков занята только очень небольшая её часть [15]. Буквально через пару лет существование именно такого класса РНК было прямо доказано. Она получила название информационной или матричной РНК.

Вообще, интерес А.Н. Белозерского к РНК в эти годы был достаточно глубоким. Как всякий биохимик, тесно соприкасавшийся с А.И. Опариным, Андрей Николаевич интересовался проблемой происхождения жизни на Земле. И вот что он писал в 1957 году: «Нет никаких сомнений, что в процессе развития органического мира нуклеиновые кислоты играли значительную роль. Однако вряд ли на ранних этапах развития жизни одновременно возникли РНК и ДНК. Нам представляется, что возникновение рибонуклеотидов и затем РНК было первичным. ДНК возникла значительно позже и параллельно с усложнением функций и все большей дифференциацией протоплазмы» [16]. Таким образом, Белозерского можно с полным правом считать предвестником столь популярных сейчас представлений о «мире РНК». Можно утверждать также, что именно результаты этого периода научной жизни А.Н. Белозерского принесли ему славу одного из основоположников молекулярной биологии.

ДЕСЯТИЛЕТИЕ ПЯТОЕ (1960–1970).
ИНСТИТУТ БЕЛОЗЕРСКОГО

В самом начале 1963 года ректор Московского университета Иван Георгиевич Петровский пригласил к себе заведующего кафедрой биохимии растений биофака Андрея Николаевича Белозерского, чтобы обсудить проблему развития в Московском университете новой биологии, расцвет которой на стыке классической биологии, физики и химии бурно протекал в ведущих научных странах мира. Академия наук, возглавляемая Мстиславом Всеволодовичем Келдышем и следуя мировой тенденции, в эти годы один за другим открывала институты молекулярно-биологического профиля в Москве, в Пущино и в Новосибирске. Московский университет не мог оставаться в стороне. Два выдающихся человека приняли решение организовать в МГУ подразделение нового типа, дав ему скромное название – Межфакультетская лаборатория биоорганической химии. Иван Георгиевич предложил Андрею Николаевичу возглавить это подразделение, и он это предложение принял.

Вот что А.Н. Белозерский написал несколько лет спустя: «Иван Георгиевич…обладает исключительно важной чертой характера – предугадывать и понимать те новые научные направления, которые только что появляются или же в ближайшее время появятся и будут иметь важнейшее значение для дальнейшего развития науки и экономики нашей страны».

Основной принцип, который А.Н. Белозерский положил в основу организации Межфакультетской лаборатории, было объединение уже проявивших себя на научном поприще молодых кандидатов наук (докторами наук в лаборатории тогда были только сам Андрей Николаевич и его заместитель Илья Васильевич Березин), сотрудников ряда кафедр биологического и химического факультетов в единый научный коллектив. Их средний возраст составлял тридцать лет, и каждому из них была предоставлена возможность организовать свой небольшой научный отдел. Несколько талантливых молодых учёных были приглашены из академических институтов. Следует особенно подчеркнуть, что Андрей Николаевич делал всё, чтобы с первых шагов работы Лаборатории наладить тесное сотрудничество между её отделами. По решению И.Г. Петровского лаборатория была размещена в только что отстроенном университетском научном корпусе и была оснащена самым современным оборудованием.

Неудивительно, что уже через пять–шесть лет, ещё при жизни Андрея Николаевича, научная общественность стала рассматривать лабораторию как полноценный научно-исследовательский Институт, работающий на уровне лучших академических институтов молекулярно-биологического профиля. Когда Межфакультетская лаборатория уже и формально получила институтский статус, она стала Институтом имени А.Н. Белозерского. Лаборатория и Институт никогда не теряли и не теряют связь с биологическим и химическим факультетами. И, наконец, пришло время, когда Владимир Петрович Скулачёв, руководивший Институтом Белозерского в течение полувека, организовал новый факультет биоинженерии и биоинформатики, один самых востребованных в МГУ, органически связанный с Институтом.

Список литературы

1. Спирин А. С. (2006) Андрей Николаевич Белозерский: к 100‑летию со дня рождения. Научная и педагогическая деятельность: воспоминания и материалы, Наука, Москва.

2. Разин С. В. (2024) От биохимии растений к молекулярной биологии. 95 лет кафедры: мемуарный проект: в 2 томах, Т. 1, ООО «Буки-Веди», Москва.

3. Разин С. В. (2024) От биохимии растений к молекулярной биологии. 95 лет кафедры: мемуарный проект: в 2 томах, Т. 2, ООО «Буки-Веди», Москва.

4. Kiesel, A., and Belozersky, A. (1934) On the nucleic acid nucleoproteins of pea germ [in German], Hoppe Seiler’s Z. Physiol. Chem., 226, 160-166, https://doi.org/10.1515/bchm2.1934.229.4-6.160.

5. Белозерский А. Н. (1935) О нуклеиновом комплексе ростков семян гороха, Ученые Записки МГУ, 4, 209-215.

6. Белозерский А. Н. (1940) О количественном содержании белков и нуклеиновых кислот в бактериальной клетке, Микробиология, 9, 107-113.

7. Белозерский А. Н. (1941) О составе протоплазмы клеток Spirillum volutans в зависимости от возраста культур, Микробиология, 10, 185-199.

8. Белозерский А. Н., Черномордикова Л. А. (1940) О нуклеопротеидах и нуклеиновых кислотах зародышей пшеницы, Биохимия, 5, 133-139.

9. Белозерский А. Н. (1940) О нуклеопротеидах растительного происхождения, Ученые Записки МГУ, 36, 5-11.

10. Гаузе Г. Ф., Бражникова М. Г., Белозерский А. Н., Пасхина Т. С. (1944) Биологическая и химическая характеристика кристаллического грамицидина С, Бюлл. Эксп. Биол. Мед., 13, 3-6.

11. Avery, O. T., Macleod, C. M., and McCarty, M. (1944) Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types: induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III, J. Exp. Med., 79, 137-158, https://doi.org/10.1084/jem.79.2.137.

12. Belozersky, A. N. (1947) On the nucleoproteins and polynucleotides of certain bacteria, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 12, 1-6, https://doi.org/10.1101/SQB.1947.012.01.003.

13. Chargaff, E., Lipshitz, R., and Green, C. (1952) Composition of the desoxypentose nucleic acids of four genera of sea-urchin, J. Biol. Chem., 195, 155-160, https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)50884-5.

14. Crick, F. (1970) Central dogma of molecular biology, Nature, 227, 561-563, https://doi.org/10.1038/227561a0.

15. Belozersky, A. N., and Spirin, A. S. (1958) A correlation between the compositions of the deoxyribonucleic and ribonucleic acids, Nature, 182, 111-112, https://doi.org/10.1038/182111a0.

16. Белозерский А. Н. (1957) О видовой специфичности нуклеиновых кислот у бактерий. В кн.: Возникновение жизни на земле. Сборник докладов на Международном совещании 1957 г. (ред. Опарина А. И.) Изд. АН СССР, Москва, с. 198-205.