О том, как чтение Герберта Уэллса может привести к изменениям в сознании, как куриные эмбрионы могут привести к Нобелевской премии и какую роль в жизни ученого играют жуки и бойскауты, рассказывает наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».
Сэр Фрэнк Макфарлейн Бернет
Родился 3 сентября 1899 года, Траралгон, Виктория (колония Великобритании)
Умер 31 августа 1985 года, Мельбурн, Австралия
Нобелевская премия 1960 года по физиологии и медицине (1/2 премии, совместно с Питером Медаваром). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие искусственной иммунной толерантности (for discovery of acquired immunological tolerance)».
«Величайший биолог, произведенный на свет Австралией» (так было написано в официальной биографии нашего героя как члена Королевского общества) родился в предпоследний год XIX века в австралйском городе Траралгон. Точнее, городом-то он стал лишь в 1964 году. Сейчас в нем живет чуть больше 25 тысяч жителей, а сколько их было больше века назад?
Отец нашего героя, Фрэнк Бернет, переехал в Австралию в юности. Его отец, то есть дед будущего «самого знаменитого сына Траралгона» (sic!), был известным шотландским архитектором. Мать Бернета, Хадасса Поллок Маккей была на поколение дольше укоренена в краю антиподов: сама она уже была местной уроженкой, а вот ее отец, еще один дед Бернета, был школьным учителем в Глазго и переехал в Австралию в 1850-х годах.
Вообще-то основным именем нашего героя считалось имя Макфарлейн. Все детство и юность второго из семи детей четы Бернетов звали просто — Мак. Когда Маку исполнилось десять, семья переехала в Теранг в Западной Виктории. Именно там, на берегу озера Теранг и началась любовь Бернета к биологии. Он начал собирать жуков (и параллельно записался в бойскауты, что давало больше возможностей для поиска насекомых). И проникся этим делом настолько сильно, что энтомологом-любителем он остался до конца дней своих. Ну и вопрос с выбором дела будущего оказался тоже закрыт навсегда.
Дома у Бернетов книг по биологии не было, зато была старая, изданная в 1860-х годах, Chambers encyclopaedia. Мак прочитал и перечитал все статьи из нее, связанные с биологией, увлекся даринизмом. Затем родители купили ему знаменитую «Естественную историю» Харсмворта, а он сам написал в Мельбурн запрос «что есть у вас про жуков» и ему прислали перевод фабровской книжки Souvenirs entomologique.
Но пришло время вступать во взрослую жизнь. В 1917 году он поступил на медицинское отделение Ормонд-колледжа Мельбурнского университета. И читал, читал, читал – расширяя свои горизонты знаний и выстраивая свою внутреннюю систему ценностей. И если в детстве он был традиционным религиозным мальчиком, то к выпуску сделался настоящим агностиком. Его героем был Чарльз Дарвин, а его взгляды на науку и ее взаимодействие с обществом формировали популярные статьи и книги Герберта Уэллса.
Обучение медицине в то время шло по сокращенной системе: пять лет вместо шести (Первая мировая ко времени поступления Бернета еще не завершилась) – и еще два года на то, чтобы получить степень MD.
В тот же год он прочитал классическую работу Феликса д'Эрелля, посвященную вирусам бактерий, бактериофагам «Бактериофаг: его роль в иммунитете» (Le Bacteriophage: son role dans l'immunite, 1921). Бактериофаги стали основной темой ранних исследований нашего героя. И эти исследования были настолько успешны, что ему предложили написать главу о бактериофагах в издании Медицинского исследовательского совета A system of bacteriology in relation to medicine.
В 1925 году Бернет отправился в Лондон, работать в Листеровском институте (характерная деталь – он отплыл не пассажиром, а судовым врачом). В 1928 году случилась Бундабергская катастрофа – гибель 12 детей от противодифтерийной сыворотки (читайте о ее создании в нашей самой первой главе проекта, посвященной Эмилю Адольфу фон Берингу). И наш герой проводил исследования, которые показали: дети погибли, потому что сыворотка была загрязнена стафилококковой инфекцией. Видимо, это потрясение заставило Бернета вернуться в Австралию.
Впрочем, на родине он пробыл всего три года – в 1931 году его снова пригласили в Британию. И не абы кто, а сам Генри Дейл, будущий лауреат Нобелевской премии 1936 года, а пока что – директор Национального института медицинских исследований в Хэмпстеде.
Бернет проработал там три года, сделав за это время одно из важнейших своих открытий, которое потом и приведет его к Нобелевской премии – не напрямую, конечно. Хэмпстед был в то время крупнейшим мировым центром по исследованию животных, и Бернет внес в это положение важный вклад, разработав метод выращивания вирусов в курином эмбрионе. Более полутора десятков лет это был самый передовой метод культивирования вирусов, пока в 1947 году еще один будущий нобелиат, Джон Эндерс, не сумел культивировать вирус полиомиелита в тканях.
Однако, видимо, родину Бернет любил больше, чем самую крутую вирусологическую тусовку в мире, и поэтому когда ставший ему за эти годы большим другом сэр Генри Дэйл, предложил ему постоянную позицию в своем институте, Бернет отказался и вернулся домой.
В Австралии Бернет получил неплохую должность, заместителя директора Института Уолтера и Элизы Холл в Мельбурне, по направлению вирусологии. Однако первое свое крупное открытие он сделал в области классической микробиологии. В 1937 году австралийский патолог Эдуард Холлбрук Деррик обнаружил необычную лихорадку – новое заболевание, которое получило название «лихорадка ку (Q fever). Здесь Q – сокращение от слова query, обозначающего знак вопроса. Сам Деррик так и не смог обнаружить возбудителя заболевания. Бернет сумел выделить микроорганизм из одного из пациентов Деррика, а затем и показать, что возбудитель заболевания относится к бактериям из группы риккетсий. Теперь возбудитель лихорадки ку носит название Coxiella burnetii. Родовое имя она получила в честь американского микробиолога Геральда Кокса, который внес большой вклад в изучение микроба. Кстати, сейчас мы знаем, что Бернет ошибся — Coxiella burnetii не риккетсия, этот микроорганизм скорее ближе не к возбудителю сыпного тифа, а к возбудителю болезни легионеров.
Сам же Бернет к тому времени переключился на изучение вируса гриппа. Постоянная работа с вирусами постоянно заставляла задумываться – почему организм чаще всего может себя защитить от вирусов, а эмбрион – нет (иначе бы в курином эмбрионе нельзя было бы выращивать вирусы).
Слово Antikörper – антитело – придумал еще Эрлих в начале века. Однако от этого слова и теории боковых цепей Эрлиха до понимания того, как работает иммунитет, было далеко. Теорий было много, и об этом писал сам Бернет: «Согласно селекционным теориям – антиген [то, на что реагирует антитело] активизирует уже имеющуюся специфическую реакцию; в соответствии же с инструктивными теориями антиген вызывает формирование новой такой реакции в соответствующих клетках».
Однако стройную картину испортил первооткрыватель групп крови Карл Ландштейнер. Он показал, что антитела могут вырабатываться и на веществах, которых в природе не существует. Поэтому селекционные теории отпали и настал звездный час инструктивных (кстати, самую серьезную теорию придумал Лайнус Полинг, согласно которой антигены захватываются клетками и молекулы антител обволакивают их, образуя тем самым плотно подогнанную своеобразную «матрицу»).
Но возникал логичный вопрос: почему тогда организм не атакует сам себя? Бернет считал это самым слабым местом инструктивных теорий, и называл вопрос «ключевой проблемой иммунологии». Однако сам австралиец знал, что в куриных эмбрионах вирусы прекрасно размножаются. Значит, на ранних стадиях развития у плода иммунитета нет.
Идея Бернета состояла в том, что мы не вырабатываем антитела ко всем веществам, которые попадают в их организм на ранних стадиях развития, и что такой ранний контакт играет ключевую роль в самораспознавании и толерантности к собственным белкам.
Бернет попытался вызвать искусственную иммунную толерантность у курицы, воздействуя на эмбрион определенными антигенами. Сначала ничего не получилось, но потом, как оказалось, для формирования длительной толерантности контакт с антигеном также должен быть длительным. Успех пришел к другому ученому – Питеру Медавару, который пересаживал кожу от одного теленка к другому и выработал толерантность организма к тканям другого – потом можно было пересадить любой орган от этого животного во взрослом состоянии без отторжения.
Позже появилась клонально-селективная теория, согласно которой в организме воззникают клоны клеток, иммунокомпетентных в отношении различных антигенов; антиген избирательно контактирует с соответствующим клоном, стимулируя выработку им антител. При этом есть некий механизм создания некоего первичного набора сочетаний антигенов – и механизм последующего удаления ответов на собственные «антигены».
Итогом стала Нобелевская премия Бернету и Медавару в 1960 году. А разгадка тайн иммунитета продолжилась – еще не одна и не две высшие научные награды будут посвящены этой проблеме.