01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Медицина
9 декабря 2017
Нобелевские лауреаты: Отто Варбург. Как дышит клетка?

Один из первооткрывателей митохондрий

Немецкий биохимик, доктор и физиолог Отто Варбург
Wikimedia Commons/Indicator.Ru

О знаменитом отце – и еще более великом сыне, об одном страхе Адольфа Гитлера, о цитатах в Интернете и несостоявшейся второй Нобелевской премии одного из самых известных цитологов XX века рассказывает наш сегодняшний выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Отто Генрих Варбург

Родился 8 октября 1883 года, Фрайбург, Германская империя.

Умер 1 августа 1970 года, Западный Берлин.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1931 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие природы и механизма действия дыхательного фермента (for his discovery of the nature and mode of action of the respiratory enzyme)».

Про нобелевского лауреата по физиологии и медицине 1931 года можно смело говорить: он родился с золотой ложкой во рту. Единственный сын из четырех детей в семье Элизабет Варбург и Эмиля Варбурга, потомка еврейского банкира, очень талантливого музыканта и профессора физики. Нужно сказать, что отец нашего героя был не просто профессором. Он вообще был не самым последним человеком в науке и в «нобелевской тусовке». Он был автором экспериментального подтверждения кинетической теории газов, подтвердил планковскую теорию излучения и фотохимический закон эквивалентности Эйнштейна (кстати, и с Планком, и с Эйнштейном Эмиль Габриель Варбург был весьма дружен, и оба великих физика часто гостили у Варбургов дома, став постепенно друзьями и Варбурга-сына).

84b5a453982f31cecc37dc55e3a6144bfc1b6491
Эмиль Варбург
Wikimedia Commons

И если бы ему чуть больше сопутствовала удача, то мы бы имели уникальный случай – совершенно независимо друг от друга отец и сын получают нобелевские премии в разных областях, причем с разницей в два года. Такого в истории Нобелевских премий не было, но факт остается фактом: в 1929 году 83-летний Эмиль Варбург был номинирован нобелевским лауреатом по физике Джеймсом Франком на премию. Не сложилось, однако сам Варбург-старший оставил немалый след в нобелевской истории. С самого первого года премии он имел право номинировать на «нобелевку» и активно им пользовался. Можно сказать, что самая первая нобелевская премия Вильгельму Конраду Рентгену – его рук дело, потому что и он тоже номинировал соотечественника. Всего своим правом предлагать ученого на премию Варбург воспользовался 30 раз. Среди его «протеже» – Эрнест Резерфорд и Сванте Аррениус (которые в итоге получили премию, но по химии), в физике он номинировал получивших в итоге премию Макса Планка, Хейке Камерлинг-Оннеса, Джона Уильяма Стрета (лорда Рэлея), Анри Беккереля, Пьера и Марию Кюри, Уильяма Брэгга-старшего, Вильгельма Вина, Джозефа Джона Томсона, Петруса Дебая, Йоханнеса Штарка, Макса фон Лауэ, Альберта Эйнштейна. Так и не получилось у Варбурга сделать нобелиатами абсолютно заслуженных Джеймса Дьюара (вместе с Оннесом), Фридриха Кольрауша и Отто Луммера. Так что стоит признать, что из Варбурга получился весьма и весьма успешным «лоббистом» нобелевских лауреатов.

36b492e16c97626708be9dc61a47e6abe57fbb94
Друг семьи Варбургов, Альберт Эйнштейн
Wikimedia Commons

Естественно, в такой среде развитие юного Отто шло в режиме максимального благоприятствования. Среднее образование он получил в очень престижной берлинской гимназии Фридриха Вердера. А вот начало своего высшего образования Варбург-младший получал во Фрейбургском университете (1901 год). Впрочем, как и было принято в те годы в Германии, он через пару лет сменил университет, переехав в Берлин и начав работать в лаборатории еще одного друга семьи – Эмиля Фишера, который к тому времени уже стал Нобелевским лауреатом по химии (домашнее задание для тех, кто читает все материалы нашей рубрики – постарайтесь сосчитать, скольких нобелевских лауреатов учил этот выдающийся химик-органик).

Впрочем, «классическим» химиком-органиком Варбургу было не суждено стать. Он решил найти способ лечения рака и снова отправился учиться. После получения докторской степени по химии в 1906 году, Отто отправляется в Гейдельберг – получать медицинское образование и поработать в лаборатории выдающегося терапевта и физиолога, Людольфа фон Креля.

3f2a177f924956e66ac00f0158124abc83c50b21
Людольф фон Крель
Wikimedia Commons

Кстати, именно там вместе с Варбургом работал еще один будущий Нобелевский лауреат, его ученик, который в 1922 году получил премию за изучение метаболизма клеток – Отто Мейергоф. Вероятно, именно поэтому уже первая научная работа Варбурга была посвящена дыханию и метаболизму – в 1908 году он доказал, что после оплодотворения икринки морского ежа начинают потреблять кислород в шесть раз активнее, чем до оплодотворения.

В 1911 году наш герой стал дважды доктором, получив звание доктора медицины. Три оставшиеся до войны года время Варбурга было поделено между Гейдельбергом и Неаполем, где располагалась крупнейшая в Европе зоологическая станция, где Варбург проводил свои эксперименты. Уже в 1913 году Варбург в клетках печени морской свинки выделил субклеточные частицы и назвал их гранулами, впервые связав их с клеточным дыханием. Так были в очередной раз открыты митохондрии (их открывали с середины XIX века) – и впервые была частично поняты их функции. Впрочем, какое-то время Варбург отрицал химическую природу клеточного дыхания.

500594ef1eb793b859b8bb1b5120ecb25353b572
Митохондрии
Wikimedia Commons

Началась война, и Варбург (как и многие ученые по обе линии фронта) ушел добровольцем на фронт, в кавалерию, был ранен на русском фронте, получил Железный крест и был абсолютно счастлив: он впервые увидел настоящую жизнь, приобрел настоящих боевых друзей, научился ценить совсем другие ценности, в отличие от тех, которые были в ходу у людей его круга. Тем не менее, он вернулся в науку – незадолго до окончания войны, по просьбе друзей Отто, ему написал письмо сам Альберт Эйнштейн, красноречиво убедивший его, что и в науке есть нужные и полезные вещи. «Вы один из самых обещающих молодых физиологов Германии... Ваша жизнь постоянно висит на волоске... Это ли не безумие? Неужели Вам не найдется замены?», - писал Эйнштейн. Варбург вернулся в академическую среду – но верховая езда станет его любовью до самой смерти, до девятого десятка жизни.

Начались новые работы. Снова Варбург пытался разгадать секрет рака – уже на основе клеточного дыхания. Варбург предположил, что окислительные ферменты для реакций, в которых конечные продукты расщепления глюкозы окисляются в дальнейшем до двуокиси углерода и воды, были связаны с этими «гранулами»-митохондриями. Целью Варбурга стало найти биохимические триггеры, которые превращают нормальные клетки в раковые, с неконтролируемым ростом. Экспериментируя с тканевыми срезами, Варбург начал измерять, сколько потребляют кислорода нормальные и опухолевые ткани. Оказалось, что и те, и другие клетки «едят» одинаковое количество кислорода, однако раковые клетки в присутствии кислорода выделяют гораздо больше молочной кислоты (до нее распадается глюкоза при аэробном метаболизме).

Наш герой сделал вывод, что раковые клетки используют анаэробный путь метаболизма глюкозы (бескислородный) и постулировал первопричину рака: недостаток кислорода в клетках. Вторичной же причиной рака Варбург считал всяческие пестициды и цианид, которые ингибируют нормальное аэробное дыхание клетки.

Идея Варбурга была настолько захватывающая, что в 1926 году наш герой стал главным кандидатом в «шорт-листе» потенциальных нобелиатов. Однако Нобелевский комитет решил дать премию Йоханнесу Фибигеру, который якобы открыл вызывающих рак червей. Ирония судьбы: шведские академики вместо того, чтобы дать главную премию в науке автору одной ошибочной теории, присудилии ее автору еще более ошибочной теории.

Да-да, Фибигер ошибся, ошибся и Варбург, хотя его теория была популярна вплоть до 1980-х годов. Впрочем, сейчас по Интернету гуляет «цитата Варбурга» - «никакая болезнь, включая рак, не может существовать в щелочной среде», которую наш герой вообще никогда не произносил.

А что же Нобелевская премия? Варбург все-таки получил ее, в 1931 году (в скобках отметим, что Варбург-старший не дождался триумфа сына всего нескольких месяцев), но за другое.

6cbbab5f425b42aeeb38261030fda85f2ea9402b
Цитохромоксидаза
Wikimedia Commons

В конце 1920-х годов Варбург открыл дыхательный фермент цитохромоксидазу, которая катализирует окислительно-восстановительные реакции на поверхности тех самых гранул, митохондрий. Используя радиоактивные метки, Варбург смог установить, что активным коферментом (дополнительным веществом, необходимым для обеспечения нормальной работы фермента) цитохромоксидазы является молекула порфирина с атомом железа, действующим как переносчик кислорода (очень похожая на гем, структуру которого установил лауреат по химии 1930 года Ханс Фишер). Это стало первой идентификацией активной группы фермента.

Когда нацисты пришли к власти, Варбургу, как человеку с еврейскими корнями, запретили преподавать. В 1941 году он позволил себе некоторые критические высказывания в адрес власти – и моментально лишился поста директора института. Возможно бы он лишился и жизни, но спасло отношение Гитлера к онкологическим заболеваниям – он их панически боялся. Поэтому через несколько недель Варбург получил личное разрешение продолжить свои научные работы, пришедшее непосредственно из канцелярии фюрера.

9036c96e106f52143fe0aaeab24ac4ecf660465e
Отто Варбург в 1931 году
Wikimedia Commons

Впрочем, нормально работать он смог только до 1943 года, когда лабораторию слишком часто стали тревожить бомбардировки союзной авиации. Варбург перенес лабораторию в свое поместье в 50 километрах севернее Берлина, где ее через два года и изъяли советские оккупационные власти, вместе с библиотекой.

С концом войны связан и еще один миф с Отто Варбургом. Во многих источниках можно прочитать, что в 1944 году ему была присуждена вторая Нобелевская премия по физиологии и медицине, за работы по никотинамиду и открытие флавина, но гитлеровские власти заставили Варбурга отказаться от премии. На самом деле, Варбург был только номинирован, лауреатом 1937 года Альбертом Сент Дьерди, однако премия досталась Джозефу Эрлангеру и Герберту Спенсеру Гассеру, за открытия, связанные с нервными волокнами. Зато несколько позже стал лауреатом его сотрудник Ханс Кребс.

Тем не менее, с 1949 года несостоявшийся лауреат продолжил свои занятия наукой в Западном Берлине. Он прожил очень долгую жизнь, почти до конца своих дней занимаясь верховой ездой – только в 85 лет он прекратил конные прогулки, упав с лестницы и сломав шейку бедра. Коллеги и близкие всегда говорили о нем, как об очень скромном человеке, не любящим журналистов: любимой фразой, которой он встречал репортеров, не узнающих его в лицо была «Профессора Варбурга нельзя интервьюировать, он умер».

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое