Нобелевские лауреаты: Август Крог

Как язык лягушки позволил датчанину получить Нобелевскую премию, почему он начал одним из первых организовывать производящие инсулин лаборатории в своей стране и как открывали особенности человеческого дыхания, читайте в сегодняшнем выпуске рубрики «Как получить Нобелевку».

Шек Август Стриндберг Крог

Родился: 15 ноября 1874 года, Грено, Дания

Умер: 13 сентября 1949 года, Копенгаген, Дания

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1920 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие механизма регуляции просвета капилляров (for his discovery of the capillary motor regulating mechanism)».

Август Крог родился в небольшом датском городке Грено (часто название этого населенного пункта, морского порта, где живет около 15 тысяч человек, пишут через «а», потому что на датском его название пишется, как Grenaa). Его отец, Вигго, был небедным и весьма разносторонним человеком: почти, как в стихах, «владелец заводов, газет, пароходов». Только все это было в единственном числе: пивной завод, судостроительная верфь и городская газета. По материнской линии у будущего нобелиата и вовсе были цыганские корни. Такая бурная смесь породила в мальчике любопытство, страсть к морю и путешествиям и непоседливый характер.

Как пишут, уже в школьные годы он интересовался животным миром и пропадал на улице, отлавливая и изучая насекомых в окрестностях своего дома. Но усидчивости Августу явно не хватало: в 14 лет он бросил школу и поступил на службу юнгой на военно-морской корабль, охраняющий рыбные промыслы. Тогда он мечтал стать морским офицером. Но год спустя вернулся к наукам и, в итоге, в 19 лет поступил в Копенгагенский университет: изучать медицину и физику.

Первым его исследованием, еще в качестве студента, стало изучение насекомых: он занялся личинками коретры – рода некровососущих комаров. Личинки его хорошо известны аквариумистам: они продаются в качестве корма для рыбок.

Уже в этом исследовании студент Крог сделал свое первое важное изобретение – микротонометр, позволяющий точно измерять парциальное давление газа, растворенного в жидкости (фактически – это давление газа, которое он создавал бы сам по себе в том же объеме, заполняя его единолично).

Еще одним важным «компонентом» будущей «Нобелевской смеси» стал наставник и первый научный руководитель Крога – его преподаватель, Христиан Харальд Лауриц Петер Эмиль Бор. Знакомая фамилия? Ничего удивительного, Харальд Бор – отец и дедушка Нобелевских лауреатов Нильса Бора и Оге Бора. Кстати, Харальда тоже трижды номинировали на «Нобеля» — в 1907 и 1908 годах за работы по химии дыхания: он открыл так называемый эффект Бора, суть которого заключается в том, что кривая насыщения крови гемоглобином зависит от кислотности крови. Любопытный факт: у работы Бора 1904 года об этом открытии есть и второй соавтор… Правильно, Август Крог, который при помощи своего микротонометра мог измерять парциальное давление кислорода и углекислого газа в крови. Но Бору-деду не повезло, в отличие от его ученика.

Впрочем, до работ по гемоглобину и крови, в 1902 году, Крог совершил первую свою экспедицию в Гренландию, где как раз и научился измерять парциальное давление кислорода и углекислого газа в морской воде – соленой и немного похожей на кровь.

В 1903 году Крог получил докторскую степень: его работа по изучению клеточного и кожного дыхания лягушки заслужила всеобщее одобрение. Он обнаружил, что кожное дыхание у лягушки относительно постоянно, а легочное изменяется и регулируется вегетативной нервной системы. Надо сказать, что к тому времени теория дыхания существовала лишь в зачаточном состоянии, и в начале XIX века боролись две парадигмы.

Чтобы разобраться в них, нужно вспомнить, что дыхание – это обмен кислородом и углекислым газом между клетками и окружающей средой. В момент вдоха кислород поступает в кровеносную систему — капилляры легких — через мембрану так называемых альвеол, легочных пузырьков. Потом кислород начинает свой метаболический путь, запуская огромное количество окислительно-восстановительных каскадов. Итог всегда один: образуется углекислый газ, который поступает из крови в альвеолы и во время выдоха уносится из тела.

Сторонники первой парадигмы (и Бор тоже) считали, что мембрана между альвеолами и капиллярами активно выделяет кислород и углекислый газ в ту или иную сторону (то есть, по сути, легкие – это своеобразная железа, выделяющая кислород и CO₂), а сторонники второй говорили, что в этом процессе нет особой физиологии, а лишь сплошная физика. То есть переход газами мембраны – это обычная диффузия. И прежде чем мы скажем, как решился этот вопрос в лаборатории Бора, нужно обязательно упомянуть третий «нобелевский» компонент жизни Крога: его жену.

В тот же год, когда Бор и Крог открыли эффект Бора, в лабораторию пришла работать Марта Йоргенсен, молодая и талантливая девушка. Уже через год, в 1905 году, она стала женой Августа Крога. Большинство последующих работ Крог сделал с ней вместе. Это была очень счастливая пара соратников. Мари Крог, например, сопровождала мужа в их экспедиции в Гренландию в 1908 году, в которой супруги изучали влияние исключительно мясной диеты на обмен веществ и дыхание у эскимосов. Забегая вперед, скажем, что так и не получившая премии супруга Крога в итоге ушла в нутрициологию и стала самым хорошим специалистом по питанию в Дании.

И одной из сложнейших и кропотливых работ семейной пары стала попытка доказать правоту своего шефа. В 1909 году вышла статья Августа и Мари Крог, которая показала, что альвеолярное парциальное давление кислорода выше артериального легочного. А это означало, что Бор неправ, и дыхательные газы переходят через мембрану только благодаря диффузии.

Во второй декаде XX века Крог стал всемирно известен. Его работы по дыханию принесли ему почет и славу, а в 1916 году еще и профессорскую кафедру зоологии Копенгагенского университета (Крог параллельно занимался сравнительной физиологией, изучая разнообразие функций у разных организмов и считается едва ли не основателем этой области науки). Будучи профессором, Крог занялся физиологией капилляров – тем, как работает «конечная станция» в транспорте кислорода к клеткам.

В отличие от артерий и вен, стенки которых состоят из нескольких слоев, стенки капилляров – это один слой клеток. Именно через них происходит обмен между кровью и тканями кислородом, углекислым газом, питательными веществами и продуктами метаболизма. Крог уже знал, что капилляры «открываются» и «закрываются» не синхронно, не в сердечном ритме. Знал он и то, что при любом увеличении кровотока в связи с повышением артериального давления возрастает и капиллярный кровоток.

Крог предположил, что площадь стенок работающих капилляров (то есть «открытых»), так называемая капиллярная поверхность диффузии, напрямую зависит от того, сколько организм в данный момент потребляет кислорода.

Экспериментируя с языком лягушки, физиолог увидел, как во время работы мышцы языка капилляры становятся хорошо видны в обычный микроскоп, а в покое они становятся невидимыми. Чуть позже студент Крога под чутким руководством учителя нашел и «управляющую компанию» капилляров – специализированные клетки Руже (перициты) в капиллярной стенке. У открытия был не только теоретический характер. Поскольку работа клеток Руже регулируется в том числе и температурными факторами (это тоже открыл Крог), то именно его работы привели к применению гипотермии, заметно снижающей смертность при операции на открытом сердце.

Премия была абсолютно заслуженной. И никак не заставила снизить научной активности. Уже в 1922 году Крог активно изучал только что открытый инсулин и, поскольку у Мари был диабет, он начал организовывать лаборатории по производству и изучению инсулина в Дании. Он изучал клеточные мембраны и дыхание насекомых, активно интересовался историей науки и языком пчел…

«Крог был великолепным экспериментатором и изобретательным создателем научных приборов, однако его опыт и любовь к красивым методикам никогда не заслоняли для него фундаментальных научных проблем»: пожалуй, лучше физиолога Арчибальда Хилла и не скажешь об этом замечательном человеке.

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