Нобелевские лауреаты: Отто Варбург. Как дышит клетка?

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.