Аннотация: Размышления о перспективах биологии, навеянные книгой "Три великих жизни" В. Корсунской.
"Три великих жизни" В. Корсунской - сборник биографий трёх знаменитых биологов - Линнея, Ламарка и Дарвина. Предназначена она для школьников, написана, соответственно, простым и понятным языком - по крайней мере, первые главы каждой части. Потом, примерно с середины части, начинается активное цитирование первоисточников, объясняющее философские позиции учёных, и сложность чтения резко возрастает.
Эта книга оказалась очень интересной для меня, потому что она показала: проблемы, которые я вижу в современной биохимии, встретились биологии не впервые, и сегодняшнее её состояние, в сущности, очень похоже на то, что было в ботанике (да и во всей классической биологии) четверть тысячелетия назад.
В долинневские времена, то есть до середины XVIII века, единой классификации растений не существовало.
Разные авторы описывали одни и те же растения под разными названиями, пользуясь разной терминологией для описания одних и тех же органов. Конечно, некоторые учёные пытались составить единые каталоги растений, но каждый из них пользовался своей, собственнолично взятой с потолка, системой классификации, и эти неполные каталоги только запутывали общую картину. Современных кратких и понятных наименований видов тоже не существовало - типичное название тех времён звучало как "Роза лесная обыкновенная, с цветком душистым розовым", а некоторые названия растений содержали до двадцати слов.
Так. А теперь мысленно замените "растения" на "белки". Или, ещё лучше, на "активные действующие элементы клетки, включающие белки, НК и НП". И прочитайте предыдущий абзац ещё раз. Думаю, мою основную мысль Вы уже поняли...
ЛИННЕЙ
Линней решил, что во всём этом хаосе нужно навести порядок.
Он начал с детального изучения известных в те времена растений, прославившись как ботаник ещё до создания первой своей классификации. Линней был известен своими замечательными знаниями множества книг по ботанике, описывавших известные на тот момент растения с самых разных точек зрения. И, что ничуть не менее важно, он знал растения на практике, великолепно ориентируясь как во флоре родной Швеции, так и в растениях, произрастающих за рубежом.
Изучая растения, Линней обратил внимание на строение тычинок и пестиков. Оказалось, что эти признаки удобны для классифицирования по ряду причин:
А). Постоянство: у каждого вида растений количество тычинок и пестиков обычно постоянно.
Б). Счётность: количество тычинок и пестиков - дискретный легко измеряемый признак.
В). Разнообразие: по количеству (и расположению) тычинок Линней смог выделить 24 чётко определённых класса. С учётом количества пестиков и дополнительных (также дискретных) особенностей цветка эти классы делятся на 116 отрядов - в результате, количество видов, попавших в каждый из легко определяемых отрядов, было невелико.
Г). Естественность: во многих, хотя далеко не во всех, случаях, относящиеся к одному отряду растения имели между собой много общего.
Поняв это, Линней выпустил небольшую брошюру, излагающую предложенную им систематику, и она имела огромный успех.
Следующие несколько лет знаменитый ботаник посвятил созданию единой терминологии для ботаники - фактически, той, которую мы знаем сегодня. Пользуясь созданными им чёткими терминами и правилами, каждый ботаник мог описать найденное им новое растение так, что любой другой исследователь легко мог представить себе его и узнать в природе.
Тогда же им была создана знаменитая, сохранившаяся до сегодняшнего дня, бинарная номенклатура. Названия растений сократились до двух слов, - первое, единое для всего легко узнаваемого рода, уникально, второе, уточняющее, может повторяться у растений из разных родов.
При всём этом следует отметить, что Линней понимал механистичность созданной им системы и необходимость вести классификацию по всему комплексу признаков. Но на тот момент знания в ботанике были ещё недостаточны для понимания естественной системы, и Линней создал искусственную базу, позволившую равномерно заполнять пробелы в знаниях и сравнивать (по тем самым комплексам признаков) аккуратно разложенные по полочкам виды.
По той же схеме Линней и его последователи к концу XVIII века смогли создать аналогичную систему для большинства известных в их времена живых существ.
Думаю, вы уже заметили, что сегодняшнее состояние биохимической систематики во многом похоже на то, что было в ботанике до Линнея. Правда, предложенные им идеи уже хорошо привычны для учёных, так что попытки классифицировать по тому же принципу "активные действующие элементы клетки" ведутся уже давно.
Насколько я понимаю, наибольшие успехи достигнуты в деле классификации ферментов - их четырёхступенчатая номенклатура, построенная по функциональному признаку, вполне однозначна и удовлетворительна.
К сожалению, функции НК, НП и многих белков (тех же транскрипционных факторов, например) определить, и, тем более, разложить на составляющие, куда сложнее, так что названия даются на основе распределения в организме (Гепатоцитарные ядерные Факторы), предполагаемой основной функции (Mitogen-Activating Protein), внешних особенностей строения ("заячьи уши" и другие структуры НК вирусов) и даже просто по игре слов (SMAD).
С классификацией всё ещё хуже - обычно классификационные признаки или объединяют совершенно не имеющие ничего общего белки (по фолдингу, например), или используют недискретные признаки, из-за которых один и тот же белок, открываясь несколько раз, оказывается в нескольких группах (так обстоит дело, например, с транскрипционными факторами). Кстати, современная идея построить единую естественную классификацию автоматически, после кластерного анализ секвиенсов, вряд ли сразу приведёт к хорошему результату, потому что, например, замена аминокислоты в активном центре фермента на ближайшую родственную может повлиять на него куда сильнее, чем изменение полусотни аминокислот свободного хвоста. Конечно, я не говорю, что BLAST бесполезен, просто не надо слишком уж рассчитывать на него.
Ситуация осложняется ещё и тем, что из нескольких названий, одного белка оставляется не самое правильное, а первое.
Как мне кажется, наблюдаемая ситуация будет развиваться примерно так же, как и в ботанике триста лет назад - иначе говоря, появится учёный, который:
А). Поставит своей целью создать единую дискретную систему белков, НК и НП.
Б). Изучит накопленный материал - как сами белки, НК и НП, так и существующие системы классификации.
В). Предложит простой и легко определимый дискретный классификационный признак, и с его помощью создаст классификацию уже открытых веществ. Думаю, этот признак будет обладать примерно теми же свойствами, что и предложенное Линнеем количество тычинок и пестиков.
Г). Создаст для разбитых по этой классификации веществ свою систему терминологии, которая позволит описывать их не как набор невнятных блоков и не как массив точек рентгенограммы.
Д). Создаст универсальную систему обозначений.
При всём при том нужно заметить:
1).скорее всего, окажется, что предложенный им принцип классификации уже кем-то когда-то предлагался - но не был достаточно проработан и потому не получил распространения. Потому что, к сожалению, без детальной проработки даже очень хорошие идеи неотличимы от плохих.
2). Биохимию сегодня изучают не энтузиасты, а учёные, получающие зарплату за открытие новых белков и написание статей. Поэтому изучить всю фактическую информацию один человек просто не сможет - и компьютеры ему не помогут, потому что способны составлять сводки только по заранее созданной классификации. Думаю, решение здесь в отказе от работы на переднем фронте науки - как я уже сказал, скорее всего, нужная идея и достаточные данные могут быть найдены в работах пяти, десяти, а, возможно, и двадцатилетней давности - то есть в тех, по которым давно написаны обзоры, обзоры обзоров и обзоры обзоров обзоров.
3). Как следствие предыдущего пункта, полученная классификация, конечно, будет далеко не полной. Пытаться перед публикацией внести в неё все известные элементы бесполезно - они появляются слишком быстро. Думаю, достаточно будет внести в неё все основные белки на состояние сколько-то-там-летней давности. Естественно, разработанная классификация должна легко позволять включать в неё новые данные, и её замечательно заполнит армия учёных за зарплату.
4). Должен ли наш гениальный учёный работать в лаборатории - затрудняюсь даже предположить. Насколько я понимаю, большинство известных теоретиков в молодости много работали в лаборатории, но, возможно, это не причина успеха, а просто следствие заинтересованности в предмет. А заинтересованность, естественно, необходима.
ЛАМАРК И ДАРВИН
Идея эволюции была известен задолго до Ламарка, но он первый попытался описать её с научной строгостью. Получилось, впрочем, не очень хорошо, потому что чётко продумать движущую силу эволюции он не смог. В результате, идеи Ламарка не получили признания, а сам он умер в нищете и забвении.
Интересно, кстати, заметить, что проблема узкой специализации возникла, оказывается, вовсе не в XX веке. Уже на рубеже XVIII и XIX веков Ламарк замечал, что "возрастающее сужение кругозора натуралиста" может привести к игнорированию важных закономерностей ради изучения деталей.
Дарвин знал о работах Ламарка (и других ранних эволюционистов), но сам пришёл к идее об эволюции видов, судя по всему, благодаря учению Лайеля о геологической эволюции. К тому же во времена Дарвина прикладная селекция была уже очень развита, что дало ему возможность сравнительно легко увидеть движущую силу отбора и показать её читателям на многочисленных примерах из животноводства и сельского хозяйства.
Интересно заметить, что, в обоих случаях теории также были основаны на идеях, появившихся задолго до того. И снова они были доказаны на основе тщательного изучения накопленной человечеством информации и рассмотрения её с новой стороны; вполне вероятно, что и Ламарк смог бы создать теорию естественного отбора, если бы в его времена практическая, никак не связанная с наукой, селекция была бы развита лучше.
Рождение теорий Ламарка и Дарвина описано в книге столь же подробно, как и развитие систематики Линнея, но им я уделил гораздо меньшее внимание.
Дело в том, что оба учёных разрабатывали естественную систему, перегруппировывая искусственную систематику Линнея. Поэтому, продолжая аналогию с развитием биохимии, я предположу, что пытаться придумать аналогичную естественную систему для активных элементов клетки бесполезно, пока не существует их эффективной классификации.
Примечания для воодушевившихся читателей.
Ещё раз напоминаю, что всё, сказанное выше про биохимию - моё сугубо личное мнение. К сожалению, оно не подкреплено фактами, так что, вполне возможно, развитие биохимии пойдёт совершенно иначе. Возможно даже, что аналогия биохимической и ботанической систематики совершенно не верна, разные активные действующие элементы клетки развивались совершенно разными путями и создать для них сколько-нибудь приличную систематику невозможно. Впрочем, давайте всё-таки надеяться на лучшее.
Обязательно нужно заметить, что далеко не всякий учёный, попытавшийся избежать специализации, становится гением-универсалом. Гораздо чаще он превращается в никому не нужного дилетанта, или, в лучшем случае, в очередного умного человека, всю жизнь увлечённо разрабатывавшего дурацкую теорию. Потому что для превращения в гения нужно удачно угадать важную сегодня старую идею и положить огромные силы для её развития. А если учёному не хватает везения или трудолюбия, то ничего хорошего ему не светит.
Как следствие, с карьерной точки зрения гораздо выгоднее стать узким специалистом - никем не боготворимым, но всеми уважаемым. Кстати, зарплату ему платят, обычно, куда более равномерно.
Примечания для критиков.
Если вы решили написать комментарий к этой статье, пожалуйста, добавьте к нему ответы на несколько вопросов:
1). Согласны ли вы с мыслью, что биохимия сегодня очень нуждается в классификации?
2). Насколько осмысленной показалась вам идея о повторении истории трёхсотлетней давности?