Мартин Чалфи получил Нобелевскую премию по химии 2008 года «за открытие и разработку зеленого флуоресцентного белка GFP» вместе с Осаму Шимомурой и Роджером Тсиеном. В конце апреля 2019 года он приехал в Москву, где ему была вручена Большая золотая медаль Российской академии наук за 2018 год; вторым награжденным стал академик И.И. Гительзон. Мартин Чалфи выступил с докладами в Институте биоорганической химии РАН и РНИМУ им. Н.И. Пирогова, а также в Президиуме РАН после вручения медалей. PCR.news удалось поговорить с нобелевским лауреатом.
Подготовила Елена Клещенко
«Эту награду должен был получить Осаму Шимомура», — так начал свое выступление Чалфи. Первооткрыватель зеленого флуоресцентного белка, Шимомура скончался в прошлом году. Он был ведущим ученым российского мегагранта 2011 года, выигранного Сибирским федеральным университетом, под его руководством была создана лаборатория биолюминесцентных биотехнологий в Красноярске. Результатом стали десятки публикаций о механизмах биолюминесценции олигохет, высших грибов, морских организмов. Во многих из этих работ участвовали сотрудники ИБХ РАН.
PCR.news задал гостю несколько вопросов после его выступления в Президиуме РАН.
Каковы Ваши впечатления от общения с русскими коллегами?
Я много путешествовал по всему миру и везде, где побывал, чему-нибудь учился. Вчерашний день, конечно, тому пример. Я обнаружил, что люди делают незаурядную науку везде. И я получил большое удовольствие от работ, которые делают в этом институте (ИБХ РАН. — PCR.news), как и днем раньше в медицинском университете. Проблема, думаю, в том, что мы часто не знаем, чем занимаются люди в других странах, поэтому я рад, что увидел хотя бы маленький фрагмент, мне очень понравилась наука, которую я видел. Не могу говорить о российской науке в целом, потому что видел недостаточно.
Что вы думаете о плане S, о котором сейчас столько споров?
Это одна из тех вещей, о которых я говорил: размещать статьи в архиве перед публикацией, чтобы каждый мог их видеть, как только они готовы. Я очень надеюсь на открытый доступ, думаю, это очень хорошо. Мне не нравится идея сокрытия информации, ситуация, когда некоторые люди, только потому, что у них больше денег или ресурсов, получат информацию, а другие не получат. Я хочу, чтобы у всех была эта возможность.
Русские ученые беспокоятся, что это может быть слишком дорого…
Я думаю, мы говорим о двух разных вещах. Первая — журналы, которые хотят делать деньги, а мы хотим сделать доступ бесплатным. Но я говорю о другом. Физики в последние 25 лет представляли свои статьи в журналы, но также делали их доступными для всех бесплатно. Сейчас биологи делают то же самое. И это то, что я одобряю. Доступ для всех, неважно, сколько они могут заплатить, это ничего не стоит ни для кого. Я верю в свободное распространение знаний и считаю это важным. Нынешние способы, которые мы начали использовать, очень хороши.
Еще вопрос: сейчас многих тревожит редактирование геномов, ГМО, много страхов по этому поводу, как вы относитесь к этому?
Я полагаю на основании известных мне данных, что страхи по поводу ГМО необоснованны. Их используют таким образом, чтобы люди боялись, но нет доказательств, что людям нужно бояться. Одна из худших организаций — Greenpeace, потому что они делают редкостно некорректные утверждения, не имеющие научного обоснования. Например, они говорят, что индийские фермеры, которые совершали самоубийства, выращивали ГМ-растения. Но самоубийц среди индийских фермеров, не выращивающих ГМО, было столько же. Однако они не говорят этого. Они говорят: «О-о, самоубийства!» Они пытаются распространять страх, но нет никаких подтверждений, что самоубийства вызваны ГМО.
Между тем мы используем ГМО тысячелетиями. Кукуруза генетически модифицирована, ее культивировали, чтобы она стала кукурузой. По крайней мере, в Соединенных Штатах есть разновидность, которая называется сахарной кукурузой, селекционированная таким образом, чтобы не синтезировать крахмал. Если вы сорвете обычную кукурузу, она немедленно начнет производить крахмал из сахара, но эта не сможет, она останется сладкой. Это генетически иной организм! И у нас нет проблем с ним. Проблема в другом — люди распространяют страх. Что если случится ужасное, если мы будем есть «франкенфуд»?!
Должны ли мы быть осторожными, делать тесты? Разумеется! Но здесь не должно быть страха. Сейчас в США очень много паники, из-за того, что одни люди врут другим о вакцинах против кори и прочих болезней, и так запугивают их, что они не вакцинируют детей. Дети и взрослые заболевают, и только потому, что родители получили неверную информацию, которая их напугала. Это плачевная ситуация.
Далее — краткий пересказ того, о чем Мартин Чалфи говорил в Президиуме РАН.
Поблагодарив Российскую академию наук за награду, Мартин Чалфи коротко рассказал историю открытия зеленого флуоресцентного белка. В лаборатории Фрэнка Джонсона из Принстона, где работал молодой Шимомура, все были уверены, что свечение медузы эквореи обусловлено ферментом люциферазой и его субстратом люциферином (как, например, у светлячков). Предполагаемую люциферазу медузы никак не удавалось найти, но Шимомура после многих неудач обнаружил совершенно другой белок с другим механизмом флуоресценции — экворин. Чалфи напомнил драматичный эпизод из нобелевской лекции Шимомуры: после очередной серии экспериментов тот вылил экстракты тканей медуз в раковину и увидел вспышку яркого голубого света. В раковине была морская вода, и стало понятно, что для свечения необходим какой-то ее компонент — как выяснилось, ионы кальция. Это наблюдение помогло выделить белок. Однако медуза светилась не голубым, а зеленым — благодаря еще одному белку, переизлучающему свечение экворина. Этим белком и оказался GFP.
«Для меня это хороший пример нашего отношения к науке, — сказал Мартин Чалфи. — Мы обычно учим студентов, что сначала появляется гипотеза, потом ее проверяют и от нее приходят к результату. Эти эксперименты показывает, что иногда, на самом деле, часто, мы делаем открытие, а затем выдвигаем гипотезу».
Затем Мартин Чалфи рассказал о своем вкладе в изучение возможностей зеленого флуоресцентного белка. Объект его собственных исследований — свободноживущая нематода Caenorhabditis elegans, прозрачный червячок длиной всего около 1 мм. Об экспериментах Шимомуры и открытии GFP Чалфи услышал через 28 лет после того, как они были выполнены, в 1989 году, и подумал: этот небольшой белок не нуждается ни в каких субстратах или кофакторах; если клонировать ген этого белка и экспрессировать его в нематоде, это позволит наблюдать свечение прямо в живом организме. Идея оказалась плодотворной. Таким образом удобно исследовать активность определенных промоторов в клетках и тканях, а синтез гибридных белков, помеченных GFP, позволяет непосредственно наблюдать за их перемещениями. Позднее у GFP появилось и множество других приложений, как исследовательских, так и прикладных.
Чалфи с коллегами предоставляли векторы с геном GFP всем, кто просил об этом, чтобы другие научные группы испытали этот белок на своих объектах и разрешили сослаться на их результаты. Большинство охотно соглашалось. «Но один человек поставил очень много условий. С этим человеком мы заключили письменное соглашение, что я могу сослаться на нее в своей статье, но только в том случае, если каждое утро буду готовить кофе, каждую субботу готовить особый французский ужин и в течение месяца каждый вечер выносить мусор». Жена будущего нобелиата Тулле Хэзелригг вместе со своим дипломником получила первый гибридный белок с GFP, функционально эквивалентный исходному белку, и в конце концов разрешила Чалфи с соавторами упомянуть об этом в их знаменитой статье. «Но она говорит, что я так и не исполнил свою часть договора», — добавил он.
Следующим шагом стало получение GFP-подобных белков, производящих флуоресценцию других цветов. Третьему лауреату 2008 года, Роджеру Тсиену, удалось модифицировать GFP и создать его синий и желтый аналоги. Мартин Чалфи отметил заслуги российских ученых в обнаружении красных белков — DsRed и других: «Настоящий прорыв был сделан в лаборатории Сергея Лукьянова, когда был получен красный флуоресцентный белок. Теперь нам доступны все цвета видимого спектра».
«Для меня GFP — это некий урок о науке в целом, — сказал в заключение нобелевский лауреат. — Один из уроков — никакое большое достижение не делается одним человеком, это всегда результат работы многих людей. Второй урок — сотрудничать могут люди из самых разных областей, заинтересованные в результате. Также на этом примере важно понять, почему надо изучать разные аспекты жизни, а не только прикладные, связанные с медициной. Я хотел бы привести свою любимую цитату о важности фундаментальных исследований. Она принадлежит Роберту Уилсону, который в 1969 году создавал самый большой на тот момент ускоритель элементарных частиц. Это было время войны во Вьетнаме, и члены Конгресса его спросили: как ускоритель поможет национальной безопасности? Он ответил: никак. Но они продолжали спрашивать, чем он все-таки может быть полезен для обороны страны. И вот что он сказал: “Это касается только уважения, с которым мы относимся друг к другу, достоинства людей, нашей любви к культуре (...) Это как вопрос: мы хорошие художники, хорошие скульпторы, великие поэты? Я имею в виду все вещи, которые мы действительно ценим и почитаем в нашей стране, которые вызывают чувство патриотизма. В этом смысле новое знание имеет отношение к чести и стране, но оно не имеет ничего общего с защитой страны, — за исключением того, чтобы помочь сделать ее достойной защиты”». При этих словах члены Российской академии наук зааплодировали, не дожидаясь перевода.