Академик Иосиф Гительзон: «Первое вхождение в науку помогло сформулировать нам один принцип: работая вдалеке от столицы, надо прежде всего не впасть в грех провинциализма».

Естественно, что первому на нашей встрече было предоставлено слово академику Гительзону.

- Предлагаю начать нашу беседу, - сказал Иосиф Исаевич, - с воспоминания об основателе всей академической науки в Красноярске, хотя вам наверняка уже рассказывали о нем в институте физики. Хотя бы потому, что роль личности в науке огромна. Это в полной мере относится к Леониду Васильевичу Киренскому. Все начиналось в педагогическом институте, в который он приехал работать из Москвы. Этот доцент сначала, а потом профессор педагогического института вел одновременно физику в институте медицинском. Там мы с ним и познакомились. Его деятельность была связана буквально со всем, что позднее было причислено к академической и вузовской науке. В том числе и с Красноярским университетом, который появился у нас при активном участии Киренского. Этот человек, как я убежден, был редчайшего масштаба, научных и человеческих дарований. В интеллектуальной жизни Красноярска он занимал не сравнимое ни с кем место. Например, с чего в нашем городе начиналась биофизика?

- В конце сороковых годов, - продолжал Гительзон, - у Киренского был ассистент, ставший потом академиком, Иван Александрович Терсков. Он еще до войны учился у Леонида Васильевича в педагогическом институте. А затем его призвали в армию, и он прошел все войну от звонка до звонка и вернулся домой после фашистского плена, побега из него, а затем и наших лагерей. Всего хлебнул израненный и мужественный Терсков. Леонид Васильевич был человеком с очень широким взглядом и на жизнь, и на науку. А его ассистент в медицинском институте Терсков всегда стремился найти простые решения в предельно сложных задачах. Он, например, сам перед собой поставил такую задачу: создать регистрирующий спектрофотометр. Сейчас подобные приборы продаются, как говорят, повсюду. Но Терсков, полагаю, создал такой прибор первым в нашей стране. И буквально из… ничего. Он искал детали для него на помойках. А другие детали доставали друзья на многочисленных в те времена оборонных заводах Красноярска. Киренский - по профессии магнитолог - стоял весьма далеко от увлечений Терскова. Но он не был ревнив, что свойственно достаточно многим руководителям научных школ. Он благословил работу Ивана Александровича и всячески его поддерживал.

А Терсков тем временем стал искать применения в медицине своего спектрофотометра. Сперва у него мало что получалось. Наши клиницисты не представляли, как и куда такой прибор «пристроить» в практической работе. Среди этих клиницистов был и мой отец. Он заведовал кафедрой в медицинском институте и дружил с Киренским.

- Но тут, - усмехнулся Гительзон, - начинается моя история. Я учился в медицинском институте и одновременно, как заочник, был студентом биофака МГУ. И это были три счастливых года биофака, потому что еще не пришел лысенковский разгром науки. Но некий биологический фундамент в своем образовании успел приобрести, что позволило нам с Иваном Александровичем быстро найти общий язык и сформулировать первые научные задачи. Начали исследовать эритроциты - клетки крови - с помощью спектрального прибора. С ним легко «разбираться» с гемоглобином - главным красящим веществом крови. Мы пытались разделить клетки крови по свойствам и возрасту. Природа их создала как носителей кислорода. Эритроциты - очень упрощенные клетки: в них нет ядра, нет других клеточных частей. Лейкоциты, скажем, легко различать под микроскопом, а эритроциты все одинаковые, как штампованные копейки.

Оказалось, что с помощью использованного метода можно исследовать процесс разрушения эритроцитов, если на них дозированно воздействовать. Этот процесс разрушения называется гемолиз. Первая наша работа была не открытием, а, по сути, закрытием. Мы узнали об одной работе в Киеве, в которой сообщалось о возможности диагностики рака по спектрам плазмы крови. У нас был в руках свой спектрометр, и мы решили воспроизвести то, о чем сообщалось в киевской публикации. Воспроизвели и обнаружили, что все не так. Показанные спектры в виде полос оказались просто полосами того же красящего вещества крови - гемоглобина. И не более того. Очень чувствительный прибор полосы быстро обнаружил. Ничего специфического для рака в них не было. Просто у раковых больных повышенный гемолиз и у них больше гемоглобина выходит в плазму. Таким образом, претендовавшая на многое киевская работа была закрыта. А метод распределения эритроцитов по свойствам оказался очень продуктивным, и клиницисты высоко его оценили. Он стал широко применяться. Мы сконструировали прибор для этих целей, который многие годы выпускался на заводе «Красногвардеец» в Ленинграде, специализирующийся на производстве медицинской аппаратуры. Кроме того, у нашего прибора была еще одна функция - он считал эритроциты и гемоглобин. Конечно, сейчас в лабораториях работают уже другие приборы.

С этого первого вхождения в науку и начиналась наша школа биофизики. Оно помогло сформулировать нам один принцип, которым мы руководствуемся до сих пор: работая вдалеке от столицы, надо прежде всего не впасть в грех провинциализма. И если делать работу, то такую, чтобы о ней были публикации в первоклассных рецензируемых журналах. Наши первые публикации по проблемам гемолиза и возраста эритроцитов напечатали в докладах Академии наук.

С того времени мы хорошо поняли, как регулируется производство эритроцитов в организме. Люди не думают о том, что клетки, из которых мы состоим, прежде всего клетки крови, живут намного короче, чем мы сами. Эритроциты, к примеру, живут всего около трех месяцев. Это значит, что каждый день в нас разрушаются сотни миллионов клеток. Но думать об этом совсем не обязательно. Потому что умирающие клетки четко заменяются таким же количеством новых клеток. Если же происходит кровопотеря или как-то угнетается кровотворение, то начинается процесс восстановления. Мы прослеживали процесс восстановления и определили потенциал, мощность кроветворения. Оказалось, что можно сформулировать закономерности регуляции этого процесса. Систему регуляции можно назвать совершенной. Она защищена от перерегулирования, позволяет включить дополнительную, почти десятикратную, мощность кроветворения в сравнении с обычной, в естественных условиях и т. д.

А дальше в нашей работе произошел некий интеллектуальный скачок - от эритроцитов к исследованиям свободно живущих клеток. Это микроводоросли. Но расскажу о них чуть позже…

После короткой паузы академик Гительзон продолжил рассказ… В очереди за хлебом

- Интересно вспомнить, как у нас появилась первая лаборатория биофизики. Киренский предложил включить работы по крови в программу института физики, открывавшегося тогда в Красноярске. С тремя лабораториями. Одну из них он предложил создать нам с Терсковым, молодыми тогда кандидатами наук и доцентами. Предложил в не очень обычных условиях: в морозный и темный день 1956 года в большой очереди за хлебом, которые тогда были в Красноярске. В ней мы и встретились с Киренским. Он с воодушевлением рассказывал о перспективах развития академической науки в нашем городе. На фоне унылой очереди это было очень контрастно. Но чувство юмора и постоянный романтический настрой никогда Леониду Васильевичу не изменяли. Это было всего за полгода до открытия Сибирского отделения Академии наук СССР. Киренский тогда же, в очереди за хлебом, предложил нам написать проект по созданию лаборатории биофизики.

Мы работали в маленькой и единственной нашей темноватой комнате медицинского института. Темноватой по технологическим требованиям. И еще имели в подвале несколько клеток для кроликов. Понятно, что мы составили проект, суть которого сводилась к тому, что нам нужны еще одна комната, препараты, еще десятка два кроликов для экспериментов и помощник, который бы за ними ухаживал.

- Отнюдь не завышенные требования…

- Да, - согласился Гительзон. - Но с одной оговоркой. К нашим услугам были и все студенты, у которых мы брали кровь.

- Они соглашались?

- Попробовали бы они не согласиться… перед экзаменами. Но насилия, конечно, не было. Мы принесли этот проект Киренскому и он хорошо удовлетворил свое чувство юмора, беседуя с нами. И раскрыл подлинную перспективу развития. Пришлось переписывать проект. В новом варианте мы уже развернулись как надо. При докладе в Москве предложения по физике очень хорошо приняли, а предложения Киренского по биофизике академик Энгельгардт, глава настоящей биологии (Лысенко к тому времени уже «спекся»), оценил так: «А что это такое - биофизика?».

К тому времени биофизика могла существовать только под каким-нибудь защитным покровом. Но больше всего ее защищала атомная промышленность и наука. Так как именно на этом направлении нужно было исследовать лучевую болезнь. Для чего еще в 1953 году открылась в МГУ первая кафедра биофизики, с которой у нас были тесные связи, и свою докторскую диссертацию я делал частично именно на этой кафедре. Киренский послал нас с Терсковым на встречу с Энгельгардтом. Мы приехали, когда шло заседание президиума.

Институт биофизики Красноярского научного центра СО РАН.

- Подождите, - сказали нам. - В перерыве он выйдет, и вы с ним поговорите.

- Но мы его не знаем.

- А вы сами узнаете, - сказала нам секретарь. - У Энгельгардта очень умное, интеллигентное лицо… на фоне всех остальных членов президиума.

- Это я запомнил, - посмеивался Иосиф Исаевич, - на всю жизнь.

Разговор с Энгельгардтом состоялся, мы с Терсковым получили поддержку, и с этого началась наша жизнь в академическом институте Красноярска.

Переход к свободно живущим клеткам позволил поставить вопрос о регуляции в клеточных популяциях, над которыми не довлеет организм, как вот в системах крови. В свободно живущих популяциях регуляция заключается в их взаимодействии со средой.

- Чуть попроще, пожалуйста.

- Свободно живущие популяции напоминают настороженную пружину, которая разворачивается, когда внешние лимитирующие факторы снимают свое давление. Оказалось, что если в таких популяциях снять давление этих факторов (но кроме одного, например, недостатка света), то заложенная в них скорость роста многократно превышает ту, которая обычно реализуется в природе. Они могут расти с такой скоростью, если бы все потомки одной клетки получали бы такие же возможности и для них не было бы лимитов и пределов в скорости роста, то за одни сутки им удалось бы заполнить собою всю Солнечную систему. Это рост в геометрической прогрессии. Но такого роста не происходит только потому, что есть внешние лимиты. Но обратите внимание: каков потенциал скорости биосинтеза, существующего в природе!

- Дальше, - продолжал рассказ Иосиф Исаевич, - произошел интересный поворот в работе, поддержанный самой ситуацией, сложившейся в то время в науке и в стране в целом. Мы исследовали клетки хлореллы. В это время возлагали большие надежды на то, что эти клетки смогут сопровождать человека в космических путешествиях, чтобы с их помощью поглощать выдыхаемый космонавтами объем углекислоты и заменять его кислородом. Когда мы получили высокие скорости нелимитированного биосинтеза и создали систему непрерывного культивирования, то есть замену углекислоты кислородом, нашу работу признали очень удачной, перспективной.

Ваш коллега, не помню сейчас его фамилии, опубликовал в «Известиях» небольшую заметку об этой нашей работе. Но она имела большие последствия. В ней говорилось всего лишь только о том, как очень быстро растут клетки хлореллы. Но после этого к нам зачастили всякие высокие делегации. Однако конкретных предложений по созданию реальных систем для космоса поначалу не было. Киренский, видя, что есть потенциал, но нет возможности его реализовать в Красноярске, встретился со знаменитым главным конструктором Сергеем Павловичем Королевым, которому по соображениям секретности не воздали должное при жизни, да и после смерти, на мой взгляд, не сказали о нем так, как он этого заслуживает. Как ни странно, только главный конкурент его, Вернер фон Браун, оценил Сергея Павловича полномасштабно. Он сказал: «Королев в советской космонавтике то, что Пушкин в русской поэзии».

Наша первая встреча с Королевым прошла вскоре после полета Гагарина, когда страна переживала небывалый подъем энтузиазма и патриотизма. Старт нашего сотрудничества с командой Королева начался с… миллиона рублей. По тем временам огромные деньги. Но мы их получили. Начатая работа развилась в создание первой и пока единственной существующей замкнутой биологической системы жизнеобеспечения человека. Ее конструктором был мой коллега, доктор наук Борис Григорьевич Ковров. К сожалению, он очень рано ушел из жизни. Созданная система «БИОС» позволила осуществить эксперименты длительного существования в космосе экипажа космического корабля из трех человек до шести месяцев. За счет круговорота веществ внутри замкнутой системы. Но в нее входили уже не только водоросли, но и высшие растения - пшеница, картофель и другие. Тридцать квадратных метров кормили одного человека.

Заслуга введения в систему «БИОС» высших растений принадлежит профессору Генриху Михайловичу Лисовскому, сотруднику нашего института. Эта линия исследований с годами почти заглохла, как очень дорогостоящая. Но в последнее время она восстанавливается и возрождается. К ней проявляют интерес ученые и отечественные, и разных стран мира. Это оживление связано с именем нашего директора Андрея Георгиевича Дегерменджи и профессора Александра Аполлинарьевича Тихомирова. В заключение скажу, что из управляемого биосинтеза родилось и еще, но уже более земное, научное направление. Речь идет о том, чтобы возможность интенсивно управлять культурами одноклеточных использовать для культивирования одноклеточных, представляющих интерес для так называемых целевых продуктов. Они называются у нас линией водородных бактерий. Из них и получаются весьма интересные целевые продукты. Руководит этой работой профессор Волова.

Доктор биологических наук Татьяна Волова: «Дальше был новый шаг - от космических изысканий наука перешла к нуждам земным».

Исполнительный директор международного центра по замкнутым экосистемам Александр Тихимиров: «Заверяю вас, что я счастливый человек. Мне довелось работать с корифеями науки».

Доктор биологических наук Михаил Гладышев: «Макроскопами эти приборы назвал академик Гительзон».

Для рассказа об исследованиях доктора биологических наук Татьяны Григорьевны Воловой был выбор: ее собственная живая речь на встрече и подаренная Гительзоном книга «Очерки экологической биофизики», в которой с трудом одолел статью Воловой и кандидата наук Е.И.Шишацкой. Конечно, живой рассказ «пишущую гуманитарную душу» грел больше. Тем более что о водородных бактериях из статьи мало что узнал, а если откровенно, то мало понял.

- Тема водородного биосинтеза возникла у нас в институте, - сразу же отметила Татьяна Григорьевна, - благодаря усилиям академиков И.И.Гительзона и Г.А.Заварзина. Исследования проводились для нужд систем жизнеобеспечения человека. Это очень необычные организмы - водородные бактерии. Они живут за счет реакции окисления водорода, то есть реализуют реакцию гремучего газа. Только в отличие от взрыва в бактериях это происходит в «мягких» физиологических условиях. В это же время исследования водородных бактерий проводили в США. Водородные бактерии могут выполнять регенеративные функции в системе жизнеобеспечения аналогично хлорелле, но значительно эффективнее и с меньшими затратами энергии. Но мы изучили их как потенциальное звено и, к сожалению, в систему не ввели, так как интерес к системам биологического жизнеобеспечения упал.

Дальше был новый шаг: от космических изысканий наука перешла к нуждам земным. В 70-е годы стали активно разрабатывать технологии получения белка одноклеточных. Ими занимались все и везде, кроме США, которые являются крупнейшим производителем сои и дефицита белка, в особенности кормового, не испытывают. А у нас эта работа была еще неким хобби Ивана Александровича Терскова. Ему хотелось создать мини-завод по производству белка, хотя академическому институту это, конечно, несвойственно. Но за хобби Терскова «стояли» глубокие и уже проведенные исследования, основательные знания по физиологии и биохимии водородных бактерий, которых нам удалось «приручить». Мы разработали такие режимы, которые позволяли с высокими скоростями получать высокобелковую биомассу, полноценную по аминокислотному составу. Если сравнивать, то эта биомасса по своему качеству полноценнее, чем просто говядина, к примеру. Эти работы активно поддерживал Главмикробио- пром (впоследствии - Министерство медицинской и микробиологической промышленности СССР). Параллельно в стране реализовывалась идея синтеза белка на природном газе.

В нашем институте никогда не боялись создавать крупные инженерные установки. Одну из них (опытное производство биомассы водородных бактерий) сконструировали и ввели в строй под руководством профессора Федора Яковлевича Сидько. На установке было наработано около 10 тонн биомассы. Комплексные исследования биологической ценности этой биомассы проводили совместно со многими специализированными организациями, организовал которые Юлий Николаевич Окладников. В производственных условиях на различных сельскохозяйственных животных, птице, а также пушных зверях показана высокая эффективность биомассы и возможность ее применения взамен мясокостной и рыбной муки, обрата и сухого молока, используемых в кормопроизводстве. Полученные результаты послужили основанием для решения правительства о создании опытно-промышленного производства. Однако пришли девяностые годы, развал СССР, союзных министерств, микробиологической отрасли в том числе. Это направление окончательно затихло. Однако, по образному выражению биотехнологоведа Сассона, «…белок одноклеточных - это та страница, которую человечеству еще предстоит прочитать». Нам надо скорее бояться не энергетического кризиса, а растущего дефицита ресурсов белка.

Следует вспомнить о том, что, когда отрабатывали режимы продуктивного синтеза белка, все боролись с жироподобными включениями, которые водородные бактерии накапливали в качестве запасного соединения. Запасные клеточные макромолекулы (полисахара, липиды и т. д.) синтезируются в клетке при так называемом несбалансированном росте (медленном). Известный профессор микробиолог Шлегель боролся с этими включениями в водородных бактериях генетическими методами. Он получал мутантные штаммы, не способные синтезировать это соединение. В нашем институте это сделали с помощью оптимизированного режима биосинтеза, создав условия роста для бактерий, когда этого полимера вообще не было. Но в 80-х годах на вещество, с которым боролись, возник спрос. Кому-то (имя этого ученого пока не установлено) в светлую голову пришла счастливая идея - выделить этот полимер из биомассы и посмотреть, что он из себя представляет.

- И посмотрели?

- Да. Оказалось, что по ряду свойств это аналог полипропилена. А поскольку мы знали, когда и в каких условиях этого полимера не может быть в клетках, а когда он может быть, то очень быстро создали новые культивационные системы и режимы получения этого продукта - экологически чистого, термопластичного и биоразрушаемого полимера. Многие химические и фармацевтические предприятия за рубежом его уже выпускают. Товарное название - биопол®, деграпол®). Это прекрасный материал, особенно для применения в новых направлениях медицины - тканевой и клеточной инженерии, связанных с конструированием биоискусственных органов, для депонирования лекарственных препаратов и многого другого. Масштабы применения этих полимеров сдерживаются достаточно высокой стоимостью.

Иосиф Исаевич любит у нас красивые идеи, красивых людей и красивую работу. Водородные бактерии его тоже привлекли своей необычностью. Однако водород надо где-то брать. Сейчас основной источник водорода - это конверсия природного газа. Потенциально неисчерпаемый источник для получения водорода - природные углеродсодержащие ресурсы (угли, лигнин, отходы растительных биомасс). Получаемый при переработке таких углеродных источников синтез газ - субстрат для биотехнологий, в том числе для получения белка или полимера. Вот над всем этим мы и работаем. В нашем институте создано первое отечественное опытное производство разрушаемых биополимеров. Сейчас мы сосредоточены прежде всего на применении полимеров в медицине вместе с ведущими медицинскими учреждениями. Это Институт трансплантологии искусственных органов Росздрава, Гематологический научный центр РАМН и другие.

Доктор биологических наук Александр Аполлинарьевич Тихомиров в институте - исполнительный директор Международного центра по замкнутым экосистемам. Он тоже, как и академик Гительзон, начал свой рассказ с истории.

- Мне повезло, - говорил он, - что я попал, начиная работать в науке, к ученикам академиков Терскова и Гительзона. Они проводили исследования, начатые своими учителями. Например, разработали новые поколения биологических систем (а были «БИОС»-1, «БИОС»-2 и «БИОС»-3), что позволило развить в институте под их влиянием совершенно новые направления исследований. В частности, биоспектрофотометрию. Заведовал этой лабораторией профессор Федор Яковлевич Сидько. Он тоже начинал как исследователь оптических свойств крови. В 1970 году, появившись в институте, я как раз попал к нему в лабораторию. Принимая меня на работу, он сказал памятные слова: «Мы не работаем отдельно. Мы работаем все вместе. И не только в своей лаборатории, но и с сотрудниками других лабораторий. И вам то же самое предстоит». Так оно и оказалось.

Заверяю вас, что я счастливый человек, потому что мне довелось работать с корифеями науки. Сидько занимался оптическими исследованиями биологических объектов. А мне он поручил работать с высшими растениями и исследовать их свойства. Это очень важно и перспективно для систем жизнеобеспечения. И прежде всего мне надо было исследовать те световые условия, которые нужны этим растениям. Одновременно я, биофизик по образованию, приходил к Генриху Михайловичу Лисовскому и получал у него первоклассные консультации по вопросам и проблемам физиологии растений, многие из которых я попросту тогда не знал.

С этими профессорами у меня были деловые контакты почти всю свою жизнь. И очень этим доволен. Как окончивший физический факультет и имеющий свободный после университета диплом я мог вполне устроиться на работу в другой институт. Но мне очень понравилась в институте биофизики живая научная атмосфера. А это дорогого стоит. У нас буквально все были объединены работой по системам жизнеобеспечения, хотя приходилось преодолевать многочисленные трудности.

Сейчас мы занимаемся разработкой системы жизнеобеспечения очередного, нового, поколения, то есть с новыми особенностями и характеристиками. Например, с высокой степенью замкнутости системы. Это означает, что в системе должно быть как можно меньше отходов. Проще говоря: все, что производится, должно потребляться. Конечно, это идеальный вариант, который едва ли возможен. Однако он определяет то, к чему нужно стремиться, то есть к минимизации отходов. Задача сложная, нужно разработать научные основы целого ряда технологий. Например, по утилизации растительных отходов несъедобной биомассы. А каким способом это делать? Есть биологические и физико-химические методы утилизации. Истина, как всегда, посередине. Система, с одной стороны, должна быть биологическая, а с другой - физико-химическая. Сейчас мы работаем над развитием этих методов. Наши исследования привлекают внимание и отечественных специалистов, и зарубежных. Еще недавно было много трудностей.

Член-корреспондент РАН Андрей Дегерменджи: «После длительного перерыва в мире возникла некоторая полетная эйфория, стремление куда-то полететь».

Кандидат биологических наук Елена Есимбекова: «В институте создана уникальная коллекция светящихся бактерий».

Кандидат биологических наук Егор Задереев: «Буквально на расстоянии нескольких миллиметров разные виды могут занимать свои ниши и очень устойчиво существовать».

Но помогло то, что дирекция поддерживала. Я помню, как на одной из моих петиций-прошений директор института Андрей Георгиевич наложил неожиданную ободряющую резолюцию: «С Богом!» И я эти документы отправил в десятки космических агентств. А откликнулось одно из них. Это было Европейское космическое агентство. Мы получили от него грант после долгой и дотошной проверки, когда зарубежные коллеги убедились в наших возможностях. В связях с этим агентством совпала гармония научных интересов. Сейчас появились новые гранты.

…Обычно на страницах нашего выпуска «Наука: сибирский вариант» директор института выступает последним, в конце встречи. Но Андрею Георгиевичу Дегерменджи требовалось срочно уйти. Пришлось ему предоставить слово «вне очереди». Вот что он рассказал:

- Кое-что добавлю к выступлению профессора Тихомирова. После длительного перерыва в мире возникла некоторая полетная эйфория, стремление куда-то полететь. В космос преимущественно. Китайцы собираются лететь, японцы и многие другие. Да еще на Марс, на Луну и по другим космическим трассам. Но технические возможности этого, особенно связанные с системами жизнеобеспечения, не очень высоки в мире. И теперь, как мне кажется, пришел наш час. Те пионерные вещи, которые сделали Гительзон, Ковров и Терсков, будут, видимо, многими востребованы. Но, конечно, уже на новом витке исследований. За это надо бороться. В том числе бороться и в РАН. С тем, чтобы она поддерживала наши работы.

Второе мое добавление таково: разрабатываемые нами системы можно использовать для биосферного моделирования. Конечно, в самой биосфере эксперименты затруднены в силу ее оригинальности и уникальности. Но если парниковые, положим, эффекты имеют место, значит, надо проверять некоторые наши деяния на каких-то системах, которые близки по структуре биосфере. То есть на таких системах, в которых идет круговорот вещества. Их можно использовать для проверки некоторых принципиальных гипотез. Это совершенно новое направление, но его необходимо как-то осилить. Есть у нас и еще два важных направления: экологическая биофизика и билюминесцентный анализ, который к ней примыкает. Здесь, используя представления и законы физической организации материи, надо попытаться проанализировать системы не клеточного уровня, а выше, то есть экосистемного уровня. Чтобы уяснить, можем ли мы управлять такими системами и понимать их или нет. Обычно ни гидробиологи, ни лесоведы, ни почвоведы не ставят перед собой таких задач в силу имеющихся возможностей, да и знаний. А биофизики такую задачу поставить перед собой могут. Они владеют всеми составляющими, которые лежат на пути к управлению этих систем. Но на пути к ним надо проверять всю цепочку: и теорию, и наблюдения, и эксперименты и т. д. Работа огромная, но когда-то надо на нее решаться.

В свое время по инициативе Гительзона и Терскова меня и еще некоторых коллег десантировали в НГУ, и мы прошли там школу Алексея Ляпунова, Игоря Полетаева и Вадима Ратнера. Это замечательные ученые и люди, от которых мы многое узнали. Получилось так, что у нас работают дети двух школ - биологической физики и математической биологии. Что позволяет нам в своих исследованиях ставить и по сию пору большие и сложные задачи. Впрочем, так же как и другим ученикам этих школ. Например, Николаю Колчанову в институте цитологии и генетики Новосибирска. Для решения многих биологических задач нас научили использовать математический аппарат для прогнозирования динамики экосистем. Но мы не просто ориентировались на абстрактное моделирование, а сделали опорой эксперимент. Начали с экспериментов, которые проводились в лабораторных системах непрерывного культивирования свободно живущих клеток и бактерий. Принялись анализировать и даже фантазировать на тему динамики свойств и устойчивости этих популяций. Было интересно узнать, как организмы могут существовать в открытых экосистемах. Оказалось, что у микробов есть свои законы. И популяции с разными свойствами могут не выталкивать друг друга из системы, как это следовало бы по Дарвину, когда быстро растущий вид «выгоняет» медленно растущий. Выяснилось, что они вполне могут устойчиво сосуществовать. Отгадка этого явления - в лимитирующих факторах. Мы в экспериментах получили объяснение единого принципа этого сосуществования. Сейчас мы пытаемся найти принципы устойчивого существования в неоднородных водных системах. По пути с профессором Н.С.Печуркиным открыли свойство аутостабилизации лимитирующих факторов. Теперь мы ищем, как проявляется это свойство в реальных водных системах. Все это примеры аккуратного и содержательного взаимодействия теории с экспериментом. Эту большую силу теоретики недооценивают. А экспериментаторы порой не знают теоретических работ. В итоге понимают друг друга с трудом. И притирка между ними идет долго. Нужна терпеливая совместная работа, после которой и появляются зрелые и перспективные исследования.

Приведу вам пример. На одном из водохранилищ мы попытались проверить и нашу теорию, и наши эксперименты, изучая «цветение» водорослей. Было понятно, почему это происходит, но непонятно, как с этим явлением бороться. Было неизвестно, отчего вспышка этого цветения происходит. Оказалось, что главная причина цветения - выход минерального фосфора из донных потоков, а не стоки, которые поступают в водохранилище. Мы показали, что надо принимать другие меры по очищению воды, а не отводить, как предлагалось, да и как делалось, стоки. А это очень дорогостоящая процедура - отводить стоки. Впервые в практике биофизиков чисто теоретическое исследование остановило практику бесполезных затратных процедур. Сделано далеко не все. Хотя стало понятно, что водохранилище можно не только очищать, но и управлять им. Но разумно, с учетом не только практики, но и теории. Тогда не будет экологического шаманства, которое еще наблюдается.

И последнее: наш институт выжил и устоял на ногах, когда государство практически перестало обращать внимание на науку, в большей степени за счет международных проектов, хотя признаваться в этом и не хочется. Неприятно, но факт. Этот подход к науке я считаю негосударственным. Сейчас положение меняется к лучшему, но недавний горький опыт не стоит забывать. К академической науке нельзя относиться потребительски. Мнение о том, что она мало дает - мелкотравчатое и пошлое. Наука добывает новые знания. Она предлагает десятки технологических процессов и новых продуктов. И не ее вина, что далеко не все это применяется и доходит до народа.

На страницах нашего выпуска пока «молчат» еще несколько участников нашей встречи. Газетная площадь уже не позволяет им вольную устную речь. Остается одно - краткий дайджест по выступлениям остальных участников встречи. Понимая это, заместитель директора института, доктор биологических наук профессор Михаил Иванович Гладышев уже готов был отказаться от своего выступления. Но я все-таки на нем настоял. Вот его суть:

- Эксперименты, проводимые в институте сперва на биотехнологических системах, а потом на биосфероподобных, были перенесены на внешнюю среду. То есть на большие экосистемы. Сложность их изучения в том, что человек слишком маленький, он находится внутри этих больших систем. И для того, чтобы подняться до пространственно-временных масштабов функционирования экосистем, нужны специальные подходы. Так же, как при изучении микромира нужны специальные приборы и новые методики. Словом, макромир тоже требует своего: особых приборов (они называются макроскопами) другого математического моделированя и т. д. Макроскопами эти приборы тоже назвал академик Гительзон.

Институт биофизики в середине семидесятых годов вышел на крупные экологические системы. Это когда с непрекращающимся строительством на Енисее была организована программа «Чистый Енисей». Экологические последствия этого непрерывного созидания были не просчитаны, хотя они вполне могли носить катастрофический характер. Цель программы формулировалась так: мониторинг за состоянием природных экосистем, их прогноз, в том числе и в связи с гидростроительством, и управление данными экосистемами. Программа была весьма амбициозной. Выполнить ее можно было только в том случае, если бы удалось в одном учреждении проследить все цепочку: наблюдения, эксперименты, моделирование и т. д. Но у нас как и раньше все было разделено, так и сейчас: экспериментами занимаются одни, наблюдениями - другие, моделированием - третьи. И все друг друга просто плохо понимают идеологически. А институт биофизики занимался всем сразу. В итоге было реализовано несколько успешных проектов. Мы, например, поняли, что экосистемы разных типов - водохранилище, река, участки реки - обладают разным самоочистительным потенциалом при избавлении от загрязняющих веществ. Эта работа - самоочистительный потенцил Енисея - была выполнена. Если бы она была сделана и для Амура, то той шумихи, которая поднялась после загрязнения этой реки китайскими нитробензолами, тоже бы не было. Потому что элементарно можно было подсчитать, куда дойдут эти химикалии, а куда - нет. А мы дали для себя такой прогноз по аналогии с Енисеем. И он подтвердился. Кстати, в институте экспериментально доказали, что некоторые ГЭС в Сибири строить нельзя. Потому что в новых водохранилищах самоочищение будет резко замедляться. Мы неплохо продвинулись и в понимании и природы цветения водоемов цианобактериями - болезни, которая распространена по всему миру. В частности, выяснилось, что может быть два вида цветения с совершенно разными механизмами «заболевания» водоема. Мы установили диагноз, раскрывающий, как бороться с каждым видом.

…Но дальше пора «выводить на сцену» очередного выступающего.

Это была кандидат биологических наук и лауреат премии имени Терскова Елена Николаевна Есимбекова.

- Я, видимо, тоже заслужу упрек, - сказала она, - но именно наш институт первым в стране под руководством академика Гительзона начал исследования по биолюминесценции. Сначала светящихся организмов в океанах. В институте была создана уникальная коллекция этих бактерий. Они различаются по разным характеристикам и принадлежат к разным родам. И у этих бактерий разные возможности для их использования при производстве особого белка. Началось их исследование, как я понимаю, для ответа на вопрос, почему они светятся, что это за процесс.

- И почему?

- Именно из интереса «вырос» биолюминесцентный анализ, то есть использование светящегося организма, например, в экологических целях. Потому что эти бактерии перестают светиться, если в воде есть какие-то токсиканты, отравляющие вещества. И сразу видно, что-то в среде не так. Светящиеся бактерии словно подают сигнал тревоги. А уж химический анализ определяет точно, чем вызван сигнал. В литературе он выражается английским словом «alarm» - тревога.

Далее Елена Николаевна рассказала еще об одном направлении - получение реагентов на основе светящихся бактерий и тех ферментов, которые из них выделяются. Они используются при экологическом мониторинге. Полученные ферменты тоже светятся, но гораздо более стабильно и надежно, чем живые бактерии. Используются ферменты светящихся бактерий и в медицине. Для определения степени эндотоксикоза, то есть нарушений в организме больного человека.

А заканчивал нашу встречу еще один лауреат премии имени Терскова кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев. Впрочем, это не совсем верно. Многое еще пояснял академик Иосиф Исаевич Гительзон, но это уже никак не помещалось на четырех небольших страничках выпуска. Поэтому слово - Егору Задерееву.

- В своих исследованиях, - говорил он, - я продолжаю линию Андрея Георгиевича Дегерменджи, потому что считаю себя его учеником. Мы в исследованиях перешли от лабораторных культур к природным объектам. Ищем ответ на вопрос, как и почему в них могут существовать множество организмов разных видов. Казалось бы, у многих из них мало пространства и у них нет каких-то особых преимуществ, а вот живут спокойно по соседству. Оказалось, что это объясняется в природных водоемах различного рода неоднородностями. Пространственными, временными и другими неоднородностями. Самые интересные из них - пространственные. Буквально на расстоянии нескольких миллиметров разные виды могут занимать свои ниши и очень устойчиво существовать. К примеру, одни бактерии могут свой узкий слой занимать в считанных сантиметрах от другого во взвешенном состоянии, и, как говорится, никакой вражды между ними. Сами живут и другим жить дают.

С крупными организмами ситуация более сложная. Сближение их беспокоит. Они начинают мигрировать, активно выбирать глубину, которая их устраивает.

- За что вы получили премию имени Терскова?

- Совсем за другие исследования. За изучение химических взаимодействий у водных организмов. Когда пытаемся понять, какие же механизмы регулируют структуру популяции или водной экосистемы, то сначала обращаем внимание на такие факторы, как, например, температура и свет.

А когда понимаем, и довольно быстро, как они влияют, то начинаем догадываться, что организмы еще между собой как-то «общаются». Выяснилось, что в водных системах есть инструмент общения. Это химические вещества, которые эти же самые организмы и выделяют.

Они используются в роли сигналов. Это могут быть взаимоотношения по принципу «хищник - жертва». К примеру, жертва по химическому составу среды может определять, есть ли хищник или нет. И взаимоотношения внутри самой популяции, которая выделяет специфические вещества и тем самым сигнализирует о состоянии среды, о плотности популяции, которая тут же принимает «меры», то есть реагирует на выделенные химические вещества.

- Это некий аналог ферромонов?

- Да. Но в воде, как ни странно, они долгое время не были исследованы.

В лаборатории Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН.

Давайте все-таки рискнем еще на одно пояснение академика Гительзона. Вдруг оно как-то уместится в газете, так иногда бывает.

- Вы, наверное, - сказал он, - удивлены разнообразием наших исследований в институте. Я постараюсь их как-то интегрировать. Биофизика по определению - наука о физико-химических основах жизни. Но классическая биофизика изучает нижние уровни организации жизни - молекулярную и клеточную. Особенность нашей биофизики, которая в некотором смысле еретическая, в том, что она экологическая. Не в том затертом смысле, который сейчас утвердился, вплоть до «смутной экологии души», а в смысле изучения надорганизменных систем.

А организмы образуют из себя сложные системы, в которых они существуют в природе. Вплоть до биосферы в целом. Это тоже уникальная экологическая система, которая объединяет круговоротом все живое на земле. До этого уровня биофизика практически не поднималась. Раньше считалось, что это не объект биофизики. Наши попытки заключались в том, чтобы вывести биофизику на уровень надорганизменных систем. Одни из них мы создали. Это «БИОС» и замкнутые системы. И мы попытались выйти с биофизическими методами за пределы организма к надорганизменным системам. То есть к системам экологическим. Чтобы это сделать, нужно иметь от них некие сигналы. Один из этих сигналов - свет, о котором вам уже рассказывали. Его многие организмы используют при общении друг с другом в качестве сигнализации. Это в основном морские организмы. Эта проблема привела нас в море. Мы сконструировали приборы, позволяющие измерять свечение морских организмов не в лаборатории, а прямо «на месте пребывания». Мы работали с этими погружаемыми приборами во многих экспедициях и во всех морях - от северных до Антарктиды.

Что это дало? Это показало, что мы можем сделать видимыми экологические системы открытого океана, которые нельзя было увидеть иным способом. Измеряя их свечение, мы можем представить и их структуру, и их динамику. Билюминесцентное поле оказалось повсюду, если его возбуждают. Без возбуждения оно не светит. При возбуждении мы можем быстро создавать экспрессные картины распределения жизни в океане. Это очень существенно и важно для многого. Например, для биологической океанологии. Вот вам пример, как биофизика позволяет классической биологии овладевать новыми методами. Мы обращаемся и к другим методам. Например, к использованию дистантных космических методов, к наблюдению и распределению главного вещества, которое заряжает энергией все живое на земле - хлорофиллом. Словом, биофизика, которую мы развиваем, экологическая. И в этом ее интегрирующая особенность. Мы сотрудничаем не только с физиками или учеными медицинскими. Мы открыты для интеграции с очень многими звеньями науки.