Путь к
открытиям тернист
и бесконечен…

Крупному ученому в области
физиологии растений, молекулярной
и клеточной биологии, автору более
300 научных работ, директору
Сибирского института физиологии и
биохимии растений СО РАН, члену-
корреспонденту РАН,
вице-президенту Российского
общества физиологии растений
Рюрику Константиновичу Саляеву
исполнилось 70 лет. От души
поздравляем его и предлагаем
вашему вниманию беседу с ним,
которая состоялась накануне
юбилея.

"Грибы и
деревья", или Как стать
первоклассным точильщиком

В 50-х годах,
когда я был еще студентом, мой
учитель, профессор Евгений
Александрович Жемчужников
предложил мне заняться микоризой.
Это симбиоз гриба и дерева — в
переводе на русский
"грибокорень". Нити гриба
проникают в клетки корня, и дерево
питается с помощью этого. Мне нужно
было изучить динамику формирования
микоризы на корнях с тем, чтобы
разработать предложения по
заражению ею деревьев, которые
необходимо было пересадить в
степные условия. Как вы помните, в
те времена реализовывался
сталинский план преобразования
природы, создавались знаменитые
лесополосы, которые должны были
преградить путь суховеям в среднюю
Россию. В принципе план хороший, он
не до конца выполнен, но там, где
лесополосы есть, они работают. И вот
при создании этих лесополос и
возникла проблема приживаемости
деревьев, которые в степи никогда
не росли. А микориза в этом играла
большую роль.

Необходимо
было изготовить тысячи препаратов,
и довольно сложным путем. Образец
фиксируется специальной смесью,
потом обезвоживается серией
спиртов, заливается парафин, и с
парафинового блока на микротоме
делаются тонкие 5- микронные срезы,
которые окрашиваются. Я понимал,
что никакого времени на это не
хватит. И нашел простой способ —
приготовление препаратов
старинным путем при помощи ручной
резки. Через некоторое время
научился бритвой делать срезы до 5
микрон. С тех пор умею наточить все —
топор, железку, лопату до
бритвенной остроты. Кстати, и
родоначальник нашей научной школы
Д.И. Ивановский тоже блестяще делал
от руки микроскопические срезы.

По
результатам исследований микоризы
появилась моя первая публикация в
ботаническом журнале, когда я был
еще студентом. Позднее возникла
мысль написать научно-популярную
книгу "О грибах и деревьях". У
меня даже иллюстрации подобраны.

В тайны
клетки с позиций физико-химии

Потом уехал в
Карелию, в Институт леса, создал там
лабораторию физиологии растений,
защитил диссертацию, опубликовал
несколько статей. И вдруг мне
позвонила доцент Н. Косович из
Ленинграда, с нашей кафедры, и
сказала, что профессор Федор
Реймерс создает в Иркутске
институт, ему нужны кадры, и она
порекомендовала меня. Федор
Эдуардович написал мне, и так я
оказался в Иркутске в 1963 году.
Вскоре Реймерс назначил меня
заместителем директора по науке.
Работать было непросто. Мне было 32
года, почти все заведующие были
старше меня. Но это даже помогло —
научился выстраивать отношения с
людьми.

Здесь я
заинтересовался механизмами
клеточного и мембранного
транспорта у растений. В науке
тогда возникло понятие о свободном
пространстве клетки, в котором ионы
могут свободно диффундировать,
минуя мембранные системы. В
литературе велись споры, что же
считать свободным пространством и
как его определить. И тогда я решил
использовать для исследования
очень тонкие частицы металла —
металл виден в электронный
микроскоп, особенно золото, серебро
и платина. По существу занялся
физико-химией, потому что нужно
было восстановить из солей
благородные металлы химическим
путем, приготовить тонкодисперсные
гидрозоли. Полученные таким
образом гидрозоли очищал,
стабилизировал и только потом
вводил в живые растительные
системы. Затем, делая срезы
стеклянными ножами на
ультрамикротомах, рассматривал их
в микроскоп, изучая путь гидрозолей
в клеточных структурах. Таким
образом, было отслежено не только
местоположение свободного
пространства, но и размер его
каналов. Об этом я сделал доклад в
1966 году на Всемирном конгрессе по
электронной микроскопии в Японии.

Работа с
очень нежными объектами требовала
особого способа приготовления их к
микроскопии. В конце концов удалось
разработать принципиально новую
технологию подготовки жидких и
легко повреждающихся объектов для
электронной микроскопии.

Я не оформлял
это как изобретение, но доложил об
этом на Европейском конгрессе по
электронной микроскопии в Риме. А
позже неожиданно обнаружил, что
всемирно известная шведская фирма
LKB рекламировала этот метод со
ссылкой на мою публикацию. Это было
в 1977 году.

По
механизмам поглощения веществ
растительной клеткой в 1969 году
выпустил монографию. Некоторые
идеи, заложенные в ней, актуальны и
сейчас.

И у растения
есть лимфатическая система

В то время я
высказал следующий тезис:
свободное пространство клетки
нужно рассматривать как
своеобразную лимфатическую
систему растений. В каждом живом
организме, и у человека тоже, клетка
окружена межклеточной жидкостью —
лимфой. У нас две системы
циркуляции жидкости: кровеносная и
лимфатическая. Поскольку свободное
пространство тоже обволакивает
каждую клетку растения, его можно
уподобить лимфатической системе,
которая играет большую роль в
поддержании клеточного гомеостаза
— постоянства окружающей среды.
Только при этом постоянстве клетка
может функционировать комфортно,
если же среда изменяется, она может
погибнуть.

Эта
концепция о единой системе
свободного пространства растений,
как аналоге единой системы
животного организма, из того
времени, как эхо, отозвалась сейчас.
Она неожиданно оказалась полезной
при исследованиях иммунитета
растений, сопротивляемости
растений промышленным выбросам.
Оказывается, через свободное
пространство растения могут
регулировать гомеостаз и активно
сопротивляться неблагоприятным
воздействиям. Зная этот механизм,
можно помогать растениям.

Клетка умеет:
заглатывать

Мне памятна
также 15-летняя активная работа
вместе с Анатолием Романенко над
изучением эндоцитоза —
своеобразного способа поглощения
клеткой различных веществ путем
"заглатывания" клеточной
мембраной мельчайших капелек
жидкости. Этот механизм не
предполагался у растений, потому
что растительные клетки имеют
твердую оболочку. Однако нам
все-таки удалось не только доказать
эндоцитоз у растений, но и изучить
его индукторы, энергетику и
значение для жизни растений. Об
этом написаны две книги. До сих пор
это единственные сводки у нас в
стране, которыми широко пользуются
все, даже медики и химики.

Школа
сибирских мембранщиков

Мембранными
процессами активно занялся еще во
Владивостоке, где работал около
трех лет. Вместе с аспирантом В.
Чернышовым сделали работу о
механизмах формирования мембран на
поверхности изолированной
протоплазмы. Об этом тоже написали
книгу. Кстати, мы уже тогда пытались
эту модель использовать для
клеточной инженерии. Но, к
сожалению, из капли протоплазмы не
смогли регенерировать целую
клетку, даже если в капле
находилось клеточное ядро.

С 1976 года
начали изучать механизм транспорта
метаболитов в клетку, в первую
очередь сахарозы. И вновь пришлось
придумывать и осваивать новые
технологии для проведения опытов.
Нас интересовала вакуоль, потому
что именно в ней накапливаются
основные важные метаболиты. Чтобы
изучить механизм поглощения, нужно
выделить мембраны — тончайшие
структуры, играющие важную роль в
жизни клетки. Изготовили прибор для
выделения мембран, который и сейчас
успешно используется в нашем и в
других институтах.

Тогда мы
сделали довольно много неплохих
работ, доложили на многих
конференциях, опубликовали в
коллективных монографиях,
несколько человек защитили по этой
теме кандидатские диссертации.

В конце
концов мы одновременно с
профессором Брискиным из Америки
экспериментально доказали
транспорт сахарозы через
вакуолярную мембрану в антипорте с
протоном. Сейчас мы работаем над
тем, чтобы применить эти знания на
практике. Удалось, например,
показать воздействие растительных
гормонов на ключевые ферменты,
которые принимают участие в
транспорте сахарозы. То есть мы
нашли те мишени, воздействуя на
которые фитогормонами можно
активизировать транспорт.

Эта проблема
тесно связана с
донорно-акцепторными отношениями в
растениях. Грубо говоря, доноры —
это листья, акцепторы — плоды. Здесь
возникает интересная проблема
аттракции — привлечения веществ к
запасающему органу. Например, тыква
растет, простирая длинные плети,
порою до 5 метров, формирует много
листьев, но это только до
оплодотворения. А потом, как будто
кто-то тумблер переключил на
растении, и оно начинает работать
только на оплодотворенную
яйцеклетку. Что включает этот
тумблер? Есть работы, которые
указывают, что это могут быть
фитогормоны. Но суть аттракции до
сих пор неясна. Мы уже несколько лет
работаем над этой проблемой, и я
даже рискнул предложить свой
доклад на эту тему на очень
престижных среди биологов
Тимирязевских чтениях, которые
состоятся в Москве в будущем году.

В нашей
лаборатории эта проблема изучается
давно. Сначала исследовали
механизм транспорта в вакуоль,
потом управляющие механизмы и уже
затем перешли к изучению аттракции.
У нас есть гипотеза о возможном
наличии специальных веществ —
аттрагенов, т. е. соединений,
которые, образно говоря,
переключают тот "тумблер", о
котором говорилось выше. Вообще
проблема аттракции — крайне
интересна и важна и для науки, и для
практики.

От клеточной
инженерии к генной

Генная
инженерия — это сравнительно
недавнее увлечение. В середине 70-х я
уже пытался заняться клеточной
инженерией. Проводил опыты по
получению клеточных гибридов из
капель протоплазмы. Даже с клеткой
моркови и человека проводил опыты:
Делал это не для того, чтобы создать
"челоморковку", а чтобы понять
возможности метода. Но, честно
говоря, занимался этим без особого
энтузиазма, потому что считал и
сейчас считаю, что в таких опытах
нельзя переходить нравственную,
этическую грань.

Технологии
манипулирования с клетками мы
освоили хорошо, но дальше начались
препятствия. Мы хотели создать
пшеницу, которая выдерживала бы
наши низкие температуры. Мечтали
сделать это путем слияния клеток
пшеницы с клетками дикорастущих
злаков. А у злаковых клеток вообще
очень трудно идут процессы
регенерации. И опыт никак не
удавался. Голенькие протопласты
можно было получить, можно было их
слить вместе. Но эта конструкция не
образовывала клеточную оболочку,
то есть не получался клеточный
регенерант. Стало ясно, что лучше
идти путем генной инженерии.
Создали в институте специальную
лабораторию генной инженерии,
которую возглавил доктор
биологических наук Юрий
Константинов.

В другой
лаборатории доктор биологических
наук Наталья Рекославская,
поработав в зарубежных
лабораториях, освоила ряд методов
генной инженерии. Применив их, ей
удалось выделить один из ключевых
генов — ген, кодирующий фермент УДФГ
— трансферазу. Этот фермент важен
для запасания в связанной форме
одного из важнейших фитогормонов —
индолилуксусной кислоты. В течение
последних лет с этим геном и целым
рядом других мы и работаем. Сейчас
мы получили уже более 30 различных
трансгенных растений. Некоторые из
них обнаруживают новые
хозяйственно- полезные свойства:
высокую урожайность, интенсивный
рост и ряд других качеств. К
перспективным относим трансгенные:
картофель, томаты, горох, перец,
пшеницу и ряд других.

Для работ по
генной инженерии нужно иметь набор
"средств доставки" нужных
генов в растения. Одним из
перспективных, особенно для
злаковых растений, является
использование генной пушки, где
микрочастицы металла, с
нанесенными генетическими
конструкциями, разгоняются до
сравнительно большой скорости,
пробивают клеточную стенку и
проникают внутрь клетки, перенося
на себе нужные гены.

Есть фирмы,
которые изготавливают и продают
генные пушки, но для нас они очень
дороги. Мне удалось разработать
несколько конструктивных
вариантов генной пушки (и
огнестрельной, и вакуумной, и на
сжатом воздухе). Пушка, работающая
на сжатом воздухе, оказалась
наиболее дешевой и эффективной. На
ней и остановились. Третий год она
трудится с неплохим эффектом.

В области
генной инженерии работать
непросто. Поэтому, несмотря на то,
что удалось сделать не так уж мало,
мы далеки от переоценки созданного.
Впереди еще большая работа.

Сейчас в
институте в работах по генной
инженерии участвуют три
лаборатории. Радует то, что в этих
коллективах много увлеченной
молодежи, и я надеюсь, что в будущем
у нас будут новые успехи.

Беседу
записала
Галина КИСЕЛЕВА