Тот, кто покрасил нейроны

Алексей Паевский
774
0

По нобелевской традиции, наш сегодняшний герой прожил очень нестандартную жизнь в науке. Во-первых, по-хорошему, его премия – за работу гистолога, за открытие метода окраски препаратов нервной ткани, которым пользуются до сих пор. Во-вторых, этот метод в итоге похоронил теорию о строении нервной ткани, для защиты которой создавался. А в-третьих, ученый еще и подарил свое имя одной из органелл клетки, которую долгое время то открывали, то «закрывали» вновь. Итак, знакомьтесь – Камилло Гольджи.

Камилло Гольджи

7 июля 1843 года, Кортено, Италия – 21 января 1926 года, Павия, Италия

Формулировка Нобелевского комитета: «В знак признания <...> трудов о структуре нервной системы»

Его фамилию я узнал лет в шесть-семь лет, добравшись до учебника биологии с большой и красивой картинкой: «Клетка под электронным микроскопом». Правда, это была не настоящая фотография, а выполненный по ней рисунок художника, но дух от этого захватывало не меньше. Какой огромной, таинственной и неисчерпаемой казалась мне клетка, которую и глазом-то не увидеть! Сколько там всего было – ядро, ядрышко, митохондрии, рибосомы… и некий загадочный «аппарат Гольджи».

Слово «аппарат» я уже знал, а вот «Гольджи» – нет. Не знали его и родители, а интернета тогда, в начале 1980-х, не было, так что странное слово «Гольджи» долго оставалось для меня символом чего-то непонятного, интересного и таинственного, живого. То, что это фамилия человека, одного из первых лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине, я узнал гораздо позже. Гольджи получил премию за то, что разрушило его собственную теорию, и получил ее на пару с коллегой, который ее в итоге и разрушил.

Родился он еще в первой половине XIX века, в городке Кортено близ Брешии. Сейчас эта коммуна с населением менее двух тысяч человек гордо носит имя Кортено-Гольджи.

Выбор судьбы юного Камилло был предопределен: его отец Алессандро был врачом, и Гольджи-младший отправился в Университет Павии за медицинской степенью. Уже в университете он начал заниматься тем, чему посвятил всю жизнь, микроскопией тканей.

Получив степень в 1865 году, Гольджи остался в Павии и перешел на работу в психиатрическую клинику Больницы Сан-Маттео. Впрочем, университетские исследования он не забросил, продолжив работу под руководством своего любимого преподавателя Джулио Биццоцеро, пионера гистологии и составителя одного из первых описаний знаменитой Helicobacter pylori.

Джулио Биццоцеро, друг и учитель

Впрочем, свою первую работу Гольджи посвятил все-таки психиатрии. В 1869 году, под влиянием идей преподававшего в той же Павии Чезаре Ломброзо, который считал, что преступники бывают только «прирожденными», Гольджи публикует статью о том, что психические заболевания вызваны органическими повреждениями нервных центров.

Сейчас мы знаем, что некоторые заболевания действительно вызываются органическими повреждениями коры головного мозга. Но далеко не все. Немудрено, что Гольджи так и не смог найти подтверждения своей теории и оставил психиатрию, сконцентрировавшись на неврологии. Благо проблем здесь имелось предостаточно.

Чезаре Ломброзо, вдохновитель первых работ

Дело в том, что после выхода книги Рудольфа Вирхова «Клеточная патология» (1850) микроскопия тканей сделалась очень популярной. Однако подобраться к полноценному изучению нервной ткани долгое время не получалось: очень уж необычны составляющие ее клетки. Да и сами препараты срезов нервной ткани выходили чрезвычайно неудачными для окрашивания. С этой проблемой Гольджи и Биццоцеро столкнулись достаточно быстро. И не с ней одной.

Новая – и вечная для всех поколений ученых – беда настигла Гольджи в 1872 году: стало туго с деньгами. Камилло вынужден принять предложение о работе и перейти на хлопотную, но хорошо оплачиваемую должность санитарного инспектора больницы для хронических больных небольшого городка Абьятеграссо. Разумеется, заниматься наукой санитарному инспектору не положено, и лаборатории здесь у Гольджи не было. Но в те счастливые времена ученый мог себе позволить заниматься наукой за свои деньги, буквально на кухне. Микроскоп, стекла – почти все, что ему было нужно. Именно так Гольджи сделал важнейшее открытие своей жизни, обнаружив «черную реакцию».

Что же это такое? Чтобы заниматься тканевой микроскопией, в первую очередь нужны окрашенные срезы. Чтобы получить их, ткань в те годы обрабатывали бихроматом калия, под действием которого она затвердевала, после чего ее можно было нарезать. Гольджи установил, что если опустить готовый срез нервной ткани в слабый раствор нитрата серебра, нейроны окрасятся в черный цвет и станут хорошо видимыми на общем оранжевом фоне, созданном бихроматом калия.

Пирамидальные нейроны, окрашенные «по Гольджи»

Первое сообщение об опытах Гольджи с растворами металлов (еще без революционных результатов и последствий) появилось в 1873 году в коротенькой статье «К структуре серого вещества мозга», опубликованной в Gazzetta Medica Italiana. Первые рисунки, демонстрирующие результаты новой окраски «по Гольджи», были напечатаны в 1875-м, а полностью и обстоятельно метод был описан в монографии по анатомии нервной системы, вышедшей в 1886-м. Монография наделала шума, с новой силой запустив старые дебаты о природе нервной ткани. Наибольшим весом пользовались две теории, нейрональная и ретикулярная.

Ретикулярную («сетевую») теорию строения нервной системы, сторонником которой был Гольджи, предложил немецкий гистолог и анатом Йозеф фон Герлах. Главный ее постулат: нейроны не имеют «индивидуальности» и соединяются анастомозно, незаметно и без четких границ переходя один в другой.

Нейрональную теорию создали в 1838–1839 годах ботаник Матиас Шлейден и физиолог Теодор Шванн, чье имя сохранилось в названии открытых им вспомогательных клеток нервной ткани. По этой теории, нервная ткань состоит из индивидуальных нейронов, границу между которыми можно обнаружить. Одним из самых рьяных апологетов нейрональной теории был испанский врач и гистолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль. Он стал непримиримым противником Гольджи.

Гиппокамп. Рисунок Гольджи

Удивительное дело: метод Гольджи получил большое распространение именно благодаря Рамону-и-Кахалю. Но если метод они применяли один и тот же, то увидели с его помощью совершенно разное. Похоже, Кахаль был более тонким экспериментатором и имел более острое зрение, что и помогло ему рассмотреть синапсы – места соединений отдельных нервных клеток.

Интереснее всего, что даже полученная совместно премия не примирила Гольджи и Кахаля. В своей Нобелевской лекции Гольджи активно критиковал взгляды коллеги, приводя доводы в поддержку ретикулярной теории. Точку в итоге поставил другой нобелиат – Чарльз Шеррингтон: в многолетнем споре победил Кахаль.

Интересно, что если бы лауреаты выбирались простым большинством, то не видать Камилло премии, пожалуй, никогда. Несмотря на то, что с 1901 года его номинировали 31 раз, большинства никогда не было. В 1906 – три номинации – из 98! Достаточно глянуть на список номинантов, чтобы понять, как серьезна была конкуренция: великие Кох, Эрлих и Мечников, не менее великий, но так и не получивший премию Вильгельм Ру…

Сантьяго Рамон-и-Кахаль, «любимый соперник»

Кстати, сам Гольджи, как лауреат Нобеля, сам достаточно активно пользовался правом выдвигать кандидатуры ученых, причем не обязательно по своей специальности. Гольджи трижды номинировав своего соотечественника Аугусто Риги на премию по физике, а по химии продвигал Джакомо Чамичана. Среди его номинаций по медицине тоже почти все – итальянцы. Однако никому из них, даже великому терапевту Карло Форланини, предложившему способ лечения туберкулеза искусственным пневмотораксом, протекции Гольджи не помогли.

Почти всю жизнь Гольджи провел за изучением нервной системы – но этим его интересы не ограничивались. Восемь лет, с 1885 по 1893 год, он посвятил малярии (успев рассориться с будущим лауреатом Нобеля, специалистом по этой болезни Рональдом Россом) и установил, что все паразиты делятся почти одновременно, с интервалом в 72 часа, что вызывает очередной приступ четырехдневной малярии.

Гольджи оказался неплохим научным руководителем в основанной им самим лаборатории. Среди его многочисленных учеников и сотрудников появился и еще один нобелевский лауреат, довольно неожиданный – великий путешественник, верховный комиссар Лиги Наций по делам беженцев и лауреат Нобелевской премии мира Фритьоф Нансен. По своей первой научной специальности норвежец был гистологом и окрашиванию тканей обучался у Гольджи.

Фритьоф Нансен, гистолог и путешественник

А что же тот самый аппарат Гольджи, благодаря которому я узнал фамилию нашего героя?… С ним тоже вышла интересная история.

Продолжая изучение нервной ткани, в 1898 году Камилло Гольджи заметил внутри нейронов тонкую сеть переплетенных линий. Ее наблюдали и многие коллеги, хотя в 1940-е, после изобретения электронного микроскопа, рассмотрели повнимательней и сочли артефактом, возникающим при окрашивании клеток.

По счастью, более поздние исследования, проведенные с использованием более совершенной техники, показали: аппарат Гольджи, или просто «гольджи», как сейчас пишут все чаще, действительно существует и служит для транспортировки веществ, синтезированных на мембранах эндоплазматической сети клетки.