Отто Варбург: Ғылым және өмір жолы

Кіріспе

Неміс физиологы және Нобель сыйлығының лауреаты (1883–1970) биохимик және Нобель сыйлығының лауреаты Отто Варбург Эмиль Фишердің басшылығымен химияны оқыды және 1906 жылы Берлинде химия ғылымы бойынша докторлық диссертациясын қорғады. Одан кейін Людольф фон Крельдің жетекшілігімен білім алып, 1911 жылы Гейдельбергте медицина докторы дәрежесін алды. 1908–1914 жылдар аралығында Варбург Неаполь теңіз биологиялық станциясында (Италияның Неаполь қаласында) жұмыс істеді, онда зерттеулер жүргізді. Кейінірек ол қонақ ретінде қайта оралып, станция директоры Антон Дорнның отбасымен өмір бойы достық қарым-қатынас орнатты. Өмір бойы атпен айналысқан ол Бірінші дүниежүзілік соғыста элиталық улан (атты әскер) құрамында офицер болып қызмет етті және майданда көрсеткен ерлігі үшін Темір крестпен марапатталды. Варбург кейіннен бұл тәжірибені академиялық шеңберден тыс "нағыз өмір" туралы құнды түсініктерге ие болуымен байланыстырды. Соғыстың аяқталуы айқын болған кезде, Варбургтің әкесі Эмильдің досы Альберт Эйнштейн, достарының өтінішімен Варбургке хат жазып, армиядан кетіп, академияға оралуын сұрады, өйткені әлем оның талантын жоғалтуға дайын болмауы керек еді. Эйнштейн мен Варбург кейіннен дос болып, Эйнштейннің физикадағы жұмысы Варбургтің биохимиялық зерттеулеріне зор ықпал етті.

Ғылыми еңбектері мен Нобель сыйлығы

Теңіз биологиялық станциясында жұмыс істеген кезінде Варбург теңіз кірпісінің жұмыртқаларының ұрықтанғаннан кейінгі оттегі тұтынуын зерттеді және ұрықтанған кезде тыныс алу жылдамдығы алты есеге дейін артатынын көрсетті. Оның тәжірибелері личинка сатысының дамуы үшін темірдің қажетті екенін де көрсетті. 1918 жылы Варбург Берлиндегі Кайзер Вильгельм биология институтының профессоры болып тағайындалды. 1931 жылы ол алдыңғы жылы Рокфеллер қорының Кайзер Вильгельм қоғамына (қазір Макс Планк қоғамы деп аталады) жасаған қайырымдалықтарымен құрылған Кайзер Вильгельм жасуша физиология институтының директоры аталды. Варбург ісіктердің метаболизмін және жасушалардың, әсіресе қатерлі жасушалардың тыныс алуын зерттеді және 1931 жылы "тыныс алу ферментінің табиғаты мен әрекет ету механизмін ашқаны үшін" физиология саласындағы Нобель сыйлығына ие болды. Ол жануарлардың ісіктерінде көп мөлшерде сүт қышқылының пайда болатынын анықтады. Ол 1923 жылдан бастап тоғыз жыл ішінде 46 номинация алғаннан кейін бұл сыйлықты жеңіп алды, оның 13-і ол сыйлық алған 1931 жылы ұсынылған. Нобель сыйлығының лауреаты Джордж Уолд, Колумбия университетінде зоология ғылымынан докторлық диссертациясын қорғағаннан кейін, Варбургпен бірге зерттеу жүргізу үшін АҚШ Ұлттық зерттеу кеңесінен грант алды. Варбургпен бірге жұмыс істеген 1932–1933 жылдары Уолд тор қабықта А витаминін ашты.

Нацистердің тұсында өмір сүру

Нацистер билікке келген кезде еврей тегі бар адамдар кәсіби қызметтерінен қуылды, бірақ нацистер мұнда да ерекшеліктер жасады. Варбургтың анасы протестант, ал әкесі еврей тегінен шыққан (бірақ протестантизмге ауысқан) болатын. Олар Берлиндегі Далемде әсем виллада бірге тұрды. Варбургке сабақ беруге тыйым салынды, бірақ ғылыми зерттеулерін жалғастыруға рұқсат берілді. 1941 жылы Варбург нацистік режимді сынағандықтан қысқа мерзімге қызметінен шеттетілді, бірақ бірнеше аптадан кейін Гитлердің канцеляриясынан келген жеке бұйрық бойынша зерттеулерін қайта бастады. Герман Геринг оның еврей тегінің төрттен біреуін құрайтынын ресми түрде мойындады. Нацистер Варбургтің метаболизм және қатерлі ісіктерге ден қоюына байланысты оның жұмысына мүмкіндік берді. Гитлердің өзі де қатерлі ісікке бейім болған, өйткені оның анасы ерте жасында сүт безінің қатерлі ісігінен қайтыс болған. Шешуші фактор – Варбургтің Ұлы соғыстағы көрнекті әскери қызметі болды, себебі еврей ардагерлері Нюрнберг заңдары бойынша азаматтығынан айырылудан көбінесе босатылған. Варбургтің германдық сыртқы келбеті де оның пайдасына болған болуы мүмкін, өйткені Гитлердің канцеляриясы арийлендіру өтінімдерін қарастырғанда көз түсі мен бет пішінін де ескеретін болған. Варбург нацистік режиммен келіспей, нацистік сәлемдемеге мойын бұрудан бас тартты, тіпті оның офицерлерінен жазалауға да ұшырады. Авторлар оның Рейх кезінде Германияда неліктен қалғаны туралы әртүрлі болжамдар жасады. Apple болжамы бойынша, ол көптеген адамдар сияқты жағдайдың қаншалықты нашар болатынын елестете алмаған. Оның өзіне сенуі нацистердің қаупін бағалауда қателікке ұшыратуы мүмкін. 1968 жылы Батыс Берлиндегі Варбург институтының директоры болған Биргит Веннесландтың бір әңгімесі осыған байланысты. Ол Варбургтің эмоционалдық қиындықтарға тап болған танысына берген кеңесін былай жеткізді: «Оған ғылымнан басқа ештеңе туралы ойламауды айт, басқа ештеңеге назар аударма, тек ғылым туралы ойла». 1943 жылы Варбург зертханасын Берлин маңындағы Либенбург ауылына көшірді, себебі Берлинге үнемі әуе шабуылдары жасалып жатты. Рокфеллер қоры оның жұмысын қаржыландыруды жалғастыруға дайын екенін, егер ол эмиграция жасаса, мәлімдеді. Соғыс аяқталғаннан кейін Варбург Америка Құрама Штаттарына көшу мүмкіндігін сұрады, бірақ оның өтініші қабылданбады.

When the Nazis came to power, people of Jewish descent were forced from their professional positions, although the Nazis made exceptions. Warburg had a Protestant mother and a father with Jewish heritage (who had converted to Protestantism). The couple lived together in an elegant villa in Dahlem, in Berlin. Warburg was banned from teaching, but allowed to carry on his research. In 1941, Warburg briefly lost his post for making remarks critical of the Nazi regime, but in a few weeks was able to resume his research following a personal order from Hitler's Chancellery. Hermann Göring also arranged for him to be classified as one quarter Jewish. The Nazis were willing to allow Warburg to work because of his focus on metabolism and cancer. Hitler was obsessed with cancer, having lost his own mother to breast cancer at an early age. The decisive factor was Warburg's distinguished military service in the Great War, as Jewish veterans were often exempted from the loss of citizenship mandated by the Nuremberg laws. Warburg's Germanic physiognomy may also have weighed in his favor, as Hitler's Chancellery is known to have factored in eye color and face shape when evaluating Aryanization applications. Warburg disagreed with the Nazi regime, and refused to acknowledge the Nazi salute, to the point of provoking retaliation from its officers. Authors have speculated on why he stayed in Germany under the Reich. Apple suggests that, like many others, he did not imagine how bad things could get. His own egotism may have led him to underestimate the potential threat posed by the Nazis. An anecdote from Birgit Vennesland, who became a director at Warburg's institute in West Berlin in 1968, is suggestive. She said that Warburg's advice for an acquaintance who was experiencing emotional difficulties was "Tell him not to think about anything but science—think about absolutely nothing else—only science." In 1943 Warburg relocated his laboratory to the village of Liebenburg on the outskirts of Berlin to avoid ongoing air raids. The Rockefeller Foundation reportedly offered to continue funding his work if he emigrated. After the war ended, Warburg inquiried about the prospect of moving to the United States, but was turned down.

Нобель сыйлығының екінші лауреаты

1944 жылы Варбург Альберт Сент-Дьёрги тарапынан никотинамид, ферментацияға қатысатын механизмдер мен ферменттер, сондай-ақ флавиннің (сары ферменттерде) ашылуы үшін физиология саласындағы екінші Нобель сыйлығына ұсынылды. Кейбір дереккөздерде ол сол жылы сыйлыққа ие болып таңдалғаны, бірақ 1937 жылы немістерге Нобель сыйлығын қабылдауға тыйым салған Адольф Гитлер режимі оның сыйлық алуына кедергі келтіргені айтылады. Нобель қорының мәлімдемесінше, бұл аңыз рас емес; ол лайықты кандидат деп есептелгенімен, сол кезде сыйлыққа іріктемелген жоқ. Ол Диан Бёркпен бірге фотосинтездің кванттық шығымы жөніндегі жұмыстарды жүргізді.

Қатерлі ісік гипотезасы

Варбург қатерлі ісік жасушаларының энергияны (мысалы, аденозин трифосфаты/АТФ) негізінен глюкозаның анаэробтық ыдырауы арқылы (ферментация немесе анаэробтық тыныс алу деп аталады) өндіретінін болжады. Бұл пируваттың тотығу арқылы энергия өндіретін сау жасушалардан өзгеше. Пируват – гликолиздің соңғы өнімі және митохондрияда тотығады. Сондықтан, Варбург пікірінше, қатерлі ісік – митохондрияның дисфункциясы ретінде қарастырылуы керек. Рак, басқа аурулардан айырмашылығы, көптеген қосалқы себептерге ие. Бірақ, тіпті қатерлі ісік үшін де бір ғана басты себеп бар. Қысқаша айтқанда, қатерлі ісіктің басты себебі – дененің қалыпты жасушаларындағы оттегімен тыныс алудың қанттың ферментациясымен алмастырылуы. |Отто Х. Варбург|

Варбург гипотезаны тәжірибелік жолмен дамытуды жалғастырды және теория мен деректерді баяндайтын бірнеше маңызды лекциялар оқыды. Бүгінде онкогендер мен ісікке қарсы гендердегі мутациялар қатерлі өзгеріске жауапты деп есептеледі, ал Варбург себеп деп санаған метаболикалық өзгерістер енді осы мутациялардың салдары ретінде қарастырылады. Ядролық/цитоплазмалық трансфер эксперименттерінен алынған деректерді жаңадан бағалау, онда қатерлі жасушалардың ядролары қалыпты цитоплазмаға, ал қалыпты жасушалардың ядролары қатерлі цитоплазмаға орналастырылды, қатерлі ісікте метаболизмнің және ісікке қарсы күресте митохондрияның рөлін қолдайды. Дегенмен, сілтемелерде көрсетілгендей, бұл үміттендіретін құбылыс әлі де Варбург бастапқыда ұсынғандай, рак ауруының пайда болуын толық түсіндіре алмайды. Варбургтің гипотезасы ғылыми қауымды рак метаболизмі саласындағы зерттеулерді одан әрі жалғастыруға әрине шабысдандырды, бірақ оның тым қарапайымдауға бейімділігі, мүмкін, митохондрия мен ядроның, немесе жалпы алғанда, метаболизм мен мутациялардың өте күрделі рөлі мен өзара әрекеттесуін қабылдауына кедергі келтірді.

Кейінгі жылдар

Отто Варбург өзінің түпнұсқалық еңбектерінің көп бөлігін өңдеп, "The Metabolism of Tumours" (1931 ж. ауд.) және "Жаңа жасуша физиологиясының әдістері" (1962) кітабын жазды. Оксфорд университеті оған құрметті доктор дәрежесін бергенде ол қатты қуанды. 1952 жылы "Pour le Mérite" орденімен марапатталды және басқа университеттерге құрметті докторлық дәреже беруден бас тартуды ұсынды. Сүйікті зертханасынан айырылып, салтанатты шаралардан қашу үшін, өзіне берілген медальдарды пошта арқылы жіберіп беруді лауазымды тұлғалардан сұрады. Өз идеяларының қабылданылмауынан кейінгі ашуда Варбург Макс Планкқа есірткен афоризмді айтқан: "Ғылым бір жобамен қадамдайды". Өз қорытындыларының абсолютті дұрыстығына сенімді болған Варбург, "қатерлі ісік тудыратын факторлар мен вирустардың үнемі табылуы" оның пікірінше, "қажетті профилактикалық шараларды тежеп, осылайша қатерлі ісік ауруының жағдайына жауапты болады" деп алаңдады. Варбург 50 жыл бойы серігі, Кайзер Вильгельм институтының хатшысы және басқарушысы Якоб Хайсспен бірге Кайзер Вильгельм институтында тұрды. Варбург 86 жасқа дейін ғылыми зерттеулерін жүргізді. Ол барлық мүлкін Хайсске қалдырды.

Отто Варбург медалі

Отто Варбург медалі Варбургтің көрнекті еңбектерін еске алу мақсатында тағайындалған. Ол 1963 жылдан бері Германияның биохимия және молекулалық биология қоғамы (Gesellschaft für Biochemie und Molekularbiologie) тарапынан табыс етілуде. Бұл сыйлық негізгі биохимиялық және молекулалық биологиялық зерттеулердегі жаңалықтарды құрметтеп, оларды қолдауға бағытталған. Отто Варбург медалі Германиядағы биохимиктер мен молекулалық биологтар үшін ең жоғары награда саналады. Ол Elsevier/BBA баспа үйінің демеушілігімен ақшалай сыйлықпен толықтырылған.