Михаил Христофорович Чайлахян. Ученый и человек

Аксенова Н.

Это, кстати, прекрасно понимал и сам М.Х. Чайлахян. Впечатляет обширный список ученых, которым он посвятил свои содержательные статьи: К.А. Тимирязев, Н.И. Вавилов, Д.Н. Прянишников, Д.А.Сабинин, А.А. Рихтер, Н.Г. Холодный, Т.А. Красносельская, К.Т. Сухоруков, А.П. Петросян, В.В. Скрипчинский, Н.С. Туркова, Р.Х. Турецкая, Н.Н. Константинов, Г.С. Зайцев, Е.А. Бритиков.

К счатью, активно работающие в научных организациях России биологи растений не забыли одного из недавних лидеров отечественной науки и с готовностью приняли участие в сборе средств для издания книги. Поэтому от лица редакторской коллегии я приношу глубокую благодарность всем тем научным сотрудникам, кто, несмотря на невысокие зарплаты, помог своими средствами изданию данной монографии. Отдельно хочется поблагодарить профессора Николауса Амрайна (Швейцария), предоставившего недостающие средства для издания книги.

Г.

А. Романов,

профессор, заведующий лабораторией им. М.Х. Чайлахяна в Институте физиологии растений РАН, председатель Комитета Чайлахяновских чтений

Часть I

Михаил Христофорович Чайлахян – выдающийся ученый XX века

Глава 1

Судьба ученого под знаком Флоригена

Per aspera ad astra

(через тернии – к звездам)

Г.А. Романов

Чем значительнее открытие, сделанное ученым, тем большее влияние оно оказывает на судьбу своего автора. Теория флоригена – гормона цветения, выдвинутая М.Х. Чайлахяном (1902–1991) в 1936 г., поначалу оказалась неугодной тогдашним властям СССР, навлекла на ученого тяжелые испытания. Однако М.Х. Чайлахян не отрекся, как многие другие, от своих научных убеждений, а продолжал их отстаивать вопреки травле и угрозам. Впоследствии, наоборот, эта же теория способствовала всемирной славе ее создателя, хотя при жизни М.Х. Чайлахяна флориген не был окончательно химически идентифицирован. М.Х. Чайлахян был близок к тому, чтобы первым установить белковую природу флоригена, но даже его долгой жизни не хватило для идентификации этой неуловимой тогда субстанции.

О Михаиле Христофоровиче Чайлахяне и его главном научном открытии – флоригене – написано немало очерков и статей (см. библиографию на с. 246–248), однако многие существенные детали его биографии и научного поиска остаются малоизвестными широкой аудитории. При этом М.Х. Чайлахян – один из самых известных в стране и за рубежом отечественных ученых, научные предвидения которого блестяще подтвердились, а труды, опубликованные еще в советских журналах, активно цитируются до сих пор. Он был единственным отечественным ученым, отмеченным в обзорной статье в журнале Cell, посвященной главным итогам биологии растений XX века (Somerville, 2000). Этот краткий биографический очерк показывает, как непросто складывалась судьба выдающегося ученого и его открытия даже в такой казалось бы «мирной» области науки, как физиология растений.

М.Х. Чайлахян переехал в Москву из Ленинграда в 1934 г. вместе с Лабораторией биохимии и физиологии растений (ЛАБИФР), в которой он проводил исследования в качестве аспиранта под руководством академика А.А. Рихтера. Еще будучи в Ленинграде, М. Чайлахян начал работу по изучению фотопериодической реакции растений, о чем свидетельствуют его публикации начала 30-х годов (Чайлахян, 1933, 1934а, б). Фотопериодизм у растений был ранее подробно описан в классической работе Гарнера и Алларда (Gamer, Allard, 1920), однако оставалось неизвестным, чем и как растение чувствует чередование периодов света и темноты и определяет их длительность. Поначалу казалось очевидным, что растение воспринимает эти внешние сигналы своей наиболее чувствительной и подвижной частью, а именно стеблевым апексом, который и реагирует на них переключением развития с вегетативного на генеративное. Эта очевидность вроде бы подтверждалась и в экспериментах (Gamer, Allard, 1925; Knott, 1927), в которых было показано, что у декоративного растения Cosmos bipinnatus фотопериодическая стимуляция апексов боковой ветви может вызвать локальное цветение независимо от состояния остальной части растения.

С другой стороны, появлялись факты, указывающие на то, что места восприятия фотопериодического сигнала растениями и места ответной реакции могут быть пространственно разделены. Одним из первых на это обратил внимание В.И. Разумов (Rasumov, 1931), который изучал клубнеобразование у фотопериодически-чувствительных сортов картофеля. Поэтому и в отношении цветения «очевидная» точка зрения уже не казалась бесспорной. Это побудило физиологов растений проверить гипотезы экспериментально, благо к тому времени такое исследование стало вполне осуществимым. В 1934 г. опубликовал свои результаты американский ученый Knott (Knott, 1934), который давно изучал явление фотопериодизма

и в своих предшествующих работах доказывал, что именно стеблевой апекс «чувствует» длину светового дня (Knott, 1927). На этот раз Knott проводил опыты на шпинате и вынужден был признать, что по крайней мере у этого растения фотопериодизм воспринимается не только верхушкой стебля, но и листьями. Роль листьев в зацветании он обозначил словом “hasten” (ускорять). При этом Knott высказал осторожное предположение о том, что участие листьев шпината в ускорении ответа на фотопериод, благоприятный для репродуктивного роста, может состоять в продукции некоей субстанции, или стимула, который транспортируется в точку роста (Knott, 1934). Любопытно отметить, что в этой статье из пяти цитируемых и обсуждаемых работ две представляли собой работы отечественных ученых: вышеупомянутого Разумова (Rasumov, 1931), а также С.В. Тагеевой (Tageeva, 1931), доказавшей неучастие фотосинтеза в процессах индукции зацветания. Никаких исследований Knott по этой тематике далее не последовало, по крайней мере нам о них неизвестно.

Однако параллельно эта же тематика активно развивалась в СССР, и уже в 1936 г. появилось сразу несколько публикаций, указывающих на роль листьев как главных рецепторов фотопериодического сигнала. Основными публикациями надо признать три статьи М. Чайлахяна, опубликованные в самом престижном тогда в стране научном журнале: «Доклады Академии наук СССР» (Чайлахян, 1936а, б, в). Свои опыты М. Чайлахян проводил главным образом на хризантемах, у которых резко ускоряется наступление цветения в условиях короткого дня. Использовав приемы локального освещения растений и удаления части органов, Чайлахян доказал, что именно лист является основным органом восприятия фотопериодизма. При этом он выдвинул вполне материалистическое объяснение разобщенности мест восприятия фотопериодической стимуляции и ответной реакции растения. В своих статьях Чайлахян сформулировал представление о «флоригене» как о веществе гормональной природы, которое образуется в листе под влиянием благоприятного фотопериода и затем перемещается в стеблевой апекс, вызывая превращение апикальной меристемы из вегетативной в генеративную (флоральную). М. Чайлахян писал (Чайлахян, 1936в): «.. мы можем назвать этот цветообразующий или цветочный гормон более кратко – флориген, что значит “цветообразователь” и что отражает основную функцию этого вещества в растительном организме».

Надо признать, что Чайлахян нашел удачный термин для обозначения подвижной субстанции, переносящей сигнал цветения от листа к апексу. Этот термин пережил своего создателя и стал настолько общепринятым в мировой литературе, что многие современные авторы уже не знают его происхождения и даже приписывают его интродукцию в научный лексикон другим ученым (см., например, Grant, 2009).

Таким образом, восприятие фотопериода у растений происходило в листьях, где функционировал и компактный «биокалькулятор», позволяющий оценить продолжительность светового периода (как выяснилось позже, для растения важна продолжительность не столько световой, сколько темновой фазы суток).

М. Чайлахян не ограничился установлением локализации фотопериод ической индукции. Еще во второй половине 30-х годов он провел десятки экспериментов по доказательству наличия флоригена у растений разных видов, его образованию в листьях, определению скорости и направления передвижения флоригена в растении. В качестве методических приемов использовались, в том числе, кольцевание растений и прививки, включая межвидовые. В результате Чайлахян пришел к заключению, что флориген – это универсальная субстанция, она не обладает специфичностью как в отношении типа фотопериода, так и вида растений, может передвигаться по флоэме на длинные дистанции как вверх, так и вниз по стеблю со скоростью около 2 см в сутки.

При этом Чайлахян мыслил масштабно: после признания флоригена в качестве нового фитогормона он пришел к общей концепции гормональной регуляции роста и развития растений. В то время был хорошо известен только один фитогормон, а именно ауксин. В своих опытах Чайлахян показал, что свойства флоригена кардинально отличаются от свойств ауксина, т. е. флориген – это соединение нового типа. Выдвинув свою «Гормональную теорию развития растений» (Чайлахян, 19366,в, 1937а), Чайлахян предугадал открытие новых фитогормонов и их важную роль в онтогенезе растительного организма. Таким образом, Чайлахян оказался как бы преемником одного из классиков биологии растений Ю. Сакса, который еще в конце XIX века развил идею о существовании в растениях особых формообразующих веществ, каждое из которых вызывает образование листьев, корней или цветков (Sachs, 1888). Хотя прямого подтверждения идея Сакса не получила, она послужила прообразом современных концепций гормональной регуляции морфогенеза растений, начало которым положила теория М. Чайлахяна 1936–1937 гг.