Каким образом такой нормальный и необходимый для жизнедеятельности процесс, как деление клетки, видоизменяется настолько, что становится вредным и даже смертельным? Вот проблема, приковавшая к себе внимание многих ученых и на решение которой затрачены неслыханные суммы денег. Что нарушает обычное размножение клетки, подменяя его необузданным, не поддающимся контролю раковым разрастанием?
Когда ответы будут найдены, их, почти наверное, будет много. Если сам рак выступает в различных формах, отличающихся по своему происхождению, по ходу своего развития и по факторам, влияющим на его усиление или ослабление, то столько же должно быть и причин, его порождающих. И тем не менее, видимо, лишь некоторые основные повреждения клетки ведут к злокачественным изменениям. В многочисленных исследованиях в областях, иногда не связанных с раком появляются первые проблески света, который когда-нибудь может быть, осветит эту проблему.
Опять мы убеждаемся, что лишь путем исследования мельчайших частиц жизни — клетки и ее хромосом — мы сможем проникнуть в тайны рака. Здесь, в этом микромире, мы должны искать те факторы, которые каким-то образом нарушают нормальное функционирование изумительных механизмов клетки.
Одна из наиболее убедительных теории происхождения раковых клеток была разработана немецким биохимиком профессором Отто Варбургом из Института физиологии клетки имени Макса Планка. Варбург всю свою жизнь занимается изучением сложных процессов окисления, происходящих в клетке. Его теория дает удивительно ясное объяснение того, каким образом нормальная клетка может превратиться в злокачественную.
Варбург полагает, что радиация или химический канцероген расстраивают дыхание нормальных клеток, лишая их, таким образом, энергии. Такое воздействие могут оказать малые дозы при частом их повторении. Эффект, однажды достигнутый, необратим. Клетки, оставшиеся в живых всеми силами стараются компенсировать потерю энергии. Они не могут продолжать удивительный и эффективный цикл, в результате которого вырабатываются большие количеств АТФ, и обращаются к примитивному, гораздо менее эффективному методу — к ферментации. Борьба за существование с помощью ферментации длится долго. Она идет и при последующем делении клеток, так что все новые клетки дышат также ненормально. Потеряв нормальное дыхание, клетка не может восстановить его — ни через год, ни через десять лет, ни через многие десятилетия. Но мало-помалу в этой тяжелой борьбе за восстановление потерянной энергии выжившие клетки начинают компенсировать ее посредством усиленной ферментации. Это не что иное, как борьба за существование, открытая Дарвином, в которой выживают лишь самые приспособленные. Наконец наступает момент, когда ферментация в состоянии выработать столько же энергии, сколько и дыхание. Теперь можно сказать, что из нормальных клеток образовались раковые.
Теория Варбурга объясняет многие загадочные явления. Долгий скрытый период у большинства видов рака — это время, необходимое для бесконечного количества актов клеточного деления, когда происходит постепенное нарастание ферментации после первоначального нарушения дыхания. Время, необходимое для превращения ферментации в главный источник выработки энергии, разное у разных организмов из-за различной скорости ферментации: оно короткое у крыс, у которых рак проявляется быстро, и долгое (до нескольких десятилетий!) у человека, у которого злокачественные разрастания идут медленно.
Теория Варбурга объясняет также, почему небольшие, но повторяющиеся дозы канцерогена при некоторых условиях опаснее, чем одна большая доза. Большая доза может убить клетки сразу, в то время как малые дозы дают возможность некоторым из них выжить, хотя и в поврежденном состоянии. Эти-то выжившие клетки и могут затем превратиться в раковые. Вот почему нет «безопасной» дозы канцерогена.
В теории Варбурга мы находим также объяснение и другого труднообъяснимого факта — что один и тот же агент может быть использован для лечения рака и в то же время сам может вызывать его. Как всем известно, так обстоит дело с радиацией, которая убивает раковые клетки, но может и сама стать причиной рака. То же самое можно сказать о многих химических веществах, применяемых сейчас для лечения рака. В чем же дело? Оба эти агента нарушают дыхание клеток. Раковые клетки с уже нарушенным дыханием от дополнительного разрушения погибают окончательно. Нормальные же клетки, у которых дыхание нарушается впервые, не погибают, а становятся предрасположенными к злокачественным изменениям.
Идеи Варбурга получили подтверждение в 1953 году, когда другие ученые сумели превратить нормальные клетки в раковые, периодически лишая их кислорода на протяжении длительного времени. 1961 год принес еще одно подтверждение — на этот раз опыты проводились не на тканях, а на мышах, которым впрыскивали вещества с мечеными радиоактивными атомами. Затем путем тщательного измерения их дыхания было установлено, что скорость ферментации значительно превышала норму, как это и предвидел Варбург.