About circular chemical processes in the cell

Abstract

In No. 11-12 of the Kazan medical journal for 1931, in the editorial article that opens the issue, a rather significant place is devoted to an assessment of two of my works that appeared in the same journal (1,2). Completely and completely in solidarity with the guidelines of the Editors developed at the beginning of the article, which, as the very title of the article indicates, takes as the basis of all its work the practical implementation of the instructions of Comrade Stalin on the fight against alien theories and on vigilance on the ideological front, I cannot agree with the assessment of my works given in the article, as allegedly imbued with theories alien to dialectical materialism, and revealing mechanistic attitudes.

Full Text

В № 11—12 Казанского медицинского журнала за 1931 г., в ре­дакционной статье, открывающей номер, довольно значительное место уделено оценке двух моих, появившихся в этом же журнале, работ (1,2). Целиком и полностью солидаризируясь с развитыми в начале статьи установками Редакции, берущей, как указывает самое заглавие статьи, в основу всей своей работы практическое осуществление указаний тов. Сталина о борьбе с чуждыми теориями и о бдительности на идео­логическом фронте, я не могу согласиться с данной в статье оценкой моих работ, как якобы проникнутых теориями, чуждыми диалектическо­му материализму, и обнаруживающих механистические установки.

Развиваемая в упомянутой статье критика моих двух работ вызва­на желанием Редакции „помочь в высвобождении из под власти чуж­дой марксизму ленинизму теории, „замкнутых путей круговорота“, в пле­ну каковой теории я очутился. Я могу только приветствовать такое на­мерение Редакции, и охотно пошел бы ей навстречу, постарался бы ра­зобраться в своих ошибках, но для этого не хватает одного—необходимо прежде всего знать, в чем же эти ошибки заключаются. А ясных, конкретных указаний относительно сущности моих ошибок в статье Ре­дакции как раз и не имеется; есть лишь указание, что я „скатился на механистические установки“,—а в чем выразился механистический характер этих установок не говорится ни слова; указывается, что я очу­тился в плену чуждой марксизму-ленинизму теории „замкнутых путей круговорота“, а почему эта теория является чуждой—опять таки не по­яснено. Правда, в статье говорится, что развернутая критика будет дана в дальнейшем, но на данном этапе „помощь“ Редакции только и ограничивается приведенными выше утверждениями.

Неясность в формулировании моих ошибок, сильно затрудняющая мой ответ на содержащиеся в статье замечания,—распространяется и дальше. Из контекста не видно—что же, собственно говоря, в обеих моих работах я стою на неправильных установках, или лишь во второй? По-видимому, только во второй, ибо в ней я „не говорю о диалектичности процессов, которые наблюдал в 1930 г.“. Если это так, тс ясно, что мои критики не дали себе труда вдуматься в сущность развиваемых мною представлений, а просто увидели диалектику там, где (как это было сделано в первой работе, и что на мой взгляд, и по мнению ряда достаточно авторитетных товарищей, является ее существенным недостат­ком) над каждым положением имеется наклеенный ярлычок „сие есть диалектика“, и не увидели диалектики там, где такого ярлычка накле­ено не было.

Мне ставятся в вину две ошибки. Во первых я „по не освоению в первую очередь понятия о движении материи скатился на механистиче­ские установки“. Во вторых я „очутился в плену чуждой марксизму-ле­нинизму теории „замкнутых путей круговорота“. Начнем с первой ошибки.

Признаться, мне кажется, что утверждение о ней покоится на сплош­ном недоразумении. По-видимому, это недоразумение вызвано тем, что я начинаю речь с движения планет и электронов, как примеров кругового движения в природе. Но было бы абсурдным предполагать, что, говоря о „круговороте“, о „круговом процессе“ в приложении к химическим процессам в клетке, я имею в виду механическое движение материи. Совершенно ясно, что речь идет о превращении вещества, как од­ной из форм движения. Все дело в том, что эта качественно от­личная форма движения в то же время обнаруживает и общие черты движением механическим. Мне думается, что и без приведения соот­ветствующих цитат представляется бесспорным, что вскрытие общности у качественно разных явлений природы, т. е. у разного порядка форм движения едва ли может рассматриваться как ошибка против принципов материалистической диалектики.

Но центр тяжести лежит, по-видимому, во второй моей ошибке—в том, что изучаемые мною процессы я рассматриваю, как протекающие по замкнутым путям круговорота“, и что я вообще придал такой форме движения важное общее значение.

Прежде всего я задам моим критикам вопрос: признают ли они самый факт существования в природе движения по замкнутым кругам? Как же движутся, по их мнению (чтобы воспользоваться уже приводив­шимися мною примерами), электроны в атоме, или планеты солнечной системы? В праве ли мы говорить о круговороте, если в мышце глико­ген распадается в молочную кислоту, а образовавшаяся молочная кис­лота снова превращается в ничем не отличающийся от исходного гликоген Доказывать и утверждать факт существования в природе круговых процессов, доказывать первостепенную важность именно этого характера движения мне казалось в моих работах по меньшей мере излишним. Но если это нужно, то лучше, чем мог бы сделать я, скажут об этом две цитаты. Давая оценку лассалевского изложения фи­лософии Гераклита, Ленин говорит: „Движение и становление, вообще говоря, могут быть без повторения, без возврата к исход­ному пункту, и тогда (подчеркнуто авт.) такое движение не бы­ло бы „тождеством противоположностей“. Но и астрономическое, и меха­ническое (на земле) движение, и жизнь растений и животных, и человека—все это вбивало человечеству в головы не только идею движения, но именно движения с возвратами к исходным пунктам, я. е. диалектического движения“ (разр. моя) (Ленинские сборники XII, стр. 301). Говоря о превращении механического движения в тепло­ту Энгельс пишет следующее: „Чтобы завершить этот процесс, на­до добиться обратного превращения этой теплоты в механическое движе­ние, ибо только в этом случае удовлетворяется диалектика процесса и процесс замыкается—по крайней мере на первых порах—в круге“. (Энгельс: „Теплота“ в „Диалектике Природы“, стр. 203) (разр. моя).

Совершенно ясно, что только упрощенное, формальное понимание кругового движения могло повести к испугу перед „пленившим“ меня принципом круговорота. Этот испуг вызван возведением относительной, релятивной замкнутости круга в абсолют, для чего мои работы не дают никаких оснований. Цитата из „Антидюринга приведена моими крити­ками неудачно; во первых, в ней говорится о всей природе в целом, и этим ни в какой мере не исключается, что в ее движение, составляю­щее ее непрерывно развивающуюся историю, не вливаются элементы движения кругового. С другой стороны—неужели можно думать, что, го­воря о протекающих по круговому пути процессах, я имел в виду дей­ствительно в виде абсолютного тождества, вечно повторяющийся с одной и той же материей процесс, своего рода „топтание на месте“, оторван­ное от исторического развития? Чтобы уберечься от такого представле­ния, достаточно было бы знакомства с обычной, элементарной формули­ровкой самого простого из упоминавшихся мною круговоротов- -мейер- гофского: в нем лишь часть образовавшейся из гликогена молочной кислоты ресинтезируется обратно в гликоген, другая же часть (около 1/5) выходит из круга, и чтобы круговой процесс мог продолжаться непре­рывно, необходимо постоянное поступление такого же количества мате­риала извне; я полагал это достаточно известным моим читателям, и не считал нужным на этом останавливаться. Впрочем, и знакомство со вто­рым началом термодинамики также не оставило бы сомнения относитель­но невозможности абсолютно замкнутого в себе кругового процесса, т. е. того, что называется perpetuum mobile второго рода.

Замкнутые в себе, круговые процессы в то же время связаны с внешними процессами, с другими видами и формами движения, наконец, с другими, тоже круговыми процессами, рождая из сочетания замкнутого, кру­гового движения качественно новые формы движения. Ведь право же, эта основная мысль, что круговое движение, замкнутое в себе поскольку оно протекает „с возвратом к исходным пунктам“, в то же время от­крыто во-вне, переходя в новые формы внешнего движения, и принимая внешнее движение в себя—эта мысль с совершенной очевидностью яв­ствует из второго абзаца моей статьи в№ 4—5 этого журнала за 1931 г. В чем смысл тех круговых химических процессов, о которых я там го­ворю? В том, что при них энергия химической реакции (химическое дви­жение) на одном из этапов кругового пути используется в клетке для превращения во все прочие, связанные с жизненным процессом виды энергии, т. е. в другие формы движения; тем самым это движение пе­реходит из круга во-вне и вливается в общий процесс существования, развития клетки. И дальше: так же ясно там указывается, что завер­шение кругового пути, замыкание круга совершается не чисто механи­чески, путем простого продолжения начатого движения, а в результате сопряженности обратного движения (обратной химической реакции) с не­обратимым процессом окисления: на новом этапе кругового пути в него вливается энергия извне, и конечно энергия не та же, что выделилась на первом этапе. Не знаю, нужно ли указывать—в своей работе я считал это излишним делать,—что в этой сопряженности, в этом слиянии обратимых и необратимых процессов, процессов анаэробных и аэробных, процессов синтеза и распада мы имеем не что иное, как проявление основного закона—тождества, взаимного проникновения противополож­ностей. Тождество конечного пункта круговорота с исходным является лишь релятивным, ибо на пути круговорота часть энергии ушла нару­жу, превратилась в другие виды движения, и такое же количество энер­гии, но уже новой, поступило извне, образовавшись из других форм. И то же самое, mutatis mutandi, разумеется относится и к материи: часть ее вышла из круга, и заменилась новой, поступившей в процессе обмена веществ.

Я думаю, что сказанным я достаточно детализировал свои уста­новки, чтобы дать возможность объективного суждения об их правиль­ности или ошибочности. Но считаю ли я сам, что в моих работах все обстоит благополучно? Отнюдь нет. Прежде всего, о чем я уже упоми­нал выше, недостаток первой работы я вижу в чрезмерном „навешива­нии диалектических ярлычков“. Но важнее то, что самый анализ наблю­давшихся мною явлений там все таки еще носит, как мне теперь кажет­ся, некоторый остаток формального мышления. Сохранение постоянства толковалось там почти исключительно, как результат простого взаимно­го компенсирования противоположных процессов, и еще не было с до­статочной ясностью выявлено, что это компенсирование не простое, что; эти противоположные процессы не просто „перекрывают“ друг друга в результате какого-то, как могло бы показаться случайного, или во вся­ком случае непонятного уравновешивания. Не было указано, что эти процессы внутренне должны быть связаны между собою, что один про­цесс с неизбежностью сам вызывает возникновение своей противополож­ности, своего отрицания. Правда, отдельные замечания указывают, что я и тогда учитывал эту внутреннюю сопряженность, но она еще не бы­ла достаточно четко сформулирована, не была использована, как отправ­ной пункт для конкретного экспериментального анализа. Говоря в первой работе о взаимоотношениях между дыханием и ресинтезом пирофосфата, я высказываю предположение, что прекратив спонтанный распад пиро­фосфата, и т. о. „устранив необходимость“ его ресинтеза, мы тем са­мым должны понизить интенсивность дыхания. Но здесь, помимо неудач­ной формулировки, еще не сделан последний вывод! что сам распад пирофосфата должен стимулировать дыхание и тем вызывать свой соб­ственный ресинтез. И я считаю существенным шагом вперед, что во второй своей работе (обвиненной в отсутствии диалектических установок, я этот вывод уже делаю, правда пока лишь в предположительной форме 

Рис. 1

Я должен несколько развить этот пункт, так как считаю его осо­бенно важным. Он должен показать, как на основе последовательного приложения принципов материалистически-диалектического анализа к тол­кованию экспериментальных результатов сложилось определенное теоре­тическое представление о природе и механизме изучаемых процессов, как это теоретическое представление поставило определенные проблемы для практического, экспериментального разрешения, и как эти проблемы раз­решились именно так, как предсказывала теория. Одна такая проблема, как только что указывалось, сформулирована в первой работе: ослабле­ние дыхания при прекращении распада пирофосфата. Это, несомненно, интересный вопрос, но мы еще не располагаем необходимыми предпосыл­ками для постановки его на экспериментальное разрешение: способов избирательно остановить распад пирофосфата мы еще не имеем (впрочем, пути к этому мы намерены искать). Но во второй своей работе я намечаю другую проблему, уже доступную экспериментальной обра­ботке. Я указываю, что если правильно представление о взаимной со­пряженности процессов распада пирофосфата, дыхания, и ресинтеза пи­рофосфата, то мы не только должны ожидать, что дыхание вызовет ре­синтез пирофосфата (это первое, наиболее элементарное положение было уже доказано опытами первой и второй работы), но что само дыхание, в свою очередь, вызывается распадом пирофосфата. Стимулируя дыхание, продукты распада пирофосфата должны обусловливать свое собственное исчезновение в процессе ресинтеза, замыкая таким образом круг, возвра­щая его к исходной—но по новому—точке[I]).

Рис. 2

Как можно было подойти к выяснению того, правильно ли это теоретическое представление? Путь был следующий: временно прекратив дыхание (создав анаэробные условия) и исключив этим возможность ре­синтеза, дать накопиться продуктам анаэробного распада, а после этого, восстановив аэробиоз, измерить дыхание. Если представление правильно, то накопившиеся продукты распада должны вызвать усиление дыхания по сравнению с нормой. Постановка такого рода опыта, не слишком слож­ная сама по себе, требовала большой подготовительной работы, в смысле налаживания совершенно специальной аппаратуры, частично загранич­ного изготовления. Она заняла около года времени. Не лишне отметить, что литературные данные, притом исключительно авторитетного характе­ра говорили прямо против теоретически сформулированных мною ожи­даний, и, казалось бы, предупреждали против напрасной траты сил и времени на подготовку описываемого опыта. Дело в том, что в книге Мейергофа (3) имеется указание, что он такого рода опыты ставил с тем же самым объектом, с которым намеревался работать я—с красными кровяными шариками, и не наблюдал у них усиления дыхания после анаэробиоза. И если тем не менее я не отказался от намерения провести этот опыт и не остановился перед трудностями его осуществления, та именно потому, что был уверен в правильности своей концепции. Послед­нее свое слово я предоставляю фактам моих опытов.

Рис. 3

Предпосылки к постановке этих опытов (подробное изложение ко­торых, как и в прежних работах, я оставляю для специального журнала), были следующие: во первых, расчленить явление на его две слагающих, две противоположности—процесс анаэробного распада, и процесс дыха­ния, влекущего за собою ресинтез; это первая стадия, которая уже была осуществлена в опытах первых двух работ. И вторая: изучить внутреннее взаимоотношение этих двух слагающих, показать, что вторая слагающая (дыхание и связанный с ним ресинтез) не является слагающей независи­мой, а есть функция, следствие первой, т. е. распада (впрочем являясь одновременно и ее причиной, поскольку ресинтез ведь и доставляет ма­териал для распада).

Объект опытов был прежний—ядерные эритроциты (голубя). Они отмывались на центрифуге и взвешивались в рингѳровском растворе с глюкозой. Одна часть оставлялась при аэробных условиях, в другой кислород вытеснялся азотом (ср. 2). После выдерживания обеих проб определенное время, обычно около часа, при 37° анаэробная проба насыщалась кислородом и измерялось дыхание эритроцитов той и другой пробы в варбурговском респирометре.

Время в минутах	5	15	30	47	60	75
Проба:	Поглощение О3 мм3 на 1 см3 эритроц.
Анаэробная  ...................................................... Аэробная............................................................	14,5 1,0	49  11,5	81,5     28	110 45	130 62	150 78
П е р и о д		1	11	ПІ	IV	V
Отношение: анаэробн. аэробн  по 15-ти минутным периодам	. . .	4,3	2,0	1,7	1,2	1,2

Результаты такого рода опыта приведены в табл. 1 и представлены на рис. 1. Мы ви­дим, что интенсивность дыхания в пробе после анаэробиоза в пер­вые периоды значительно (в 2— 4 раза) превышает дыхание кон­трольной пробы. Эта избыточ­ная интенсивность дыхания, наибольшая в первые моменты, с течением времени уменьшает­ся, и примерно с 60—80 минут дыхание в обеих пробах при­близительно выравнивается, как можно видеть из рис. 2.

Табл.2

Время в минутах			5	15	20	30	46	і50
1	Из какой пробы Эритроциты             Жидкость		Поглощение О2, мм3 на 1 см3 эритроцитов
I	Анаэробн.	Анаэробн...............	17,5	-	61	-	105	-
II	Анаэробн.	Аэробн....................	9, 5	33,5	-	55	-	79
III	Аэробн.	Анаэробн................	10,5	34,5	-	63,5	-	98,5
IV	Аэробн.	Аэробн....................	9,9	-	35,5		73	-

по моим опытам, заканчивается примерно между первым и вторым часом.

Если изложенное выше представление правильно, то нужно было далее ожидать, что удалив продукты анаэробного распада, мы устраним усиленное дыхание эритроцитов анаэробной пробы и наоборот—прибав­ляя эти продукты к нормальным эритроцитам контрольной пробы мы их дыхание усилим. И это предположение также получило полное подтверж­дение в опыте, завершив таким образом цепь доказательств на данном этапе работы.

В этом опыте после выдерживания проб в анаэробных и в аэробных усло­виях, эритроциты были хорошо отцентрифугированы, отстой тщательно отсосаны и сохранены, а эритроциты промыты на центрифуге ледяным рингером. После этого к ним были прибавлены отсосанные вначале отстой, причем в одних пробах обратно к тем же эритроцитам, в других же в перекрестном порядке: отстой ана­эробной пробы к эритроцитам аэробной и наоборот.

В заключение несколько сопоставлений с результатами и теоре­тическими концепциями лаборатории Мейергофа по вопросам о роли и судьбе пирофосфата в клетках. Я уже отмечал в своей первой ра­боте, что Ломанн говорит о „консервирующем“ действии дыхания по отношению к пирофосфату. В недавно появившейся дальнейшей работе (4), посвященной изучению роли аденил-пирофосфорной кислоты в ка­честве ко-фермента гликолиза, Л ом ан н почти в тех же выражениях говорит, что гликолиз тоже обладает „защитным" влиянием по отношению к пирофосфату, опять-таки ничего не говоря о возможности ресинтеза пирофосфата за счет гликолиза. То, что Ломанн рассматривает, как  консервирование“, т. е. сохранение в неизменном, статическом состоя­нии, то по моим опытам является результатом динамики ресинтеза. Во второй из моих работ я указываю, что в иных случаях, в частности в мышце, движущей силой для этого ресинтеза, может быть, служит не дыхание, а гликолиз, и что пирофосфату и его превращениям должна принадлежать важная роль в общем обмене клетки. Последние месяцы принесли полное подтверждение и этих заключений. В декабрьской книж­ке журнала „Naturwissenschaften“ (5) помещен доклад Мейергофа от 24 октября 1931 г., посвященный энергетике мышечного сокращения. Здесь Мейергоф с полной определенностью говорит, что превращениям пирофосфата принадлежит интегральная роль в общем комплексе хими­ческих процессов, лежащих в основе мышечного сокращения; и дальше он указывает, что за счет гликолиза может происходить ресинтез пиро­фосфата из продуктов его распада. Я не располагал возможностями для экспериментального обоснования своих заключений, в правильности ко­торых был глубоко убежден. Мне остается лишь радоваться, что такое подтверждение я получил, хотя бы и не из своих собственных опытов.

На этом я кончаю. Что я могу прибавить к тому ответу, который дал самый надежный пробный камень—природа?

[I] Тут нужно сделать существенно важную оговорку. Ведя речь о том, что распад пирофосфата является фактором, стимулирующим дыхание, я, конечно, не в какой мере не думаю, что это единственный такого рода фактор, и не думаю сводить проблему возникновения и регуляции клеточного дыхания к одному толь­ко распаду пирофосфата. Превращения пирофосфата являются лишь одним и? многочисленных звеньев участвующих в жизненном процессе, и рассматривая их. изолированно, я прекрасно отдаю себе отчет в совершаемом—но неизбежном— „угрублении, упрощении, разделении“ изучаемого явления.