Азбука естествознания: витализм, in vivo и in vitro

Витализм (от латинского vitalis — жизненный) — концепция, предполагающая, что живые организмы обладают некой жизненной силой, особым началом, которое позволяет им, в том числе, синтезировать органические соединения.

Азбука естествознания: витализм, in vivo и in vitro

До XIX века многие философы разделяли природу на живую и неживую и считали, что они живут по разным законам. Во многом это поддерживалось религиозными воззрениями. Считалось, что жизнь была создана богом, а потому человек создать жизнь не может (помимо продолжения рода естественным образом). С другой стороны, таких воззрений придерживались некоторые античные философы, например, Аристотель и Плиний Старший. Поэтому даже в эпоху Просвещения, когда исследователи меньше ориентировались на религиозные догмы, это мнение продолжало существовать, опираясь на авторитет Аристотеля.

Даже Якоб Берцелиус, один из основоположников современной химии, который в том числе ввёл современные одно-двухбуквенные символы химических элементов, хоть и отвергал мистические основания витализма, говорил о необходимости особого жизненного начала, регулирующего процессы внутри живых существ.

Азбука естествознания: витализм, in vivo и in vitro

С накоплением знаний о химии возникла классификация веществ: как органических, которые могут быть произведены только живыми существами, так и неорганических — которые находятся в неживой природе или синтезируются в лаборатории. Однако в начале XIX века химики смогли синтезировать многие органические вещества из неорганических. Одной из первых была мочевина, которую в 1829 году синтезировал Фридрих Вёлер, ученик Берцелиуса (хотя до этого он уже получил щавелевую кислоту в 1824 году). Это достижение пытались оспорить, утверждая, что мочевина — отход жизнедеятельности, но затем пошли и другие: химики синтезировали углеводы и жиры, так что уже нельзя было сказать, что органические вещества уникальны тем, что они находятся в живой природе. Поэтому в 1850-х годах появилось более корректное представление о них как о соединениях углерода.

Параллельно накапливались знания и о живой природе. Луи Пастер, работавший несколько позже, опроверг гипотезу о самозарождении жизни. До того считалось, что жизнь, в том числе различные вредители: мыши, мухи, плесень — сама зарождается в питательной среде. Пастер, который много работал с пищевыми продуктами и придумал метод их сохранения, названный в его честь пастеризацией, показал, что если убить все живые организмы в продукте и не допускать появления новых, он будет сохраняться намного дольше.

Фридрих Вёлер
Фридрих Вёлер

Также Пастер внёс вклад в традиционную для его родной Франции отрасль — виноделие (и первая пастеризация как раз применялась для вин, а не для молока). Он изучал брожение с точки зрения химика и доказал, что оно вызывается анаэробными организмами, т. е. бактериями, живущими без потребления кислорода. Однако его попытки выделить ответственные за брожение вещества не привели к успеху. Это смог сделать только в 1897 году Эдуард Бухнер (не путать с Эрнстом Бюхнером, который запатентовал и назвал в свою честь колбу и воронку для вакуумного фильтрования). Он выделил совокупность ферментов, так называемую зимазу, которая не содержала живых организмов, но поддерживала реакции брожения: превращала глюкозу в этиловый спирт и углекислый газ. За своё открытие он даже получил Нобелевскую премию по химии в 1907 году.

Свой вклад в опровержение витализма внесли известные многим со школьной программы Фридрих Кекуле и Александр Бутлеров, которые разрабатывали теории валентности и химического строения. Со временем стало понятно, что химические процессы в живых организмах протекают в целом по тем же законам, что и в неживых.

Фридрих Кекуле
Фридрих Кекуле

Однако до сих пор в науке, особенно в медицине и биотехнологии, применяются термины in vitro и in vivo. In vitro (от латинского vitrum — стекло, от него же пошли слова «витраж» и «витрина») — проведение экспериментов в лабораторных условиях не в живых организмах, а в лабораторной посуде, которая часто бывает стеклянной, отсюда и термин. В противоположность ему, in vivo (от латинского vivo — живой) — проведение экспериментов непосредственно в живых организмах. Да, несмотря на совершенство современных технологий, биологические системы устроены удивительно сложно, и потому не всегда удаётся предсказать, как себя поведёт то или иное лекарство или процесс в живом организме. Конечно, эксперименты in vitro обычно дешевле, проще и гуманнее, а in vivo — дороже и часто сопровождаются умерщвлением лабораторных животных для анализа, но, к сожалению, это необходимо, потому что жизнь человека считается важнее.

Может показаться, что современной химии всё под силу. Роберт Вудворд, лауреат Нобелевской премии по химии за 1965 год, был блестящим химиком-синтетиком. Он синтезировал в лабораторных условиях in vitro множество органических соединений, включая сложнейший по тем временам витамин B12 (брутто-формула цианкобаламина С63H89O14N14PCo). И, хотя его достижения были не только лабораторными, но и фундаментальными, и практическими, на сегодняшний день многие промышленные синтезы идут с применением биотехнологии.

Мы упоминаем биотехнологию во многих наших публикациях. Эта отрасль на стыке химии, биологии и промышленного производства использует живые организмы, обычно бактерии или грибки, для производства сложных веществ. Так, до начала биологического синтеза инсулина при помощи генномодифицированной кишечной палочки E. coli в 1978 году и пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) его приходилось получать из поджелудочной железы свиней и других животных. Привычный и дешёвый витамин C получается с использованием на некоторых этапах бактерий (Gluconobacter oxydans в одном варианте или Erwinia herbicola и Corynebacterium в другом). Даже банальное спиртовое брожение для получения алкоголя, использование дрожжей для пышного хлеба или квашение капусты и других овощей или грибов — это всё примеры биотехнологии, когда мы используем бактерии для получения нужных нам веществ.

Стоит понимать, что бактерии используются не из-за каких-то уникальных свойств, присущих живым организмам, ведь витализм был опровергнут. Этот метод выбирают потому, что на данном этапе развития технологий он просто дешевле. Строение химических веществ не зависит от способа получения. Вещества, идентичные натуральным, действительно полностью им идентичны. Промышленные синтетические лекарства проще исследовать и контролировать, чем растительные экстракты, из-за точного состава и концентраций. ГМО спасают жизни. Помните об этом и не давайте индустрии «органических» продуктов вас обмануть.

_______________
Автор Антон Меньшенин, редактор Вера Круз, автор блога Обзоры фильмов и книг Веры Круз.

комментарий

  1. […] Чтобы проверить эту гипотезу, команда сконцентрировалась на посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и провела эксперименты в двух фазах: in vivo и in vitro. […]

    Нравится

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s