În
mai 1968, profitând de relativa și scurta relaxare a menghinei PCR, eu, cel
fără carnet roșu și neciripitor, am îndrăznit să fac o cerere de a participa pe
cont propriu la un congres internațional de biologie și patologie celulară ce
urma să se țină la Bruxelles. După trei luni de așteptare, fără speranțe prea
mari, iată-mă „aprobat”. Am susținut acolo o părticică din teza de doctorat ce
urma s-o prezint în țară în septembrie. Într-o săliță mică, auditoriul de vreo
12 oameni, din care șase japonezi, mai răi decât cei care au atacat Pearl
Harbour, m-au tocat mărunt. Mi-am dat seama că venisem la Bruxelles mândru
nevoie mare pe o bicicletă „Carpați”, iar ei coborâseră din Toyota. Dușul rece
mi-a folosit. Ambiționat, m-am prezentat la doctorat călare dacă nu pe o Toyota,
măcar pe o motocicletă MZ 125.
Orfanul
Cu
ocazia vizitei mele la Bruxelles, n-am scăpat însă ocazia de a-l agăța „la o
parolă” pe unul dintre cei mai faimoși „celulariști” europeni: profesorul M.
Chevremont. Subiectul: cercetările românului Dimitrie Voinov asupra
multiplicării mitocondriilor. Publicasem de curând la Editura Științifică o
carte despre citologul și geneticianul român Dimitrie Voinov – profesor la
Facultatea de Științe Naturale și membru al Academiei Române (1927). Profesorul
Chevremont nu numai că îi cunoștea publicațiile, dar mi-a vorbit entuziast
despre Voinov, pe care-l considera unul dintre marii citologi europeni din
primele patru decenii ale secolului XX. S-a referit, desigur, la lucrările sale
dedicate mitocondriilor (21), dar și la cele care au semnalat primele cazuri de
aneuploidie în lumea animală (20).
Dimitrie
Voinov (născut la Iași în 1867, mort în 1951 la București) a văzut lumina
zilei în familia unui funcționar mărunt, rămas văduv de timpuriu și nevoit
să-și crească și alți cinci copii dintr-o leafă foarte modestă. Numele său era
unul neaoș moldovenesc: Desilă, nume pe care un văr de-al savantului, scriitor
de romane, l-a lustruit în Dessila (Octav). După mamă, Dimitrie era văr cu
mareșalul Averescu, care, adolescent fiind, înainte de a se dedica meseriei
armelor, a făcut o încercare de a evada cu un vapor ce pleca spre America,
pentru a deveni căutător de aur și pistolar în Far West.
Dimitrie
Desilă a intrat în familia Voinovilor înainte de a împlini vârsta de un an, fiind
adoptat de Eliza și Nicu Voinov. Eliza, o vară a mamei sale naturale, se
căsătorise cu avocatul focșănean Nicu Voinov, reputat politician liberal,
deputat și chiar ministru. Imediat după moartea mamei sale (tuberculoză),
Voinovii, care nu aveau copii, au reușit adopția, astfel încât, „cedat” de
tatăl său, celui de-al șaselea copil al văduvului Ștefan Desilă i s-a schimbat
numele în Voinov. Tatăl adoptiv, avocatul de succes Nicu Voinov, provenea
dintr-o familie înstărită de aromâni veniți în România din satul Veles, așezare
din munții Pindului (10).
Cu
studii la vestitul și exigentul „Liceu Internat” din Iași, unde l-a avut coleg
de clasă pe Grigore Antipa, la științele naturii fiindu-i profesor Grigore
Cobălcescu, tânărul Dimitrie Voinov a plecat la Paris să facă studii de drept.
Tatăl său adoptiv îl vedea urmându-i cariera de jurist și, desigur, de
politician liberal. N-a fost să fie așa. Încă din liceu, Dimitrie Voinov și
colegul său Grigore Antipa, ghidați de Cobălcescu, s-au îndrăgostit de
științele naturii. Iașiul acelor vremuri (mijlocul și sfârșit de secol XIX) era
o veritabilă metropolă a științei românești. Să nu uităm că în acest oraș cu
tendințe occidentalizante (Bucureștiul prin anii ʼ70–ʼ85, fiind „o așezare
mare”, dar minată de un conservatorism oriental) a fost înființată prima
societate științifică românească, Societatea de medici și naturaliști,
ai cărei membrii străini au fost marele chimist suedez J. J. Berzelius,
naturalistul german Alexander von Humboldt, anatomistul Fr. A. von Ammon (Dresda),
dermatologul elvețian Johan L. Schönlein, generalul Kiseleff ș.a.
Polemica
evoluționistă
Cât
despre tendințele politice ale tânărului D. Voinov la Paris și după aceea, la
București, trebuie să reținem că a fost mereu un om de stânga, din generozitate.
A rămas celebru cazul său, când, boicotat de studenții legionari care s-au
retras de la cursul pe care-l ținea, obligându-și colegii prin amenințări să le
urmeze exemplul, D. Voinov a ținut cursul doar pentru o singură studentă care a
avut curajul să nu se supună ordinului de „grevă” dat de extremiști.
Celebră
a rămas și polemica înverșunată care i-a opus pe D. Voinov și Nicolae Leon, pe
aceeași parte a baricadei, contra profesorului Nicolae Paulescu. Leon
(1862–1931) era frate de mamă cu Grigore Antipa. Fusese discipol al lui Ernst
Haeckel la Jena și împărtășea ideile evoluționiste ale maestrului său german,
creatorul ecologiei ca știință, supranumit și „avocatul lui Darwin”. Cel care a
aprins scânteia disputei a fost însuși Titu Maiorescu într-o scrisoare către N.
Leon. În această misivă, Maiorescu îi cerea lui Leon, pe atunci (1903) profesor
de parazitologie la Facultatea de Medicină din Iași, să deschidă în „Convorbiri
literare” o discuție-polemică cu N. Paulescu care refuza să adere la evoluționism
(atât cel lamarckian, cât și cel darwinian). Pe partea cealaltă a baricadei,
Nicolae Paulescu, mare fideist, nega ideea unei transformări evolutive a
speciilor de plante și animale și continua să susțină varianta biblică a
creației divine și, desigur, fixitatea speciilor după principiul lui C. Linée: Species
tot sunt diversae quod ab initio creavit Infinitum Ens (Speciile, în
totalitatea lor, posedă diversitatea pe care a creat-o dintru începuturi Ființa
Supremă). Mistic foarte ortodox, Paulescu își întărise aceste convingeri și sub
influența maestrului său de la spitalul parizian confesional „Notre Dame de
Perpetuel Secours”, Étienne Lancereaux (1829–1910), nume mare în istoria
diabetului, exigent credincios și gânditor catolic.
Dar,
cum comentariul polemicii Leon și Voinov contra Paulescu, care a pasionat între
anii 1903 și 1908 pe cititorii revistei „Convorbiri literare”, nu face obiectul
articolului de față, mă voi limita să semnalez contribuția lui D. Voinov la
cunoașterea aparatului mitocondrial, realizare reținută admirativ atât de
profesorul M. Chevremont, cât și de alți citologi de mai târziu.
Un
enigmatic organit citoplasmatic
Mitocondriile
au fost văzute și descrise pentru prima oară în 1891 de citologul german
Richard Altmann, care le-a numit „bioblastes” sau „elementarorganismen”.
Compatriotul său Walther Flemming le-a descris și el, doi ani mai târziu. Cel
mai citat ca „descoperitor” al mitocondriilor este însă Carl Benda, care le-a
colorat specific și a introdus și numele de mitochondrion în 1899. Abia
în 1943, Albert Claude de la Rockefeller Institute din New York a obținut, prin
ultracentrifugare fracționată, un sediment cu mitocondrii. Perfecționările
aduse metodei de lucru în 1974 de către George Emil Palade, discipol al lui A.
Claude, și mai ales introducerea analizei biochimice în studiul acestor
organite citoplasmatice au asigurat progresul ulterior al acestui important
domeniu de morfofiziologie celulară.
D.
Voinov era însă un zoo-morfolog. El a descris aspectele microscopice ale multiplicării
mitocondriilor, dar în acei ani (1914–1920) a fost rezervat în a comenta
fiziologia respectivelor organite. De altfel, nimeni, din nicio țară, n-a
oferit pe atunci explicații de tip funcțional.
Marea
descoperire care-i poartă numele a fost aceea că mitocondriile se multiplică pe
cont propriu, adesea în contratimp cu desfășurarea mitozelor celulare.
Cercetările au fost făcute pe celule sexuale recoltate de la coropișniță (Gryllotalpa
vulgaris) între 1913 și 1916, iar omul de știință bucureștean a numit
această „independență” în multiplicarea mitocondriilor „condriodiereză”.
Articolul său, reținut și citat în epocă, a apărut la Paris (21). Deși Voinov
nu a putut să dea condriodierezei o explicație de tip fiziologic, el a sugerat
într-o amplă lucrare din 1934 că atât mitocondriile, cât și aparatul Golgi sunt
implicate în lanțul de reacții metabolice (sinteze, descompuneri, catalize
enzimatice) fără de care viața n-ar fi posibilă. El a numit cele două organite
citoplasmatice cunoscute până în anii 1930–1935 (mitocondriile și aparatul
Golgi) structuri ergastoplasmice (22), sugerând că ele lucrează (de la neogrec ergos
= a lucra) întru buna funcționare a laboratorului celular. Este de reținut că
D. Voinov este și primul cercetător din lume care a semnalat fenomenul de
poliploidie în celulele sexuale din regnul animal (la aceeași specie, Gryllotalpa
vulgaris), fapt ce contrazicea dogma citogeneticianului german Carl Rabl,
puternic ancorată în mintea cercetătorilor din primele trei decenii ale
secolului XX, care decreta: „Orice specie de plantă sau animal are totdeauna un
număr fix de cromozomi”.
Teoria
endosimbiozei
Multiplicarea
mitocondriilor independent și chiar în contratimp cu semnalul mitotic
(condrodiereza lui D. Voinov, semnalată încă din 1916) poate fi considerată,
din punctul de vedere al istoriei științei, prima din lungul șir de cercetări
ce aveau să urmeze, mai ales după 1965, când analiza biochimică a ADN și ARN a
început să ia avânt. În 1967, a apărut și o teorie uimitoare a originii și prezenței
mitocondriilor în celulele eucariotelor. Această teorie a endosimbiozei,
lansată de americanca Lynn Alexander Margrilis (1938–2011), stipula că
mitocondriile ar fi fost cândva, în trecutul îndepărtat al vieții pe Pământ
(1,5–2 miliarde de ani în urmă), un fel de bacterii (alphaproteobacterii,
familie a cărei rudă din prezent este Rickettsia prowazekii, agentul
patogen al tifosului exantematic, un parazit obligatoriu al celulei vii).
Respectiva protobacterie ancestrală, strămoșul mitocondriilor actuale, ar fi
pătruns, profitând de îmbogățirea în oxigen a atmosferei terestre, în
interiorul citoplasmei celulelor eucariote angajate în procesul evoluției
filogenetice, devenind un veritabil simbiont. În acest caz, este sigur că între
protobacteria pătrunsă prin efracție și aparatul genetic nuclear al celulei
gazdă s-au produs schimburi de gene. O dovedește faptul că în interiorul
mitocondriilor și în citoplasma celulei din organismele actuale sunt metabolic
active atât proteine cu obârșie pur mitocondrială (codate de ADN mitocondrial),
cât și proteine născute în mitocondrii, dar codate de gene prezente în nucleul
celulei gazdă (2, 7).
În
laboratorul lui Albert Claude
Nu
voi intra în avalanșa de informații din prezent asupra genomului și proteomului
mitocondrial, a implicațiilor lor în fiziologie și patologie (după 1980 s-a
dezvoltat un vast domeniu al patologiei mitocondriale) și nici în utilizarea
analizei ADN mitocondrial în stabilirea filiației – extrem de util în medicina
legală și în studiile de antropologie, în special în studiile de istorie a
migrațiilor populațiilor de pe Terra. Ne vom ocupa însă de un al doilea român
care a adus contribuții de esență la cunoașterea morfologiei și chiar a
fiziologiei mitocondriale: George Emil Palade.
Intrat
în 1947 în laboratorul lui Albert Claude (colaureat Nobel în 1974) de la
Rockefeller Institute, New York, încă tânărul cercetător venit de la București
a început să lucreze împreună cu mai vechii discipoli ai lui A. Claude, George
Hogeboom și Walter Schneider, la izolarea mitocondriilor din țesutul hepatic al
șobolanilor prin ultracentrifugare. Ei au reușit să izoleze o fracție cvasipură
de mitocondrii pe care au supus-o apoi analizei biochimice (8). Cercetarea a
urmărit, așadar, două obiective: unul morfologic, „anatomia”
mitocondriilor (aspect, părți componente), altul funcțional – ce
substanțe structurale conține mitocondria și care dintre acestea posedă rol
enzimatic în metabolismul celular (9).
Morfologia
mitocondriei
Referitor
la prima chestiune, morfologia mitocondriei, aceasta i-a preocupat, încă din
anii ʼ37–ʼ40, și pe înaintașii lui Palade, Albert Claude și Keith Porter (5).
Ei au avut însă dezavantajul că în epocă microscoapele electronice (prototipuri
încă imperfecte, inventate și construite de germanii Max Knoll și Ernst Ruska
încă din 1931) nu se foloseau în cercetarea biologică, ci doar în depistarea
unor defecte ale metalelor (defectoscopia metalurgică). Într-o țară
superindustrializată precum SUA, primul microscop electronic a fost instalat în
laboratorul condus de Albert Claude abia în 1948. E drept că, după aceea, mi-a
declarat Palade, microscoapele se „uzau moral” în 12–15 luni și institutul,
dispunând de sume mari de bani, achiziționa mereu alte și alte „prospături
electrooptice”. Dar, deși microscoape noi soseau, tehnica de preparare a
suspensiilor celulare era grav deficitară. Era necesară includerea celulelor
într-un mediu foarte dur, includerea clasică în gheață sau parafină fiind nulă
în microscopia electronică. Este meritul lui K. Porter și Fulam de a fi obținut
în 1947 primele incluzii în acrilat. Era nevoie, de asemenea, de un microtom
special care să taie felii extrem de subțiri din preparatul incluzionat (de cel
mult 1000 Å), fiindcă altfel electronii accelerați la tensiunea de 30–100 kV,
cu slabă forță de penetrație, n-ar fi reușit să pună în evidență amănuntele de
structură din citoplasmă. Acest microtom a fost realizat, tot la Rockefeller,
de mecanicul șef al institutului, Joseph Blum, în colaborare cu K. Porter (cel
care ar fi meritat și el un premiu Nobel).
În
sfârșit, era absolută nevoie de o soluție fixator pentru suspensia de celule.
Acest fixator exista: era o soluție de tetraoxid de osmiu (OsO4),
din păcate extrem de acidă. Atât de acidă, încât practic era neutilizabilă,
deoarece producea precipitarea unor proteine citoplasmatice și astfel falsifica
imaginile.
Contribuțiile
lui Palade
Prima
contribuție importantă a lui Palade la îmbunătățirea tehnicilor de examinare
electronooptică, de care implicit a beneficiat și explorarea structurii
mitocondriilor, a fost adoptarea în laboratoarele de microscopie electronică de
pe întregul mapamond a fixatorului care-i poartă numele. Pornind de la aceeași
soluție de OsO4 1%, Palade i-a eliminat aciditatea, tamponând-o până
la pH-ul firesc al țesuturilor animale de +/– 7. Respectiva inovație (13) a dus
la clarificarea peisajului celular. În anii care au urmat, numeroși oameni de
știință de primă mână au scris în tratatele pe care le-au editat că „e meritul
lui G. Em. Palade de a fi introdus un fixator cu care...”. Printre aceștia,
Nina Carraso și Pierre Favard (3), D. C. Pearse – Londra (17), Ed. de Robertis
(16) ș.a.
O
altă contribuție esențială a lui Palade la optimizarea tehnicii de izolare în
stare pură a mitocondriilor în vederea examinării lor la microscopul electronic
a fost introducerea între 1947 și 1948 a ultracentrifugării în gradient de
sucroză. Dacă, folosind procedeul lui A. Claude și K. Porter de
ultracentrifugare în ser fiziologic (procedeu folosit de ei între 1937 și 1947),
rezultatele erau submediocre, ultracentrifugarea în gradient de sucroză a lui
Palade evita fărâmițarea organitelor din citoplasmă care urmau să fie
„spionate” cu microscopul electronic. Cu procedeul Claude, mitocondriile și
reticulul endoplasmatic explodau pur și simplu, astfel că nu se mai puteau
recunoaște cărui organit aparțineau de fapt respectivele fragmente. Cu
procedeul Palade, în schimb, atât mitocondriile, cât și alte componente ale
citoplasmei își păstrau forma putând fi comod și veridic studiate.
Așa
se face că, în cursul anului 1953, Palade a putut să publice în premieră
fotografii electronooptice în care s-au putut distinge particularități de
structură necunoscute până atunci: dubla membrană mitocondrială, cea interioară
cutată, formând cristele mitocondriale (nume introdus în știință de el), iar pe
criste corpusculii, numiți ulterior oxizomi, la nivelul cărora au loc reacții
complexe de oxidoreducere, generatoare de energie.
În
aceeași perioadă (1953–1954), intuind înrudirea filogenetică și corespondența
de funcție dintre mitocondriile din lumea animală și cloroplaștii din cea
vegetală, Palade n-a întârziat să cerceteze și structura electronooptică a
acestora (la alga Chlamydomonas), în colaborare cu Ruth Sager, de la
Universitatea Columbia (19).
Fiziologia
mitocondriei
Referitor
la al doilea aspect, fiziologia mitocondriei, punctez doar că, împreună cu
Bennet J. Russel de la Yale University, Palade a inaugurat cercetări de
citoenzimologie electronooptică, punând în evidență prezența dehidrogenazei în
structura mitocondriilor (18). Aceste cercetări sunt precursoarele celor care
au demonstrat că în mitocondrii se desfășoară două (ultime) etape ale
respirației celulare: ciclul Krebs în matrice și fluxul de transport al
electronilor la nivelul membranei interne.
Mă
voi opri aici, scopul acestui articol fiind doar să puncteze existența unor
contribuții științifice românești pe cale de dispariție în ceața uitării. L-am
întrebat odată pe Palade dacă nu se simte frustrat de faptul că ribozomii nu se
mai numesc „granulele Palade”, ca odinioară, în deceniul ʼ53–ʼ63. Și asta
într-o lume a științei în care numeroase repere anatomice, legi ale fiziologiei
sau maladii descrise în premieră duc în posteritate și numele celor care le-au
adus în lumina cunoașterii. „Nu, nu-mi pare rău, a răspuns. Firesc este ca
aceste descoperiri să aibă un nume, cel mai corect, unul tehnic. Cei ce le-au
făcut se pot retrage în umbră, mulțumiți că și-au făcut datoria față de
umanitate.”
