Второй областью науки, которая, по мысли Николая Дмитриевича, особенно тесно связана с химией, была биология.
Вопросы биологии всегда чрезвычайно интересовали его. Потому-то в начале своей научной деятельности в Одессе проводил он свободные вечера на бактериологической станции Мечникова. Потому принял он участие и в экспедиции на «Запорожце». Потому и в первой своей лекции в Московском университете так воодушевленно говорил о неведомых законах, связывающих живую клетку с молекулой вещества.
Снова и снова напоминал он о необходимости взаимопроникновения химии и биологии. Он писал:
«…Химия так тесно примыкает к современным завоеваниям экспериментальной биологии, что теперь уже можно думать и говорить о той аналогии, которая проявляет себя в строении хромосомных нитей[5] и строении высокомолекулярных соединений».
И еще: «…Жизнь животных и растений обусловливается, в чем не можёт быть сомнений, процессами чисто химическими и физическими».
Работы Н. Д. Зелинского по изучению белка также были, по существу, исследованиями, объединяющими химию и биологию.
Белок — основа всего живого. Жизнь неразрывно связана с белком. Только при достаточной полноте знаний свойств и строения белка можно познать процессы, происходящие в организме, а следовательно, бороться с болезнями, старостью, смертью.
Больше ста лет назад впервые были обнаружены те основные «кирпичики», из которых строится «здание» белковой молекулы — аминокислоты. Молекула белка огромна. Когда удалось определить молекулярный вес и элементарный состав белка, многое прояснилось. Но отсюда было еще очень далеко до представления о взаимном, расположении и взаимосвязи атомов в молекуле. Мы уже знаем, именно от этого в первую очередь зависят свойства вещества.
В 1906 году Эмиль Фишер высказал мысль, согласно которой белки состоят из длинных цепей, включающих в себя сотни аминокислот, соединенных друг с другом. Но теоретически можно себе представить громадное количество способов взаимного расположения аминокислот в таком построении. Даже из 20 кислот уже можно было бы составить 2 432 902 008 176 640 000 комбинаций. Когда были проделаны эта подсчеты, загадка белка не стала проще, а проблема его синтеза осуществимее.
Академик Опарин как-то остроумно заметил по этому поводу: «Пытаться построить молекулу белка из известных нам 32 аминокислот, не зная принципа построения, это все равно, что пытаться набрать стихотворение из 35 букв алфавита, встряхивая их в наборной кассе».
В таком состоянии были познания о белке, когда Николай Дмитриевич, с самого начала своей научной деятельности посвятивший этой ключевой проблеме биологии много плодотворных раздумий, пришел к мысли, что исследователи, пытающиеся проникнуть в тайну белка, воздействуют на молекулу слишком «жестко», разрушают ее и затем в осколках находят уже только обрывки молекулярных целей из аминокислот. А что, если воздействовать на молекулу осторожно, примерно так, как это происходит в пищеварительном тракте человека и животных? Не узнаем ли мы больше о строении белка, не удастся ли увидеть не только кирпичики, но и стены здания, сложенные из них?
Такой примерно ход мысли привел Зелинского и Садикова к разработке метода каталитического гидролиза белков. В своей работе «Естественный и Искусственный катализ белковых тел» Николай Дмитриевич писал:
«Нам удалось в условиях лабораторного опыта осуществить полный распад белков при возможно малых количествах кислоты, то есть искусственно довести дело белкового расщепления до той стадии, до которой оно доходит в пищеварительном тракте человека и животных».
Когда в 1914 году Зелинский и Садиков опубликовали свое первое сообщение о методе каталитического гидролиза белка и новые соображения о строении белка, эта теоретическая работа на Западе была принята в штыки. Известный химик Абдергальден выступил против нее в печати с грубыми и резкими выпадами. Однако вскоре была опубликована работа того же Абдергальдена, в которой он, забыв, кому принадлежит новый метод и теория… приписал их себе.
Но эти размолвки и несколько преждевременные споры остались достоянием истории науки. Дальнейшее развитие биологии на молекулярном уровне колоссально расширило наше представление о функциях белка в связи с его строением. Было обнаружено огромное количество активных белков, которые мы называем ферментами. В самое последнее время были установлены тонкие механизмы управления той «фабрикой белков», которая заключена в клеточных структурах. И самым последним достижением естествознания является расшифровка той наследственно заложенной в клеточных структурах «программы», по которой происходит формирование сложной белковой молекулы в процессе роста и развития живого организма.
Что касается самой белковой молекулы, то, по современным воззрениям, она представляет собой сложное динамическое образование, о пространственной структуре которого можно говорить лишь весьма условно, настолько большим количеством связей и переходов соединяется она с другими аналогичными «конструкциями» живого.
Но хотя наши знания в этой области ушли далеко вперед и проявилась вся несостоятельность первоначальных попыток «синтеза» белка из случайного набора аминокислот, аналитический метод Зелинского оказался жизненным и плодотворным.
До сих пор биохимики пользуются им для выяснения специфической структуры тех или иных «специальных» белков, причем оказалось, что свойства белка зависят не только от состава аминокислот, но’ и от последовательности их сцепления в «конструкции» белковой молекулы. Во всех этих тончайших экспериментах метод Зелинского является одним из основных орудий биохимика.
По существу, тот же научный принцип последовательного «отщепления» и присоединения отдельных звеньев лежал и в основе новейших работ по расшифровке так называемого «кода наследственности».
Зелинский недаром придавал своей работе по гидролизу белка большое значение. Он писал В. И. Вернадскому:
«Мои научные интересы так сложились, что естественным порядком, логикой научной экспериментальной работы я стал заниматься катализом белковых веществ и разработал в сотрудничестве с В. С. Садиковым гидролиз их очень слабыми кислотами. Этот метод дал неожиданно новые результаты, вызвал иной взгляд на строение комплексной молекулы белковых тел и возбудил живой интерес в иностранной литературе. Вначале Абдергальден выступал с резкой критикой метода, но в настоящее время сам им пользуется в широком его применении. Вы знаете, что в наших науках значит метод».
