У меня к тому времени в вегетационном домике за корпусом кафедры росли на разных режимах азотного питания около тридцати молодых растений фасоли. Вегетационный домик для агрохимических опытов – это, по существу, большое, высокое, застекленное, но хорошо вентилируемое помещение, в котором в стеклянных сосудах, установленных на вагонетках, выращиваются на разных смесях удобрений те или иные растения. Перемещение вагонеток обеспечивает равномерный световой режим. Единственное, что можно было быстро сделать с радиоактивным фосфором в форме фосфата натрия, это внести его в разных дозах в вегетационные сосуды с поливной водой и затем следить, каким образом он утилизируется в листьях разных ярусов растений и в течение всего периода роста и развития растений.
Париж. Международная конференция по радиоизотопам
Первые опыты с радиоактивным фосфором были довольно простыми. Федоров занимался вопросами утилизации фосфорных удобрений при разных уровнях кислотности почвы, меня интересовал синтез нуклеиновых кислот, РНК и ДНК, в листьях разного возраста и в репродуктивных органах растений. Мы разделили ампулу на двоих. Для этого ее нужно было открыть, срезав оплавленный конец обычным напильником, и развести в небольшом объеме дистиллированной воды в мерной колбе. Никаких защитных костюмов, экранов или масок не было, все делали вручную. Вскоре радиоактивные фосфор и серу (S35) стали получать и другие сотрудники. Меня назначили ответственным за работы с радиоактивностью на кафедре. Эксперименты с применением радиоактивных изотопов начинались и на других кафедрах, где-то в СССР вступил в строй засекреченный завод по производству радиоактивных изотопов для научных исследований.
Первыми опытами с применением радиоактивного фосфора, а вскоре и радиоактивной серы, которую я смог получать не только в виде сульфатов, но и в форме меченого S35 метионина (аминокислоты, входившей в состав почти всех белков), было изучение распределения радиоактивности по листьям разных ярусов (молодые вверху, более зрелые внизу) через разные сроки после внесения радиоактивных изотопов в питающую корни среду. Это можно было делать непосредственно на растущем растении счетчиком Гейгера, а также с помощью радиоавтографии, путем контакта растений или только листьев с рентгеновской пленкой.
В 1954 году я в основном осваивал различные методики, читал литературу и обдумывал возможности использования меченых аминокислот для изучения механизма синтеза белков и нуклеиновых кислот. В США и в других западных странах биохимики, применявшие радиоактивные изотопы, опережали нас благодаря техническим преимуществам. Они могли получать меченые по углероду, причем в определенной позиции, любые аминокислоты и нуклеотиды, а не только метионин. Они также имели в своем распоряжении суперцентрифуги и ультрацентрифуги, которые позволяли им осуществлять более полное фракционирование внутриклеточных образований, необходимое для выделения отдельных типов белков или нуклеиновых кислот. На продажу всех этих препаратов и центрифуг в СССР было наложено эмбарго, преодолеть которое путем покупки приборов через дружественных посредников в нейтральных странах (в Австрии и Финляндии) могли лишь некоторые особо важные институты, имевшие доступ к иностранной валюте. Посредники получали свои комиссионные. Бюджет Тимирязевской академии формировался только в рублях.
В 1955 году я разработал новый оригинальный метод препаративной радиоавтографии листьев растений, позволявший точно определять не только общую радиоактивность листьев, но и локализацию в них радиоактивных белков или нуклеиновых кислот. Для этого листья растений впрессовывались под большим давлением (от 50 до 150 атмосфер) с помощью гидравлического пресса в фильтровальную бумагу. На фильтровальной бумаге появлялся зеленый отпечаток листа, клетки которого были разрушены. Растворами некоторых кислот можно было удалять из отпечатка листа неорганические соединения, органическими растворителями – липиды и жиры, оставляя в отпечатке лишь белки и нуклеиновые кислоты, которые в результате денатурации прочно связывались целлюлозными волокнами бумаги. С этих отпечатков, уже сухих, можно было легко получать радиоавтографы, экспонируя их в рентгеновских кассетах в течение разных периодов времени. Количественно радиоактивность белков или нуклеиновых кислот можно было определять и в импульсах (распадах) в минуту счетчиком Гейгера.