Игорь Кветной - Вездесущие гормоны
Поистине пророческими оказались слова В. Шекспира: "Лекарство наше в нас самих лежит".
Реальность фантазии Свифта
Реальность фантазии Свифта
Джонатан Свифт, наверное, даже не мог подозревать, что в своей книге "Приключения Гулливера" он замечательным образом предвосхитит эксперименты, которые даже сейчас, в конце XX века, с его невиданным научно-техническим прогрессом, кажутся фантастическими. Вспомним эпизод посещения Гулливером академии в Лагадо, где гостеприимные хозяева продемонстрировали гостю новый метод введения информации в человеческий мозг. Он состоял в скармливании школьникам специально подготовленных тетрадей с конспектами. Правда, опыт не всегда, по их словам, удавался, потому что ученики умудрялись выплевывать "знания". Но авторы данного способа были полны оптимизма, считая, что единственной проблемой является изготовление из этих тетрадок особых пилюль памяти.
Каждый из нас с интересом читал страницы увлекательной книги, но не мог даже думать о том, что создание "пилюль памяти" превратится из веселой выдумки в реальность наших дней. Только вместо крошечных страниц убористого текста в них надо будет вводить химические вещества, опять же пептиды - небольшие молекулы, которые могут творить чудеса - облегчать запоминание, стимулировать обучение и даже переносить конкретные навыки.
История открытия этих пептидов сложна и удивительна. Она полна противоречий и сомнений, периодов триумфа и разочарований. Она сплотила многих исследователей в усилиях по обнаружению "чудесных молекул" и, наверное, не меньшее количество ученых поссорила между собой.
Шутки - дело серьезное
В начале 60-х годов многие иностранные журналы сообщили о "сенсации века" - канадский нейрофизиолог М. Мак Коннел установил факт переноса поведенческих навыков от обученных к необученным животным с помощью экстрактов мозговой ткани. Объектом исследования Мак Коннела явились ресничные черви - планарии. Именно на них он со своими сотрудниками решил проверить гипотезы, высказанные одновременно (но независимо друг от друга) в 1948-1950 годах французом А. Монне, австрийцем Г. фон Фоэсетром, американцами А. Катцем и В. Хальстедом о том, что следы прошлого опыта животного кодируются в его макромолекулах.
Мак Коннел остановил свой выбор на планариях не случайно. Эти черви успешно поддаются выработке условных рефлексов, быстро регенерируют при перерезке и обладают тесными связями между клетками их пищеварительного тракта (способными к включению нерасщепленных гипотетических информационных молекул) и нейронами.
Черви, плавающие в маленьких бассейнах, подвергались воздействию периодических вспышек света с последующими ударами тока. Под действием тока черви сокращались. Вскоре вырабатывался условный рефлекс - планарии начинали сокращаться без ударов тока только в ответ на вспышки света. Учеба закончилась. "Грамотных" планарий разрезали пополам, и оказалось, что после регенерации обеих половин животных их обучение описанному условному рефлексу происходило в три раза быстрее, чем обучение новичков. Еще более удивительны результаты экспериментов, в которых "ученых" червей измельчали и скармливали необученным. "Полакомившись", планарии-каннибалы приобретали условный рефлекс съеденных ими сородичей.
Не успели специалисты разных стран, ошеломленные сообщением Мак Коннела, взяться за дальнейшее развитие исследований по изучению механизмов "переноса памяти", как их постигло разочарование: воспроизведение результатов описанных опытов достигалось далеко не всегда, а сам Мак Коннел (неизвестно по каким причинам) заявил, что его статья была первоапрельской шуткой!
Однако не все ученые доверчивы, шутить тоже можно по-разному, и если вспомнить народную мудрость, свидетельствующую о том, что "в каждой шутке есть доля правды", то в нашем случае, как вы сейчас убедитесь, эта доля достаточно велика.
Московский физиолог О. Крылов провел следующий опыт. Три ветви крестообразного бассейна-лабиринта были затемнены, а одна оставалась светлой. Планарим, в силу их природных особенностей, облюбовали темные отсеки, но, получая там удары током, они, естественно, пытались скрыться от последующих ударов в светлом отсеке. Постепенно они "поняли", что лучше находиться при неприятном свете, чем подвергаться ударам тока. Повторив процедуру Мак Коннела, О. Крылов установил передачу навыка обученных червей необученным.
Теперь уже было не до шуток. Данные подтвердились. Объяснение этим фактам напрашивалось такое: в процессе обучения в нервных клетках накапливалось какое-то вещество, которое "запоминало" навык и переносило его другому животному.
Круг ученых, занимавшихся поиском химических факторов памяти, ширился с каждым годом. От планарий решили перейти к более высоким по своей организации живым существам, например, к золотым рыбкам…
Сказки и действительность
В пушкинской сказке рыбка-волшебница, одаривавшая старика всем, что он пожелает, в конце концов рассердилась и оставила его ни с чем. В нашем рассказе - наоборот, золотые рыбки выполняли любые желания экспериментаторов: они плавали вверх животом, подплывали к любимой красной и нелюбимой зеленой кормушкам, учились различать запахи хинина, глюкозы и уксусной кислоты с предпочтением какого-то из них. И все эти приобретенные навыки переносились с экстрактами мозговой ткани обученных животных к необученным. Наступила эра триумфа! В 1965 году сразу четыре группы исследователей из США, Дании и ЧССР сообщили, что внутрибрюшинное введение крысам и мышам мозговых экстрактов, взятых от обученных животных, значительно облегчало и ускоряло выработку тех же навыков у необученных. Интересно, что в ходе опытов, например связанных с обдуванием крыс воздухом, к которому они привыкали, было показано, что факторы переноса сохраняют свою активность и при воздействии ими на животных другого типа. Так, экстракты мозга, взятые у крыс, привыкших к обдуванию, при введении их мышам "приучали" последних безразлично относиться к этой процедуре.
Интересные исследования провели грузинские ученые Р. Рижинашвили и Г. Марсагишвили на новорожденных цыплятах. У них особенно ярко выражена импринтинговая (от английского imprinting - запечатление) форма обучения. Она возможна у цыплят только в строго определенном периоде: в течение первых 36 часов после их вылупления. В основе ее лежит биологическое свойство цыплят считать своей матерью то движущееся существо, которое они увидят за это время. В нормальных условиях ею, естественно, будет курица. А в опытах исследователей из Грузии роль наседки выполняли шары: красный и синий. Ученые разбили цыплят на две группы: одну приучили следовать за красным шаром, другую за синим. И что оказалось? Новые цыплята, которым внутрибрюшинно вводили экстракты от птенцов, привыкших к красному шару, неотступно начинали бегать за ним, игнорируя синий, и… наоборот.
Подобных экспериментов было проведено множество. В качестве еще одного убедительного примера можно сослаться на опыт, описываемый В. Дергачевым. В лабиринте одни крысы приучались пить только из правой поилки, другие - только из левой. Затем в лабиринт помещались необученные крысы, которые попеременно получали воду то из правой поилки, то из левой и поэтому бегали по левому и правому коридору с приблизительно равной частотой. Через сутки после внутрибрюшинного введения им гомогената мозга крыс, получавших воду только из правой поилки или только из левой, у крыс возникало предпочтение к той поилке, из которой пили воду крысы-доноры. В ряде наблюдений совпадение в выборе поилок у обученных и необученных крыс достигало 90-100 процентов.
Продолжать опыты, усовершенствовать их, по-существу, стало бессмысленным. Необходимо теперь было выделить и расшифровать химические соединения, в которых заключалась передаваемая информация. В 1966 году группа Дж. Унгара из Техасского медицинского центра в Хьюстоне (США) начала трудные, кропотливые поиски конкретных "пилюль памяти". Они оказались успешными.
…Опять пептиды
Потратив шесть лет упорной работы, Дж. Унгар и его группа сообщили в 1972 году в английском журнале "Nature" ("Природа") о первом успехе: из мозга крыс, обученных бояться темного отсека камеры, было выделено "вещество памяти". Расшифровка его химической структуры показала, что это пептид с маленьким молекулярным весом, цепочка которого состоит всего из 14 аминокислот. Его назвали скотофобином (в переводе с греческого - боязнь темноты). Скотофобин в очень низких дозах (от 10 до 300 нанограммов) при введении его в организм животных специфически индуцировал у них страх перед затемненным пространством.
