"«Если», 1994 № 03" - читать интересную книгу автора (Кунц Дин Р., Волович Григорий, Мак-Аллистер...)

Игорь Кветной, доктор медицинских наук РАЗУМНЫМИ МЫ ОСТАНЕМСЯ. НО БУДЕМ ЛИ ЛЮДЬМИ?

Со школьной скамьи нас приучали к мысли, что «Человек — венец творения». Из этого тезиса проистекал совершенно невероятный для любого грамотного биолога вывод: человек и есть конец эволюции животного мира.

Специалисты и просто люди давно задумывались над тем, возможно ли изменить облик и существо человека, размышляли, сделает ли это сама природа или сумасшедшие ученые в специальных лабораториях

Традиционно революционная роль отводилась сильным мутагенным факторам, способным коренным образом изменить генотип, а, значит, и фенотип человека. превратить его в какое-то сказочное существо с невероятными физическими и психическими возможностями. Мы же возьмем на себя смелость поговорить сегодня о факторах нетрадиционных.

Знаменитый писатель Свифт не мог предполагать, что в своей книге «Путешествия Гулливера» предвосхитит эксперименты, которые даже сейчас, в конце XX века, кажутся фантастическими Вспомним эпизод посещения Гулливером Академии в Лагадо, где хозяева продемонстрировали гостю новый «метод» введения информации в человеческий мозг. Школьникам скармливали специально подготовленные тетради с конспектами. Правда, опыт не всегда удавался, потому что ученики умудрялись выплевывать «знания».

Создание «пилюль памяти» превратилось из веселой выдумки в реальность сегодняшнего дня. Найдены высокоактивные химические вещества — пептиды, которые, как оказалось, могут творить чудеса: облегчать запоминание, стимулировать обучение и даже «переносить» конкретные навыки. Другими словами — моделировать новые качества в физиологическом и социальном поведении людей, что в будущем способно привести к изменению даже видовых характеристик человека.

История открытия пептидов увлекательна. В начале 60-х годов многие иностранные журналы сообщили о «сенсации века» — канадский нейрофизиолог М.Макконнел установил факт переноса поведенческих навыков от обученных животных к их необученным сородичам с помощью экстрактов мозговой ткани. Объектом исследования явились ресничные черви — планарии. Именно на них он со своими сотрудниками решил проверить гипотезы, высказанные одновременно, но независимо друг от друга, в 1948-50 годах французом А.Монне, австрийцем Г. фон Фоэсетром, американцами А.Катцем и В.Хальстедом. Их суть: следы прошлого опыта животного кодируются в его макромолекулах. Почему на планариях? Эти черви успешно поддаются выработке условных рефлексов, быстро регенерируют при перерезке, клетки их пищеварительного тракте (способные к включению нерасщепленных гипотетических информационных молекул) тесно связаны с нейронами.

Черви, плавающие в маленьких бассейнах, подвергались воздействию периодических вспышек света с последующими ударами тока. Под действием тока черви сокращались. Вскоре выработался 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. Специалисты разных стран, ошеломленные сообщением Макконнела, во многих лабораториях повторили опыты канадского физиолога. Да, действительно, в процессе обучения в нервных клетках накапливается какое-то вещество, которое «запоминает» навык и способно переносить его другому животному.

Однако смущало, что планарии по своей биологической организации стоят на низких ступенях эволюционной лестницы, поэтому ученые решили подняться выше и изучить феномен на золотых рыбках…

В пушкинской сказке рыбка-волшебница, одарившая старике всем, что он пожелает, в конце концов рассердилась и оставила его у paзбитого корыта. В нашем рассказе золотые рыбки выполняли любые желания экспериментаторов: плавали вверх брюшком, 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 Чехословакии сообщили, что внутрибрюшинное введение крысам и мышам мозговых экстрактов, полученных от обученных животных, значительно облегчало и ускоряло выработку тех же навыков у необученных. Интересно, что факторы переноса сохраняли свою активность и при воздействии ими на животных другого типа. Так, экстракты мозга, взятые у крыс, привыкших к сильной воздушной струе, при введении их мышам «приучали» последних безразлично относиться к этой процедуре.

Объектами исследования грузинских ученых Р.Рижинашвили и Г.Марсагишвили стали новорожденные цыплята. В течение первых 36 часов цыплята проявляют способность к импритииговой (от английского impriting — запечатление) форме обучения. Они, видимо, считают своей матерью любое движущееся существо. В нормальных условиях ею, естественно, будет курица, находящаяся рядом с ними. А в опытах исследователей из Грузии роль наседки выполняли шары: красный и синий. Цыплят разбили на две группы, а одной находился катающийся красный шар, в другой — синий. Что оказалось? Новые цыплята, которым внутрибрюшинно вводили экстракты мозга птенцов, привыкших к красному шару, неотступно начинали бегать за ним, игнорируя синий и наоборот.

Подобных экспериментов было проведено множество. Оставалось выделить и расшифровать химические соединения, а которых заключалась передаваемая информация. В 1966 году группа Дж. Унгара из Техасского медицинского центра в Хьюстоне начала поиски «пилюль памяти».

После шести лет упорной работы Дж. Уигар и его группа сообщили в 1972 году в английском журнале «Nature» о первом успехе: из мозга крыс, обученных бояться темного отсека камеры, было выделено «вещество памяти». Расшифровка его химической структуры показала: это пептид с меленьким молекулярным весом, цепочка которого состоит Всего из 14 аминокислот. Его назвали скотофобииом (в переводе с греческого — боязнь темноты). Скотофобин в очень низких дозах (от 10 до 300 нанограммов) при введении его в организм животных индуцировал у них страх перед затемненным пространством. Окрыленный успехом Унгар выдвинул тезис: «Один пептид — один акт поведения». Под этим девизом он со своими сотрудниками стал заниматься поиском- других пептидов памяти. И вскоре нашел их…

Добившись у 600 крыс привыкания к звуку электрического звонка, группа Унгара выделила и расшифровала вторую чудесную молекулу — пептид, названный амелитином[2]. Подобно скотофобину, амелитин при его введении в очень малых дозах не вызывал у необученных крыс каких бы то ни было ответных реакций на звонок.

Далее — более. Из мозга золотых рыбок, приученных к определенной окраске стенок аквариума, выделили еще два пептида — хромодиопсины, а в головном мозге крыс обнаружили пептид — катабатмофобин, сообщающий другим животным определенные двигательно-оборонительные навыки. Позднее установили отсутствие видовой специфичности у найденных пептидов — крысиный скотофобин отпугивал от темноты не только мышей, но и золотых рыбок.

Следует отметить, что не всегда с выделенными веществами прямо передавалась та или иная форма поведения (хотя такое бывало нередко). Иногда они просто ускоряли обучение, что тоже весьма важно.

Дж. Уигар считал (и, видимо, это наиболее реальная точка зрения из всех имеющихся), что «пептиды памяти» действуют как стимуляторы, усиливая рост и размножение отростков нервных клеток. В результате усиленного ветвления устанавливаются и более многочисленные связи между нейронами и тем самым формируются соответствующие ансамбле клеток, хранящие память об определенном жизненном опыте животного. При введении этих веществ в организм необученного животного, у него в мозге создаются клеточные сообщества, тождественные тем, которые были у опытного зверька — донора. Они-то и обеспечивают описанные избирательные реакции.

Исследования по расшифровке пептидов памяти и обучения продолжаются. В настоящее время уже выделено и проанализировано более двух десятков специфических пептидов, функцией которых является перенос разнообразных навыков. Но неожиданно выяснилось, что перенос памяти возможен и через молекулы или их фрагменты уже достаточно давно известных гипофизарных и гипоталамических гормонов.

Когда мы входим в зал перед началом симфонического концерта, то прежде всего слышим тихую разноголосицу настраиваемых инструментов. Через несколько минут громко и стройно зазвучит весь оркестр. У каждого инструмента своя партия, своя роль в исполнении произведения. У одного более значимая, у другого — менее, но потеря любого из них приведет к утрате полноты и красоты звучания всего оркестра, а значит, и самой симфонии.

Так и в организме. Эндокринные клетки, расположенные в различных органах и продуцирующие разные гормоны, составляют оркестр. Оркестр, исполняющий симфонию жизни. От согласованности их действий, синхронности и четкости ведения своих партий, сыгранности всех участников большого ансамбля зависит качество исполнения этой трудной и ответственной симфонии.

Клетки и гормоны — это инструменты эндокринного оркестра. А ими руководит опытный и строгий дирижер — гипоталамус, пульт его находится в основании головного мозга. Его «правая рука», верный помощник, проводник всех его идей и стремлений — гипофиз, лежащий под полушариями мозга тоже на его основании в специальном месте — четверохолмии, образующем углубление для этого важного органа. Гипофиз связан с гипоталамусом системой специальной связи: нервными волокнами и кровеносными сосудами. Гипофиз — первая скрипка, концертмейстер оркестра. Он многозвучен — очень разносторонний музыкант. Вырабатывая около 10 важных гормонов, гипофиз практически ведет за собой все другие инструменты оркестра: щитовидную и поджелудочную железы, надпочечники, другие органы. Среди гормонов гипоталамуса и гипофиза, контролирующих многие жизненно важные функции, для нашего рассказа особенно интересны два — адреиокортикотропный гормон (ЛЮТ), регулирующий выработку кортикостероидов — гормонов коры надпочечников, и вазопрессинпептид, участвующий в регуляции водно-солевого обмена и других функций организма.

Итвк, АКТГ. Ученые из Амстердамского университета М.Апплеэвейг и Ф.Баудри, занимаясь изучением физиологических свойств этого гипофизного гормона, еще в 1955 году обнаружили, что, помимо основного своего действия, он влияет на процессы обучения. В их опытах удаление гипофиза резко снижало у животных способность к выработке условного рефлекса. Вначале они предположили, что такое явление может быть вызвано недостатком многих гормонов гипофиза, однако дополнительные эксперименты показали, что именно АКТГ в основном повинен в этом. Введение его животным с удаленным гипофизом при отсутствии остальных гормонов полностью восстанавливало их способность к обучению. Дополнительным подтверждением послужил и тот факт, что инъекции АКТГ крысам с неповрежденным гипофизом тоже стимулировали выработку условного рефлекса.

Продолжая успешно начатые исследования, голландские ученые установили чрезвычайно интересный факт. Оказалось, что из 39 аминокислотных остатков, составляющих молекулу АКТГ, влиянием на память и обучение обладает только маленький фрагмент (АКТГ 4–7), в то время как остальные 35 абсолютно индифферентны к этим психологическим процессам. Впоследствии соотечественники Апплезвейга и Баудри Д. де Вид и В.Гиспен показали, что вазопрессии также способен стимулировать память и обучение. Мнения, высказываемые специалистами о механизме действия этих гормонов, можно свести к двум основным точкам зрения. Первая — фрагменты АКТГ и вазопрессии обостряют внимание, улучшают восприятие остановки, усиливают влечение к обучению. Вторая — гипофизарно-гилоталамические гормоны действуют после восприятия, влияя на переход запечатленного в долговременную память.

Очень интересный эксперимент провели на себе в 1980-81 годах ленинградские врачи В.Медведев, ГАкимов и В.Бахарев. Они закалывали в нос 0,5 миллиграмма АКТГ 4–7 и через 45 минут проводили психофизиологичеокое обследование с применением специальных тестов на запоминание, усвоение, анализ поступившей информации. Разумеется, параллельно ставились и контрольные опыты: введение в нос физиологического раствора испытуемому, который не знал, что ему вводили. Оказалось, что исследуемый гормон улучшал кратковременную и ассоциативную память, пространственное восприятие, повышал устойчивость внимания к внешним «шумам», увеличивал объем оперативной памяти. Повторили исследования на добровольцах: выяснилось, что максимальный эффект наблюдался у лиц с исходно плохой памятью!

Анализируя эти и другие подобные сведения, можно с большой степенью вероятности предположить, что современная нейробиология вплотную подошла к возможности изменения профессионального и социального поведения человека с помощью химического моделирования. Эти возможности приобретают еще более широкий характер, если учесть, что и психическая деятельность человека может контролироваться химическими веществами — биогенными аминами и пептидными гормонами.

По данным Всемирной организации здравоохранения, процессы урбанизации неуклонно ведут к росту психических заболеваний. Одно из первых мест занимает маниакально-депрессивный психоз, при котором периоды глубокой депрессии чередуются с периодами возбуждения, необузданной радости и повышенного настроения. Кроме официально зарегистрированных больных, немало людей, в той или иной степени страдающих меланхолией. Да и каждому из нас е различные периоды своей жизни приходилось испытывать как чувство разочарования и утраты надежд, так и ощущение подъема духовных и физических сил. Что же лежит в основе изменения психоэмоционального состояния?

Доказано, что дефицит в головном мозге серотонина может привести к депрессии. Наоборот, повышение концентрации этого вещества в центральной нервной системе влечет за собой эмоциональный подъем. «Пятью миллионными долями грамма серотонина больше или меньше — это или самоубийство, или жизнь в розовом цвете», — так охарактеризовал роль гормона профессор М.Гамон, возглавляющий исследования по этой проблеме в Национальном институте здравоохранения Франции.

Итак, химическим регулятором эмоций является серотонин. А откуда он получает команду изменить свою концентрацию и тем самым определить и характер, и степень выраженности психологической реакции? Выяснение этого вопроса связано с ответами на ряд других. Зачем человеку и животным нужны обонятельные луковицы — особые образования в передней части мозга? Чтобы различать запахи. А зачем живому существу различить запахи? Чтобы определять свое поведение. Правильно? Да, несомненно. Запахи имеют большое значение в формировании поведенческих реакций. Особенно это заметно у грызунов. У них в контактах друг с другом и иными животными запахи играют наверняка не меньшую роль, чем словесное общение у людей. Если животных лишить обонятельных луковиц, они не будут знать, как себя вести, что делать.

Опыт дал парадоксальные результаты. Крысы с удаленными обонятельными луковицами исправно поедали корм (возмещая утерю обоняния зрением), росли «как на дрожжах», но при этом становились чрезвычайно агрессивными. Если в клетку к таким крысам запустить мышь или любое мелкое животное, крыса убивает его, причем убивает необычно, а находясь как бы в экстазе, в состоянии ка-кого-то одурманивания, набрасывается на жертву в слепой ярости, с диким визгом.

Животные становятся эмоционально несдержанными, бросаются на любой предмет, попавший в клетку, пытаются укусить экспериментатора, когда он берет их на руки, в ответ на внезапный громкий стук у них ускоряется сердцебиение, а в моче повышается количество катехоламинов, как при возникновении стресса.

Ученые пришли к выводу, что обонятельные луковицы контролируют интенсивность эмоциональных реакций. Строение обонятельных луковиц сложно: помимо обонятельных нейронов, в них много так называемых звездчатых нервных клеток, которым принадлежат в коре мозга самые сложные функции, связанные с творческой деятельностью. Английский ученый У. ле Грос Кларк, известный своими работами по функции мозга, справедливо отметил, что обонятельные луковицы — это «выдвинутая на периферию часть полушарий головного мозга».

Оказалось, что именно обонятельные луковицы являются центрами управления содержанием серотонина в ткани мозга. Их удаление вызывает резкое уменьшение серотонина в мозговой ткани. Параллельно эти исследователи обнаружили, что у больных депрессиями, покончивших жизнь самоубийством, содержание серотонина в мозгу значительно ниже, чем у людей, умерших при других обстоятельствах. Кроме того, известный антидепрессант — имипрамин, повышающий уровень серотонина в мозге, превращает из убийц в миролюбивых животных тех же крыс с удаленными обонятельными луковицами.

Вот пример взаимосвязи человеческого опыта и знания. В африканских племенах, которые известны своим миролюбивым характером, символом доброжелательности и сердечности считается банан. Традиция, возникшая несколько веков назад, оказывается, имеет под собой реальную основу: бананы отличаются очень высоким содержанием серотонина…

Читатель, познакомившись с этими заметками, вправе спросить: и что же из всего этого следует?

Придет ли новый биологический вид на смену человеку во что эволюционирует Homo sapiens? Автор берет на себя смелость утверждать, что в ближайшее время (100–200, а может, и более лет) внешне человек останется человеком Генетические мутации, меняющие фенотип вида, а, следовательно, и его манеру обитания, требуют не просто длительного времени для своего возникновения, экстремальных факторов, но и глобального изменения окружающей среды. Однако можно предположить, что уже сегодня достижения в области молекулярной нейробиологии, клеточной эндокринологии и генной инженерии создают реальную почву для осуществления как спонтанной, так и индуцированной психологическо! и социальной эволюции человека Становится возможным наделил индивидуума заданными качествами. Какими? Ну это уже решал нашим потомкам.