Айзек Азимов - Загадки мироздания

После публикации доклада Макконнела, посвященного планариям, возникли шуточные (по крайней мере, мне хочется верить, что это были шутки) предположения о том, что теперь нет для студента лучшего способа выучиться, чем съесть своего преподавателя.

Тороплюсь сказать о том, что есть и альтернативные точки зрения. Возможно, что ускорить обучение может и приток вообще любой РНК, — так сказать, массированная поставка сырья. И действительно, есть информация о том, что инъекции такой «нерефлекторной» РНК значительно улучшают способность к обучению в пограничных состояниях.

Тогда почему бы не стимулировать организм просто вырабатывать побольше РНК? Известно, что лекарственное вещество Cylert (его правильное химическое название — магниевая соль пемолина, или, еще строже, «2-имино-5-фенил-4-оксазолидинонато(2)-диаквомагнезия») повышает выработку РНК на 35-40 процентов. На крысах его действие выражалось в значительной степени повышения обучаемости животных.

Подобного рода эксперименты проводятся (с соблюдением всех мер предосторожности) и на людях, в первую очередь — на больных с симптомами преждевременного старения. По данным доктора Эвена Кэмерона из медицинского центра Элбани, удалось добиться улучшений как минимум у 17 из 24 больных.

Однако статья, опубликованная 5 августа 1966 года в журнале Science и подписанная большим числом ученых из восьми различных исследовательских центров, не оставила камня на камне от эйфории, охватившей было все научное сообщество. В статье содержались данные о полном провале множества независимых друг от друга попыток «перенести знание» посредством пересадки РНК от обученных крыс к необученным.

Правда, тех, кто твердо верит в грядущие перспективы, эти данные не смущают. Можно сказать, что, совершая огромный шаг в данной научной области, ученые как бы зависли сейчас в воздухе, а ведь объект начатой ими работы — крайне сложная и тонкая материя. Условия всех проводимых разными лабораториями экспериментов различаются, пусть в мелочах, но эти мельчайшие отличия могут оказаться принципиальными. Не говоря уж о том, что объективно измерить такой неуловимый параметр, как «обучаемость», очень сложно — один экспериментатор сочтет испытуемого «обучаемым», другой — нет. В той самой статье, опубликованной в Science, содержалась такая фраза: «Надо отметить, что неспособность выдавать воспроизводимые результаты — обычное свойство ранних стадий исследований, когда еще не установлен полный перечень всех факторов, оказывающих влияние на результат».

Наличие отрицательных результатов совершенно не обязательно доказывает, что РНК не имеет отношения к механизмам памяти, не доказывает даже того, что память в принципе нельзя перенести от одного существа к другому. Отрицательные результаты могут четко доказывать только одно — что техника такого переноса на сегодняшний момент крайне несовершенна. Это и неудивительно для столь ранней стадии исследований.

Нельзя рассматривать молекулы РНК как существующие сами по себе. Они ведь откуда-то берутся? Например, известно, что определенные молекулы РНК формируются в клеточном ядре, как «копии» похожих, чуть более сложных по строению, молекул, известных как ДНК. Никаких других способов формирования организмом молекул РНК ученым не известно, и многие из них сомневаются в том, что поступающие извне ощущения могут напрямую стимулировать производство молекул РНК.

Молекулы ДНК — это структурный элемент генов, носителей наследственности, передающихся от родителей к детям с помощью сложного, но достаточно надежного механизма.

В каждой клетке имеется длинная цепочка молекул ДНК, и каждая из ДНК, составляющих эту цепочку, может использоваться для производства своей РНК-копии определенного строения. Возможно, некоторые составляющие ген молекулы ДНК с самого начала могут служить моделями, и именно их РНК-копии и представляют собой тот набор РНК, который необходим для обычного функционирования клеток.

Далее, можно предположить, что другие молекулы ДНК с самого начала являются заблокированными, а получение определенного ощущения из внешней среды разблокирует отдельный участок молекул ДНК, после чего начинает формироваться молекула РНК, соответствующая этой «освобожденной» молекуле.

Тогда получается, что у каждого из нас с самого рождения уже имеется запас всех возможных воспоминаний, так сказать, «банк памяти» в виде содержащихся в его генах молекул ДНК, которого достаточно на все случаи жизни. Банки памяти отдельных представителей одного и того же биологического вида, а возможно — и родственных видов, могут быть практически одинаковыми. Если все это действительно так, то понятно, что молекула РНК, несущая определенное воспоминание у одного человека, будет нести его же и у другого и почему в принципе можно переносить от одного человека к другому приобретенные знания.

Цепь биохимических соответствий не с РНК начинается и не на РНК заканчивается. Главной функцией молекул РНК, насколько нам известно, является производство белковых молекул. Каждая конкретная молекула РНК используется для формирования строго определенного белка. Так, может быть, для функционирования памяти необходима не сама РНК, а соответствующий ей белок?

Проверить это предположение можно, например, с помощью лекарства пуромицин. Он нарушает химический механизм формирования белка, не оказывая при этом влияния на саму РНК.

Луис Б. Флекснер с женой Джозефой провели в медицинском колледже университета Пенсильвании серию соответствующих экспериментов с пуромицином. Для начала они научили мышей правильно проходить простой лабиринт, избегая удара электротоком. Получив инъекцию пуромицина, обученные мыши быстро забывали все, чему их научили, несмотря на то что молекулы РНК в их организмах оставались такими же, как были до того. Обучить их заново удавалось только после того, как действие пуромицина заканчивалось.

Однако для получения подобной амнезии важно ввести инъекцию препарата достаточно быстро. В случаях, когда Флекснеры выжидали больше пяти дней и только потом вводили мышам пуромицин, забывания навыков не происходило. Все выглядело так, как будто за это время успевало образоваться что-то постоянное, как будто навык перенесся из краткосрочной памяти в долгосрочную, над которой пуромицин уже не властен.

Заслуживает упоминания еще один эксперимент, связанный с переучиванием. Мышь сначала научили двигаться по лабиринту по маршруту А, чтобы не подвергнуться удару электротоком, а затем вдруг стали бить током всякий раз, когда она вступала на этот «безопасный» маршрут. Теперь, чтобы избежать удара током, мыши надо было двигаться по маршруту В. После того как животное обучалось двигаться по новому маршруту, ему вводили пуромицин. Оно тут же забывало маршрут В, как кратковременное воспоминание, но маршрут А, как воспоминание долговременное, продолжал оставаться в ее памяти, и мышь принималась снова упорно вставать на маршрут А.

Все это можно объяснить через те замкнутые циклы тока, о которых я писал в начале статьи. Предположим, что с помощью РНК формируются белки, участвующие в образовании новых дендритов или активации старых. Если представить действие этих процессов как продолжительное и постепенное, то легко предположить картину, когда в первые несколько дней новообразуемые циклы тока еще слабы и неустойчивы, и если прервется поставка некоего нужного белка, то они с легкостью прерываются. Чуть позже, когда дендриты дорастают до нужного размера, замкнутый цикл тока становится сильным и устойчивым, необходимость в белке отпадает и пуромицин становится бессильным.

Подразумевается, что описанный процесс соответствует переходу навыка из области краткосрочной памяти в область долгосрочной памяти. Так, может быть, все обстоит иначе?

Джейкобсон (тот самый, который осуществлял перенос РНК от одного живого существа к другому) проводил эксперименты и по обучению и переобучению планарий. Пересадив РНК от таких «переобученных» червей другим планариям, ученый выявил у этих планарий склонность к образованию первичного, «старого» навыка и никакой склонности к образованию «нового», достигнутого в процессе переобучения.

Возможно, что, когда планарию приучают «забыть» некий навык, образующиеся в процессе обучения молекулы РНК не удаляются из организма, а просто деактивируются каким-то образом. Если РНК перенести, а блокирующий агент (чем бы он ни был) — нет, то воспоминание будет перенесено, а «забывание» — нет. Такая схема укладывается в гипотезу о том, что на самом деле все воспоминания являются долговременными и организм производит дополнительную работу нервных клеток не для того, чтобы что-то вспомнить, а для того, чтобы что-то забыть. Вполне по Фрейду.