Гени на паметта
Кой не е запознат с конвенционалната мъдрост: не се притеснявайте - нервните клетки не се регенерират. И, оказва се, не е нужно да се възстановяват. Докато човек живее, неговите нервни клетки също живеят толкова много и те и само те имат способността да пазят следи от най-разнообразните събития от живота му от детството.
Да, нервните клетки не умират, но съставът им постоянно се обновява. След около месец те имат различни протеини. Молекулите бяха подновени, но паметта беше запазена. Как е? Всичко е свързано с гените на паметта!
Разговорът ни с К. В. започна с този най-интересен въпрос. АНОХИН, доктор на медицинските науки, ръководител на лабораторията по молекулярна невробиология, Изследователски институт по нормална физиология на П. К. Анохин, Руска академия на медицинските науки.
Константин Владимирович е млад доктор на науките, той защити дисертацията си преди няколко години на 36-годишна възраст. Но много физиолози по света следят с интерес резултатите от изследванията на лабораторията, оглавявана от него.
- Въпроси като например как нервната клетка съхранява паметта толкова дълго време предполагат хипотетичен отговор. Единственият вид молекула в клетката, която гарантира нашата индивидуалност, е ДНК. Благодарение на нея ние сме това, което сме. Преди около 30 години физиолозите предположиха, че придобитата, а не само наследствена памет, трябва да се депозира и съхранява в молекулите на ДНК. В крайна сметка само част от него - геномът (набор от гени, съдържащи се в един набор хромозоми на даден организъм) - не се променя, всичко останало се актуализира. Хипотезата също е намерена косвено. Например беше установено, че когато животното запомни нещо, генетичният апарат се активира и някои гени започват да произвеждат протеини. Но какви гени?
Във всяка клетка някои от гените мълчат. Онези, които са се активизирали под въздействието на обучението - „мълчат ли“ или вече са работили преди, но само в различна ипостас? В края на 60-те години физиолозите както у нас, така и в други страни правят много опити да отговорят на тези въпроси. Уви, интересът скоро се удави - все още няма достатъчно развити методи за изследване на генетичния апарат. Това вече е молекулярна биология - специфична наука, с генно инженерство, клониране на гени. И тогава учените се заеха с по-достъпни проблеми, докато изследванията върху механизма на паметта спряха в продължение на 10 години.
- По какви начини стигнахте до този проблем, тъй като първоначално той не обещава бързи резултати?
- Тук трябва да отдадем почит на директора на нашия институт, академик на Руската академия на медицинските науки Константин Викторович Судаков. Той се интересуваше от тази тема отдавна и той ме очарова с нея, след като защити докторската си дисертация през 1984 г. По това време основната основа за плодотворната среща на науката за мозъка и молекулярната биология беше се появи.
С няколко служители на лабораторията на известния молекулярен биолог академик Г. П. Георгиев и лабораторията на Института по молекулярна генетика на Академията на науките се обединихме и започнахме да работим.
- Търсенето е едновременно неяснота на основната концепция и задънени улици. Имахте ги?
- Нито една. Основната задача, която ме заинтересува, беше да намеря гени, които се включват, когато клетката получи нови знания, запомня нова ситуация. Не беше възможно да се намери нито един човек, пряко отговорен за формирането на следа от паметта и само за това. Тогава нашите надежди бяха насочени към идентифициране на гени - „съвпадение“, които заедно с други изпълняват и функциите на гените на паметта.
Тестването на привидно странна хипотеза доведе до успех. Ние предположихме, че те могат да бъдат определено семейство гени, което първоначално се счита за активен участник в раковия процес.
Вероятно всички са чували за онкогените. Когато вирус улавя някои гени и ги прехвърля от една клетка в друга, започва неговото неконтролирано делене и туморът расте. Но вирусите вече са патология, нарушение на нормалния процес. И каква роля играят гените - родоначалниците на онкогените или, както ги наричат, протоонкогените при нормални условия? За какво са необходими?
Няколко протоонкогени - и това вече беше известно - контролират процеса на клетъчен растеж и диференциация. Идеята, че именно те играят различна роля, участвайки в формирането на следа от паметта, беше подтикната от една много стара теория, известна още през миналия век, която смята, че тренировката на мозъка не е нищо повече от продължение на нейното развитие и диференциация.
Има ясна връзка между развитието, подобряването на нервната система и натрупването на памет. И своите загадки: ние например все още сме изумени от факта, че с растежа на детето, с формирането на личността, масата на мозъчното вещество се увеличава със същия брой нервни клетки. Възможно ли е тези процеси да имат общ молекулен механизъм, да използват същите гени?
Някъде след 1986 г. стигнахме по правилния път. След като изучихме набор от протоонкогени, идентифицирахме няколко от тях, които са включени в нервната клетка в момента на запаметяване на нова информация. Бяхме първите в света, открили гени, които се активират в мозъка по време на запаметяване и учене.
Тук важат два въпроса. Тези няколко гена наистина ли са свързани със запаметяването? И какво правят тези гени, каква е тяхната функция?
Изследвания на различни животни (пилета, мишки, плъхове, котенца) в различни ситуации потвърдиха, че тези гени са универсална връзка в процеса на запаметяване всеки път, когато животно срещне нещо ново. Те се включиха само когато се формира следа от паметта и практически не реагира по време на друга дейност.
На втория въпрос ние не получихме отговор. Отчасти защото новината за нашето откритие стимулира изследвания в лаборатории по целия свят, отчасти поради нарастващия интерес към проблема с молекулярната невробиология.