Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг - Кемперманн Герд

Но как это может работать? Откуда стволовые клетки и полость, где они содержатся, узнают, что в активном животном им нужно будет выполнять повышенные запросы? Есть ли у стволовых клеток воспоминание о прошлом опыте?

На самом деле похоже, что это так. Основная память каждой клетки – это ее геном. Это неизменная база. Но есть также то, что называют эпигенетикой, или, популярно, «второй код». Это изменяемые модификации генома, которые определяют, как будет считываться и использоваться первый код. Эти изменения зависят от среды, опыта и активности. Эпигенетика – связующее звено между генотипом и окружающей средой.

Следующий большой шаг – выяснить, действительно ли индивидуальное поведение ведет к индивидуальным эпигенетическим изменениям – в стволовых клетках, их полости или еще где-то, – которые могли бы объяснить, почему нейрогенез взрослых при одинаковых исходных условиях со временем стабилизируется на разном индивидуальном уровне, в результате чего каждый может получить тот мозг, которого заслуживает.

Новые нервные клетки в борьбе за выживание

Можно также развивать эти размышления в свете приспособления особей на уровне видов. Ведь то, что верно для отдельного животного, вероятно, верно и для всего вида. Соответственно этому ваша собственная приспособляемость к задачам, которые ставит мир, могла бы также способствовать тому, чтобы стал лучше приспосабливаться весь вид в целом. Тот, кто хорошо живет в своей нише, скорее сможет принести потомство в мирной обстановке, чем во враждебных условиях, всегда в бегах.

Пластичные виды должны быть успешнее в завоевании мира. Так оно и есть: грызуны и люди встречаются практически на всей Земле. Они – чемпионы мира по гибкому приспособлению к изменениям в среде обитания. Для этого нужна максимальная пластичность. Гипотеза состоит в том, что нейрогенез взрослых играет в этом важную роль. Возможно, млекопитающие настолько успешно заселили Землю не в последнюю очередь благодаря своей зубчатой извилине.

Наконец, можно рассматривать и саму эволюцию как своего рода пластичность на уровне целого биологического вида. Существует обратная связь между особями в популяции и их средой. Если смотреть со строго дарвинистской позиции, все, что есть – это генетическая детерминация и ее случайная изменчивость, с одной стороны, и среда с ее изменениями – с другой. Когда одно хорошо сочетается с другим, это идет виду на пользу: он активнее размножается и вытесняет собой другие, хуже приспособленные виды. Но каждый из них, естественно, составляет множество особей. В отличие от пластичности, о которой мы до сих пор говорили в этой книге, эволюция видов, по крайней мере в классической интерпретации, – процесс скорее пассивный. У коллеги Дарвина Жана Батиста Ламарка была другая идея, известная символическая иллюстрация которой состоит в том, что шеи жирафов стали такими длинными, потому что их предки все успешнее тянулись к наиболее высоко расположенным листьям.

Эпигенетика открывает в генетических процессах новое измерение, менее детерминистское по сравнению с классической генетикой. Согласно этой модели, имеет место очень существенное взаимодействие между генотипом и средой, в результате чего в определенных случаях опыт, по крайней мере частично, может быть передан следующему поколению. На этом уровне чистый дарвинизм в своем популярном варианте уже не действует. При этом эволюционное учение в науке становилось все сложнее и многограннее по сравнению с его распространенными популярными изложениями. Иными словами, то, что так упрощенно называют «случайностью и отбором», вызывает у ученых множество вопросов, благодаря чему со времен Дарвина разворачиваются дискуссии и плодотворные исследования. Теория эволюции была и остается в науке территорией большой стройки.

Так, естественный отбор действует не в одиночку. Многие свойства совершенствуются в соответствии с физическими законами таким образом, что это невозможно объяснить одной лишь селекцией по принципу выгоды в борьбе за выживание. Эволюция не оптимизирует, она только отдает преимущество лучшему по сравнению с менее выгодным. Откуда тогда берутся оптимизированные решения? Могут ли они быть простым совпадением?

Илл. 27. Символическая иллюстрация ламаркизма, которую часто высмеивают и согласно которой шеи жирафов стали такими длинными, потому что им приходилось тянуться к высоко расположенным листьям. Ирония в том, что данные эпигенетики сформировали некий мягкий вариант ламаркизма. Он показывает, что существуют ситуации, когда благоприобретенные свойства могут наследоваться

Но, конечно, в первую очередь эволюция не знает, зачем ей оптимизировать. Эта фундаментальная проблема всегда присутствовала в обсуждениях эволюционной теории. Происхождение видов работает «умно», и оно должно быть в некотором роде умным, если отбор «должен» быть по-настоящему осмысленным, то есть эффективным для адаптации. То, что сейчас создает преимущество, в следующий момент может оказаться вредным. Мы не можем не говорить так, будто есть кто-то, кто совершает определенные действия. Эволюционная теория вопиюще контринтуитивна уже потому, что на стратегическом уровне она отрицает наличие деятелей, но при этом постоянно подразумевает, что они присутствуют.

С другой стороны, в свою очередь, отбор не может быть случайным. Он кажется целенаправленным, но это не так, потому что эволюция, опять же, не может знать, с какой целью она проводит отбор. «Цель» – неправильное слово, потому что оно предполагает намерение. Но другого, по-настоящему удачного термина, чтобы обозначить эту направленность, у нас нет.

Эти сложности в теории эволюции не означают, что нужно немедленно сдаться креационистам и приверженцам гипотезы разумного замысла, которые утверждают, что происхождение видов протекает под целенаправленным управлением извне. Для большинства приверженцев таких теорий это означает – под управлением Бога. Не стоит прибегать к помощи высших сил, чтобы разобраться в эволюции, только потому, что она сложна для понимания.

Впрочем, это не наша тема. Я веду к другому: пластичность в сочетании с эпигенетикой – это адаптивный механизм, выгодный для особей и видов. Однако в связи с нейрогенезом взрослых как с крайне сложным свойством встает вопрос о том, как и зачем он мог пройти отбор.

Нейрогенез взрослых – это механизм, позволяющий особям, а значит, в конечном итоге их виду гибко приспосабливаться к новым обстоятельствам. Это выгодно, но для чего? И если успешные особи передают своим потомкам эту особую гибкость по эпигенетическому механизму, то, чтобы получить преимущество в следующем поколении, не требуется изменений в последовательности генетической информации, нужно лишь передать информацию о том, как считывать и использовать ту же последовательность. Эпигенетическое наследование – это не то же, что наследование генетической последовательности оснований, но оно влияет на успех выживания и, если угодно, искажает классическую дарвинистскую картину.

Пластичность, а тем более в форме нейрогенеза взрослых, не вошла в концепцию эволюционной теории. Это большое мысленное испытание для ее классического варианта – что опыт может передаваться из поколения в поколение не только когда родители, основываясь на собственном опыте, регулируют поведение детей. Даже эту идею интегрировать уже достаточно сложно. Нет, опыт также передается из поколения в поколение совершенно непосредственно, когда передаются эпигенетические предпосылки.

Прошу заметить, что это еще не продемонстрировано и не доказано. Роль эпигенетики в регуляции нейрогенеза взрослых посредством активности точно нам пока что неизвестна. Но гипотеза напрашивается.

Конечно, эпигенетические изменения, накопленные в нейронах в зависимости от опыта, никоим образом не передаются напрямую. Два поколения связывает между собой только одна клетка, и это оплодотворенная яйцеклетка. Как же эпигенетическое изменение, связанное с опытом, попадает в половую клетку? Мы не знаем, поэтому еще рано хоронить по частям теорию эволюции или возводить на пьедестал Ламарка в качестве нового старого героя. Скорее здесь просто опять открывается новый аспект, который обогатит дискуссию. В разговорах об эволюции всегда быстро накаляются эмоции, хотя лучше было бы трезво и с некоторым смирением рассмотреть этот вопрос как задачу. В абсолютном значении мы знаем немного. Больше, чем раньше, но все еще мало. Новые отдельные факты часто только усложняют картину.