«Требуется сборка»: Как происходили важнейшие превращения в истории жизни. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни — от древних окаменелостей до ДНК
Еще недавно ученые изучали эволюцию животных по окаменелостям. Потом молекулярная биология открыла нам доступ к генетическим данным, и мы выяснили, что на протяжении миллиардов лет геномы живых существ подвергались нападениям извне, сливались друг с другом и многократно перестраивались, порождая новые органы и ткани. В книге «Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни — от древних окаменелостей до ДНК» (издательство «Corpus»), переведенной на русский язык Татьяной Масоловой, палеонтолог и эволюционный биолог Нил Шубин рассказывает, как происходили наиболее значительные перемены и великие превращения в истории жизни на Земле. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным гену Arc, который участвует в механизме формирования памяти — и, вероятно, является фрагментом древней вирусной инфекции.
Память зомби
В детстве, пока Джейсон Шеферд жил в Новой Зеландии и в Южной Африке, он все время приставал к матери с разными вопросами, и однажды она заявила ему, что он должен стать ученым и ответить на все свои вопросы самостоятельно. К окончанию средней школы он уже знал, что хочет заниматься медициной. Он начал интенсивный курс обучения, чтобы за несколько лет получить как предварительное, так и полное медицинское образование. В первый год обучения он прочел известную книгу Оливера Сакса «Человек, который принял жену за шляпу». И эта книга изменила его жизнь. Вдохновленный Саксом, Шеферд перестал заниматься по медицинской программе и ринулся изучать молекулы и клетки, заставляющие работать наш мозг. Как он сам рассказывает, он искал ответ на вопрос, что делает нас людьми. Полем научной деятельности Шеферда стала память и ее потеря. Наша способность вспоминать прошлое в значительной степени определяет нашу способность учиться, наши отношения с другими людьми и функционирование в мире. Это вовсе не отвлеченная тема. Одна из самых серьезных задач нашего общества — борьба с нейродегенеративными заболеваниями. С увеличением продолжительности жизни старение мозга становится еще более серьезной проблемой. Потеря памяти и когнитивной функции сопряжены с чрезвычайно тяжелой эмоциональной, социальной и финансовой нагрузкой.
В последний год обучения в университете, подбирая тему дипломной работы по нейробиологии, Шеферд наткнулся на статью о гене Arc, вероятно участвующем в механизме формирования памяти. Когда мыши обучаются, у них этот ген включен. Более того, он проявляет активность в головном мозге в пространстве между нервными клетками. Возможно, ген Arc относится к числу генов, играющих важную роль в механизме памяти.
Через несколько лет после поступления Шеферда в университет развитие технологии достигло такого уровня, что ученые смогли создать мышей без гена Arc. Животные выживали, но имели целый ряд дефектов. Когда их запускали в лабиринт с сыром в середине, они могли добраться до сыра, но на следующий день не помнили устройство лабиринта. Мыши с нормальной памятью обычно его запоминают. В серии последовательных экспериментов выяснялось, что у мышей имеется специфический дефект формирования памяти. Известно, что у людей мутации гена Arc связаны с целым рядом неврологических нарушений, от болезни Альцгеймера до шизофрении.
Центром внимания Шеферда стали механизмы памяти и ген