Загадки мироздания

В качестве примера крайности в этом отношении можно вспомнить тех знаменитых близнецов, именами которых недавно пестрели заголовки газет, — они прославились тем, что могли точно и быстро назвать день недели для любой заданной им даты, пусть даже отстоящей от сегодняшней на тысячи лет.

Как им удается это делать — до сих пор неизвестно. Помнят ли они весь календарь наизусть или каким-то образом сумели проиндексировать его по неделям? Или они помнят дни недели для каких-то ключевых дат и от них уже отсчитывают все остальные? Мы не знаем этого, а сами близнецы не могут нам ни объяснить, ни подсказать. Дело в том, что они умственно отсталые.

Более того, их потрясающая способность высчитывать дни недели не распространяется ни на какие другие вычисления. Они не в силах постичь даже простейшего сложения и вычитания.

Случаи подобной одаренности известны в истории. Так, еще в XVIII веке в Англии жил некий Джедедия Бакстон, способный в уме перемножить 23 145 789 на 5 642 732 на 54 965 и быстро выдать правильный ответ, но и он страдал той же формой умственной отсталости и до конца дней своих оставался поденным рабочим. Некий Зера Колберн, родившийся в Вермонте в 1804 году, мог за несколько секунд высчитать, сколько будет 816 (восемь умножить на восемь шестнадцать раз), или почти мгновенно извлечь кубический корень из 268 336 125. Но более ничем особым он не отличился.

Можно назвать целый ряд других подобных фактов. Как же у них у всех это получалось? Скорее всего, дело в практически неограниченной памяти на числа. Расчеты, которые эти люди производили в голове, мог бы сделать и любой обычный человек, но с карандашом и на бумаге, куда можно было бы записывать промежуточные результаты. «Арифметические гении» все эти промежуточные результаты способны держать в уме и считывать оттуда же. Имеются свидетельства о людях, которые могут довести такие расчеты до середины, потом отвлечься на что-то другое и через долгий период времени вернуться все к той же задаче безо всяких проблем. Поскольку все расчеты совершаются при этом с той же потрясающей скоростью, можно предположить, что дело в постоянной упорной практике.

Конечно, обладать арифметической одаренностью, подобной описываемой, могут не только люди со средним или ниже среднего интеллектом. Действительно гениальные математики, вроде Андре М. Ампера, Джона Уоллиса, Леонарда Эйлера или величайшего Карла Фридриха Гаусса, тоже обладали выдающейся числовой памятью. Однако, хоть память и помогала им в работе, все же не она составляла суть их гениальности.

И все же оставим случаи особой одаренности, совмещаемой хоть с низким, хоть с высоким интеллектом, и взглянем на положение дел в целом: мы увидим, что, как правило, между памятью и интеллектом действительно существует некая зависимость. Чем умнее человек, тем лучше у него память. Хорошим примером одновременно как интеллекта, так и памяти человека служит такая характеристика, как его словарный запас.

Поэтому если нас спросят, от чего же именно зависит, что у одного человека память лучше, чем у другого, мы можем ответить: чем бы этот фактор ни оказался, именно он же определяет, почему один человек умнее другого.

Все теории памяти, как древние, так и современные, рассматривают один из двух возможных вариантов: запоминание по образу или запоминание по ассоциации. Нам эти теории кажутся чем-то естественным. Мы завязываем узелок на пальце, чтобы не забыть купить хлеба, и всякий раз, глядя на него, вспоминаем: «Ах да! Не забыть купить хлеба!» Взглянув таким образом на палец несколько раз, мы уже твердо запоминаем необходимость произвести желаемое действие.

Русский физиолог Иван Павлов сумел добиться получения у животных условных рефлексов с помощью продолжительных ассоциаций. Он звонил в колокольчик, после чего показывал собаке миску с едой; в качестве ответной реакции у собаки начиналось слюноотделение. В конце концов, после ряда повторов, собака настолько прочно отождествляла еду со звуком колокольчика, что слюноотделение у нее начиналось уже на один лишь звук колокольчика. Получается, что механизм слюноотделения собаки «запомнил», что колокольчик означает еду.

Так родилась школа психологии, именуемая «бихевиоризм», наиболее ревностные приверженцы которой утверждают, что любое обучение и все ответные реакции суть условные рефлексы. По этой теории при заучивании стихотворения наизусть каждая строчка ассоциируется с предыдущей, или, иными словами, каждая строчка вызывает последующую, как условный рефлекс.

Однако понятно, что память не всегда можно объяснить как последовательность стимулов и реакций, когда один объект напоминает другой, тот — третий и т. д. Человек может помнить и образы.

Да позволено мне будет привести примером себя самого (чью еще память я могу знать так хорошо, как собственную?). Память на числа у меня самая заурядная. Я не могу перемножить в уме два трехзначных числа. Зато карту Соединенных Штатов я в любой момент могу представить перед глазами и способен воспроизвести ее по памяти, не ошибившись ни одним штатом. В детстве я частенько выигрывал какую-то мелочь, написав на спор названия всех штатов менее чем за пять минут.

Память может иметь и различные сроки. Существуют краткосрочные и долгосрочные воспоминания. Пока набираешь телефонный номер, он очень легко удерживается в памяти, затем он автоматически забывается. Однако те номера, которыми человек пользуется часто, переходят в область долгосрочной памяти — их можно вспомнить даже после перерыва в несколько месяцев.

Легко выдвинуть предположение, что память начинается с краткосрочной, а затем становится долгосрочной. Чтобы понять, как это происходит, давайте сначала рассмотрим строение нервной системы.

Нервная система состоит из множества микроскопических клеток — нейронов. Они имеют неправильную форму, с выпирающими в том или ином направлении отростками. Эти отростки называются «дендритами», от латинского слова, означающего «дерево», потому что похожи на ветви дерева. Самые длинные отростки носят название «аксоны» и могут достигать в длину несколько сантиметров, а то и дециметров. Дендриты или аксоны одного нейрона могут подходить очень близко к другим нейронам, но никогда не коснутся их. Между ними всегда будет изолирующее пространство — синапс.

Получивший стимуляцию нейрон способен передавать вдоль своей поверхности и по всем отросткам слабый электрический импульс. Как правило, на синапсе этот импульс останавливается, но при определенных условиях химическая среда синапса изменяется таким образом, что электрический импульс преодолевает изолирующее пространство и переходит в следующую клетку. Таким образом, выборочно преодолевая определенные синапсы, электрический импульс может следовать тем или иным путем по нервной системе.

Теперь предположим, что при каждом получаемом нами ощущении происходят некие изменения в определенной группе синапсов, позволяющие электрическому импульсу проходить через них. Эти группы синапсов выбираются таким образом, чтобы импульс мог переходить из одной клетки в другую, и в конце концов образуется замкнутая цепь клеток, по которой какое-то время движется электрический импульс, как автогонщик по стадиону. Первоначальное ощущение и конкретную замкнутую цепь клеток можно рассматривать как связанные ассоциацией. Пока организм каким-то образом ощущает движение импульса по некоторой замкнутой цепи и отделяет его от всех остальных (как именно это происходит, пока неизвестно), он помнит и ощущение, породившее движение этого импульса.

Однако со временем воздействие, оказываемое на синапсы, ослабевает, движение импульса по цепи останавливается и воспоминание стирается. Так работает краткосрочная память.

Но предположим, что каждый раз, когда каким-то образом ощущается движение нервного импульса по замкнутой цепи, синапсы открываются в еще большей степени, что усиливает движение импульса. В конце концов измениться может и физическое строение клеток — между клетками, участвующими в цепи, формируется большее количество дендритов, что еще больше облегчает путь нервному импульсу. В конце концов доходит до того, что импульс может двигаться уже самостоятельно, без какой-либо дополнительной реактивации. Так работает долгосрочная память.

Естественно, чем дольше происходило движение нервного импульса по замкнутой цепи, тем тверже оно могло закрепиться, поэтому нам, как правило, легче вспомнить выученное в юности, чем в прошлом году.

Можно предположить, что в некоторых индивидуальных случаях строение мозга может оказаться таким, что отдельные типы долгосрочных воспоминаний, к примеру те, что касаются чисел, формируются особенно легко, порождая тем самым специфический талант у людей, чей мозг может быть и неприспособленным при этом к демонстрации высокого интеллекта. Возможно, некоторые типы замкнутых цепочек нервного импульса, ввиду длительного использования, начинают формироваться быстрее и легче, чем прочие, и поэтому случается так, что кто-то легко запоминает имена, но никак не может запомнить лиц или что некий рассеянный профессор прекрасно помнит все подробности относительно своего предмета, но с трудом припоминает свой домашний адрес.

Но может ли в мозгу физически разместиться столько замкнутых нервных цепочек? По некоторым подсчетам, за время жизни человека мозг его поглощает около одного квадриллиона — 1 000 000 000 000 000 — битов информации.

В мозгу около десяти миллиардов (10 000 000 000) клеток серого вещества — нейронов и примерно в девять раз больше вспомогательных клеток — глий (нейроглий). Некоторые ученые выдвигают предположение, что клетки глии, небольшие по размеру, используются при краткосрочной памяти, а нейроны, более крупные, — в долгосрочной. Если считать, что в каждой цепочке задействованы две клетки, то получается, что в мозгу могут разместиться десять миллионов квадриллионов цепочек — в десять раз больше, чем можно заполнить воспоминаниями целой жизни. Конечно же множество клеток не могут участвовать в цепочках друг с другом, поскольку не соседствуют между собой, но, с другой стороны, в таких цепочках может быть соединено и не две, а больше клеток — вплоть до нескольких десятков. Если считать десятками, то получится, что в мозгу во много раз больше места, чем может понадобиться для хранения всех возможных воспоминаний.

Вполне возможно, что в мозгу достаточно места не только для того, чтобы хранить все необходимые циклы, но даже и для того, чтобы дублировать каждый из них по нескольку раз, потому что мозг может подвергаться достаточно обширным хирургическим операциям без какого-либо заметного ущерба для памяти. Если в процессе хирургической операции разрушается одна копия какого-то определенного цикла, то остальные копии, находящиеся где-то в других областях мозга, продолжают свою службу.

И все же, можем ли мы полностью быть уверенными в такой, казалось бы, очевидной вещи, что долговременные воспоминания возникают из кратковременных? Иногда при электростимуляции отдельных областей мозга (это бывает необходимо при определенных хирургических операциях) оперируемого захлестывают волны воспоминаний. Эти воспоминания настолько полны реалистичных деталей, что пациент практически проживает заново какую-то часть своей жизни, даже если при этом одновременно прекрасно ощущает все происходящее в реальности. Так, Уилдер Пенфилд из университета МакГилл сумел таким образом заставить пациента вспомнить обрывки музыки из детства последнего и пережить заново несколько сцен того периода.

Подобного рода наблюдения могут привести к выводу о том, что в мозгу на самом деле вечно хранятся во всей полноте воспоминания обо всех полученных когда-либо ощущениях. То есть долговременными являются все воспоминания без исключения, но с помощью какого-то механизма они быстро блокируются, если не подтвердить их важность постоянными возвратами к тому или иному воспоминанию. Тогда можно предположить, что «феноменальной памятью» ее носители обязаны каким-то сбоям в функционировании механизма блокировки.

Зигмунд Фрейд, как впоследствии и его последователи, считал такую блокаду воспоминаний явлением ни в коей степени не автоматическим и не механическим. Напротив, с его точки зрения, это активный процесс, пусть и бессознательный. Отдельные воспоминания по какой-то причине отбираются для того, чтобы быть забытыми, потому что это воспоминания о событиях болезненных, шокирующих или смущающих, о наказаниях или унижениях, о событиях, не укладывающихся в принятый образ представлений о жизни. Фрейд называл этот процесс «вытеснением».

Вытеснение часто проходит несовершенно, и психоаналитики полагают, что причиной неврозов является как раз именно несовершенство самого механизма забывания. Воспоминание, которое предполагалось забыть, время от времени все равно всплывает, правда, в замаскированном виде (часто эта маскировка является иррациональной, то есть «невротической»), По Фрейду, исцеление от невроза кроется в том, чтобы с помощью свободных ассоциаций, анализа сновидений или других техник вытащить вытесненное воспоминание в сферу сознания. Став сознательным, это воспоминание влияет на личность уже рациональным, а не невротическим образом.

Однако далеко не все врачи придерживаются фрейдистских взглядов, и уж точно каждый может вспомнить примеры, когда забываются воспоминания никоим образом не травматического характера. Если мозг действительно является идеальным запоминающим инструментом, то избирательное забывание является необходимым условием выживания. Если держать в памяти каждый телефонный номер из тех, что вы когда-либо видели или слышали, то как сложно будет найти среди них тот, который необходимо набрать!

Что же представляет собой на самом деле механизм вспоминания? Даже если предположить существование избирательного забывания, все равно вопрос остается открытым. Как человек выбирает один объект среди множества схожих, хранящихся в мозгу?

Вернусь снова к собственному примеру. У меня достаточно хорошая память на исторические имена и даты. Спросите меня год смерти королевы Елизаветы I, и я без запинки отвечу — 1603-й и так же быстро назову 336 год до н. э., если меня спросят, в каком году был убит Филипп Македонский. Я сам не знаю, как у меня получается так быстро выбирать даты. У меня нет никакой сознательной системы, и никаких особых усилий при этом я тоже не ощущаю.

Найти в мозгу области, в которых непосредственно сосредоточены те самые замкнутые цепочки нервного тока, или хотя бы установить точно, существуют ли они на самом деле, — задача сложнейшая. Может быть, лучше подойти к делу и с другой стороны — рассматривать не клетки и их физиологию, а молекулы и их химию? Еще в 1874 году английский биолог Т. Г. Хаксли предположил, что за каждое отдельное воспоминание отвечает отдельная молекула мозга.

Казалось бы, задача по переходу от изучения клеток (которые можно хотя бы увидеть) к изучению совершенно невидимых молекул лежит для исследователя где-то на промежутке между «очень трудно» и «практически невозможно», но на самом деле это не так. Тут скорее можно вспомнить анекдот о враче, который велел сильно простуженному больному облиться водой и посидеть на сквозняке. «Что вы говорите, доктор?! — возмутился больной. — Тогда моя простуда превратится в воспаление легких!» — «Совершенно верно, — без тени смущения ответил врач. — А воспаление легких мы лечить уже умеем!»

В течение 1950-х годов биохимики получали все больше и больше доказательств тому, что в процессе производства белка важное участие принимает сложный элемент рибонуклеиновая кислота (обычно обозначаемая аббревиатурой РНК). Эти доказательства очень хорошо сочетались с уже имевшимися на тот момент сведениями о том, что в клетках, производящих необычно большое количество белков, содержится и необычно высокая концентрация РНК. Это относится как к растущим и делящимся клеткам, так и к клеткам, вырабатывающим богатые белковым содержанием выделения.

Однако, как ни странно, оказалось, что самая высокая концентрация РНК обнаруживается в клетках мозга, которые не растут, не размножаются и ничего не вырабатывают. Для чего же в них столько РНК?

Решением этой загадки вплотную занялся шведский невролог Холгер Хиден в университете Гётеборга. Он разработал технологию, позволяющую отсоединять от ткани мозга отдельные клетки для последующего анализа их на содержание РНК. Объектом исследования ученый выбрал крыс. Он создавал условия, в которых крысам приходилось овладевать новыми навыками, например долго удерживать равновесие на натянутой проволоке. И к 1959 году Хидену удалось установить, что в клетках мозга крыс, которым приходилось учиться, содержание РНК оказывалось в среднем на 12 процентов выше, чем в клетках мозга тех крыс, которые жили вольготно и спокойно.

Получается, что РНК необходима для обучения, а следовательно, и для запоминания (без которого обучение невозможно себе представить). Но мыслимо ли это? Можно представить себе, что комбинаций из сотен миллиардов клеток, содержащих замкнутое кольцо нервного тока, достаточно для хранения всех воспоминаний жизни, но неужели для всех этих же воспоминаний может хватить различных вариантов молекул одного и того же вещества?

Давайте посмотрим. Молекула РНК представляет собой длинную цепочку, состоящую из четырех родственных, но четко различающихся между собой элементов. Каждое звено цепочки — это один из этих четырех элементов, обозначим их как А, В, С и D. Соответственно, для цепочки, состоящей всего из двух звеньев, возможно представить 4x4, то есть 16 вариантов: АА, АВ, AC, AD, ВА, ВВ, ВС, BD, СА, СВ, СС, CD, DA, DB, DC и DD. Соответственно, для цепочки из трех звеньев таких вариантов может быть уже 4 х 4 х 4, то есть 64, и т. д.

По мере удлинения цепочки количество возможных комбинаций ее структурных единиц возрастает с катастрофической скоростью. Молекула РНК, состоящая всего из 25 элементов, может принять любой из квадриллиона возможных вариантов; таким образом, если считать, что каждое ощущение, когда-либо испытанное человеком в жизни, записывается в виде отдельной молекулы РНК, то длины молекулы в 25 элементов окажется вполне достаточно.

На самом же деле молекулы РНК состоят из сотен элементов, а не из двух с половиной десятков. Поэтому нет никаких сомнений в том, что молекула РНК — инструмент, вполне пригодный для записи как любых учебных сведений и прочих воспоминаний, накапливаемых человеком за всю жизнь, так и в миллион раз большего объема информации.

Итак, предположим, что действительно имеется картина такой вот «РНК-памяти». Все клетки организма быстро и с легкостью умеют вырабатывать РНК, но, как правило, подавляющее большинство клеток способны создавать лишь небольшое количество вариантов этого вещества, для своих узкоспецифических задач. Остается предположить, что в клетках мозга, напротив, может вырабатываться бесчисленное множество вариантов РНК, так что каждое новое ощущение вызывает образование новой РНК, несколько отличающейся от всех предыдущих, и в будущем обращение к этой молекуле позволит возродить и породившее ее ощущение.

И действительно, в ходе своих опытов Хиден установил, что в мозгу крыс, подвергавшихся принудительному обучению, не только увеличивалась концентрация РНК, но и сами молекулы видоизменялись. Менялось соотношение четырех структурных элементов РНК между собой, появлялись новые их комбинации, отличающиеся от обычных.

Каким же образом клетка мозга реагирует на ощущение путем образования молекулы РНК? Формируется ли вариант молекулы случайным образом, а затем «приписывается» определенному ощущению? Если да, то может ли получиться так, что один и тот же вариант молекулы будет образован несколько раз в течение жизни человека и каждый раз будет «назначен» новому воспоминанию, не смешаются ли воспоминания между собой в таком случае? Скорее всего, такого происходить в любом случае не должно хотя бы потому, что количество потенциально возможных вариантов настолько велико, что вероятность повторного выпадения одной и той же комбинации стремится к нулю.

Однако вполне возможно, что для каждого определенного ощущения имеется свойственная только ему комбинация РНК, то есть одно и то же ощущение «записывается» одной и той же РНК у всех живых существ.

В пользу последнего предположения свидетельствуют результаты работ Джеймса В. Макконнела из Мичиганского университета. Объектом его экспериментов являлись планарии — плоские черви около четырех сантиметров длиной. Ученый заставлял их пережить сначала световую вспышку, а сразу вслед за ней — электрический удар. От электрошока тела червей сокращались, а вскоре стали сокращаться и от одной лишь вспышки, даже тогда, когда электрического удара за ней не следовало. У червей образовался условный рефлекс, то есть они «научились» ждать электрический удар после световой вспышки, предположительно, путем образования соответствующих единиц памяти в виде молекул РНК.

Этих «обученных» планарий разрубили на мелкие кусочки и скормили другим, «необученным». Затем «необученных» червей стали проводить через тот же процесс «обучения», и оказалось, что они начинают реагировать на световую вспышку гораздо быстрее, чем черви из контрольной группы. Можно предположить, что они получили необходимые РНК с пищей, таким образом «съев чужую память».

Значит, определенная РНК все же каким-то образом связана с определенным ощущением. Вариант молекулы выбирается неслучайным образом, поскольку РНК, образованная в ответ на конкретный стимул у одних планарий, «сработала» и оказавшись в организме у других.

Работавший вместе с Макконнелом Аллан Л. Джейкобсон впоследствии продолжил эти эксперименты уже в Калифорнийском университете. Вместо грубой передачи молекул через поедание одним червем другого целиком (в этом случае остается возможность того, что рефлекс был закодирован какой-то другой молекулой), он напрямую выделил и пересадил именно РНК от обученных червей необученным. Так тоже «сработало», и ученые полностью убедились, что информация о воспоминании передается именно через РНК.

Но не будем ограничиваться одними лишь планариями. А то некоторые скептически настроенные исследователи особо подчеркивают тот факт, что реакция планарий на раздражитель так слаба, что трудно понять, где тут обученные черви, где необученные, и можно ли назвать хоть одного червя действительно обученным вообще. Джейкобсон взялся за обучение и более высокоорганизованных животных — крыс и хомяков, приучив их двигаться к кормушке по звуковому или световому сигналу. После того как у подопытных животных образовывался условный рефлекс, их забивали, а содержащуюся в их мозге РНК вводили животным, не проходившим обучения. И снова получившие такую инъекцию животные проходили аналогичное обучение гораздо быстрее, поскольку в их организме уже присутствовала часть той РНК, которую требовалось образовывать. Интересно отметить, что действенным оказался и межвидовой «перенос памяти», от хомяка к крысе например.

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.

Изучение механизмов памяти — область безумно интересная и связанная с множеством ожиданий от будущего, как надежд, так и страхов. Можно ли улучшить память с помощью таблеток? Можно ли учиться быстрее и овладевать большим объемом знаний путем химической стимуляции? Можно ли стать умнее в целом? Можно ли внешними манипуляциями подстроить мозг под наши потребности? Можно ли своими силами превратиться из человека в сверхчеловека? А может быть, наоборот, некоторые решат, что требуется прямо противоположное, и научатся превращать человека в идеального раба?

Но какими бы радостными или пугающими ни были все эти перспективы, до их практического воплощения еще далеко. Человечество сделало лишь первый шаг по тернистой дороге, конец которой скрывается за горизонтом.

Глава 3

ЧЕЛОВЕК ГОЛОДНЫЙ

Людей, страдающих излишним весом, поучать легко. Их можно стращать перспективой ранней смерти и безапелляционно велеть им меньше есть. Можно мягко советовать уделять больше внимания специальным физическим упражнениям, например, отодвиганию стула в направлении прочь от стола где-то посреди трапезы или резким поворотам головы из стороны в сторону в ответ на предложение добавки.

Кажется, нет ничего проще, чем следовать таким советам. Так почему же множество людей продолжают набирать вес, несмотря на то что излишний вес порождает дискомфорт, лишает человека привлекательности и увеличивает риск ранней смерти? Почему толстяк продолжает есть?

Этот феномен модно объяснять психологическими причинами. Многие психиатры утверждают, что причина недуга, отражающегося на состоянии всего тела, кроется в бессознательном. Они называют ожирение «психогенным».

По такой версии люди, имеющие некоторый умеренный излишний вес и не страдающие при этом никакими определенными гормональными расстройствами, являются жертвами личностных проблем, что заставляет их переедать вопреки советам друзей и собственному здравому смыслу, вопреки самому искреннему желанию следить за диетой.

То ли их в детстве чрезмерно опекали и перекармливали до образования необратимой привычки к перееданию, то ли их, наоборот, напрочь отвергали, что вынудило их искать компенсации в еде. Может быть, к поиску утешения в поедании пищи их подтолкнула травма отлучения от груди. Возможно, они так и застряли на оральном этапе эротического развития, не сумев перерасти его, или, наоборот, навязчиво потребляют пищу, чтобы скрыть от себя самих подавленное желание отвергнуть как пищу, так и мать.

В общем, недостатка в возможных объяснениях происходящего психоаналитики не испытывают и утверждают в заключение, что излечиться от навязчивой потребности в еде можно с помощью психоанализа. Однако увеличение числа психоаналитиков в течение одного-двух последних поколений никак не сказалось на снижении числа людей с излишним весом. Напротив, толстяков становится все больше. Если судить по результатам, то похоже, что психологический подход к проблеме имеет какие-то серьезные недостатки.

Несколько лет назад двое ученых из колледжа штата Айова объявили о результатах своей попытки проверить гипотезу о психогенном происхождении полноты. Они изучили данные около сотни девушек — учащихся сельских школ, разделив их на две группы: в одну вошли девушки, которые на протяжении как минимум трех лет имели излишний вес, а в другую — девушки с весом в пределах нормы.

Если бы «психогенная» теория была верна, то полные девушки демонстрировали бы большую эмоциональную неустойчивость, чем девушки с нормальным весом; их успеваемость в школе была бы ниже нормы и прочие тесты тоже показывали бы тревожные результаты.

Однако, когда такое сравнение было действительно произведено, оказалось, что полные девушки никоим образом не выделяются из общего числа обследованных. И успеваемость их, и эмоциональная устойчивость, и сексуальные предпочтения — все оказалось абсолютно таким же, как и у их более стройных сверстниц. Единственная разница, которую удалось обнаружить исследователям, заключалась в том, что родители полных девушек сами обладали более плотной конституцией, чем родители худых.

Это и неудивительно. Из множества предыдущих исследований уже было известно, что лишь 10 процентов детей родителей, имеющих нормальный вес, будут полными. Если же один из родителей сам является полным, вероятность того, что у ребенка будет излишний вес, возрастает до 50 процентов. А у двоих полных родителей ребенка та же судьба ожидает с вероятностью уже 80 процентов.

Можно сделать из этого вывод, что излишнее потребление пищи — привычка, воспитанная родительским примером. Однако пример разделенных близнецов показывает, что они набирают один и тот же вес, даже если воспитывались в совершенно различных условиях.

Остается только с тревогой обратиться к изучению наследственности. Возможно, существует некое наследуемое свойство, ведущее к перееданию, и тогда получается, что главная причина излишнего веса лежит в сфере физиологии.

Некоторые диетологи так и считают, сетуя на то, что исследования в области физиологии ожирения тормозятся несерьезным отношением к вопросу со стороны людей с нормальным весом (в том числе врачей и диетологов), которые зачастую уверены, что с перееданием легко можно справиться простым усилием воли.

Неспособность к подобному волевому усилию принято порицать как чревоугодие; если же будет обнаружена физиологическая причина переедания, то это снимет с обжоры ответственность, что некоторые считают просто аморальным.

Но полностью исключить физиологию уже не удастся. Факт наследования склонности к полноте уже признан исследователями и изучается на материале животных, которым гораздо сложнее, чем людям, приписать сложную психологическую мотивацию. Так, получены линии лабораторных мышей, которые, получив возможность есть сколько пожелают, поглощают пищу до тех пор, пока не станут весить в два раза больше обычных мышей (притом что обычных мышей тоже в еде никто не ограничивает). Их «склонность к ожирению» является наследственной, и ее можно проследить от поколения к поколению.

Многие виды мясного скота представляют собой именно такие отобранные линии. Например, домашние свиньи — это просто ходячие фабрики по выработке сала, совершенно не похожие на своих предков — поджарых, стройных диких свиней. Почему же тогда фактор наследственности следует игнорировать в отношении людей? Ведь логично предположить, что причиной ненормального ожирения может быть наследование некоего дефекта биохимии организма.

Все мы знаем, что прием пищи регулируется с помощью аппетита. Когда человек голоден — он ест, когда сыт — прекращает есть. Большинству людей такой автоматической регулировки достаточно, чтобы поддерживать свой вес более-менее на одном уровне (с колебаниями в пределах 2-3 процентов). Этим счастливчикам незачем особенно следить за тем, что и в каких количествах они едят. Их организм сам следит за своим весом.

Но не всем так везет. Есть люди, которые постоянно набирают вес, как только перестают следить за своей диетой. Чтобы не растолстеть, им приходится сознательно ограничивать свой аппетит, вечно есть меньше, чем хочется, отчего их жизнь подчас становится поистине несчастной.

Большинство таких людей, чей аппетит превышает потребности организма, набирают некоторое количество излишнего веса и на этом останавливаются. Ведь каждый лишний набранный килограмм приходится постоянно поднимать, ворочать и перемещать, на что и тратится дополнительная энергия, получаемая от избытка поглощаемой пищи. Но некоторые в ответ на увеличение расхода энергии начинают есть еще больше и таким образом все набирают и набирают вес до тех пор, пока не принимают решения бороться с этим процессом сознательно.

Причем излишний вес — это проблема, связанная не только с приемом пищи. Одно из недавних исследований состояния школьников показало, что большинство полных детей едят даже меньше, чем дети с нормальным весом, но они проводят свое свободное время сидя перед телевизором, а не участвуя в подвижных играх и других видах активного отдыха.

Набор или потеря веса регулируется отношением количества поглощаемой пищи к расходу энергии при этом. Излишний вес обретают те люди, кто постоянно ест «чуть больше», чем требуется для свойственного им расхода энергии, не важно, велик или мал этот расход. И именно этот излишек энергии и откладывается в виде жира.

Может быть, у таких людей просто что-то не в порядке с аппетитом? Можно провести аналогию между аппетитом и термостатом, регулирующим температуру обогревательных приборов. Термостат можно настраивать на различные значения, и может получиться так, что под его руководством обогреватель поднимет температуру в комнате несколько выше комфортной; так и аппетит может оказаться настроенным на разные уровни. Тот, у кого настройки аппетита сбиты в сторону завышения потребностей, становится Человеком Голодным. Он и проголодается раньше других, и дольше будет оставаться голодным — неудивительно, что ему предстоит быстро обрасти жиром.

Это плохо. По нашим американским меркам, жирным быть некрасиво, и к тому же мы четко знаем, что излишний вес представляет собой опасность для здоровья. Для толстяка вероятность заболеть диабетом в четыре раза выше, чем для человека с нормальным весом, а болезнями сердечно-сосудистой системы — в два раза. Из соображений заботы как о своей внешней привлекательности, так и о своем здоровье многие толстяки пытаются похудеть — обычно для этого садятся на диету. Но для людей с повышенным аппетитом диета — это мучение. Кроме того, на урезание рациона организм такого человека реагирует, как правило, снижением двигательной активности, в результате чего, несмотря на все претерпеваемые муки, такие люди теряют меньше веса, чем люди с нормальным аппетитом, потребляющие тот же объем пищи.

Садясь на диету, толстяк, можно сказать, вручную удерживает бегунок регулятора своего аппетита на нужной позиции. Такому худеющему приходится все время быть начеку, ведь стоит ему расслабиться, как аппетит снова становится прежним и вес опять начинает расти. Вокруг нас полно толстяков, которые когда-то путем долгих усилий сумели похудеть, а затем снова набрали весь свой вес.

На аппетит можно воздействовать не только с помощью одних лишь волевых усилий. Можно принимать таблетки, снижающие аппетит. Можно попытаться «обмануть» организм, если есть очень медленно или маленькими порциями. Существуют целые «обманные» диеты, основанные на употреблении жирной пищи с низким содержанием углеводов, поскольку жиры якобы быстрее утоляют аппетит, чем углеводы, и при этом на более долгий срок. Но какие уловки ни используй, как только от них откажешься — вес в конце концов снова вернется к прежнему уровню.

Где же находится регулятор аппетита и как он работает? Кажется, что место его расположения — часть мозга, носящая название «гипоталамус» (см. главу 1). Если подопытному животному химическим или хирургическим путем повредить гипоталамус, аппетит его возрастает многократно. Животное начинает жадно есть и вскоре становится толстым.