Как развивается мозг
Пластичность очень тесно связана с развитием. Слово «развитие» содержит в себе прекрасный образ. В нем есть что-то очень жизненное. Хотя о моделях автомобилей мы тоже говорим, что они развиваются, это совершенно не то же самое, что развитие человека, и совсем не тот процесс, который, например, мы имеем в виду, упоминая раннее развитие ребенка. Разница заключается в том, что живое существо в этом процессе проявляет внутренне присущую ему силу самоорганизации и самообразования, которая отсутствует в «природе» технических устройств. Здесь развивается потенциал, который некоторым образом уже заложен, но для реализации которого еще нужен сложный, во многом саморегулируемый процесс. Это всегда завораживало человека: так в Библии часто встречается образ жизни, с немыслимой силой пробивающейся из крошечного семечка. Когда были записаны библейские тексты, никто еще не знал, что люди тоже выходят из «семечка», что все развитие начинается с оплодотворенной яйцеклетки. Это прастволовая клетка каждого живого организма.
Компьютер же, помимо того что ему не свойственна пластичность, не развивается из маленького оплодотворенного прачипа. Компьютеры сразу делают такими, какими они должны быть. У живых существ пластичность и развитие тесно взаимосвязаны. В какой-то мере пластичность – это продолжение развития, когда организм, можно сказать, перерос его или даже просто вообще вырос. Здесь много общих или, по крайней мере, похожих процессов и механизмов, поэтому, изучая процессы развития, можно попытаться разобраться в принципах регенерации и пластичности, что мы и делаем в Центре регенеративной терапии в Дрездене (CRTD).
Откуда берутся новые нервные клетки?
Когда Альтман заявил, что в мозге обнаружены новые нервные клетки, трудно было однозначно сказать не только что они новые, но и что они нервные. Однако помимо этого и в первую очередь из его первых сообщений встал следующий открытый вопрос: даже если новые нейроны есть, то откуда они берутся? De nihilo nil («ничто не возникает из ничего») – биологи тоже, безусловно, расписываются под этим принципом.
Чтобы разобраться в нейрогенезе взрослых, нужно знать, что такое стволовые клетки, поэтому скепсис, который в первые годы вызывало это явление, вполне оправдан. Без информации о стволовых клетках построить убедительную картину не получалось.
Нейроны больше не делятся, это «постмитотические» клетки, они имеют окончательную форму. Это верно и сегодня. При болезни Альцгеймера встречается загадочное явление, когда в ходе заболевания нервные клетки вступают в процесс клеточного деления. Но они гибнут, поскольку не могут полноценно пройти его. Встроенные защитные механизмы скорее вызовут смерть этих клеток, чем допустят, чтобы они по-настоящему делились. По крайней мере, так это объясняют, окончательного доказательства пока что нет.
Никто еще не видел, чтобы нейроны успешно делились. Как мы уже говорили, Альтман это понимал, поэтому, чтобы предупредить очевидно напрашивающийся вопрос «откуда», постулировал, что существует «некий вид клеток-предшественниц», из которых могли бы образоваться новые нервные клетки. Что он имел в виду?
Клетки-предшественницы – это несколько расширенное понятие, включающее в себя стволовые клетки и подобные им. Согласно самому простому определению, это клетки, из которых получаются другие клетки. Со стволовых клеток начинается развитие, поэтому они должны обладать способностью делиться и порождать дочерние клетки, которые уже выберут определенный путь развития, например, превратятся в нейрон. В этой главе мы подробнее расскажем о стволовых клетках мозга.
После того как сначала в 1992 году были открыты стволовые клетки мозга, и особенно в 1995-м упомянутые Альтманом «клетки-предшественницы» в гиппокампе, идея нейрогенеза взрослых перестала быть подвешена в вакууме. Нашлась конкретная причинная связь с биологией развития нервной системы. Это фундаментальное доказательство в 2000 году провел Фред Гейдж. Стало ясно, что развитие мозга, возможно, не прекращается на протяжении всей жизни. Даже если считать, что нейрогенез взрослых в мозге млекопитающих встречается лишь в порядке исключения, то оно опровергло убеждение, которое до тех пор считали непреложным законом.
В принципе Фернандо Ноттебом в своих исследованиях нейрогенеза у птиц уже пришел к этому. Он подробнейшим образом описал развитие новых нервных клеток. Было очевидно, что по крайней мере в птичьем мозге должна существовать клетка, способная делиться и образовывать новые нейроны. Но он этот момент не подчеркивал, и очень сомнительно, что по-настоящему понимал его центральное значение.
Предположение о клетках-предшественницах у птиц в лучшем случае могло бы способствовать обострению вопроса о таких клетках в мозге млекопитающих. В конце концов, здесь речь шла «всего лишь» о птицах, наших дальних родственниках, настоящих мастерах нейрогенеза, да еще в области мозга, которая отвечает за обучение пению и которой у человека вообще нет.
Должно быть, Фернандо Ноттебома очень раздражало такое пренебрежение, не то чтобы совсем безосновательное, но все же несколько несправедливое. Он видел своим вкладом в науку законченное, полное описание нейрогенеза взрослых. Сегодня в целом вторым рождением этой области исследований считается событие, которое произошло гораздо позже, а именно в тот момент, когда впервые удалось доказать, что мозг взрослых млекопитающих, в данном случае в первую очередь крыс и мышей, содержит полноценные нейрональные стволовые клетки.
Небольшой экскурс: спор о стволовых клетках
Примерно с 2000 года в Германии о стволовых клетках известно практически всем. В ходе так называемых дебатов о стволовых клетках они превратились в политическую тему. В результате этого спора заявка на финансирование экспериментов над человеческими «эмбриональными стволовыми клетками» (то есть стволовыми клетками, которые стоят в самом начале развития организма), поданная в Немецкое научно-исследовательское общество (DFG) исследователем из Бонна Оливером Брюстле, в конце концов оказалась в бундестаге. В итоге был принят Закон о стволовых клетках, в который уже через несколько лет пришлось вносить изменения, потому что он был сшит совершенно на живую нитку.
Эти дебаты на самом деле были спором не о стволовых клетках, а об этических проблемах вокруг манипуляций с организмом в самом начале его жизни. Похожие дискуссии шли практически в каждой западной стране, и результаты их были хотя и не одинаковы, в первую очередь в силу конкретных политических условий каждого государства, но очень похожи. Раскол, прошедший по всем слоям населения и многим политическим партиям, поделил общество примерно пополам. Обсуждалась одна и та же проблема: можно ли разрешить выделять стволовые клетки из человеческого эмбриона на очень ранней стадии развития (приблизительно через две недели после оплодотворения), например после аборта или, теоретически, после целенаправленного оплодотворения in vitro. Остро встал вопрос о том, когда вступает в силу необходимость защищать человеческую жизнь. То, что дискуссия разгорелась именно вокруг стволовых клеток, не было чистым совпадением, но в целом произошло случайно. Часто говорили, что здесь общество наверстает упущенное и дебаты будут такими, каких не было ни вокруг легализации абортов, ни вокруг современных методов репродуктивной медицины.
