Нейрони і коали, імунітет і динозаври, онкологія і пташиний інтелект - і ще багато чого, багато іншого з біологічних новин, про які ми розповідали вам протягом року.
Наприкінці року прийнято підводити підсумки того і цього, але мало де це заняття виглядає настільки невдячним, як у сучасній науці. Навіть якщо не брати всю науку цілком, а розділити її по областях (фізика, біологія і т. д.), нелегко визначити, що в них вважати найважливішим, що не дуже важливим, а що - просто цікавим? Доведеться спускатися ще на рівень нижче, і, наприклад, в біології відокремлювати важливі події, що трапилися в нейробіологічних галузях, від подій, пов'язаних з екологічними дослідженнями. З іншого боку, розділи наук зараз переплелися між собою, межі між ними розмиті, і тому не завжди можна стверджувати, що якийсь чудовий результат належить, скажімо, нейробіології, а не молекулярній біології. Адже на основі вибудуваних топів наукових досягнень нерідко з'являються передбачення прийдешніх трендів розвитку.
Ми не беремося вгадувати, куди рушить наука наступного року, ми лише спробуємо, обмежившись біологією, виділити найцікавіші з публікацій 2014 року, з тих, що потрапили в наше поле зору. Деякі з них дійсно вкладаються в магістральні течії всередині тієї чи іншої області, деякі являють собою окремо стоять дивовижні наукові факти. Почати слід, безсумнівно, з нейробіології, адже відкриття саме в цій галузі отримали в році, що минає, Нобелівську премію з медицини та фізіології. Нагороду дали першовідкривачам двокомпонентної системи навігації в мозку: виявляється, в наших центрах пам'яті є спеціальні нейрони, які не тільки зберігають карти місць, де ми побували, але і відстежують наше переміщення в просторі, подібно GPS-пристрою. Дослідження нейронів-навігаторів почалися ще наприкінці 60-х років і тривають донині, про що ми докладно писали в нашій журнальній статті.
Раз вже ми згадали центри пам'яті, скажімо пару слів і про неї. Взагалі, феномен пам'яті досі багато в чому залишається загадкою, незважаючи на те, що на її вивчення кинуті колосальні інтелектуальні, фінансові та технологічні ресурси. Хоча й успіхи тут великі - тут можна згадати роботу, присвячену перекодуванню спогадів: виявляється, нейрони, пов'язані з негативною або позитивною стороною спогаду, можуть бути перепрограмовані за допомогою зміни контексту. Модифікація інформації, записаної в нервових клітинах, зміна емоційного забарвлення пам'яті - досить велика «течія» в нейробіології, і в ньому можна виділити ще особливо популярні розділи, пов'язані зі сном і біологічним годинником. Давно відомо, що сон сприяє перетворенню короткочасної пам'яті в довготривалу, але лише зараз вдалося побачити, що відбувається на клітинному рівні, в нейронах і синапсах. А ось розлад біологічного годинника на пам'яті позначається погано, і для цього зовсім не потрібно лягати спати і прокидатися в неправильний час, досить лише регулярно їсти після шести.
Не обійшлося в році, що минає, і без новин про «дорослий нейрогенез». Нові нейрони, що утворюються в мозку вже в зрілому віці, допомагають підтримувати впорядковану структуру вже існуючих нервових ланцюжків, а, крім того, вони відіграють досить своєрідну роль відносно все те ж пам'яті: з одного боку, допомагають запам'ятати нове, з іншого - змушують забути застарілу інформацію. Ще один великий напрямок нейробіології - дослідження допоміжних клітин нервової системи, так званої нейроглії. Їхня роль не обмежується одними лише допоміжними функціями, харчуванням і захистом нейронів. Нейроглія, як виявилося, активно регулює передачу сигналів у нервових ланцюжках. Наприклад, у 2014 році вдалося з'ясувати, що гліальні клітини астроцити допомагають нейронам відрізняти знайоме від незнайомого.
Але нейрони і мозок живуть не самі по собі, а в складному організмі, де на них впливають інші системи; крім того, говорячи про нервові клітини, не можна не враховувати молекулярно-генетичний апарат, від якого залежить робота нервової системи. З дивовижних результатів, отриманих, якщо можна так сказати, в молекулярно-генетичній нейробіології, можна згадати статтю дослідників з Гарварду, які спробували зрозуміти, які генетичні аномалії можуть спровокувати розвиток шизофренії. Виявилося, що її причиною можуть стати мутації в більш ніж ста ділянках нашої ДНК - не надто обнадійливий результат для тих, хто вважав, що від шизофренії можна буде лікувати, просто пригнічуючи роботу одного-двох генів. З іншого боку, до психічної нестабільності може призвести занадто активний імунітет.
З імунітетом же пов'язана інша новина, яка особливо привернула увагу наших читачів - про те, що голод оновлює імунні клітини. З інших помітних відкриттів у цій сфері ми б згадали роботу дослідників з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, які описали молекулярний механізм, що дозволяє імунітету відрізняти справжні інфекційні сигнали від помилкових, а також цікаву поведінку одного кишкового вірусу, що захищає свого господаря від непотрібного запалення. Імунна система служить також проміжною ланкою між стресом і атеросклерозом: імунні клітини через стрес запускають запалення, яке шкодить судинам. Ну і, нарешті, одна з найважливіших «імунних новин» року, що минає: вперше вдалося очистити імунні клітини людини від ВІЛ.
Де імунітет - там і мікрофлора. Наші симбіотичні бактерії активно співпрацюють з імунною системою і навіть можуть пригнічувати розвиток харчової алергії, не пускаючи в кров ті речовини, на які наш організм може відреагувати неналежним чином. Ну а про те, що кишкова мікрофлора може захистити або, навпаки, спровокувати діабет з ожирінням, вже давно всім відомо. Наприклад, бактеріям можуть не сподобатися замінники цукру, так що їх вживання може доставити вам серйозні проблеми з обміном речовин.
Ще одна, на жаль, вічно популярна проблема, над якою біологи і медики б'ються не одне десятиліття - онкологічні захворювання. Дослідження в цій області темрява, і ми можемо вказати лише на деякі. Наприклад, можна згадати роботу співробітників Массачусетського технологічного інституту та Онкологічного інституту Дани-Фарбера, які знайшли спосіб передбачати рак підшлункової залози за 10 років до хвороби. Може здатися дивним, що рак розвивається так довго, проте з молекулярної точки зору тут все цілком зрозуміло: динаміка онкомутацій буває така, що хвороба цілком в змозі прочекати не те що 10, а і всі 20 років, перш ніж увійти в активну клінічну фазу. З кожним роком у злоякісних пухлин виявляється все більше незвичайних і малоприємних властивостей. Так, зовсім недавно з'ясувалося, що ракові клітини можуть заражати здорові, і що надзвичайна стійкість пухлин до лікування і взагалі несприятливих факторів середовища відбувається через їх складну клітинну будову і альтруїстичну поведінку різних типів клітин.
Втім, хоча ми ще й не перемогли ні рак, ні діабет, медицині є чим похвалитися: у 2014 році вдалося виростити людську сітківку зі штучних стовбурових клітин, людський «шлунок» - знову ж таки завдяки стовбуровим клітинам - виростили в пробірці, а отримані за допомогою клітинно-стовбурових методів нові нейрони вдалося успішно вставити в мозок. Не будемо навіть говорити, наскільки популярно зараз в науці все, що пов'язано зі стовбуровими клітинами - результати говорять самі за себе. З інших біотехнологічних подій: штучну руку навчили відчувати, бактерій забезпечили пам'яттю (в рамках проекту зі створення біокомпютера), а електронний мозок зробили ще більш схожим на людський.
Технології технологіями, але не будемо забувати, що царицею біології вважається еволюційне вчення. Звичайно, коли ми говоримо про еволюцію, то в першу чергу в голову приходять динозаври, масові вимирання і походження людини. Дійсно, палеонтологічні знахідки, в тому числі і ті, що відносяться до гігантських ящорів, багато що розповідають нам про те, як розвивалося життя на Землі. У 2014 році ми дізналися, що динозаври були напівтеплокровними, а погубили їх, найімовірніше, вулкани. Однак щоб проникнути в таємниці еволюції, потрібно не тільки копатися в стародавніх кістках, але й експериментувати з організмами, що нині живуть. Саме так вдалося встановити, що стародавні риби могли вийти на сушу завдяки правильному вихованню, тобто завдяки підходящим умовам середовища, а не тільки генетичним перебудовам.
Одна з найбільших еволюційних загадок - це формування складного мозку хребетних тварин. Поки що вдалося встановити, що еволюція заздалегідь заготовила для нього генетичні «креслення», які просто чекали, поки предки хребетних не піднімуться до потрібного рівня. Людський же мозок міг розвинутися з мавпячого за рахунок м'язів; крім того, розвиток інтелекту у приматів залежав не тільки від кори, але і від мозочка, який, виявляється, активно залучений у вищі когнітивні процеси. Взагалі ж багато особливостей нашого організму сходять до тих часів, коли по Землі гуляв спільний предок всіх людиноподібних приматів. Наприклад, людське вміння переробляти алкоголь, мабуть, виникло саме тоді, коли нашому предку довелося включити в свій раціон фрукти, що перебродили.
Людський мозок, звичайно, видатний винахід природи, проте не варто недооцінювати інтелектуальні здібності тварин. Залишимо в спокої брехніх і папуг, вони і так традиційно користуються підвищеною увагою зоопсихологів. (Зазначимо лише роботу наших вчених, які з'ясували, що сірі ворони можуть мислити аналогіями, і експерименти орнітологів з Віденського університету, які показали, що папуги можуть вчитися один в одного.) Але навіть риби, як виявилося, можуть будувати складну мисливську стратегію, домовляючись про допомогу з хижаком іншого виду, а у павуків в колі знайомих особин з'являються зачатки особистості. До речі кажучи, саме з соціальними павуками пов'язано одне з найпомітніших відкриттів минулого року: у них знайшли груповий відбір, існування якого вже багато років викликає серед біологів найбільш люті суперечки.
Складне соціальне життя служить ознакою когнітивної розвиненості - так само як і складні емоції. Французькі дослідники повідомили нам, що раки можуть відчувати тривогу, тож чи варто дивуватися після цього, що щури можуть шкодувати про те, що трапилося? Можливо, виявивши в братах наших менших емоційно-інтелектуальне багатство, ми з великою увагою будемо ставитися до екології. Адже не можна ж допустити, щоб настільки високорозвинені організми, здатні і до тривоги, і до жалю, ось так взяли і вимерли? Втім, далеко не завжди антропогенні зміни несуть безумовну шкоду навколишньому середовищу, принаймні, в першому наближенні. Як приклади можна навести павуків, яким міське життя йде лише на користь, і метеликів, які дивним чином робляться крупніше і розумніше, якщо в їх організм потрапляє дорожня протиожеледна сіль.
Як, напевно, помітили наші читачі, ми поступово перейшли від великих наукових трендів до публікацій, з приводу яких тільки і залишається, що покрутити головою та подумати «ось воно як в природі буває». Згадаємо ще кілька новин такого роду: деякі павуки, як виявилося, маскуються під пташиний поміт, у генетиків, нарешті, дійшли руки, щоб перевірити справжність зразків вовни єті (результат для єті виявився невтішним), а коали охолоджують себе, обіймаючи дерева. Ну і, звичайно, не можна не згадати новину на вічну тему, яка хвилює багатьох навіть більше, ніж рак, діабет, польоти в космос і походження людини разом узяті - «чого насправді хочуть жінки?». Втім, як би грайливо не виглядав заголовок, мова тут йде про серйозні речі, а саме про взаємозв'язок психології з фізіологією. І «нехай буде соромно тому, хто погано про це подумає», як сказав один король своїм не надто вихованим підданим.