Будущее разума

Каку Митио

Взрослея, стволовые клетки теряют хамелеоновы способности, но по-прежнему могут воспроизводиться и заменять старые, умирающие клетки. Если говорить об улучшении памяти, особый интерес представляют взрослые стволовые клетки в гиппокампе. Оказывается, каждый день естественным образом рождаются тысячи новые клеток гиппокампа, но большая их часть быстро погибает. Однако было показано, что у крыс, освоивших новые навыки, сохраняется больше новых клеток. Увеличить долю выживших новых клеток можно при помощи комбинации специальных упражнений и лекарственных препаратов, поднимающих настроение. Стресс же, напротив, ускоряет гибель новых нейронов.

В 2007 г. произошло знаковое событие: ученые из штата

Висконсин и Японии сумели превратить обычные клетки человеческой кожи в стволовые клетки, для чего пришлось перепрограммировать их гены. Будем надеяться, что когда-нибудь можно будет взять стволовые клетки — естественные или перекодированные при помощи генной инженерии — и ввести их в мозг человека с болезнью Альцгеймера для замены умирающих клеток. (Хотя эти новые клетки не будут иметь нужных связей и не смогут сами встроиться в существующую нейронную архитектуру мозга. Это означает, что человеку для включения свежих нейронов в готовую структуру придется заново осваивать некоторые умения.)

Работа со стволовыми клетками на данный момент представляет собой одно из наиболее активных направлений изучения мозга. «Исследование стволовых клеток и регенеративная медицина в настоящий момент находятся на интереснейшем этапе развития. Мы очень быстро накапливаем знания, и многочисленные новообразованные компании начинают клинические исследования в различных областях», — говорит Йонас Фризен из Каролинского института в Швеции.

Генетика интеллекта

Помимо изучения стволовых клеток развивается и другое направление исследований: выделение генов, отвечающих за человеческий интеллект. Биологи отмечают, что генетически мы на 98,5% идентичны шимпанзе, но при этом живем вдвое дольше; кроме того, за последние 6 млн лет у нас наблюдается взрывное развитие интеллекта. Выходит, среди горстки несовпадающих генов должны быть те, что дали нам человеческий мозг. Через несколько лет ученые получат полную карту всех генетических различий, и тогда секрет человеческого долгожительства и повышенного интеллекта нужно будет искать в пределах этого небольшого набора генов. Ученые уже сосредоточили свое внимание на нескольких генах, которые, вероятно, и послужили движущей силой эволюции человеческого мозга.

Не исключено, что ключ к тайнам интеллекта лежит в изучении наших обезьяноподобных предков. Тогда возникает еще один вопрос: может ли такое исследование воплотить в жизнь сюжет «Планеты обезьян»?

В этой серии фильмов, снимавшихся на протяжении длительного времени, сюжет строится на том, что ядерная война уничтожает современную цивилизацию. Человечество ввергается в варварство, но зато радиация каким-то образом ускоряет эволюцию других приматов, которые и становятся на планете доминирующим видом. Они создают продвинутую цивилизацию, в то время как люди, превратившиеся в лохматых, дурно пахнущих дикарей, бродят полуобнаженными по лесам или в лучшем случае попадают в зоопарки. Люди и приматы поменялись местами, и теперь человекообразные обезьяны глазеют на нас снаружи из-за прутьев решетки.

В недавнем фильме «Восстание планеты обезьян» ученые занимаются поиском лекарства от болезни Альцгеймера и попутно натыкаются на вирус, неожиданным побочным действием которого оказывается повышение интеллекта шимпанзе. К несчастью, одному из таких поумневших шимпанзе не везет: он попадает в приют для приматов и подвергается там жестокому обращению. Пользуясь новообретенными способностями, шимпанзе вырывается на свободу и заражает тем же вирусом других лабораторных животных, чтобы повысить их интеллект; после этого он освобождает всех животных из клеток. Вскоре на мосту Золотые Ворота появляется целый караван вопящих умных обезьян, которые устраивают настоящий

хаос и ошеломляют местную полицию. Происходит кровавая схватка с полицейскими. Фильм заканчивается тем, что приматы находят убежище в заповеднике, который становится для них домом.

Реалистичен ли такой сценарий? В ближайшей перспективе нет, но подобное развитие событий в будущем исключить невозможно, поскольку уже очень скоро ученые смогут каталогизировать все генетические изменения, приведшие к возникновению вида Homo sapiens. Но до появления умных приматов нужно будет еще найти ответы на множество загадок.

Среди ученых, увлеченных не научной фантастикой, а вопросом о том, что делает нас людьми, можно назвать доктора Катерину Поллард, специалиста в области биоинформатики — дисциплины, возникшей совсем недавно и практически не существовавшей еще десять лет назад. В этой области биологии ученые, вместо того чтобы резать животных и выяснять, как они устроены, используют громадные возможности компьютерной техники для математического анализа генов животных. Доктор Поллард находится в первых рядах тех, кто ищет гены, отличающие нас от человекообразных обезьян. Серьезный шанс на успех она получила еще в 2003 г., только-только защитив диссертацию.

«Я страшно обрадовалась возможности присоединиться к международной команде, работавшей над определением последовательности ДНК-оснований, или “букв”, в геноме обыкновенного шимпанзе», — вспоминает она. У нее была вполне определенная ясная цель. Она знала, что только 15 млн пар оснований, или «букв», образующих наш геном (из 3 млрд пар оснований), отличают нас от шимпанзе — наших ближайших генетических родичей. (Каждая «буква» нашего генетического кода обозначает нуклеиновую кислоту, которых существует четыре типа — A, T, C и G. Так что наш геном состоит из 3 млрд букв, стоящих в определенном порядке: ATTCCAGGG…)

«Я решила найти их все», — пишет она.

Выделение этих генов имело бы громадное значение для нашего будущего. Зная, какие гены определяют Homo sapiens, мы смогли бы определить, как шла эволюция человека. Вероятно, в этих генах и кроется тайна разума. Не исключено даже, что с их помощью можно ускорить эволюционный путь и даже повысить интеллект. Но 15 млн пар оснований — огромное число, и их анализ потребует много времени. Как отыскать горсточку генетических иголок в этом генетическом стоге сена?

Доктор Поллард знала, что большую часть нашего генома составляет «мусорная» ДНК, не содержащая никаких генов и практически не затронутая эволюцией. Эта мусорная ДНК медленно мутирует с известной частотой (за 4 млн лет изменяется приблизительно 1%). Поскольку известно, что наша ДНК отличается от ДНК шимпанзе на 1,5%, то можно сделать вывод: мы и шимпанзе разошлись в своем развитии около 6 млн лет назад. Следовательно, в каждой нашей клетке присутствуют «молекулярные часы». А поскольку эволюция увеличивает скорость мутаций, анализ точки, где произошло ускорение, позволяет сказать, какие именно гены послужили двигателями эволюции.

Доктор Поллард решила, что если бы ей удалось написать компьютерную программу, которая определяла бы, в каком месте генома сосредоточено большинство этих ускоренных изменений, то можно было бы выделить те гены, которые положили начало виду Homo sapiens. Через несколько месяцев работы она наконец ввела свою программу в гигантские компьютеры, которыми располагает Калифорнийский университет в Санта-Крус, и стала с нетерпением ожидать результатов.

Когда появилась распечатка, на ней были все необходимые сведения. В нашем геноме 201 область, демонстрирующая ускоренные изменения. Но ее внимание привлекла первая же запись в списке.