Д.А. Сахаров, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории Института биологии развития РАН.
Прошу, однако, принять во внимание, что наука жива контекстом. Таковы и мои беломорские страницы. Хочу, не хочу — должен начать издалека.
1.
К концу первой четверти двадцатого столетия во всей науке о мозге был один единственный человек, единственный диссидент, утверждавший, что межклеточная сигнализация делается в нервной системе не электричеством, как уверенно считали предшественники и современники этого человека, а нейроактивными молекулами. Звали его Александром Филипповичем Самойловым (1867-1930). Почему в руководствах мы находим совсем другие имена? Да просто потому, что западные источники врут, а русские списаны с западных.
Уже в 1924 году, задолго до будущих Нобелевских лауреатов, Самойлов писал: «…будь то синапс Шеррингтона в центральной нервной системе, будь то граница между эфферентными нервными волокнами и эфферентными органами, мы поймём особенности передачи возбуждения – и потерю во времени, и односторонность передачи, и суммирование, и др. — если примем, что из двух соприкасающихся клеток одна выработала в себе способность выделять раздражающее вещество, а другая – способность реагировать на это вещество» (1). В основе этого понимания лежали собственные эксперименты Самойлова, вполне гениальные.
Читатель спросит: причём тут ББС? Немного терпения. Я устанавливаю планку — даю понять, что речь пойдёт о фундаментальных основах нейробиологии.
Рассказываю дальше. Прошла вторая четверть века, и в мировой науке уже можно было насчитать некоторое число физиологов, усвоивших правоту Самойлова. В их невеликом сообществе тоже возник диссидент, который смотрел на предмет иначе, чем все остальные. Остальные солидарно полагали, что нейроактивные молекулы Самойлова (медиаторы, а по современной терминологии — нейротрансмиттеры) изобретены природой специально для передачи нервных сигналов и потому могут быть найдены только в нервной системе. (Исключение делали для адреналовых желёз, объясняя их исключительность тем, что они якобы возникли из нервных узлов). Диссидент догадался, что всё совсем не так. Согласно его гипотезе, медиаторы нервной системы выполняли регуляторные функции задолго до возникновения самой нервной системы и до появления потребности в трансляции нервных сигналов. Эти регуляторные молекулы, утверждал диссидент, унаследованы нервной системой от донервных организмов.
Сейчас такие соображения кажутся банальными. Но кто-то должен был до них додуматься. Этим гением был Хачатур Сергеевич Коштоянц (1900-1961).
Если хорошо поищем, говорил и писал Коштоянц (2) найдём нейротрансмиттерную химию у микробов и простейших, у низших беспозвоночных и даже на донервных стадиях развития у высокоорганизованных животных. В самом деле — поискали и нашли.
Спросят снова: причём тут ББС? А просто притом, что искали не где-нибудь, а в Белом море, и первая находка случилась именно на ББС.
Догадка Коштоянца носила априорный характер, прямых подтверждений она долго не имела, хотя сотрудники Коштоянца были полны решимости доказать гипотезу шефа. И вот в конце 50-х два его ученика, Геннадий Бузников и Борис Манухин, отправляются за счастьем на ББС. Оба недавно защитились, стали кандидатами наук, их руки развязаны, их головы настроены на поиск — пусть авантюрный, зато ни чем не регламентированный.
Результат — недостающее знание было добыто. Перебрав несколько перспективных моделей, молодые исследователи поймали счастье в развивающейся икре брюхоногих моллюсков.
Оказалось, что классический нейротрансмиттер серотонин управляет моторикой зародышей на донервных стадиях развития. (Собственный серотонин появляется у зародышей, начиная со стадии двух бластомеров.)
Бузников и Манухин публикуют свои первые результаты на родине (3), и Коштоянц, чуть помедлив, присоединяется к авторам столь важного сообщения, помещая английскую версию в одном из читаемых международных журналов (4).
Последствия внушительны. Г.А. Бузников бросает свои прежние занятия и целиком отдаётся «донервным нейротрансмиттерам». Через несколько лет он посвящает им первую монографию (5), позже будет другая, вышедшая и в английском переводе (6). К тому времени в образовавшийся прорыв уже дружно хлынула мировая наука, и за Бузниковым закрепляется слава отца-основателя нового направления биологии.
2.
А теперь вопрос задам я: причём тут ББС? Найдёте ли вы имена Бузникова и Манухина хотя бы на одной из 554 страниц книжищи, посвящённой юбилею биостанции (7)? Кто-нибудь из резвоголосых воспевателей биостанции слышал об их работе? Кому-нибудь, спрашиваю я, это интересно?
ББС и наука – скорбная тема. Так это было, вряд ли я скажу что-нибудь новое. Да и не хочется. Слишком многими людьми пронесена через годы и десятилетия верность тем приоритетам, которые установил на ББС её легендарный создатель и первый директор Николай Андреевич Перцов. А приоритетными для Перцова были те виды человеческой деятельности, в которых он мог стать и становился лидером и командиром. Наука к таковым не относилась.
«Ему было не до науки, — объясняет близкий друг Николая Андреевича профессор С.Э. Шноль. — И часть людей науки были с ним несовместимы… Ему было некстати, чтобы они занимались наукой в то время, когда он был занят другим основным делом. Это печальная часть истории, он сожалел об этом» (7, с. 258). Ещё бы не печальная. Любимчиками Перцова были те, кто у себя на кафедре в увлечении наукой особо замечены не были. А нам, «научникам», внятно давалось понять, что мы люди второго сорта.
И всё, больше об этом ни слова.
Я приезжал тогда на ББС вместе с Бузниковым и Манухиным и могу засвидетельствовать, что, в конечном счете, наша память о беломорских сезонах конца 50-х окрашена светлыми тонами. Да, мы старались не попадаться на глаза директору, чтобы своим существованием не портить ему настроения, но станцию любили, и по-своему любили самого Николая Андреевича, и вечерами были готовы с полнейшей терпимостью, отчасти даже с воодушевлением, петь под его руководящий аккордеон песни из его непререкаемого репертуара.
3.
В отличие от моего друга и однокурсника Геннадия Алексеевича Бузникова, ставшего благодаря ББС отцом-основателем целого направления современной науки, я в книге «Страна ББС» всё-таки упомянут. Написали, что я сочинитель песен. И на том, как говорится, спасибо, хотя в этом качестве я на ББС никогда не приезжал.
А вот в моей научной жизни с ББС связано не просто многое — главное.
Завидую тем, у кого первая встреча с Белым морем случилась на юной, впечатлительной стадии жизни. Его могучие чары наверняка повлияли на их формирование, на выбор профессиональных занятий. Через беломорские биостанции Московского, Санкт-Петербургского и Казанского университетов прошло нескольких поколений студентов – сотни, тысячи будущих биологов. Добавим студентов из других городов, в мои годы к нам на ББС МГУ целыми группами приезжали на летнюю практику минчане и харьковчане. Не забудем продвинутых детей — биологический класс знаменитой московской школы, которая давно уже обзавелась собственной беломорской биостанцией. Эти дети потом становились самыми перспективными студентами университета и самыми продуктивными исследователями.
У меня сложилось иначе, профессиональные и любовные отношения с Белым морем возникли только после аспирантуры. Мне было уже под тридцать, я был человеком, который твёрдо знает (так мне тогда казалось), чем заниматься. Диплом выполнил на лягушке, диссертацию на личинках амфибий, в ближайшем будущем собирался доделывать недоделанное, то есть работать опять же на головастиках.
И тут вдруг мой руководитель профессор Хачатур Сергеевич Коштоянц предлагает мне перевести немного дух — съездить на ББС, отдохнуть, покопаться в морских беспозвоночных. Я съездил, и всё во мне переменилось.
4.
Не совсем, однако, вдруг.
Дело в том, что в те самые 1953-56 годы, когда я был увлечён своими аспирантскими головастиками, Хачатур Сергеевич занимался не менее полезным делом – писал «Сравнительную физиологию нервной системы» (8). Это уникальное сочинение мыслилось Коштоянцем не как обычный для книг такого рода обзор литературы, а как идеологический трактат, призванный радикально изменить взгляд читателя на нервную систему.
Со времён Декарта в науке о мозге безраздельно господствовали техногенные метафоры: мозг как устройство из трубок и клапанов, как переплетение непрерывающихся проводов, как монтажная схема, телефонная станция, голографическое устройство, компьютер, и т. п. Коштоянц первым в мировой науке предложил биогенную альтернативу: мозг как продукт развития донервных механизмов управления. И этот взгляд усвоили мы, его ученики (9).
Чем занимались на ББС Бузников и Манухин, я уже сказал. Это можно назвать механизмами регуляции активности. На мою долю выпало заняться механизмом генерации активности.
В ходе работы над книгой Коштоянц не на шутку увлёкся свежими результатами нескольких английских беспозвоночников. У представителей самых разных групп (медуза, актиния, асцидия, полихета, ещё кое-кто) они дружно обнаружили поведенческие акты, которые приводятся в действие не внешним стимулом, как положено рефлексу, а эндогенным пусковым механизмом – примерно так, как делается сердечный ритм. В глазах физиологического сообщества эта зоологическая самодеятельность выглядела неприличием и безграмотностью. Одно дело сердце, другое – мозг. Незыблемость рефлекторного принципа была освящена всем опытом, всем авторитетом мировой науки о нервной деятельности. Легкомыслие в этой сфере считалось недопустимым. Никому ведь не придёт в голову утверждать, что сознание беспричинно. А что такое сознание? Продукт нервной деятельности. А чем обеспечивается причинный характер нервной деятельности? Рефлексом. Нет рефлекса – нет причинности, чистый идеализм.
Коштоянц рассуждал иначе. Наше сердце прекрасно приводит свой автоматизм в соответствие с меняющимися обстоятельствами, в разных условиях бьётся по-разному. Почему сердцу можно, а нервной системе нельзя?
Но озвучивать такие вопросы мой шеф не торопился – адаптировался к суровым обстоятельствам советской действительности.
Между тем тучи сгущались. Один из сотрудников Коштоянца, заодно служивший в отделе науки ЦК, опубликовал статью, в которой гневно изобличил английских зоологов-идеалистов. Это было предупреждение. Коштоянц опасность сознавал и на словах осторожничал, но на деле всё сильнее увлекался эндогенными источниками моторной активности и всё настоятельней ориентировал своих сотрудников на их изучение.
Мои диссертационные результаты подлили масла в огонь — не все личинки оказались сторонницами материалистической рефлекторной доктрины. Её охотно разделяли личинки хвостатых амфибий: они до поры затаивались, а когда поблизости проплывал внешний стимул (например, циклоп или дафния), выдавали адекватный ответ — кидались на жертву с разинутой пастью. Однако головастики бесхвостых амфибий являли нехорошую склонность к идеализму. Подбирая ротиком со дна всякую всячину, они время от времени с отменной регулярностью переплывали на новое место, и эти локомоторные эпизоды возникали как-то сами по себе, спонтанно, никакого периодического стимула из внешнего мира головастики не получали.
Так что закулисным фоном моей беломорской командировки было актуальное для советской действительности противостояние между материализмом и идеализмом. А правильней сказать — извечное противостояние между твердолобостью догм и живостью нестандартных идей.
(С той поры прошло пятьдесят с лишним лет – пора бы придти в отчаяние, ведь подавляющая масса физиологов по-прежнему повязана рефлексом. Но не всё так печально. По большому счёту, техногенные представления о мозге загнаны в угол, ныне господствуют нейробиологические подходы к исследованию естественных механизмов управления – биохимические, молекулярные, короче, то самое, к чему одиноко призывал Коштоянц. И мне не утомительно дивиться прозрениям своего великого шефа. Он по-прежнему, и через десятилетия после ухода из жизни, направляет тех, кто умеет слышать.)
Но возвращаюсь к тем далёким дням, когда Коштоянц предложил мне отдохнуть от диссертации и съездить на ББС. Он не связывал мою поездку с конкретным заданием, задача была размытой: присмотреться, сориентироваться. Нельзя ли использовать биостанцию для расширения кругозора студентов-физиологов? Нельзя ли проводить там часть Большого Практикума, как это делают некоторые другие кафедры? А совсем хорошо будет, если я придумаю для этого практикума несколько учебных задачек.
Разработанный мною на ББС практикум по сравнительной физиологии оказался всецело посвящённым спонтанной моторике морских беспозвоночных. Как-то само собой всё получилось под лозунгом: к чёрту рефлексы!
После первого же лета, проведённого на ББС, жизнь моя началась, можно сказать, с нуля. Организацией практикума дело не ограничилось, мне и в научных занятиях захотелось чего-то иного. Чего именно, я не знал, с новыми объектами ещё не определился, но твёрдо понимал, что никакие головастики меня уже не соблазнят.
Через какое-то время я привёз на ББС первую группу студентов-физиологов, положив этим начало летнему практикуму по сравнительной физиологии. Он стал традиционным, вошёл в учебный план биофака. Занятия вёл сам, но в 1962 году в связи с кончиной Коштоянца мне пришлось перейти на работу в Академию наук, и мой беломорский практикум продлился уже без меня.
На этом временно иссякла моя первая беломорская эпопея, возникшая с лёгкой руки Коштоянца и занявшая несколько рабочих сезонов. С той поры мне довелось поработать на нескольких биостанциях, повидать немало разных мест, как правило, прекрасных: острова Японского моря, Тихань на Балатоне, Котор на Адриатике, канадский университет на самом берегу Атлантического океана, островок у тихоокеанского побережья США, где делают науку студенты и профессора из Сиэтла. В итоге – неистребимое чувство, что лучше Белого моря нет на свете места.
5.
Студенты студентами, красоты красотами, но пора и о науке.
Наука дело неторопливое. Полюбив беспозвоночных, я довольно долго искал себе занятие почти вслепую. Мне было интересно, почему нейроны разные: одни красятся так, другие иначе. Но с какого боку к этому подступиться, я не знал. Делал одно, другое, третье, менял объекты и методики.
На исходе 60-х ситуация разрешилась. Пришло понимание: клетки нервной системы не стали разными в процессе её эволюции, они были такими изначально, ещё до того, как объединились в систему. Нейротрансмиттерная специфичность нервных клеток консервативна, она сохраняется от вида к вида, от рода к роду – и далее. Гомология индивидуальных нейронов доказывается так же надёжно, как гомология руки и птичьего крыла (10). Возникла гипотеза множественного происхождения (полигении) нервных клеток (11). Мозг предстал в новом свете.
За вопросом, почему нейроны разные, следовал не менее интригующий: для чего это нужно, зачем нейротрансмиттерное многообразие нейронов представлено в любом ансамбле, умеющем чем-нибудь управлять? В середине 80-х явился ответ и на него: это нужно для избирательной адресации сигнала, то есть для выполнения той функции, которую приписывают синапсам. Я предложил теоретическую альтернативу синаптической доктрине — несинаптическое представление о механизме внесения упорядоченности в деятельность нейронных ансамблей (9, 12). Синапсу нашлось место на другом конце теоретического диапазона. Задачи конкретизировались – пёструю нейробиологическую реальность нужно теперь размещать где-то между двумя крайностями, двумя, по сути дела, идеализациями. Забот достанет до конца моих дней.
Связаны ли эти факты моей рабочей биографии с ранними приездами на ББС? Несомненно. От приездов потянулись хвосты. Два хвоста мне особенно дороги.
6.
Имя первому — тритония. Голожаберный моллюск, обладающий самыми крупными в природе нервными клетками, стал всемирной знаменитостью. Фотография тритонии красовалась на обложке самых престижных научных журналов, на этом голожабернике сделаны фундаментальные открытия, оказавшие влияние на развитие науки о мозге.
Знатоки скажут: но ведь тритонии на ББС нет! А я и не утверждаю, что она водится в Белом море. Утверждаю я нечто иное: на ББС началась история восхождения тритонии.
Началась она с того самого, туманно сформулированного задания — придумать практикум по сравнительной физиологии. Чем реально я занимался, чтобы выполнить пожелание Коштоянца? Бродил по литорали, просиживал время у аквариума, тыкал в зверя стеклянной палочкой, анатомировал. Какие-то мысли приходили в голову, иногда удавалось их реализовать в форме учебной разработки.
Знакомясь с беломорскими голожаберниками (Nudibranchia), я обратил внимание на странные симметричные образования. Яичники? Там и сям видны крупные, ярко окрашенные зрелые яйцеклетки, рядом незрелые, помельче. Или это не яйцеклетки, а капсулы каких-то паразитов? Я предпринял мацерацию и убедился, что «яйцеклетки» и «паразиты» в действительности являются телами нервных клеток. По схемам из зоологических руководств тоже получалось, что образования, которым я, малограмотный, удивился, это слившиеся воедино парные ганглии центральной нервной системы — мозг.
Даже не верилось, что нервные клетки могут быть такими большими. Но я знал по литературе, что нейрофизиолог Анжела Арванитаки уже несколько лет работает в Марселе на гигантских нейронах средиземноморского слизня Aplysia из группы Tectibranchia. То есть прецедент известен. Следовательно, мне крупно повезло — наткнулся на ещё один случай обладания гигантскими нервными клетками у морских моллюсков (13).
Было очевидно, что такая особенность характерна далеко не для всех моллюсков. Для каких же? Гадать бессмысленно, надо просто воспользоваться везением. Берём находку на заметку: гигантские нейроны пока не нужны студенческому практикуму, но наверняка понадобятся нашим биофизикам. Ведь в отличие от недоступной аплизии, голожаберники – они свои, родные, отечественные.
