Психофизиология человека Кроль В М (стр. 29 из 61)

ДНК -> РНК ~> белок. Однако в 70-х годах XX века был открыт обратный путь передачи информации от РНК к ДНК. Это открытие было расценено как важнейшее для понимания генетической памяти. Существование пути

РНК-> ДНК,

т. е. возможности построения ДНК на основании матриц РНК, показало принципиальную возможность внесения новой информации в, казалось бы, абсолютно неизменную, неприкосновенную, «запаянную» структуру генома. В частности, что очень важно, появилось объяснение включения в геном человека копий участков генома вирусов. Генетический материал многих типов вирусов построен на основе молекул РНК, а не ДНК. Как известно, процессы включения вирусных геномов и их частей в геном человека и других позвоночных играл и, по-видимому, играет огромную роль в процессе эволюции.

Встраиваясь в генный материал (в хромосомы) человека, ДНК-копии вирусных молекул РНК способны нарушить нормальное регули*-рование работы генов хозяина. Можно сказать, что в ряде таких случаев элементы вирусного генома «берут на себя» управление развитием соответствующей ткани организма хозяина. В результате клетки человека начинают вырабатывать либо видоизмененные белки, либо нормальные белки в ненормальном количестве, причем этот процесс не подвержен контролю со стороны генетических управляющих механизмов хозяина. Итоги подобных превращений во многом определяют механизмы большого количества злокачественных онкологических образований у животных и у человека.

Возвращаясь к гипотезам строения ^индивидуальной памяти человека и животных, надо сказать, что открытие механизма обратной транскрипции (копирования информации РНК в структуру ДНК) позволило предположить именно этот путь фиксирования индивидуального опыта. Одним из оснований для таких предположений послужили данные о сравнении активности обратной транскрипции у быстро и медленно обучающихся крыс. Группы «способных» и «неспособных» к обучению крыс отбирали с использованием методов селекции в процессе выработки пищедобывательного условного рефлекса. Результаты показали, что у быстро обучающихся крыс активность обратной транскрипции в два раза выше (Данилова #., 1999). Это означает, что если перед обучением всем крысам ввести радиоактивно меченные молекулы-предшественники, то после обучения у «способных» крыс будет обнаружено вдвое большее количество меченой ДНК, чем у «неспособных».

Предположение о хранении индивидуального опыта в особых, специфических видах ДНК требует, чтобы эти виды ДНК оставались «инертными», т. е. не считывались при прочтении генной информации в ходе развития организма. По современным данным, в ядрах клеток человека и других животных действительно присутствует так называемая сателлитная ДНК, удовлетворяющая этим условиям. Характерной особенностью сателлитной ДНК является то, что обычно части генома, содержащие последовательности этой ДНК, остаются непро-чтенными. Функции этих последовательностей, несмотря на то что са-теллитные последовательности занимают у некоторых млекопитающих порядка 10 % всей ДНК, точно неизвестны.

Хотя загадка функции 10% генного материала остается нерешенной, можно говорить по крайней мере о трех типах предположений разгадки (рис. 4.11). Во-первых, это предположение о том, что сателлитная ДНК представляет собой часть «эгоистической ДНК», которая «заботится» только о самосохранении своих последовательностей в составе генома. Такое предположение наиболее ярко характеризуется почти фантастическим взглядом, суть которого заключатся в том, что именно ДНК как наследственный, передающийся из поколения в поколение субстрат жизни организует вокруг себя комфортную среду существования. Элементами этой среды являются клетки, органы, поддерживающие существование клеток, механизмы восприятия, мышления, механизмы эмоций, мотиваций и других проявлений личности.

Характеристика таких предположений, как «почти фантастических», связана с наличием в них определенной доли правды. Как минимум данный взгляд содержит элемент благородного безумия, без которого, как вслед за знаменитым математиком Гилбертом утверждают многие ученые, нет настоящей науки. Действительно, новая, оригинальная, непривычная интерпретация фактов, новый взгляд на вещи не только полезен, не только несет в себе элемент развлечения для людей, занимающихся наукой, но и является определенным, хотя и субъективным, критерием продуктивности гипотезы. Субъективность такого критерия, конечно, сильно ограничивает возможность его применения: один и тот же взгляд одному человеку кажется благородно безумным, а другому — просто безумным или безнадежно безумным.

Второй тип подхода к разгадке функции «сателлитной» ДНК состоит в том, что она, так же как и другие типы «эгоистичной» ДНК, как-то связана с перетасовкой генного материала. Дело в том, что, как уже говорилось ранее, структура генома у всех видов живого совсем не является абсолютно жесткой и неизменной. В процессе эволюции отдельные гены могут перемещаться с места на место, попадая при этом под влияние различных генов-регуляторов. Результатом могут быть самые разные последствия: от злокачественного роста до потенциально полезных дупликаций генов. Например, получение копий какого-то гена, расположенных в разных местах, может привести к их различной и иногда полезной для организма и вида в целом эволюции.

Роль участков «эгоистической» и в том числе сателлитной ДНК, возможно, заключается в том, что их области могут представлять собой места безвредного разрыва ДНК, т. е. тех мест, из которых вырезаются и в которые вставляются целые, нетронутые гены. В пользу такого предположения говорит сама крайне примитивная структура сателлитных последовательностей. Дело в том, что основная часть ДНК клеток человека (примерно 70 %) состоит из фрагментов с уникальными, неповторяющимися, последовательностями нуклеотидных оснований. Именно эти уникальные (неповторяющиеся) последовательности представляют собой кодирующие последовательности генов, так называемые экзоны.

В противоположность экзонам сателлитные последовательности состоят из очень длинных, многократно следующих друг за другом повторов каких-то коротких последовательностей нуклеотидных оснований.

Повторяющаяся единица может быть представлена одним, двумя или несколькими нуклеотидами (рис. 4.12). (У млекопитающих такие повторы длиннее, как правило, они состоят из нескольких сотен нуклеотидов, что в принципе не меняет дела. По сравнению со средней длиной гена такие повторы все равно коротки.)

Наконец, третий тип предположений связан с гипотезой, что сател-литная ДНК, входящая в состав ДНК хромосом ядра клеток, осуществляет функцию хранения индивидуально приобретенной иноЪорма-ции (Данилова Н. 1999). Эта гипотеза хранения индивидуальной памяти принципиально отличается от изложенных выше механизмов хранения информации в синаптических структурах участков нейронной сети. Действительно, механизмы «сетевого» хранения информации подразумевают, что память о некотором конкретном событии или абстрактном понятии так или иначе распределена по пространству, фиксирована в структуре констелляции (созвездия).многих синаптических элементов. Гипотеза сателлитной ДНК переводит индивидуальную память на совсем другой уровень — уровень молекулярного хранения, когда события индивидуальной жизни хранятся в особых участках тех же хромосом, которые передают наследственную информацию через бесконечный ряд поколений.

Резюме

Временной ход некоторых процессов формирования следа памяти экспериментально прослеживают при совместном изучении поведенческих и молекулярных механизмов. В частности, в рамках поведенческой модели избегания клевания горьких бусинок у цыплят удалось проследить ряд молекулярных механизмов формирования следов памяти.

Клевание горькой бусинки запускает у цыпленка каскад биохимических процессов. В процессе обучения нейромедиатор глутамат выделяется из пресинаптических аксонных окончаний, проходит через синаптическую щель, соединяется со специализированными рецепторами. Затем в результате формирования комплекса рецептор — нейромедиатор происходят различные, до конца не выясненные процессы, в частности связанные с работой внутриклеточных посредников (Са²⁺, цАМФ) и протеинкиназ, фосфорилирующих определенные белки.

Существует ряд гипотез, предполагающих включение в процесс формирования следа долговременной памяти генетического аппарата организма. В результате активации генов включается стандартный путь наработки белковых и гликопротеиновых молекул, являющихся важной частью синаптических мембран. Обнаружение фактов активации «ранних» и «поздних» генов и выявление сущности процессов, управляемых этими генами, привело некоторых исследователей к формулированию гипотезы общности последовательности молекулярных процессов экспрессии генов в процессах эмбрионального развития организма и в процессах формирования индивидуальных, не передающихся по наследству следов памяти при обучении.

Вопросы и задания для самопроверки и семинаров

1. В чем заключается сущность методики двумерного гель-электрофореза?

2. Какова роль «ранних» и «поздних» генов в процессе фиксации следов индивидуальной памяти?

3. Что такое протоонкогены?