«Многое из того, что я буду рассказывать, еще не опубликовано: эти данные были получены нами в последние 4 месяца», — в ИЦиГ СО РАН сегодня выступил Леонид Леонидович Мороз, заслуженный профессор нейробиологии, генетики, химии и биологии Университета Флориды, родом из Севастополя, ученый с мировым именем, чьи регалии перечислять бесполезно.
В распоряжении профессора есть корабль. На нем — современные установки, позволяющие сканировать на молекулярном уровне каждую отдельную клетку живого организма. Можно прочитать не только ее геном (ДНК), но и транскриптом (РНК), а также измерить концентрации самых разных химических веществ. При грамотной организации это удается делать дешево и с большой скоростью: до 50 000 клеток в день, по 10 центов за транскриптом. За день можно просканировать все до одного нейроны небольшого беспозвоночного.
Плавучая лаборатория решает проблему транспорта: ценный биоматериал портится за время доставки на континент. Но чем же так заинтересовали американцев жители океана?
В эксперименте морскому беспозвоночному гребневику целиком удаляли головной мозг, и он вырастал заново в течение нескольких часов. За несколько дней полностью восстанавливалось поведение, после чего мозг снова удаляли и он снова вырастал. По словам Л.Л. Мороза, они проделывали это 4-5 раз с одним животным.
Гребневики — одни из самых древних живых существ. Неужели в ходе эволюции наша нервная система потеряла удивительную способность к регенерации?
Нам нравится считать головной мозг человека чем-то уникальным, а его возникновение — едва ли не чудом. Однако широкие исследования показали, что в ходе эволюции централизация нервной системы происходила независимо не менее 7-12 раз, а сами нервные клетки возникали независимо в разных группах животных не менее 3-х раз. При полном внешнем сходстве нервные системы разных организмов могут кардинально различаться по биохимии. Так, группа проф. Мороза не обнаружила у гребневиков практически ни одного человеческого нейромедиатора.
Более того, характеристики отдельного нейрона лишь в малой степени определяются его геномом и эпигеномом. Полное знание всех ДНК-кодов не позволяет предсказывать его свойства.
Но есть и хорошая новость: улучшить прогноз позволяют знания о некодирующих РНК (нкРНК) с учетом их многообразных ковалентных модификаций. В отличие от генов и белков, нкРНК более-менее универсальны для нейронов всех живых организмов, утверждает проф. Мороз: «Если на другой планете нам встретится инопланетянин, его нервная система должна работать с такими же нкРНК, как и у нас. Поэтому нас финансирует даже NASA».
Некодирующие РНК составляют около 60% всех РНК нейрона. Они считываются с участков ДНК, которые поначалу считались "мусорными". Их функции до сих пор во многом загадка для ученых.
В будущем эта биологическая "тёмная материя" позволит нам не только понять, как устроен наш мозг, но и сконструировать синтетические нейроны и их сети, считает проф. Мороз. По его словам, такое будущее ждет нас уже в ближайшие 5-10 лет.