Понять это помогает сравнение геномов с библиотеками. Каждое публичное книгохранилище на планете — это геном; каждый составляющий его ген — книга. Для завершения аналогии добавим, что коллекции во всех этих «библиотеках» одинаковы.
Если войти в одну из «библиотек», то выяснится, что взять здесь на руки можно только некоторые «книги». То же и в других книгохранилищах, но реально востребованные издания в каждом из них разные и со временем меняются, то есть это значение для каждой библиотеки является динамическим. Очень популярные книги содержатся здесь в нескольких экземплярах, и их одновременно могут читать несколько человек. Одна и та же книга может быть прочитана и разными людьми — по очереди.
Несмотря на то что собрания книг в библиотеках идентичны, в каждой из них могут быть востребованы совершенно разные книги. Основные издания прочтут во всех библиотеках, но большую часть — только в некоторых и в отдельных случаях. В одних библиотеках самыми популярными будут трактаты по философии, в других — по искусству, в третьих — по биологии. При этом в каждой библиотеке в любой момент «на руках» — активен — собственный набор книг.
Клетки головного мозга, сердца и печени одного организма обладают одинаковым набором генов, но функционируют в них разные сочетания и подгруппы, создавая специфические для каждого типа клеток наборы белков. Каждый ген, состоящий из ДНК, — это книга из нашего примера; молекула РНК-полимераза — читатель.
Каждая «прочитанная книга» создает копию гена — матричную РНК. Это в свою очередь приводит к синтезу белка, способного эффективно участвовать в клеточных функциях, — такому новому прочтению, при котором информация, закодированная м-РНК, транслируется в последовательность аминокислот, составляющих новый белок. Полное «прочтение книги» соответствует экспрессии одного гена. Иными словами, содержание книги становится известным (экспрессируется), только когда она прочитана.
Когда нейрон приступает к кодификации новой запоминаемой информации, первыми активируются гены, кодирующие белки, которые способны ремоделировать синапсы. Эти гены называются ранними[117], они вовлекаются в процесс всего через несколько минут после начала электрической реверберации. Экспрессия определенного набора ранних генов необходима, чтобы через некоторое время произошла модификации синапсов.
Первые ранние гены были обнаружены в конце 1980-х годов. Ученые быстро поняли, что они необходимы для обучения. С учетом роли сна в консолидации долговременной памяти это открытие породило очевидную гипотезу: сон должен вызывать их активацию, приводя в дальнейшем к усилению синапсов.
Первой это предположение проверила итальянская научная группа из Пизанского университета. Ученые сравнили уровни белков, кодируемых ранними генами в мозге грызунов после длительных периодов сна или бодрствования. Докторанты (на тот момент) Кьяра Чирелли и Джулио Тонони подтвердили: экспрессия ранних генов во время сна не активируется, а подавляется. Это торможение создало бесспорный парадокс, так как нарушило логическую последовательность, связывающую реверберацию нейронов с мнемоническими эффектами сна.
Опишу научный контекст, который поджидал меня в Нью-Йорке, куда я приехал защищать докторскую диссертацию. Породили его любопытные личные обстоятельства. Я задержался на полгода — оканчивал магистратуру в Бразилии, поэтому прибыл в Нью-Йорк в разгар зимы, в начале января 1995 года. Оказавшись с двумя тяжелыми чемоданами и морем ожиданий перед внушительными воротами на Йорк-авеню, 1230, я разглядывал улицы, засыпанные падающим снегом, и чувствовал, что жизнь изменилась навсегда. Но в тот момент я и представить не мог, насколько я был прав!
В кампусе Рокфеллеровского университета я заполнил какие-то формы, получил ключи и поволок чемоданы в одну из квартир, которую мне предоставили как студенту по сниженной цене и которая теперь будет моим домом. Заглянул в выданную мне вместе с ключами папку — по расписанию занятий, у моих сокурсников только что начался семинар по обсуждению научных статей.
Я бросил чемоданы, выскочил наружу, немного поплутал и нашел-таки большой зал, где несколько человек ели пиццу — это и были мои новые коллеги. Они увлеченно обсуждали выбранную для этого дня статью. Еще не испытав облегчения, что, наконец, приступаю к своей докторской, я ощутил шок: о чем говорят эти люди, мне было непонятно.
Они издавали смутно знакомые булькающие звуки, доносившиеся будто из-под воды, но знакомых слов я не улавливал. Я утратил способность понимать английский, на котором раньше неплохо читал и довольно хорошо все уяснял.
Я не мог уследить за ходом рассуждений не только из-за недостаточного владения предметом — молекулярные механизмы открыли совсем недавно. Я вдруг перестал понимать самые простые английские слова, которые произносили эти люди за столом.
Но дальше стало хуже: я ощутил неодолимую сонливость — захотелось закрыть глаза и полностью отключиться. Невероятно, но мне удалось продержаться до семинара. Я еле добрел до своей квартиры и уснул как убитый.
Когда мне удалось разомкнуть веки, я с тревогой задумался о произошедшем и уговорил себя, что скоро адаптируюсь. Кто бы мог подумать, что этот нервный срыв продлится не несколько дней, а всю зиму! И я опять лег, покорившись дикой усталости.
Я спал, видел сны, просыпался, засыпал, опять видел сны. И еще раз, и снова, и снова. Тишину этих снежных холодных ночей нарушали только сирены скорой помощи из близлежащих больниц. Я погрузился в длительный период темноты, сна и сновидений. Такого со мной раньше никогда не было.
Дни пролетали, облака не пропускали солнечных лучей, мир снаружи был странным и недружелюбным. Завернувшись в уютное одеяло, я спал по 16 часов. Они были отмечены яркими, насыщенными сновидениями о Нью-Йорке, университете и новых людях, с которыми я теперь пытался взаимодействовать.
Моя жизнь во сне была сложной, но наяву казалось, что все вообще идет к катастрофе. Я по-прежнему почти не понимал, что говорят окружающие, и не мог завести друзей. Я присоединился к лаборатории аргентинского нейробиолога Фернандо Ноттебома, но все попытки поучаствовать в научных собраниях заканчивались моим постыдным храпом на диване в конференц-зале.
Ноттебом — мировой лидер в изучении мозговых механизмов пения птиц, и мне действительно очень хотелось узнать об этом подробнее, но непреодолимая зевота и невозможность удержать внимание мешали. Как будто бы организм намеренно подрывал мою научную карьеру.
Весь январь я сопротивлялся, боролся с сонливостью, но потом тревога и усталость сменились сладкой капитуляцией. В феврале я сдался. Погрузившись в глубокую снежную тишину, я отдался в объятия Морфея. Единственное, чего я хотел, — это спать до скончания века. Я отказался от попыток проводить время в лаборатории, чтобы еще больше не навредить своей и так шаткой репутации. Из дома я выходил только за продуктами и на занятия.
ebooksa