Ужасы безвременья
Часть первая: о часах, червях и лекарствах от бессонницы
Есть множество способов следить за течением времени. Можно, например, каждый день отмечать возрастание внешнего сходства между Андреем Макаревичем и Алексеем Венедиктовым, вплоть до их полной неразличимости.
Для более точных результатов лучше воспользоваться наручными часами Breitling Cockpit B50, которые можно купить в открывшемся недавно монобрендовом бутике на Петровке (г. Москва), там потом еще была крутая вечерина в клубе «Мост».
Но, поскольку мы честные журналисты и этот материал не проплачен ни фирмой Breitling, ни Госдепом США, продвигающим вышеозначенных деятелей оппозиции, мы здесь рассмотрим третий способ следить за временем. Самый универсальный и самый древний: биологические часы, тикающие внутри наших с вами организмов. Вдумчивому читателю-конспирологу, первым угадавшему, кому это выгодно, автор текста обещает приз.
***
А начинается наша история миллионов этак семьсот лет назад, еще до начала кембрийской эры. Венцом эволюции в те поры были этакие малоприятные твари, похожие то ли на кольчатых червей, то ли не пойми на что. Вот они ползают на дне, согласно представлениям художника.
Если они и не прямые наши предки, то по крайней мере недалеко от них ушли (времени у них не было уйти далеко). Впрочем, кое-кому всей истории Земли не хватило, чтобы уйти хоть куда-то: на следующей картинке мы видим наших современников, морских червей-нереид. В общем, похожи на тех, докембрийских. Не очень-то они эволюционировали.
С этих самых нереид нам и придется начать рассказ о наших биологических часах. Дело в том, что у червяка Platynereis есть личиночная стадия, еще более примитивная, чем и без того достаточно убогие черви: просто крохотный комочек биомассы, покрытый ресничками. Эти смешные недочервяки мало что делают в своей жизни: лишь плавают в толще воды и тихонько кушают водоросли. Единственное, что разнообразит их жизнь, — это смена дня и ночи: ночью они поднимаются к поверхности воды, где больше пищи, а днем прячутся поглубже от ультрафиолетовых лучей и от тех, кто считает пищей их самих.
Как же они отличают день от ночи? Этим вопросом и занялись исследовательница с красивым именем Мария Антониэтта Тоскес...
...и ее босс Детлев Арендт из Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Германии. Выяснилось следующее.
Ресничкам, покрывающим тушку личинки, свойственно двигаться. За счет этого мельтешения личинка и всплывает к поверхности, проводя там часы одинокие ночи. В эти часы в ее организме синтезируется гормон мелатонин — точь-в-точь как тот мелатонин, который побуждает нас, людей, спать по ночам. Но личинка не спит, а ест и накапливает мелатонин. К концу ночи ее просто распирает от мелатонина.
Этот самый мелатонин и дает команду нейронам, управляющим ресничками. Нейроны выдают серии импульсов, которые заставляют реснички замереть. А когда реснички не движутся, личинка червя начинает тонуть. Уходит в глубину и таится там.
Но глубина эта не бог весть какая глубокая, свет проникает и туда. Свет действует на фоторецепторные белки (тоже похожие на человеческие), которые останавливают синтез мелатонина. Кроме того, тот же свет разрушает мелатонин, который уже образовался. Тайминг процесса подобран настолько хорошо, что как раз к закату, когда пора опять подниматься на кормежку, от мелатонина не остается и следа, двигательные нейроны замирают, а реснички снова начинают мельтешить. Цикл завершен: личинка снова поднимается к поверхности.
Самое забавное здесь, конечно, то, что чередованием ночной и дневной активности червяка заведует ровно тот же гормон, что и у людей, причем он тоже синтезируется в темноте и разрушается на свету (у людей все немного сложнее, но об этом в третьей части нашей истории). А значит, эта система, скорее всего, возникла на самой заре развития жизни, в докембрийскую эпоху, когда жил общий предок червяка-нереиды и вас, мой уважаемый читатель (см. важное примечание!).
Но есть и еще кое-что забавное в этой истории. А именно, исследователям удалось устроить червякам джет-лаг. Не тот джет-лаг, который бывает от перелетов между часовыми поясами — никто никуда червяков не возил, конечно, — а, скорее, тот, что называется «социальным джет-лагом». А именно: исследователи брали личинки червяков среди бела дня и перемещали их в темноту. Казалось бы, в темноте должен начаться синтез мелатонина, и биологические часы червяка перезапустятся. Но нет! Черви некоторое время сохраняли привычный суточный цикл, то есть, несмотря на темноту, придерживались ранее взятого ритма всплытий и утоплений.
Когда такое случается у людей, люди принимают «Мелаксен». Это, собственно, тот же мелатонин в таблетках — как минимум одна треть того количества, которое в норме выбрасывается в вашу кровь к моменту отхода ко сну. В общем, этого вполне хватает, чтобы слегка подтолкнуть свои собственные внутренние часы и заставить себя заснуть в тот момент, когда этого требуют обстоятельства, а не глупый и упрямый внутренний ритм. Идея помочь своему организму сделать то, что он и сам бы сделал, не терзай вы его межконтинентальными авиаперелетами, вполне разумна. Тем более что, несмотря на все усилия поборников естественности и врагов фармакологии, никому из них пока не удалось обнаружить вред экзогенного мелатонина для организма. Потому он, единственный из человеческих гормонов, и продается по всему миру без рецепта.
Но у ученых не было задачи лечить червяков от джет-лага. У ученых была задача понять, что же это за внутренний ритм, побуждающий нас спать и бодрствовать (а их — всплывать и тонуть) с периодичностью 24 часа. Как устроены эти часы, если свет и темнота не могут ими командовать безапелляционно?
Это оказалось не в пример сложнее, чем закинуться таблеткой. Но об этом читайте в следующей части нашего рассказа.
Часть вторая: о мухах, генах и талантливых студентах
Часть третья: о третьем глазе и жизни в условиях диктатуры
____________
Вполне вероятно, что общий предок нас и современных беспозвоночных, включая червяка-нереиду, и сам был червяком-нереидой. Интересно, что одно из свидетельств в пользу такой гипотезы пришло как раз из более ранних работ Детлева Арендта по суточным ритмам означенного червяка.
Ситуация такова: у всех организмов, и позвоночных, и беспозвоночных, за восприятие света отвечает белок родопсин. Тем не менее родопсин в нашей сетчатке и в сетчатке, к примеру, кальмара не слишком похожи — уж больно дальняя родня мы с кальмаром. Но вот что любопытно: у нас (позвоночных) есть и другой родопсин. В отличие от родопсина, отвечающего за зрение, этот белок как раз участвует в регуляции суточных циклов в зависимости от освещенности. И вот этот родопсин гораздо больше похож на белок беспозвоночных.
Все выглядит так, как будто очень-очень давно семейство родопсинов разделилось на две подгруппы. Первая подгруппа сегодня обнаруживается в глазах всех позвоночных, а вторая у беспозвоночных отвечает за зрение, а у позвоночных — за суточный ритм. Можно предположить, что, если мы найдем общего предка позвоночных и беспозвоночных, у него мы должны увидеть что-то среднее, какую-то первобытную путаницу с этими родопсинами.
И вот, как показал десять лет назад доктор Детлев Арендт, у червяка Platynereis все именно так и обстоит: родопсин, который заведует суточным ритмом у личинки и руководит синтезом мелатонина, оказался типичным родопсином позвоночных! Та самая первобытная мешанина, из которой легко могло получиться то четкое разделение на «позвоночное» и «беспозвоночное» семейства родопсинов, которое мы видим сегодня.
Взгляните еще раз на картинку с червяком: именно так, скорее всего, выглядел один из ваших прапра(...)дедушек. Теперь, владея новой информацией, признаем, что он довольно мил.