Текст: ГодЛитературы.РФ
Человеческий мозг — мощный парень, но есть у него своя ахиллесова пята. Наши темперамент, память, отношение к реальности — все это формируется благодаря молекулам. Но они же могут привести к «короткому замыканию» — лишить нас нашей личности и даже способности думать.
Когнитивный невролог Cара Мэннинг Пескин в своей книге «В молекуле от безумия» рассказывает, насколько наш мозг — нейронов в котором больше, чем звезд в Млечном Пути — уязвим для малюток-молекул, которые могут полностью лишить нас контроля над нашим сознанием и телом. Притом доктор Пескин делает это совершенно не скучно — как будто «Доктора Хауса» посмотрел.
Предлагаем вам прочитать фрагмент о коварных белках — и о том, как выпускница колледжа сперва не может вспомнить, завтракала ли она, а к обеду уже воюет с зомби.
В молекуле от безумия: Истории о том, как ломается мозг / Сара Мэннинг Пескин ; Пер. с англ. Анастасии Смирновой — М.: Альпина Паблишер, 2023. — 224 с.
Часть II. Мятежные молекулы белка
В нашей повседневной жизни белки, они же протеины, — это что-то из области питания. Заглянув на кухню, вы можете легко узнать количество белков в хлопьях для завтрака, тунце и любом другом продукте — подробная информация о содержании питательных веществ обычно указана на боковой стороне упаковки. Когда мы употребляем в пищу белки, наше тело разделяет их на составные части, из которых затем собирает новые белки, необходимые клеткам. Мы строим эти белки, чтобы выжить, они необходимы для нашего существования — но они также и способны вывести из строя мозг.
История белков началась почти за 100 лет до открытия ДНК в одной парижской лаборатории, где химик по имени Антуан Франсуа де Фуркруа аккуратно нагревал образцы тканей мертвых животных или подвергал их воздействию кислот, в то время как за окном бушевала Французская революция. Фуркруа был советником Наполеона и одним из самых дерзких исследователей человеческого мозга той эпохи — он был известен тем, что добывал человеческие органы для своей работы, раскапывая могилы.
Однако к открытию белка Фуркруа в конечном счете привели именно опыты над животными. За несколько лет он научился выделять из останков животных три вещества: альбумин, фибрин и желатин. Альбумин был плотным белым веществом, получавшимся при нагревании яичного белка, фибрин — тягучей субстанцией, которая образовывалась в свернувшейся крови и в мышцах, а желатин — кашеобразной массой, возникавшей при вываривании сухожилий (Вероятно, вы много раз встречались с альбумином, сами того не зная. Когда вы жарите глазунью, именно альбумин придает изначально прозрачному белку белый цвет). Каждое из этих трех веществ Фуркруа получил из разных частей тел животных, но заметил в них кое-что общее: все они содержали азот.
В то время мало кто из ученых обратил внимание на это открытие. Возможно, потому, что сложно оценить значение маленьких научных достижений, когда миром правят мушкеты, гильотины и революция. Фуркруа переключился на другие задачи, такие как создание метрической системы и расширение периодической таблицы. После стремительной карьеры в науке и политике он неожиданно скончался в возрасте 45 лет. Ходили слухи, что он был так разочарован, не получив желаемого продвижения по службе, что это ускорило его смерть.
Первые шаги в изучении белков практически никуда не привели, но спустя полвека молодой голландский ученый по имени Геррит Ян Мульдер продолжил путь с того места, где остановился Фуркруа. Мульдер был перспективным ученым, занимавшимся пищевыми технологиями, который впоследствии обрел большую популярность среди любителей пива за открытие химических секретов пивоварения. Обратившись к старым записям Фуркруа, Мульдер нашел нечто гораздо более универсальное. Он открыл субстанцию, объединяющую все живые существа.
Следуя протоколам Фуркруа, Мульдер получил собственные образцы альбумина, фибрина и желатина. Еще он научился извлекать аналогичную субстанцию из пшеницы, так что теперь в его распоряжении были вещества, полученные как из животных, так и из растений. Развивая и углубляя работу Фуркруа, Мульдер определил, какие еще атомы, помимо азота, содержались во всех четырех образцах. Он ожидал, что каждый образец будет состоять из уникальной комбинации атомов, поскольку, как он рассуждал, все они были получены из разных источников.
Результат оказался прямо противоположным. Альбумин, фибрин, желатин и экстракт пшеницы, то есть вещества, полученные из совершенно разных источников, состояли из атомов азота, кислорода, водорода и углерода примерно в одинаковом соотношении. На молекулярном уровне все эти экстракты были, по сути, одинаковы. Мульдер обнаружил, что млекопитающие, птицы и растения по какой-то причине содержат одинаковые молекулы.
Окрыленный и одновременно озадаченный, Мульдер написал письмо наставнику, Якобу Берцелиусу, описав свое открытие. Берцелиус пользовался большим авторитетом среди химиков того времени: он открыл два химических элемента и изобрел систему буквенных символов химических элементов, которая используется до сих пор. Прочитав письмо Мульдера, Берцелиус был так же поражен его результатами. Он понимал, что, если эти данные верны, значит, в основе всех живых существ лежит одна единая субстанция. Письмо, которое он написал в ответ Мульдеру, изменило всю сферу биологии, впервые дав название молекуле, присутствующей в таком многообразии организмов. Берцелиус предложил название «протеин» (в русском языке используется слово «белок». — Прим. пер.), образовав его от греческого слова πρῶτος, что значит «первый», поскольку вещество, открытое Мульдером, несомненно являлось «изначальной или первобытной субстанцией».
Опираясь на данные Мульдера, Берцелиус пошел немного дальше и предложил модель, по которой могло возникнуть такое молекулярное единство. Он выдвинул идею, что белки появились в растениях, которые затем стали пищей травоядных животных, а те в свою очередь были съедены плотоядными животными, и таким образом весь растительный и животный мир объединила одна общая молекула. Эта мысль была не совсем верной, однако в наши дни она получила новое развитие: в 2017 году ученые сделали предположение, что жизнь на Земле зародилась именно благодаря белкам, а не молекулам, подобным ДНК.
Через несколько десятилетий после того, как Мульдер опубликовал свои результаты, научный мир пришел к пониманию, что белки представляют собой гигантские молекулы, состоящие из строительных блоков, аминокислот, соединенных между собой, как будто нанизанных на одну нить, и свернутых в трехмерные фигуры. В центре каждой аминокислоты находятся атомы азота, кислорода, водорода и углерода в одинаковом порядке — в этом была суть химического открытия, сделанного Мульдером в 1880-е годы. От этой идентичной сердцевины ответвляются очень разные «боковые цепи», которые и определяют каждую отдельную аминокислоту. Все вместе напоминает браслет с шармами, где в каждом фрагменте присутствуют одинаковые элементы, к которым крепятся разные структуры.
Ученые называют молекулы белка «природными роботами». Эти молекулы способны разрезать, поглощать и видоизменять другие молекулы. Они обеспечивают поддержание структуры: и сохраняют форму клетки, и участвуют в удивительном активном процессе деления одной клетки на две. Они указывают, где у развивающегося эмбриона будут расти пальцы, и они же определяют время начала родовой деятельности. Даже структура волос — будут ли они вьющимися или прямыми — определяется молекулами белка. Масса белка в клетках настолько велика, что если из человеческого тела убрать всю воду, то белки составят почти половину оставшихся молекул.
Молекулы белка очень многочисленны и разносторонни, но они могут быть и буйными. Они способны поднять мятеж. Белок, предназначенный для транспортировки витаминов, может вместо этого внедриться в стенки сердца и сделать этот орган настолько жестким, что он не сможет сокращаться с силой, необходимой для циркуляции крови по всему телу. Тот же самый белок может привести к отеку печени или к тому, что почки перестанут вырабатывать мочу.
Белки, наносящие вред организму, становятся особенно опасны, когда дело касается головного мозга. Эти белки, влияющие на состояние разума, чаще всего терроризируют человека одним из двух способов. Во-первых, те из них, что призваны защищать нас от инфекций, устраивают переворот и вместо этого нападают на наши же клетки мозга. Во-вторых, те, что отвечают за нормальную работу наших клеток, принимают токсичные формы, мешающие нейронам передавать сигналы.
В отличие от мутаций ДНК мятежные молекулы белка обычно наносят стремительный урон когнитивным способностям, зачастую всего за несколько недель или месяцев приводя нас от нормального состояния к краю смерти. Поскольку эти заболевания не закодированы в ДНК, их, как правило, невозможно диагностировать до появления симптомов. На протяжении большей части истории врачи к этому моменту уже ничего не могли поделать. Им оставалось только смотреть, как своенравные молекулы белка пожирают мозг их пациентов.
В наши дни во многих подобных случаях все заканчивается гораздо лучше. Впервые у нас появилась возможность встретить людей, которые столкнулись с мятежными белками, выжили и смогли рассказать о себе. Вот несколько таких историй.
Глава 4. Зомби-апокалипсис
За 20 лет до начала своей болезни Лорен Кейн родилась в семье, проходившей через последнюю стадию бурного развода. Однажды в разгар ссоры ее отец ушел из дома и больше не вернулся. Он так и не увидел, как она начала ходить и говорить. Ее мать работала на двух работах, чтобы платить за квартиру и не оказаться на улице с тремя детьми. Фактически матерью для Лорен стала ее старшая единоутробная сестра, а по вечерам девочка часто играла одна в игрушечном замке, занимавшем значительную часть гостиной.
Балансируя на грани бедности, Лорен выросла отличницей. На немецком она схватывала новые слова и грамматику так легко, как будто это был ее родной язык. Ее приглашали в известную летнюю программу для наиболее одаренных учеников, а школу она закончила второй ученицей в выпуске.
В колледже Лорен начала писать рассказы о нетипичных семьях. Весь ее ноутбук был забит историями об усыновленных детях, родителях-одиночках, отчимах, мачехах и обретении потерянных родителей. «Это же довольно распространенное явление, — говорила она о таких семьях, как ее собственная, — но об этом никто не пишет». Вернувшись домой с дипломом, она хотела лишь одного — продолжить учиться и писать.
Все изменилось августовским утром 2016 года. Лорен проснулась рано и спустилась вниз, где ее мама доставала из холодильника продукты, собираясь готовить завтрак. Они выпили по кружке кофе, болтая о том о сем, пока на сковородке жарилась яичница с колбасой. А за завтраком, пересев на барные стулья за высоким кухонным столом, мать и дочь вместе рассматривали фотографии недавно умершего кота. Горюя о потере питомца, они даже не подозревали, что пройдет много месяцев, прежде чем они снова смогут нормально поговорить друг с другом.
После еды Лорен вернулась к себе в спальню и уснула. «Что у нас на завтрак?» — спросила она маму через час. «Мы уже поели», — ответила мама. Она отметила странность вопроса Лорен, но не придала этому значения: без учебы и экзаменов следить за временем у Лорен уже не было необходимости, к тому же она увлеклась «Ходячими мертвецами», сериалом про зомби-апокалипсис, и смотрела его запоем, серию за серией.
Лорен снова отправилась спать и проснулась в середине дня. «Что на завтрак?» — спросила она.
К вечеру лоб ее стал горячим, а походка нетвердой. В коридоре она спотыкалась о ковер, а спускаясь по лестнице, так крепко хваталась за перила, что у нее побелели пальцы. Мама очень испугалась и, усадив ее в машину, отвезла в больницу.
Находясь в отделении экстренной медицинской помощи, Лорен осознавала, что ее окружают медсестры и врачи, но не могла вспомнить, зачем они пришли. «Мама, что случилось? Зачем мы привезли тебя в больницу?» — спрашивала она, не понимая, что на каталке сидит она сама. «Я теряю время», — повторяла она через каждые несколько минут как будто в первый раз. «Думаешь, у меня в голове может быть вирус?» — спрашивала она маму.
Занавеска отодвинулась, и к ним вошел врач в медицинском халате.
— Какой сейчас год? — спросил он. Лорен ответила правильно.
— В каком штате вы живете?
— Пенсильвания.
— Можете посчитать от ста до единицы?
Внезапно Лорен как одержимая потянулась к врачу и вцепилась в рубашку у него на груди. Оттолкнув его в другой конец комнаты, она впилась ногтями в руку испуганной медсестры. Маму, которая попыталась ее успокоить, Лорен оттолкнула так, что она упала на пол. По коридорам отделения неотложной помощи гулким эхом разнеслись шаги девятерых охранников, которые ворвались в палату как цунами и повисли на руках и ногах Лорен, пытаясь ее удержать.
— Вы что, не видите? Она же ходячая! — завопила Лорен, указывая на одну из охранниц. Раздался звонок для вызова подкрепления.
— Она на фенциклидине? — прокричал один охранник маме Лорен, которая все еще пыталась подняться с пола.
— Боже мой! — воскликнул другой охранник, поместив слова Лорен в голливудский контекст. — Она думает, что она в «Ходячих мертвецах».
