Холл и Росбаш встречаются, играют вместе в баскетбол, вспоминают КалТех, обсуждают дрозофилу и мутантов, полученных еще в 1968 году выдающимся хронобиологом Рональдом Конопкой. Тот близко подобрался к тайне, заявил о возможном существовании «функционального гена» на Х-хромосоме, который влияет на изменения нормального 24-часового ритма дрозофилы. Конопка рано вышел не пенсию, в 1990 году, тогда же и была опубликована научная статья о роли гена clock и ритмах активности плодовых мушек. Холл и Росбаш – соавторы Конопки.
Майкл Янг родился в послевоенное непростое, но более спокойное время, а место рождения, курортный Майами, формировало у любознательного мальчишки свои интересы: птицы и рептилии не только обитали в зоопарках, но и залетали и заползали в сады и дворы жилых домов. А книги? Родители интересы сына не разделяли, но поддерживали, как могли, покупая книги о животных и растениях. Прочитанные в них факты захватывали: перелетные птицы, например, владеют особенным даром, помогающим им ориентироваться. Про внутренние часы в книгах тоже говорилось, но о том, как они работают, – нет. Как стать ученым, тоже было не очень понятно. Медицина казалась самым правильным направлением – по мнению отца, эта профессия точно могла приносить доход. Янг, поступив в Техасский университет в Остине, попал в окружение, которое интересовалось молекулярной биологией. Он начал посещать дополнительные летние курсы у генетика Бёрка Джадда и изучать плодовых мушек. Оказалось, что с хромосомами дрозофил можно экспериментировать, появилась идея подобраться поближе к генам: какие из них и как играют роль в поведенческой жизни мушек? Пока студент Янг размышлял, как это сделать, уже упомянутый Конопка опубликовал первую статью о мутантах-дрозофилах, а пути Холла и Росбаша были устремлены к точке пересечения.
Янг написал Конопке, что хочет получить мутантов и проверить свои предположения. Он быстро получил ответ, но главное, понял, что его больше всего увлекает: новой ген period, который довольно странно себя вел. Но с какой стороны подступиться, чтобы прояснить связи между генами и поведением? Непонятно! Возможно, циркадианный ритм стоит взять за отправную точку? Отведенное на дипломные исследования в лаборатории в Остине время подошло к концу, он получил позицию постдока в Стэнфорде в 1975 году. И снова везет с ментором. Лабораторией молекулярной биологии руководит Дэвид Хогнесс – выдающийся ученый, как раз в этот период связывающий области молекулярной и генетической биологии в новую – биологию развития.
В лаборатории Хогнесса начали использовать предложенный коллегами новый метод по созданию рекомбинантной ДНК (клонирование ДНК). Янг продолжил исследования дрозофил-мутантов, применяя его, пытаясь определить, какие гены дрозофилы на какие фенотипы[76] влияют. Но и «постдочное» время закончилось, нужно было искать место работы. В 1978 году Янг переехал в Нью-Йорк, получив позицию в Рокфеллеровском университете – научное заведение, известное своими фундаментальными исследованиями, было основано в год получения первой Нобелевские премии; только по физиологии или медицине ее получили 22 ученых, имеющих прямое отношение к этому биомедицинскому университету.
В планы молодого Янга входило за несколько лет управиться с волнующими его вопросами, среди которых важный – ген period, то, как он влияет на поведение дрозофил, конкретно на ритм их покоя и активности. Отведенного на эти исследования периода в пять-шесть лет, во время которого гипотезы, казалось, объясняющие механизм «работы гена», сменялись одна за другой, оказалось недостаточно, для научного успеха потребовалось почти четыре десятилетия.
Выяснилось, что еще Джефф Холл и Майкл Росбаш занимаются такой же темой. Первые независимые публикации двух научных групп, посвященные «временнóму гену», и первые результаты молекулярных исследований циркадианных ритмов появились в журналах Cell и Nature в 1984 году. Как избежать соперничества и продвинуться в исследованиях? Янг со своей группой студентов и постдоков решил заняться поиском хотя бы еще одного гена, который участвует в работе биологических часов. Свою идею – найти во что бы то ни стало неизвестное нечто – Янг в нобелевской биографии назовет «агностическим подходом». Тысячи прилежных исследований требовали чрезвычайного терпения и высокого мастерства, удача пришла в 1990 году – обнаружили ген, названный timeless, его «поведенческие свойства» были похожи на уже хорошо изученный ген period. Казалось, понимание циркадианных ритмов близко. Были получены гранты на продолжение хронобиологических исследований, и обе лаборатории в параллельных рядах мчались к достижению уже одной цели: понять механизм внутреннего времени.
Майкл Янг (на конец 2021 года) все еще служит профессором Рокфеллеровского университета, возглавляя лабораторию генетики, позицию «полного профессора»[77] он получил в 1988 году. Майкл Росбаш – профессор нейробиологии университета Брандейса, у Джеффа Холла официальная научная карьера закончилась в 2007 году, ему тогда было 62 года, последние его научные статьи датируются 2006 годом. Что же с ним случилось?
К нобелевским лауреатам особенное отношение после получения премии в течение года – до следующей премии и новых имен – научные журналисты публикуют немало статей о героях года, записывают подкасты с ними, из архивов вытаскивают старые интервью, стряхивая с них пыль. К мнению нобелевских профессоров прислушиваются – это же суждения избранных, почти пророков. На интервью Джеффа Холла, опубликованное в 2008 году в разделе «Вопросы-ответы» научного британского журнала Current Biology, снова, спустя десятилетие, обратили пристальное внимание. К этому времени Холл уже объявил об уходе из науки, перебрался из университетского городка в Уолтеме в северо-восточный штат Мэн. Почему? «У меня заканчиваются деньги на исследования», – именно так ответил Холл в 2007 году, несмотря на то что любовь к мушкам не прошла и его группа могла и дальше «продуктивно взаимодействовать с ними».
Вопросы финансирования научных исследований вынуждают ученых думать не о тех предметах и материях, в которых они лучше всего разбираются, а о том, где и как найти деньги, чтобы выжить, если ты не «полный профессор», имеющий постоянное финансирование. Не сам процесс получения грантов – проблема. Во всем «продвинутом» научном мире ученые регулярно должны запрашивать деньги у различных частных или государственных фондов на собственные исследования, исследования своих групп и лабораторий и постоянно зависеть от решения комиссий, которые выделяют эти субсидии. «Но что, если заявителей так много (как сейчас), что даже одобренное предложение ни к чему не приведет просителя или заставит исследовательскую группу преждевременно остановиться, – поднимает актуальную и сегодня проблему Холл. – Что, если ситуация ухудшится? Если правительство настроено против науки, то оно будет тратить свои ресурсы на международный авантюризм». Холл признает, что в течение многих лет у него была возможность работать за счет таких грантов, но «в моем последнем вздохе чувствуется повышенное беспокойство о биологах, которые только начинают или находятся в середине карьеры».
Спустя 10 лет после последнего крупного прорыва в исследованиях биологических ритмов плодовой мушки, в 2009 году, Холл, Росбаш, Янг получат первую большую (с довольно приличной суммой вознаграждения в 500 тыс. долларов США) премию Грубера по нейронаукам; в 2011 году прилетает «благая весть» о премии Луизы Гросс Хорвиц – Колумбийский университет присуждает ее за вклад в фундаментальные исследования в области биологии или биохимии; в 2012 году они получают престижную канадскую «биомедицинскую» награду фонда Гайрднера и за исследования молекулярных основ циркадианных ритмов премию Мэссри; в 2013 году – премию фонда Уайли, основанную лауреатом Нобелевской премии 1999 года биологом Гюнтером Блобелом, и премию Шао, которую получают те, кто «содействует общественному прогрессу, повышает качество жизни и обогащает духовную цивилизацию человечества». Удача не приходит одна. Но если вы однажды задумаетесь, почему в нашем современном мире есть еще много таинственных и странных явлений, понимание которых могло бы изменить отношение к миру или только к своей жизни, вспомните о правиле G; возможно, чтобы достичь цели, кому-то не хватает лишь одного компонента.
Глава VСон от рождения до смерти
Принято считать, что мы проводим треть жизни во сне, остальное время бодрствуем. Бодрствование – это все наше осознанное бытие, включая активную и пассивную деятельность, и если определить каждое действие отдельно, то не останется никакого сомнения, что для сна действительно отводится значительная часть времени нашей жизни – больше, чем для любого другого вида занятий или отдыха. Как так получилось, что мы нуждаемся в таком количестве сна? Какую роль в этом сыграла эволюция? Это те вопросы, на которые мы и стремимся ответить в этой книге.
Если сон не играет жизненно важную роль, то это самая большая ошибка, когда-либо допущенная эволюцией.
Известный исследователь сна Аллан Рехтшаффен[78] замечал, что если сон не играет жизненно важную роль, то это самая большая ошибка, когда-либо допущенная эволюцией. Рехтшаффен всю жизнь разгадывал тайну сна и довольно много времени в последней четверти XX века проводил, наблюдая за лабораторными крысами, которых лишал сна. Сооруженный для экспериментов аппарат назывался «диск над водой»[79]. В поддон с водой был установлен довольно большой диск, который мог медленно вращаться. На нем, разделенном пополам плексигласовой стенкой, сидели две крысы с вживленными в их мозг электродами. Участницы эксперимента получали все, что им было нужно, но одной из них не позволяли спать. Едва электроды регистрировали начало сна, диск начинал медленно поворачиваться, и если крыса не просыпалась и не проходила на несколько шагов вперед – против движения диска, то обязательно попадала в воду, не самое предпочитаемое место обитания грызунов. Хотя редкие исключения в эксперименте фиксировались: в не очень глубокий поддон наливали воды столько, чтобы она доставала крысам «по колено», и самые умные из животных, попадая в воду, умудрялись в ней засыпать. Видели гиппопотамов, погруженных в водоемы зоопарков? Так примерно выглядели спящие крысы в экспериментах Рехтшаффена: из воды торчали нос, глаза и уши умных крыс. Вторая крыса служила контрольным субъектом. Она должна была передвигаться в противоположную сторону от первой крысы каждый раз, когда диск вращался, но могла спать в любое время, когда диск оставался неподвижным. Спустя две-три недели крыса, которой не позволяли спать, погибала. Результаты многочисленных наблюдений интерпретировали как свидетельство того, что сон жизненно необходим.