Печатается по изданию: Л.И. Корочкин, А.Т. Михайлов. ВВЕДЕНИЕ В НЕЙРОГЕНЕТИКУ. - М., 2000, с. 5-6, 104, 107, 242, 271
Нейрогенетика - сравнительно молодая наука, и, в сущности, ее развитие только-только начинается, хотя уже получено немало интересных результатов.
Что же это такое, нейрогенетика? Это дисциплина, развившаяся на стыке генетики, нейробиологии и биологии развития. Современная нейрогенетика обращает особое внимание на формирование нервных сетей в онтогенезе и при этом широко использует молекулярно-биологические методы, а также весь арсенал биохимических, физиологических и морфологических методов.
Нейрогенетика, следовательно, изучает морфогенетические, молекулярные и физиологические механизмы развития и функционирования нервной системы. При этом исследуются самые разнообразные объекты - млекопитающие, насекомые, моллюски, амфибии и др. Предпочтение, естественно, отдается генетически хорошо изученным объектам, таким, как дрозофила и мышь. В последнее время широко используются также быстро размножающиеся червь Caenorhabditis и рыбка Данио (zebra fish). Как и во всякой генетической работе, на первом этапе исследований ищут разнообразие по исследуемому признаку (например, по способности обучаться или по толщине коры головного мозга), затем с помощью обычных, принятых в генетике приемов определяют, детерминируются ли это разнообразие генетически. После этого начинают искать соответствующие гены и локализовывать их. Молекулярно-биологическая техника позволяет выделять эти гены и выявлять последовательность нуклеотидов, их составляющих (секвенирование), на основании чего можно "сконструировать" аминокислотную последовательность белка, кодируемого данным конкретным геном, и анализировать его возможное функциональное значение.
Большой интерес вызывает связь молекулярно-генетических событий, происходящих в дифференцирующихся нервных клетках в ходе индивидуального развития, с генезом их морфологических и функциональных свойств. Длительный период не было соответствующих подходов, которые позволили бы четко эту связь продемонстрировать. В настоящее время благодаря сочетанию классических генетических и молекулярных методов это удается сделать<…>.
Наконец, одной из центральных проблем молекулярной нейрогенетики являются механизмы обучения и памяти. Сейчас не вызывает сомнений сам факт генетической детерминированности способностей к обучению и запоминанию приобретаемых навыков. Однако когда заходит речь о том, каковы материальные основы этих процессов, возникает множество вопросов, на которые пытаются найти ответы. В связи с этим особый интерес имеют сравнительные аспекты нейрогенетики, исследование одних и тех же процессов у разных животных, характеризующихся определенными особенностями в поведении. Весьма эффективным в этом отношении может оказаться сравнительно-онтогенетический подход, когда степень дифференцированности нервной системы на разных стадиях индивидуального развития разных животных сопоставляется с тем набором поведенческих реакций, которые могут осуществляться в те же периоды онтогенеза.
Все нейральные функции от простого сенсорного ответа и моторной команды и до сложного познавательного поведения - зависят от слаженной работы ансамблей нервных клеток, формирующихся в ходе индивидуального развития.
Процесс дифференцировки нейрона, прохождения клеткой многоступенчатого пути от незрелого нейробласта до специализированного нейрона, обслуживается иерархической системой генов, взаимодействующих друг с другом и функционирующих на разных уровнях (Корочкин: рис. 5.1).
Стр. 242
<…>Гены контролируют не особенности поведения, не способы к обучению и запоминанию, а особенности организации мозга, составляющих его модулей и нейронных ансамблей. И уже через особенности этой организации наследуется специфика поведения как животных, так и человека. Гены, следовательно, детерминируют поведенческие признаки через управление развитием нервной системы в онтогенезе. Когда сложившаяся на основе генетической программы нервная система начинает функционировать, активация каких-либо генов для обеспечения специфичности этой функции не требуется. Можно сравнить эту ситуацию с реакцией свертывания крови. Все компоненты этой реакции возникают в результате функционирования генов, их кодирующих. Однако для того, чтобы после того, как вы порезали палец, свернулась кровь, активация этих генов не нужна.
В той области науки, которая носит название нейрогенетика, накоплен фактический материал, демонстрирующий, что особенности поведения животных и человека в значительной степени детерминированы генетически. Естественно, что гены, от которых зависят эти особенности, характеризуются определенной колеблемостью проявления их эффекта в рамках той или иной нормы реакции. Эта колеблемость (вариабельность) зависит от многих факторов, в первую очередь от генов-модификаторов, на ней также сказываются влияния внутренней (межклеточные морфогенетические взаимодействия, гормональный баланс и т.д.) и внешней среды, отражающиеся на разных уровнях (от транскрипционного до посттрансляционного) на характере экспрессии различных структурных генов, включая нейроспецифические.
Основной постулат, который мы старались обосновать в нашей книге заключается в том, что гены, "определяющие" поведенческие реакции, реализуют свое влияние в процессе индивидуального развития, "конструируя" специфическую организацию мозга, "выстраивая" (при участии морфогенетических реакций) ряды нейронных ансамблей (модулей), межнейронных отношений и синаптических контактов таким образом, что сложившаяся в онтогенезе морфофункциональная система как бы "преформирована" к осуществлению поведенческих актов именно таким, а не иным способом. И этот способ, этот вид поведения вариирует только в рамках соответствующей нормы реакции, детерминированной генетически, и присущ именно данной особи в силу специфичности, "индивидуализированности" геноконтролируемого развития нервной системы. <…>