Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Таким образом, четкое понимание сути электрома может помочь контролировать геном почти с той же легкостью, с которой мы контролируем работу аппаратного и программного обеспечения компьютера. Майкл Левин из Университета Тафтса принадлежит к числу ученых, которые подтвердили способность электробиологических факторов регулировать работу генов и тем самым нашли возможность влиять на другие системы, ранее казавшиеся неподвластными прицельному контролю. Левин считает, что более глубокое понимание биоэлектричества позволит нам выйти на некий биоэлектрический код, записанный не в генах, а в ионах и ионных каналах. Он определяет сложные биологические процессы, формирующие тело человека в утробе матери за счет регуляции программ роста и гибели клеток. Этот биоэлектрический код обеспечивает сохранение формы тела на протяжении всей жизни, он ограничивает деление клеток, подобно садовнику, подрезающему куст, так что человек остается узнаваемым. А если этот код поддается расшифровке и манипуляциям, значит, его можно использовать для программируемой перестройки физической формы человека, избавив его от врожденных дефектов и рака (подробнее на эту тему мы поговорим в главах 7 и 8). Если нам удастся описать электрические свойства биологических тканей (то есть описать человеческий электром), как мы описываем их генетическое строение, мы сможем взломать биоэлектрический код человека.

Когда мы задумываемся о происхождении жизни, в первую очередь в голову приходит мысль о генетическом коде. Как появились молекулы ДНК и РНК и как они позволили воспроизводить жизнь со всеми ее проявлениями? Но есть вторая, не менее важная мысль, которая обычно никому в голову не приходит: откуда взялась клеточная мембрана?[132]

Клеточная мембрана важна по нескольким причинам. Первая – сугубо практическая. Если бы все молекулы ДНК и РНК, воспроизводящие все элементы, все нуклеотиды и аминокислоты, которые нужны нам для жизни, не удерживались бы в какой-то емкости, они просто расплылись бы во все стороны в бесконечном супе. Чтобы сделать что-то полезное из составных элементов жизни, их нужно удерживать рядом друг с другом. В этом и заключается роль мембраны – самой недооцененной эволюционной инновации.

Но мембрана играет еще и другую, даже более важную роль. Она отделяет внутреннее пространство клетки от внешней среды. И поскольку все известные клетки всегда содержат разные типы ионов, как только появляется мембрана, сразу появляется и напряжение – простая физика. Остается лишь добавить белки для образования мембранных каналов, по которым ионы входят в клетку и выходят из нее.

Ионные каналы возникли приблизительно 3 миллиарда лет назад. Растения, грибы, животные – все мы унаследовали их от наших эукариотических предков. Совершенно очевидно, что передача сигналов началась не с натриевых каналов – они появились только примерно в одно время с нервной системой, около 600 миллионов лет назад[133]. В 2015 году нейробиолог Гарольд Зейкон проанализировал эволюционную историю ионных каналов и установил, что большинство семейств ионных каналов происходят от нашего древнейшего известного предка[134]. Он обнаружил, что кирпичики для построения натриевых каналов существовали уже в самых первых ионных каналах – калиевых каналах. Вообще говоря, калиевый канал сравним с кубиком лего, из которого впоследствии сформировалось большинство других каналов, в том числе натриевые и кальциевые каналы. “Мотив, позволяющий калию проходить через канал, является очень древним и консервативным. Он почти одинаковый во всех организмах, от бактерий до нас, – сообщает Зейкон. – Ген этого канала есть у нас, в каждой клетке нашего тела и, вероятно, в каждой клетке на Земле”.

Действительно, этот молекулярный мотив первого ионного канала до сих пор сохраняется в клетках бактерий. Все последующие каналы и насосы происходят от этого предкового гена.

Вывод такой: разделение ионов и их перенос через мембрану – важнейшие условия для существования всех живых организмов. Это не изобретение нервной системы, и пока мы еще не в полной мере осознали, как природа может использовать электрический потенциал. Хотя буквально все клетки применяют это “самодельное” электричество, мы до сих пор откровенно недооцениваем широчайший спектр процессов, в которых оно задействовано. Совершенно очевидно, что эта тема не раскрыта полностью в учебниках по биологии, по крайней мере не раскрыта в той степени, чтобы любой человек мог оценить важность и роль электрической составляющей жизни. Элементы, проходящие через наши мембраны, такие как ионы натрия, кальция или хлора, являются остатками звездной пыли. Если где-то во вселенной существуют какие-то другие клетки, это свойство должно роднить нас с ними. “Возможно, это общее свойство всех клеток во вселенной”, – заметил Зейкон.