Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Университет Пердью был одним из ведущих центров исследования электрофизиологии в мире, так что талантов здесь хватало. Джефф решил привлечь к работе наиболее способных студентов физического факультета. Его первым уловом был Кен Робинсон, который после первого же занятия у Джеффа оставил изучение физики вакуума. Он благоговел перед Джеффом. “У него было самое точное и интуитивное представление о физике и математике среди всех людей, которых я когда-либо знал, – рассказывал мне Робинсон. – Я был очарован”.

Затем под влиянием Джеффа Ричард Нучителли отвлекся от инженерии твердых материалов. “Кто бы мог подумать, что клетки способны производить электрический ток”, – восхищался Нучителли пятьдесят лет спустя. Он бросил физику и несколько семестров ускоренно штудировал биологию, чтобы догнать остальных членов группы. Его приняли с радостью. “Он был самым талантливым техником из всех, что я видел”, – сообщил Робинсон. В 1974 году Нучителли сконструировал для Джеффа новое измерительное устройство, названное вибрирующим зондом. Оно было в сто раз чувствительнее и мощнее всего, что существовало ранее. С помощью этого устройства команда приступила к исследованию слабеньких электрических токов, распространявшихся над поверхностью оплодотворенных яйцеклеток водорослей. Эти токи намного слабее тех, что вызывают потенциал действия. Исследователи назвали их физиологическими токами. Они не только слабые, но и постоянные: в отличие от потенциалов действия, колеблющихся, как стробоскопический свет, физиологические токи исходят из организмов, как свет обычной лампочки.

По-видимому, электрическое поле определяет ориентацию водорослей, позволяя расти точно по направлению к солнечному свету. Но что оно дает другим организмам? Джефф решил создать слабое электрическое поле, тщательно имитируя природное, излучаемое яйцеклетками бурых водорослей, и воздействовать им на других живых существ.

Первый этап: нейроны спинного мозга лягушки. Этот выбор сделал биофизик группы Мумин Пу в соответствии со столетней традицией, зародившейся в экспериментах Гальвани. Пу сажал клетки в чашки Петри, помещал их в электрическое поле и ждал. Он наблюдал любопытные изменения. По мере того как нейрон отращивал нейриты (этим общим термином называют все отростки нейронов – как аксоны, так и дендриты), те быстрее продвигались в сторону положительного электрода. Казалось, они предпочитают именно эту сторону электрического поля[248].

Возвращаясь на минуту к ионам Фарадея, заметим, что не только ионы предпочитают определенную “сторону” электрического поля. Оказывается, такие предпочтения есть и у целых клеток. Исследователи из группы Джеффа не первыми наблюдали такое поведение: люди обнаружили явление электротаксиса (перемещения клеток под действием электричества) еще в 1920-е годы[249]. И это их ошеломило. Не существовало никакого правдоподобного объяснения тому, что группы клеток перемещаются по чашке Петри под действием электрического поля. Исследователи списывали это явление на некий малопонятный химический эффект и старались его игнорировать. Но теперь ученые из лаборатории Джеффа впервые заполучили необходимый инструмент и новые знания для подробного изучения этого феномена.

Эксперименты и теории, зародившиеся в лаборатории Джеффа, создали единое направление клеточной электрофизиологии, которое ранее выходило за пределы нейробиологии и представляло собой набор разрозненных данных в рамках нескольких отдельных дисциплин. Многие студенты считали лабораторию своим вторым домом. Джефф был невероятно предан науке и своим коллегам. Робинсон был вдохновлен его бесстрашными поисками истины. “Он никогда не подстраивал результаты под гипотезу, только наоборот”, – рассказывал он мне. “Если твой результат не соответствовал остальным данным, он не расстраивался, – добавлял Нучителли. – Он оставлял все и говорил, что нужно изучить это и понять, о чем это нам говорит”. Мумин Пу теперь стал одним из ведущих специалистов в области нейробиологии и работает одновременно в Университете Калифорнии в Беркли и в Китайской академии наук. Ближайший круг сотрудников Джеффа был его семьей. А потом появился Ричард Боргенс.

Техасец

Переход Ричарда Боргенса в лабораторию Джеффа затянулся на несколько лет. Когда Джефф поинтересовался, почему так вышло, Боргенс вместо ответа протянул ему пластинку с записями своей группы Briks[250].