Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Но лишь до тех пор, пока она не начнет превращаться во что-то другое. И это отражается на величине мембранного потенциала клетки[326]. Мы знаем величину мембранного потенциала нейрона (–70 милливольт). Такой же потенциал у клеток кожи. Однако костные клетки имеют более высокий мембранный потенциал – твердый и постоянный показатель –90 милливольт. А мембранный потенциал жировых клеток колеблется где-то на уровне –50 милливольт. Но общим для всех клеток является то, что с помощью ионных токов они поддерживают мембранный потенциал покоя, определяющий их идентичность. Низкий мембранный потенциал стволовых клеток позволяет им превращаться в любые другие клетки. Но когда стволовая клетка становится клеткой костной, нервной или кожной ткани, больше она уже не меняется. Она лишь идет дальше намеченным путем, примерно как мы с вами.

Применение чувствительных к электричеству красителей позволило наблюдать за одновременным развертыванием всех этих электрических превращений в реальном времени. Разные группы клеток приобретали окраску в разное время, образуя на поверхности эмбриона картины разгорающейся и затухающей активности. Многие группы эмбриональных клеток имели мембранный потенциал около нуля. Но в каждый конкретный момент времени были участки с потенциалом –30 милливольт или, может быть, –50 милливольт. Участки клеток медленно разгорались, как огни города лилипутов. Выглядело это очень красиво, но для построения какой-либо обоснованной теории этого было недостаточно.

Одним осенним вечером 2009 года, после дневных наблюдений такого эмбрионального свечения, Адамс решила оставить камеру включенной на всю ночь. Она не ждала ничего особенного. Возможно, крохотные развивающиеся эмбрионы начнут покачиваться, и она получит множество расплывчатых и бесполезных снимков. Но от зрелища, которое она обнаружила утром следующего дня, у нее буквально отвисла челюсть[327].

На невыразительной в целом гладкой поверхности эмбриона лягушки гиперполяризованные (отрицательно заряженные) области ярко сверкали на темном фоне деполяризованных клеток, как и прежде. Но теперь, когда лягушонок продолжал развиваться, эти случайные светящиеся пятна, разбросанные на темной поверхности, начали складываться в единую картину, которая невероятным образом напоминала пару глаз и рот. А потом, когда эти химеры погасли, на их месте стали вырисовываться реальные физические формы. Точно в том месте, где электрическое свечение обозначило глаза, вскоре сформировались два настоящих глаза. Там, где на светящейся картине был призрачный рот, начала формироваться реальная структура рта.

Вскоре все структуры тела сформировались именно в тех местах, где Адамс видела их электрические прообразы. Оказывается, можно не только соотнести мембранный потенциал с конкретной тканью, но и предсказать тип образующейся ткани и ее точную форму. Все стало предельно ясно: электрические сигналы кодировали расположение анатомических структур[328].

Возник следующий достаточно важный вопрос: необходимы ли эти сигналы для образования нормальной головы и морды? Или это лишь малозначимое сопутствующее свечение? Чтобы ответить на вопрос, Адамс и Левин должны были доказать, что отключение электричества приводит к нарушению нормального развития. Когда они прервали поток ионов, ответственных за появление предсказательного образа, именно это и произошло: помимо изменения характера экспрессии генов деформировались морды, образующиеся в результате электрического хаоса после удаления этого индикаторного шаблона[329].

Так что же именно они прерывали? И как незрелые новорожденные клетки могли общаться друг с другом, передавая информацию о своем потенциале или о том, какую часть тела им нужно формировать? Как мембранный потенциал передавался от клетки к клетке? Что ж, вспомните о щелевых контактах. Они начинают формироваться в момент образования зиготы – самой первой клетки, образующейся при слиянии яйцеклетки и сперматозоида. Щелевые контакты сразу создают клеточную коммуникационную сеть, не имеющую отношения к нервной системе, но связывающую клетки друг с другом[330]. Каждая отделяющаяся новая клетка уже соединена с соседними. Задолго до формирования синапсов между нервными клетками наши еще не возбуждающиеся эмбриональные клетки уже имеют другой, электрический и гораздо более быстрый способ коммуникации.