Онтогенез. От клетки до человека

На более поздних этапах развития различные мутации могут вызвать специфические сбои поиска правильного пути конусами роста. В результате не образуются нужные связи или, наоборот, возникают ненужные. Некоторые клетки мозга синтезируют особую молекулу клеточной адгезии – L1CAM. Конусы роста с рецепторами, распознающими эту молекулу, будут двигаться по маршруту, размеченному секретирующими ее клетками. Мутации, влияющие на функции молекулы L1CAM, лишают конусы роста этого важного сигнала.[243],[244] У людей с такими мутациями не хватает связей между левым и правым полушарием мозга, а также между головным и спинным мозгом. Это приводит к нарушению двигательной функции и ряду других проблем. Встречаются также мутации в генах, кодирующих белки системы ROBO/SLIT (напомню, что она контролирует пересечение аксонами срединной линии). В этом случае конусы роста, которые должны пересечь среднюю линию, не могут этого сделать из-за повышенной чувствительности к ROBO. Носители этих мутаций страдают от зрительных расстройств и нарушений координации движения.[245]

В этой главе я попытался объяснить общие принципы, контролирующие формирование нервной системы на ранних этапах развития. При этом я привел несколько примеров поиска пути аксонами и упомянул несколько названий сигнальных молекул. Боюсь, что из-за такого изложения материала у вас могло сложиться неверное представление о развитии нервной системы, которое я хотел бы развеять. Во-первых, могло показаться, что вся «паутина проводов» находится под контролем двух или трех молекул. Это совершенно не так: в нервной системе есть множество разных белков, направляющих движение конусов роста, и при этом разные конусы роста реагируют на разные белки. Эти белки, как правило, работают в разных сочетаниях. Даже если бы в каждой области нервной системы синтезировалось только два белка, выбор двух молекул из тысячи дал бы миллион возможных комбинаций. На самом же деле в одном и том же месте могут синтезироваться десятки разных белков, а значит, число возможных комбинаций выражается единицей с большим количеством нулей, чем знаков на одной строке этой книги. Вспомним, что сотни миллионов телефонных номеров, существующих в современном мире, представляют собой комбинации всего лишь десяти цифр (0–9). Скорее всего, развивающаяся нервная система способна образовывать так много различных типов связей именно за счет комбинаторики молекул, направляющих рост аксонов. Во-вторых, у вас могло сложиться впечатление, что развитие нервной системы хорошо изучено. Это тоже не так. Есть несколько относительно неплохо изученных примеров, позволяющих сделать вывод об общих принципах поиска пути конусами роста (к их числу относятся те, о которых я говорил в этой главе). Скорее всего, эти общие принципы, какими мы их себе представляем в данный момент, в целом верны. Однако между пониманием общих принципов и знанием того, как именно каждая часть мозга оплетается нервными волокнами, лежит долгий путь, и нам лишь предстоит его пройти.

Механизм, при помощи которого конусы роста ищут путь к цели, обеспечивает формирование основных нейронных связей, но до безупречной точности еще далеко. Она возникнет благодаря сигналам, проходящим по аксонам уже сформированной нервной системы. Процесс усовершенствования структуры и укрепления связей продолжается всю жизнь. Поскольку он происходит на более поздних этапах развития (в основном уже после рождения), мы обсудим его механизмы позже (см. главу 15).

Часть IIIПоследние штрихи

Глава 14Рожденные смертными

В расцвете жизни носим мы в себе смерть.

Книга общественного богослужения

Один из многих парадоксов человеческой жизни заключается в том, что она зависит от смерти – смерти огромного количества отдельных клеток вполне здорового организма. Я говорю не о случайной гибели от неизбежных повреждений и не о смерти от бактериальных или вирусных инфекций. Речь идет о преднамеренном самоубийстве, когда клетки активируют белки, запускающие контролируемый процесс их разрушения. Было подсчитано, что таким образом погибают – в ходе абсолютно нормального развития – более половины клеток эмбриона. Поскольку клетки сами избирают путь саморазрушения, этот процесс также называют «избирательной гибелью клеток».[246]