Дрессированные золотые рыбки

Изучение биохимических механизмов памяти - одна из самых увлекательных и малоисследованных областей. По-видимому, именно здесь нас ожидают наиболее грандиозные открытия в ближайшие десятилетия. А пока багаж наших знаний, к сожалению, невелик. Кое-что уже сделано. И это кое-что заставляет о многом задуматься. Например, опыты с дрессированными золотыми рыбками.

Золотистого карася, его обычно называют золотой рыбкой, оказывается, можно дрессировать. Для опытов брали длинный стеклянный аквариум с перегородкой посредине. Перегородка, однако, не доходила до самого верха. Если аквариум заливали водой, то золотая рыбка могла при желании переплыть из одного конца аквариума в другой над перегородкой. В каждой половинке этого учебного класса вдоль боковых стенок прикреплялись металлические сетки, служившие электродами. Если через сетку пропускали слабый ток, рыбка получала слабый удар. На торцовых сторонах аквариума располагались обычные электрические лампочки.

Аквариум помещали в темную комнату. Затем зажигали лампочку в том отсеке, где плавала рыбка-ученица. Спустя двадцать секунд через сетку-электрод пропускали ток. Спасаясь от электрического удара, золотая рыбка перебиралась в темный отсек, где ее ничто не беспокоило. Урок повторяли многократно.

Рыбки довольно легко обучались переплывать из одного отсека в другой только при зажигании одной лампочки, которая предупреждала их, что скоро последует серия неприятных электрических разрядов. Следовательно, вся разница между дрессированными и недрессированными золотыми рыбками состояла в том, что первые переплывали в темную часть аквариума при зажигании одной лампочки. Необученные убегали ц темноту только после легких электрических ударов. Свет не вызвал у них никаких отрицательных эмоций.

С помощью очень тонкой иглы группе золотистых карасей под череп вводили очень небольшое количество антибиотика пуромицина. И вот тут обнаружились совершенно неожиданные вещи. Оказалось, что, когда антибиотик вводили немедленно после урока, караси начисто забывали все, чему их учили. А если такое же количество пуромицина вводили в мозг через час после окончания урока, золотые рыбки твердо помнили все, чему их научили.

Этот, казалось бы, простой опыт наводил на серьезные размышления. Ход рассуждения у экспериментаторов был примерно следующим. Если после окончания " урока проходил час, то в памяти карасей успевало "записаться" содержание уроков, и антибиотик уже не мог помешать этому. Если это так, рассуждали ученые, надо знать, по крайней мере, как и на что действует пуромицин.

Вспомним основные этапы биосинтеза белка. Молекула собирается из аминокислот. События развертываются в следующей последовательности. Сначала аминокислота активируется. Этот процесс идет с помощью специального фермента и уже знакомой нам аденозинтрифосфорной кислоты - универсального источника энергии живой клетки. Затем активированная аминокислота взаимодействует с транспортной рибонуклеиновой кислотой. Т-РНК "подтягивают" (транспортируют) аминокислоты к рибосомам. Именно здесь происходит сборка белковых молекул.

Информация о том, какой белок должен быть построен, поступает от молекул ДНК. Этот процесс тоже идет в определенной последовательности. Сначала информация о том, какой белок надо строить, передается от ДНК так называемой м-РНК. Она, как и все другие нуклеиновые кислоты, состоит из нуклеотидов. Так вот, сочетание трех нуклеотидов и определяет, какая именно аминокислота из двадцати будет включаться в белок.

А потом наступает процесс синтеза белка на рибосоме. С одной стороны к ней подходит переносимая т-РНК аминокислота, а с другой - несущая информацию о том, какой белок надо строить, м-РНК. Рибосома двигается вдоль м-РНК и "считывает" записанную в ней информацию. Аминокислоты включаются в полипептидные цепи, из которых формируется молекула белка.

А теперь вернемся к антибиотику пуромицину, о котором речь шла выше. Оказалось, что он останавливает образование полипептидной "Цепи на рибосоме. Делает это он необычным способом. Сама молекула пуромицина присоединяется к концу полипептидной цепи, блокирует его, и ее рост прекращается/Образуется укороченная полипептидная цепь. Более того, она оканчивается пуромицином, который в нормальных условиях у карасей никогда не встречается.

Но ведь пуромицин, который вводили золотым рыбкам, мешал им запомнить содержание урока, когда антибиотик давали сразу после окончания дрессировки. Механизм памяти, рассуждали исследователи, по-видимому, связан с синтезом белка. Если помешать этому, рыбки не помнят урока. Если же белок синтезировался, введение пуромицина ему повредить не может. И рыбки сохраняют знания, полученные в процессе дрессировки.

Это было смелое предположение. Оно вызвало огромный интерес, хотя трактовка опытов разными учеными и не была единодушной.

Один из авторов увлекательных экспериментов с золотыми рыбками, Б. Агранов, как-то заметил: "Сейчас, на пороге захватывающих открытий в области биологии мозга, четко поставленные эксперименты важнее любых самых смелых теорий. И надо сказать, некоторые привычные представления, обязанные долговременной памяти самих исследователей, работающих в этой области, часто служат препятствием, а не подспорьем в изучении всех имеющихся возможностей".

Слова известного ученого, по-видимому, довольно точно отражают ситуацию, сложившуюся в этой захватывающей области современной биохимии.