РНК клетки памяти / Memory cell RNA
Из "Загадки мироздания" Айзека Азимова
"У человека имеется не только психологическое и биологическое «я», но и химическое тоже. … Даже если 2 белка состоят из одних и тех же аминокислот…
Нервная система состоит из множества микроскопических клеток – нейронов. Они имеют неправильную форму с выпирающими в том или ином направлении отростками. Эти отростки называются «дендритами», от латинского слова, означающего «дерево», потому что похожи на ветви дерева. Самые длинные отростки носят название «аксоны» и могут достигать в длину несколько сантиметров, а то и дециметров. Дендриты или аксоны одного нейрона могут подходить очень близко к другим нейронам, но никогда не коснутся их. Между ними всегда будет изолирующее пространство – синапс.
Однако, как ни странно, оказалось, что самая высокая концентрация РНК обнаруживается в клетках мозга, которые не растут, не размножаются и ничего не вырабатывают. Для чего же в них столько РНК? … В 1950-х годах шведский невролог Холтер Хиден в университете Гетеборга, ставя эксперименты на крысах, установил, что в клетках мозга крыс, которым приходилось учиться, содержание РНК оказывалось в среднем на 12% выше, чем у крыс, которые жили вольготно и спокойно.
Т.о., можно было сделать вывод, что РНК необходима для обучения, а, следовательно, и для запоминания (без которого обучение невозможно представить). Но мыслимо ли это? Можно представить себе, что комбинаций из сотен миллиардов клеток, содержащих замкнутое кольцо нервного тока, достаточно для хранения всех воспоминаний жизни. Но неужели для всех этих же воспоминаний может хватить различных вариантов молекул одного и того же вещества?
Давайте посмотрим. Молекула РНК представляет собой длинную цепочку, состоящую из четырех родственных, но четко различающихся между собой элементов. Каждое звено цепочки – это один из этих четырех элементов. Обозначим их как A, B, C и D. Соответственно, для цепочки, состоящей всего из двух звеньев, возможно представить 4х4, то есть 16 вариантов: AA AB AC AD BA BB BC BD CA CB CC CD DA DB DC DD. Соответственно, для цепочки из трех звеньев таких вариантов может быть уже 4х4х4, то есть 64, и т.д.
По мере удлинения цепочки количество возможных комбинаций ее структурных единиц возрастает с катастрофической скоростью. Молекула РНК, состоящая всего из 25 элементов, может принять любой из квадриллиона возможных вариантов. Таким образом, если считать, что каждое ощущение, когда-либо испытанное человеком в жизни, записывается в виде отдельной молекулы РНК, то длины молекулы в 25 элементов окажется вполне достаточно.
На самом же деле молекулы РНК состоят из сотен элементов, а не из двух с половиной десятков. Поэтому нет никаких сомнений в том, что молекула РНК – инструмент, вполне пригодный для записи любых учебных сведений и прочих воспоминаний, накапливаемых человеком за всю жизнь, а также в миллион раз большего объема информации.
Итак, предположим, что действительно имеется картина такой вот «РНК-памяти». Все клетки организма быстро и с легкостью умеют вырабатывать РНК. Но, как правило, подавляющее большинство клеток способны создавать лишь небольшое количество вариантов этого вещества для своих узкоспецифических задач. Остается предположить, что в клетках мозга, напротив, может вырабатываться бесчисленное множество вариантов РНК, так что каждое новое ощущение вызывает образование новой РНК, несколько отличающейся от всех предыдущих, и в будущем обращение к этой молекуле позволит возродить и породившее ее ощущение.
И действительно, в ходе своих опытов Хиден установил, что в мозгу крыс, подвергавшихся принудительному обучению, не только увеличивалась концентрация РНК, но и сами молекулы видоизменялись. Менялось соотношение 4-х структурных элементов между собой, появлялись новые их комбинации, отличающиеся от обычных.
(Хиден из Нарутопедии: Хиден (秘伝, "Секретно"), часто называются Хидзюцу (秘術, "Секретная техника") — секретные техники кланoв, передающиеся из поколения в поколение в определённых регионах или кланах. Группы, обладающие этими техниками, обычно скрывают информацию о них, чтобы гарантировать, что никто, помимо членов группы или клана, не узнал о них. Таким образом, они передаются в устной форме вместо того, чтобы быть зафиксированными в письменной форме. И был Хидан - бессмертный напарник Какузу с 5 сердцами).
Каким же образом клетка мозга реагирует на ощущение путем образования молекулы РНК? Формируется ли вариант молекулы случайным образом, а затем «приписывается» определенному ощущению? Если да, то может ли получиться так, что один и тот же вариант молекулы будет образован несколько раз в течении жизни человека и каждый раз будет «назначен» новому воспоминанию, не смешаются ли воспоминания между собой в таком случае? Скорее всего, такого происходить в любом случае не должно хотя бы потому, что количество потенциально возможных вариантов настолько велико, что вероятность повторного выпадения одной и той же комбинации стремится к нулю.
Однако вполне возможно, что для каждого определенного ощущения имеется свойственная только ему комбинация РНК, то есть одно и то же ощущение «записывается» одной и той же РНК у всех живых существ.
...
из "Человеческий мозг" Айзека Азимова:
В компьютерах память можно установить произвольно, меняя магнитные свойства ленты. Эти изменения можно законсервировать, сохранить на носителе для последующего использования по мере необходимости. Не происходит ли нечто аналогичное в человеческом мозге? В настоящее время самое пристальное внимание исследователей привлечено к рибонуклеиновой кислоте (сокращенно РНК), которая, и это весьма удивительно, содержится в больших количествах в нервных клетках. В них РНК больше, чем в клетках других типов. Я сказал «удивительно» не случайно, потому что РНК участвует в синтезе белка, и обычно ее бывает много в клетках, которые синтезируют много белка либо для его секреции, либо в силу их интенсивного роста. Нервная клетка не относится ни к одному из перечисленных типов, поэтому большое количество в ней РНК наводит на некоторые размышления.
Молекулы РНК необычайно велики, они состоят из сотен и даже тысяч субъединиц четырех видов. Возможное число различных сочетаний этих субъединиц внутри молекулы РНК астрономически велико - это намного больше того миллиона миллиардов, о которых я упомянул в начале этого раздела. Каждое сочетание представляет отдельную молекулу РНК, которая, в свою очередь, может синтезировать отдельную, отличную от других, белковую молекулу.
Было высказано предположение, что каждый бит информации, поступающей в нервную систему в первый раз, вызывает изменения в специально предназначенной для этого молекуле РНК, содержащейся в определенных нейронах. Измененная РНК продуцирует измененный белок, который до этого в клетке не синтезировался. При поступлении следующих бит информации они могут «примеряться» к уже имеющимся в нейронах белкам и нуклеиновым кислотам. Если примерка оказывается удачной, то мы вспоминаем информацию.
Но это лишь примитивная, самая первая попытка анализировать высшие функции головного мозга на молекулярном уровне, а доведение этой задачи до логического конца, то есть до решения, будет настоящим вызовом гению человеческого разума.
Кажется вполне логичным предположить, что единица, которая понимает, должна быть сложнее, чем то, что подлежит пониманию. Отсюда можно сделать заключение, что все трудные для усвоения грани физических и математических наук являются отражениями тех или иных граней реального физического мира, который намного проще, чем его представления в физике или математике, и что ум человека гораздо сложнее окружающей его природы. Где находится предел понимания и существует ли он, мы не можем предсказать, поскольку не можем пока определить сложность ни разума, ни вселенной, расположенной вне разума.
Но даже не производя никаких сложных измерений, мы можем принять за аксиому, что это вещь, равная самой себе, и что поэтому человеческий разум, стремящийся познать самое себя, сталкивается с положением, когда понимаемое и совокупность, стремящаяся его постичь, обладают равной степенью сложности. … Не означает ли это, что мы никогда не сможем верно оценить работу человеческого сознания?