Текст книги "Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком"
Автор книги: Роджер Хайфилд
Соавторы: Магдалена Зерницка-Гетц
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 17 страниц)
Введение
Моя наука
Границы истории сотворения
Глава 1
Мой тест
Глава 2
Неизбежность и стечение обстоятельств
Пластичность
Оксфордские клоны
У людей все иначе?
Цветные клетки
Глава 3
Полярные тельца
Трудный выбор
Первая вылазка за пределы имплантации
Эмбриологическое искусство
Глава 4
Оплодотворение
Крошечный сперматозоид и могучая яйцеклетка
Когда появляется индивидуум
Искусство симметрии
Математика жизни
Кухонная эмбриология
Первое окрашивание раннего эмбриона
Угри, лягушки и люди
Менторство мужчин
Истоки перемен
Глава 5
Героические мыши
Пирамидальные химеры
Лучше один раз увидеть
Каков же механизм?
Истории одной клетки
Как сделать близнецов
Репликация
Глава 6
Охота на эмбрион
Эмбрион во время имплантации
Самоорганизация человеческого эмбриона
Клетки, потентность и архитектура
Как долго должен развиваться человеческий эмбрион?
Глава 7
Человеческие эмбрионы in vitro
Регулирование ЭКО
Надо ли пересматривать четырнадцатидневный лимит?
Никаких скользких путей
Глава 8
Трисомия
Мозаики и химеры
Вечная проблема публикации
Как делается наука
Саймон
Глава 9
Эмбриоидные тела
Как сделать эмбрион
Наш сумасшедший проект
Пошаговая сборка эмбриона
Приключения в Австралии
Первые ETS-эмбрионы
Искусство XEN
На данный момент
Этические аспекты использования моделей эмбрионов из стволовых клеток
Глава 10
Креативная биология
Регенеративная медицина
Первые эмбриональные стволовые клетки
Управляемая дифференциация
Взгляд изнутри
Болезнь в пробирке
Восстанавливая поврежденное тело
Будущее репродукции: преимплантационное тестирование
«Дизайнерские дети»
Редактирование эмбриона
Замена митохондрий
Геномное редактирование CR1SPR
Вторая половина инноваций
Повышение эффективности ЭКО
Хромосомные аномалии
Диагностика беременности
Баланс репродуктологии
Глава 11
Гонка
Баланс и разнообразие
Дальнейшие действия
Благодарности
Ссылки
notes
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Миллионам людей, которые не появились бы на свет без научного понимания танца жизни. Миллионам тех, кто только собирается его начать.
Нашим родителям – у нас ничего бы не вышло без вашей поддержки и ДНК. И нашим любимым. Как же вы нас терпели?
Введение
Концепция
Что в жизни может сравниться с интригующим процессом создания тела и разума, который происходит сам по себе? Зарождение и развитие новой жизни – одна из величайших биологических тайн, хотя каждый из нас является ее воплощением.
Начало истории всем известно: одна-единственная клетка (оплодотворенное яйцо) делится и превращается в сплоченное семейство внешне похожих клеток. Но если рассматривать процесс с точки зрения гена и клетки, можно увидеть множество путей развития тканей и органов, которые стремительно меняют форму и усложняются; пытаясь понять истоки человеческой жизни, парадоксально обнаруживаешь себя вглядывающимся в неизвестное будущее.
Если смотреть на историю сотворения с точки зрения человека, которому сложно даже спланировать встречу с друзьями на выходные, то способность клетки, не имеющей мозга, делиться и развиваться в самое сложное из известных нам живых существ кажется просто исключительной.
Развитие человеческого эмбриона выглядит еще более странным в сравнении с повседневностью, которая обычно состоит из неизменных, простых элементов, от кубиков Лето до микрочипов и прочих структурных единиц. Эти базовые элементы бывают разных типов: доски, штыри и двери, как правило, деревянные; гвозди, шарниры и гайки сделаны из металла и так далее. Однако наше тело – не просто комбинация фрагментов и деталей. Его базовые элементы обладают пластичностью. Они могут менять свои характеристики, дифференцируясь из родительских клеток (называемых стволовыми) в клетки костей, мышц, мозга и другие типы клеток.
Для построения человеческого тела нужно примерно 37,2 триллиона клеток – в триста раз больше, чем звезд в нашей галактике, и когда-то считалось, что существует примерно двести базовых типов, от нейронов до клеток кожи [1]. Все клетки имеют одинаковую дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), но отличаются тем, какие ее участки (гены) экспрессируются, то есть какие синтезируются белки для построения и функционирования клетки. В зависимости от конкретной «мелодии», сыгранной на геноме, получаются разные наборы белков и разные типы клеток.
Из двадцати тысяч генов нейроны используют один «репертуар», клетки кишечника – другой и так далее. Благодаря новым технологиям, позволяющим прочитать генетический код клетки, мы узнали, что в человеческом организме на самом деле многие сотни разных типов клеток [2]. Поразительно, но это многообразие происходит всего из нескольких внешне идентичных клеток. Чтобы обнаружить всю примечательность нашего появления и необычайность процесса самоорганизации эмбриона, давайте представим дом, который строится точно так же, как наш организм строит самого себя.
Во-первых, нет никаких строительных планов. Как нет и архитектурного проекта, чертежей или рисунков. Инструкций тоже нет, но если бы они были и работали как двадцать тысяч генов, используемых для постройки нашего организма, то между ними и финальным обликом дома не было бы прямой связи, как нет ее между рецептом и внешним видом пирога.
Во-вторых, нет проектного менеджера или прораба, который бы руководил процессом. Нет никаких рабочих. Нет даже намека на молотки, мастерки или малярные кисточки. Потому что этот дом – самоорганизующийся, и все его компоненты вместе отвечают за свое строительство.
Если мысль о компонентах, несущих коллективную ответственность за свою сборку, не выглядит достаточно странной, как насчет того, что все начинается с единственного кирпича, который трансформируется во всевозможные типы строительных материалов, от дерева до металла, стекла и пластика.
Это автономное строительство должно длиться девять месяцев – не больше и не меньше. Сроки и координация во времени имеют решающее значение, однако под рукой нет ни часов, ни хронометра. К концу первых семи дней один тип строительного элемента превращается в три базовых типа, поскольку молекулярная структура самоорганизуется различными путями. Через неделю наш дом-эмбрион начнет возводить собственный фундамент, зарываясь в землю (в реальности – в стенку матки), где присоединится к местной инфраструктуре.
На этой стадии эмбриональный дом совсем не похож на готовое здание. Некоторые типы его строительных компонентов самоликвидируются, возможно, выполнив свое предназначение, пока другие трансформируются во множество разных типов. Это своего рода автооригами, элементы которого формируются и упорядочиваются в зависимости от индивидуальных обстоятельств. В отличие от строящегося дома, вся конструкция находится в рабочем состоянии (иными словами, остается живой) от начала и до конца строительства.
Короче говоря, способ, которым организм создает самого себя, является своеобразным, странным и совершенно ни на что не похожим.
Моя наука
Моя попытка понять истоки нашего появления сосредоточена не на эволюционной истории, а на индивидуальной жизни, начиная с момента, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, и этот альянс приступает к делению. Долгие годы я мечтала проследить путь каждой клетки живого эмбриона, со дня ее рождения и во всех сложных подробностях ее жизни, пока она не определится или не умрет, как делают некоторые клетки, словно освобождая место для других, чтобы те смогли преуспеть.
В своей лаборатории мы фокусируемся на самом начале жизни. Мы наблюдаем, как яйцеклетка оплодотворяется и делится, создавая сообщество клеток, которые меняют форму, дробятся, перемещаются в новых направлениях и коммуницируют друг с другом при помощи химических и механических сигналов. Чтобы разобраться в путешествиях каждой клетки и в том, как она согласовывает свои действия с окружающими ее клетками для создания организма и новой жизни, мы пользуемся специальными методами, раскрывающими невидимый мир эмбриона.
Когда мы еще не могли снимать эмбриогенез на пленку, как делаем сейчас, мы придумали способ «покраски» клеток специальными красителями, способ маркировки микроскопическими гранулами, превращающими клетки в мерцающие разноцветные точки, что помогло отличить их друг от друга и проследить путь каждой клетки в процессе создания эмбриона. Сегодня для идентификации клеток можно использовать молекулярные маркеры и анализировать работу клеток вплоть до уровня генов, белков и других молекулярных компонентов. Мы пытаемся определить, каким образом эмбрион строит самого себя, чтобы однажды понять механизм создания организма и появления дефектов развития и в итоге разработать корректирующие меры для восстановления функций.
Во время первой стадии развития крошечное семейство клеток из шаровидной массы внешне похожих элементов превращается в структуру с оформленными передней, задней, верхней и нижней частями. Происходящие процессы имеют фундаментальное значение, хотя это только начало жизни. Уже различимы все механизмы, которые будут определять развитие тела и разума.
Пока моя команда сосредоточена на исследованиях первых глав истории новой жизни, многие другие ученые занимаются изучением последующих. Например, всего за два месяца сердце приобретает характерную четырехкамерную форму [3]. Приблизительно через пять месяцев вся группа клеток приходит в движение.
Во время третьего триместра поверхность коры головного мозга значительно увеличивается и образует складки [4]. К семи месяцам плод может обрабатывать сенсорную информацию, например звуки [5]. К девяти месяцам эта группа клеток становится настолько разнообразной, большой и замысловатой, что начинает самостоятельно дышать, войдя в мир незнакомых звуков, яркого света и сильных ощущений.
У взрослого организма речь идет уже о десятках триллионов клеток размером в одну сотую миллиметра в поперечнике [6]. Если бы каждая клетка была размером с человека, то длина тела взрослого от головы до пят составляла бы пару сотен миль. Если смотреть на это с позиции оплодотворенной яйцеклетки (быть может, самой важной из всех клеток), то хореография, ведущая к формированию огромной и замысловатой группы клеток, просто изумительна. Как все эти безмозглые клетки согласовали свои действия и создали разумное существо?
Моя мотивация к изучению начала клеточной одиссеи в основном вызвана чистым любопытством, типичным для всех ученых, страстным желанием понять механизм нашего появления и тот экстраординарный способ, которым мы строим самих себя. Кроме этого, меня вдохновляет и то, что эти знания позволят разработать новые методы диагностики и лечения, способные решить реальные проблемы людей. Я уверена, что наша суть определяется не полом, а тем, какой след мы оставляем в этом мире. Но я не только ученый, а еще женщина и мать, поэтому не понаслышке знаю, что нам нужны более глубокие и обширные знания о подробностях индивидуального развития человека.
Границы истории сотворения
До сих пор мы рассматривали создание новой жизни с человеческой точки зрения, когда ученые вроде меня изо всех сил стараются объяснить поведение клеток в развивающемся эмбрионе, чтобы врачи могли помочь бесплодным парам иметь ребенка, а также понять механизм многих расстройств и придумать методы лечения.
Но танец жизни помещается в гораздо более широкий контекст, где видны фундаментальные основы хореографии живого существа – занимаемое им пространство и время, структурные элементы, реакции на переданную через поколения информацию, а также появление и потеря симметрии для придания формы.
Поместив танец в самый широкий контекст, мы узнаем, сколько пространства и времени понадобилось для того, чтобы создать живой организм после Большого взрыва, произошедшего 13,8 миллиарда лет назад. Как только Вселенная остыла, возникли подходящие условия для формирования материи, необходимой для жизни и нашего создания.
Вы, я и все остальные существуем потому, что момент сотворения был односторонним. При остывании Вселенной частицы и античастицы аннигилировали попарно, однако некоторая асимметрия между материей и антиматерией означала, что крохотной доле материи (примерно одной частице на миллиард) удавалось сохраняться. Без этого нарушения симметрии, приближенного к моменту сотворения, во Вселенной не было бы ничего, кроме остатков энергии.
Но для создания жизни нужны особые виды материи. Каждая клетка нашего тела содержит 100 триллионов атомов – от легких элементов, возникших после Большого взрыва, до более тяжелых, появившихся в самом сердце звезд при столкновении звездных нейтронов и при других бурных космических событиях [7]. Чтобы наши тела могли функционировать, атомы, доставшиеся нам от Вселенной, должны быть нужного типа и в нужном количестве, а также располагаться особым образом. Иными словами, для создания жизни нужна информация о том, как построить организм.
Ранние идеи о местонахождении инструкций по созданию жизни принадлежат физику Эрвину Шрёдингеру, который в 1943 году предположил, что организм содержит «шифровальный код»[1], определяющий весь паттерн будущего индивидуального развития. Этот код – не схема, устанавливающая статичный порядок расположения атомов, а изощренная и динамичная наследственная информация о том, как создать живой организм.
Некоторые ученые критически восприняли («скорее фантастика, чем наука») книгу «What Is Life? The Physical Aspect of the Living Cell» («Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки»), где Шрёдингер обрисовал свои мысли [8]. Однако его рассуждения вдохновили многих ученых, в том числе Фрэнсиса Крика и Джима Уотсона, которые в 1953 году в своей лаборатории Кембриджского университета открыли молекулярную структуру «шифровального кода», опираясь на ключевые рентгеновские исследования ДНК, проведенные Розалинд Франклин и Морисом Уилкинсом из Лондона [9]. В изгибах и поворотах двойной спирали кроется множество секретов нашей наследственности, и в частности гены, контролирующие наше развитие.
Двойную спираль можно расплести вдоль, и каждая отдельная сторона послужит шаблоном для другой, поэтому информация ДНК передается следующему поколению. И если элементы, необходимые для построения ДНК, можно найти в остатках взорвавшихся звезд, то порядок букв генетического кода – это инструкции, переданные сквозь поколения от наших предков, которые мы, в свою очередь, можем передать своим детям.
Все живые существа на Земле – недавние звенья в цепи информации, закодированной в реплицирующейся молекуле ДНК, которая размножается на этой планете около четырех миллиардов лет. Возможно, первые копии первой жизни появились в гидротермальных источниках морских глубин с использованием аминокислот из океанической коры [10]. Однако таких теорий множество, и пока это еще одна размытая граница великой истории жизни: никто не знает, как появилась самореплицирующаяся молекула ДНК, запустившая инструкции, которые эволюционировали в изобильное множество существ нашей планеты, сначала в виде бесформенной одноклеточной жизни, а позже – в виде величайшего разнообразия многоклеточных организмов.
Жизнь имеет еще одно измерение. Инструкции ДНК, которые мы передаем своим детям, содержат не конкретный план вроде архитектурного чертежа, а рецепт, согласно которому ингредиенты самоорганизуются в высшей степени слаженным образом. Эти инструкции вступают в действие в первые несколько дней, начиная с процесса, когда оплодотворенное яйцо делится и меняет форму до такой степени, что эти ранние фазы жизни эмбриона получили разные названия: зигота, морула, бластоциста и, наконец, собственно эмбрион.
Подобно космосу, жизнь формируется симметрией и ее нарушением, от легкого смещения внутри отдельной клетки до оси, вокруг которой организована группа клеток, составляющая эмбрион. В конце концов, нарушение симметрии формирует наше тело от расположения головы и пальцев ног до локализации внутренних органов, от симметричных легких и почек до сердца, которое у нас слева. Все это, в свою очередь, вытекает из асимметрии на молекулярном уровне.
Нарушение симметрии необходимо для многих самых существенных фаз нашего развития. Благодаря нарушению симметрии мы из круглого оплодотворенного яйца через пять дней превращаемся в полую структуру из примерно двухсот клеток, размером в одну-две десятых миллиметра в поперечнике. На этом этапе эмбрион готов имплантироваться в стенку матки. Здесь сливаются границы двух жизней. Поэт и философ Сэмюэл Тейлор Кольридж однажды заметил, что девять месяцев, предшествующих рождению, «вероятно, куда интереснее... чем все последующие семьдесят лет» [11]. Я думаю, то же самое вполне можно сказать о первых девяти днях развития.
На пути к появлению этого изысканного образца материи под названием «организм» скрывается еще много тайн. И это неудивительно, ведь человек, быть может, гораздо сложнее, чем все безбрежное пространство света и тьмы под названием «космос» [12].
Такова история моей науки и моего путешествия к пониманию того, как появляются клетки в раннем эмбрионе; как они начинают узнавать друг друга и взаимодействовать; как шаг за шагом они с ошеломляющей точностью формируют человека; как они направляют собственное развитие; как они понимают, что процесс пошел не так, и как нам самим обнаружить эту ошибку и установить ее причину.
Чтобы важные процессы развития происходили в нужное время и в нужной последовательности, должен быть некий вариант клеточных часов, но как они работают? Другими словами, с помощью какого механизма эмбрион отмечает проходящие часы и дни? Почему через два с половиной дня у всех клеток появляются разные концы, так называемая наружно-внутренняя полярность? Почему беременность длится девять месяцев, а не пять или двенадцать? В развивающемся эмбрионе клетка, базовая единица жизни, размножается и меняется согласно хореографии, четко скоординированной в пространстве и времени, – можем ли мы понять этот самый потрясающий, замысловатый и всепоглощающий танец жизни?
Это лишь несколько вопросов, вызванных результатами исследований на современном этапе научного понимания, и все они чрезвычайно увлекательны. Несмотря на все мои усилия и усилия многих других ученых, наши ответы имеют предел. Тем не менее в последние годы мы все же добились прогресса.
Глава 1
Белое платье
Звонок застал меня в Кембриджском университете; я стояла у окна в своем кабинете и любовалась садами Даунинг-колледжа. Всякий раз, сталкиваясь с неразрешимой задачей, я смотрела через дорогу на эти просторные лужайки, деревья, по ветвям которых скакали белки, а прямо под окнами студенты на велосипедах спешили на очередную лекцию. Несколько минут, проведенных вот так, наедине с собой, помогали прояснить мысли. И порой задача решалась.
Весна переходила в лето, деревья пестрили зеленью и золотом, когда сквозь листья проникали солнечные лучи. Я была одета в белое хлопковое индийское платье без рукавов, приобретенное еще в студенческие годы. Я помню это отчетливо, потому что в этом платье моя беременность была незаметна. В тот момент я не хотела, чтобы кто-нибудь о ней знал.
Женский голос в трубке звучал обеспокоенно. Меня спросили, одна ли я, а затем посоветовали присесть.
Мне объяснили, что мой пренатальный скрининг выявил генетические аномалии у четверти протестированных клеток. Врачи обнаружили, что вторая хромосома (она же – вторая по величине упаковка ДНК в клетках человека) присутствовала в трех копиях вместо нормальных двух. В тесте использовались клетки из плаценты, но предполагалось, что аномалии были и у ребенка. Голос в телефоне сказал, что я должна вернуться в больницу и обсудить, что делать дальше.
Тогда я не подозревала, что моя жизнь и работа вскоре сольются воедино. Пережитый опыт оказал на меня личное и профессиональное воздействие. Он изменил направление моих исследований, повлияв на эксперименты, которые я проводила в следующие годы. Даже сейчас, когда я пишу эти строки, моя команда занимается исследованием, отчасти обусловленным потрясением того дня.
До рокового звонка я успела изучить так много эмбрионов, что знала их вдоль и поперек. Будучи ученым, я провела десятки лет в попытках понять природу жизни, как она начинается и откуда берутся ошибки.
Я увлекалась странствиями отдельных клеток внутри эмбриона, начиная с момента его зарождения, и старалась понять их поведение – от индивидуальной активности до кооперации с другими клетками. Но особенно мне хотелось знать, как решается судьба клеток. Я пыталась установить, на чем все это основано, начиная с тончайших молекулярных различий (их можно назвать уклоном), которые подталкивали клетки закрепить или изменить направление развития.
Еще в детстве я была очарована работой мозга, его способностью принимать решения, пластичностью и умением учиться. Поэтому сначала я планировала заниматься медициной или психологией. Сегодня же я смотрю на пластичность и процесс принятия решений с точки зрения биолога, изучающего стволовые клетки и онтогенез. Как клетки принимают решения на пути от эмбриона до взрослого человека? У клеток нет мозга, однако они делают выбор, часто сложный и также часто не окончательный, который можно повернуть вспять.
Несмотря на то что многие аспекты эмбриологии были мне хорошо знакомы, я почувствовала себя как любая будущая мать, когда осознала потенциальные последствия сказанного мне по телефону, – это была тяжелая новость. Вне всяких сомнений. Однако... я чувствовала надежду, поскольку знала, что эмбрионы обладают удивительной пластичностью, позволяющей им в процессе развития реагировать на обстоятельства подобно тому, как мы способны реагировать и приспосабливаться к условиям окружающей среды. Я изучала эту пластичность как профессионал, и внезапно она стала моей личной проблемой.
Мой тест
Тот день был обычным; лаборатория, работа над множеством проектов одновременно. В последующие дни результаты теста не выходили у меня из головы – мне хотелось выяснить их настоящий смысл.
Должна подчеркнуть, врачи на консультациях всегда объясняют, что результаты подобных тестов нельзя интерпретировать со всей уверенностью. Как онтогенетик, годами исследующий эмбрионы, я всегда могла проанализировать различные причины аномалий. Сознательно или нет, но мои попытки наметить детали развития моего нерожденного ребенка, чтобы лучше понять результаты теста, помогали мне сохранять душевное равновесие.
В самом начале развития, когда эмбрион представляет собой лишь горстку быстро делящихся клеток, он невероятно устойчив. Можно, например, изъять одну клетку, и зачастую оставшиеся клетки продолжают расти и развиваться в полноценного взрослого. Впервые приехав в Кембридж для проведения постдокторского исследования[2], я уже обладала опытом подобных экспериментов на мышиных эмбрионах. Мне хотелось узнать пределы и механизмы их пластичности. Предполагается, что это верно и для человеческих эмбрионов, поскольку на такой ранней стадии эмбрионы всех млекопитающих развиваются схожим образом.
Эту жизнь ребенок и плацента начинают как одно целое; самые ранние клетки могут превратиться как в плод, так и в ткани, поддерживающие его развитие. Когда эмбрион представляет собой шарик из клеток, лишь крошечная группа клеток внутри этого шарика продолжает развиваться в собственно эмбрион, а затем – в ребенка. Наружные клетки тем временем продолжают зарываться в стенку матки, чтобы стать плацентой.
Скрининговый тест проводился на плацентарных клетках, соединявших меня с моим нерожденным малышом, поэтому возможно, что аномалия развилась лишь в клетках плаценты и после того, как они отделились от тех клеток раннего эмбриона, которым суждено было стать ребенком. Это был бы наилучший исход, ведь в этом случае у моего ребенка был высокий шанс родиться нормальным. Разумеется, в тот момент я не могла знать наверняка.
Однако аномалия могла появиться до разделения клеток на будущие клетки плаценты и клетки ребенка, и в этом случае мой малыш был в опасности. Я считала второй вариант вполне вероятным: по результатам теста так много плацентарных клеток имели аналогичную аномалию, что казалось, будто ошибка произошла на очень ранних стадиях развития. Ничего хорошего.
И все же... я продолжала думать, что ситуация не безнадежна. Аномалия, скорее всего, произошла в развивающемся эмбрионе, а не в неоплодотворенной яйцеклетке. Мой вывод основывался на том, что многие клетки имели нормальное число хромосом. Аномалии, возникающие в процессе формирования самой яйцеклетки, приводят к аномальному количеству хромосом во всех клетках эмбриона. Это была бы катастрофа, означающая раннюю потерю беременности или аборт.
Но следовало учитывать и другой фактор. Из экспериментов моих коллег и моих собственных я знала, что мышиные (и, вероятно, человеческие) эмбрионы способны корректировать повреждения. Мы делаем себя в прямом смысле слова. Мы сами направляем свое развитие. Поэтому, размышляя о судьбе моего эмбриона, я надеялась, что, даже если аномалия и укоренилась на ранних этапах его развития, он сможет оттеснить или уничтожить генетически аномальные клетки. Это было бы экстраординарно, но ведь развитие эмбриона экстраординарно по сути. В тот день моя исследовательская деятельность приняла новый оборот. Я решила проверить эту идею в моей лаборатории.
В основе дальнейшего повествования лежит история о жизни эмбрионов, история о моей собственной жизни и работе, им посвященной, оформленная моими мыслями, вопросами и решениями. Это история про мою заботу о судьбе моего ребенка и судьбах огромного количества человеческих эмбрионов, кажущихся «неидеальными», а также о том, как тяжелое положение родителей, столкнувшихся с похожей дилеммой, побудило меня исследовать конкретную загадку развития, хотя всегда есть другие вопросы, требующие ответа.
Это история моих решений и поиска глубинного понимания событий, с которых начинается жизнь, влияющая на эти решения. Это история скитаний в поисках моей собственной научной позиции, мой путь к пониманию того, как начинается и развивается жизнь. А еще это история о том, как справиться с сильными эмоциями, не только собственными, но и чувствами самых близких людей.
В процессе работы меня окружали многие талантливые люди, и я ценю их научный интеллект. Но собирая в Кембридже собственную команду эмбриологов и биологов, изучающих стволовые клетки, я в равной степени стремилась создать среду, где есть сильная связь на основе дружбы и общих ценностей, страсть и самоотверженность в решении проблем, а также умение наслаждаться простыми вещами повседневной жизни.
Некоторые полученные нами результаты опровергали господствующую догму о том, что у млекопитающих в процессе эмбрионального развития нарушение симметрии начинается относительно поздно. Должно быть, я была чересчур храброй или безрассудной, если в то время выдвигала такие немодные концепции. Но, как любой человек, я не свободна от сомнений. На профессиональном и жизненном пути у меня было больше ошибок, чем побед. Они ставили меня в трудное положение, но вместе с тем прокладывали путь к неожиданным открытиям.
Карьера и репутация строятся на новых идеях. Однако противостоять существующему мышлению не всегда приятно, и женщинам особенно тяжело бросить кому-то вызов. Я убеждена, что научный прогресс зависит от творчества, умения открыто и бесстрашно сомневаться в укоренившихся взглядах, включая собственные предрассудки, если находятся доказательства их ошибочности, и в то же время быть скромным и вдумчивым. И прогресс будет процветать, если еще больше женщин примут в нем участие.
Моя история доказывает, что нельзя отказываться от своих мечтаний и открытий, какими бы непопулярными они ни казались; нужно крепко держаться за надежду и наслаждаться процессом поиска решений. Однако если говорить о полной истории человеческой жизни, то, несмотря на усилия моей команды и сотен биологов во всем мире, в ней по-прежнему существует множество неразгаданных тайн.
Но с помощью новых технологий, умных экспериментов, талантливых соратников и коллег (женщин и мужчин), а также моих замечательных студентов, которые привносят в науку веселье при самом серьезном к ней отношении, мы можем обрисовать танец жизни хотя бы в общих чертах. То, что вот-вот мне откроется, неожиданно и причудливо. А также поистине грандиозно.
Глава 2
Случай и судьба
Нам всем хорошо известно, как случайное событие, встреча или неудача могут изменить жизнь, создать ее или оборвать. Танец жизни – не исключение.
Жизнь была бы гораздо проще, если бы нашу судьбу решали боги. Когда я отвечала на превратности жизни и выбирала свой путь, значительную роль в моей судьбе играл случай. Но не только он. К счастью, я обнаружила, что это творческое напряжение между случаем и судьбой, между порядком и хаосом присутствует не только вокруг, но и внутри нас.
Меня всегда завораживал феномен пластичности, сначала в мозге, потом в клетках, включая то, как выбирается и окончательно решается их судьба. Это очень интересный вопрос, ведь ранний эмбрион выглядит под микроскопом как шар из клеток, внешне идентичных друг другу. Обычно мы отслеживали путь клеток, окрашивая их флуоресцентными белками, чтобы понять, до какой степени случайность и история клетки, – то место, откуда она происходит, – влияют на ее жизнь.
Получившиеся узоры напоминали великие произведения искусства. Не просто красивые, а рассказывающие сложную и утонченную историю. Хотя эти цветные картинки редко совпадали у разных эмбрионов, кое-что в них было общим: судьба клеток почти никогда не была чисто случайной. Их подталкивал на конкретный путь своего рода уклон (англ. bias). Но откуда он взялся?
Я хочу подчеркнуть, что существует важное различие между уклоном и детерминизмом. Уклон делает клетки склонными выбирать один специфический путь развития, а не какой-то другой. Но перенос клетки в другое место в пределах эмбриона может отменить этот уклон. Иными словами, клетка предпочитает конкретный путь развития, но он для нее не предопределен, и поэтому клетка может «передумать» в ответ на другие сигналы. Это значит, что клетка обладает пластичностью, позволяющей ей реагировать в зависимости от обстоятельств, а не идти строго определенным путем.
Эти уклоны проясняют, каким образом двадцать (или около того) тысяч генов, ни один из которых не содержит чертеж человеческого организма, тем не менее кооперируют друг с другом и организованно строят его за определенный период времени. И они объясняют, почему, несмотря на случайность встречи сперматозоида и яйцеклетки, а также то, что развитие разных эмбрионов отличается в деталях, общая картина неизменна: над танцем жизни властвуют и случай, и уклон.
