Anatoliy Gubarev (gubarevan) wrote,
Anatoliy Gubarev
gubarevan

Category:

Сексуальных женщин кусают чаще

Летом 2013 года больше 350 тысяч человек обратились к медикам после укусов клещей. Почти тысяче из них был поставлен диагноз "клещевой энцефалит". Впечатляет и устрашает. Мы боимся клеща и ненавидим его.
Но чтобы победить врага, его нужно понять.
"Русский репортёр" побывал в новосибирской лаборатории биомедицинской информатики Конструкторско-технологического института вычислительной техники Сибирского отделения РАН, где изучают мозг и поведение клещей.

Дунуть на лапу

Действующие лица и исполнители:
Александр Ратушняк, заведующий лабораторией
Татьяна Запара, ведущий научный сотрудник
Александр Ромащенко, можно просто Саша - ввиду молодости
Ну и клещи, разумеется.

1

Одного из них Татьяна Запара как раз препарирует, а еще десятка полтора ползают в пробирках у лабораторного стола.
- Сначала клеща нужно закрепить, - говорит Татьяна, глядя в микроскоп на животное размером миллиметра два. Закрепляет его она скобочкой на чашке Петри. Потом берёт в руки скальпель и вскрывает клещу панцирь. Поднимает на щепочку передние лапки — именно лапками клещ нюхает, а эксперимент будет с запахами. - Вы не смотрите, что он сейчас не шевелит лапками. У него болевой шок. Скоро пройдёт.

Я приехал в новосибирский Академгородок, потому что прочел автореферат довольно необычной диссертации (автор - Александр Ромащенко) на тему, какой запах больше привлекает клещей: мужской или женский. Стало интересно...

- Как они по-домашнему у вас расположились!
- Так я о них по-домашнему и забочусь, - отвечает она. - Пересаживаю, смотрю, чтобы не пересыхали. Я их неделю так держу. Переворачиваю пробирку время от времени, смотрю, как они двигаются. Те, которые неделю переживут, идут в эксперимент.
Основной запас клещей хранится в холодильнике: мокрый бинт, на каждом витке которого уложена пара-тройка меленьких животных. Все самки.
Вскрытый клещ расположен "мордой" в лабораторию, под микроскопом видно, что в середине тела находится маленький шарик — это мозг клеща, синганглий. К нему подводят электрод. Причем не просто к мозгу, а к конкретному месту, которое отвечает за запахи. Запахи дозированно подают через трубочку, подведенную к чашке Петри. Это и называется "дунуть".

- Они не реагируют только на запахи, не реагируют только на поток воздуха. А на поток с запахом реагируют, - объясняют они. Через электрод всплеск активности мозга в ответ на каждое дуновение зафиксирует осциллограф.
На столе стоит цифровой прибор, но Татьяна в поисках сигнала от клеща пользуется аналоговым осциллографом советского производства с верньерами, знакомыми нам по фильмам 60-х годов про учёных. Она ставит его на пол вертикально:
- Удобнее так, рядышком.
Сигнал бежит по экрану через мерные промежутки времени. Она одним глазом посматривает на него, когда включает подачу воздуха к лапкам клеща. Клещ никак не реагирует.
- Плохой клещ. Бывает. А вроде живого выбирала... Вот эта штука называется индифферентный электрод, - показывает Татьяна. - Чтобы увеличить площадь контакта - нитка, смоченная в физрастворе. Выглядит не очень красиво, но эффективно. Сейчас модная тема в нейросайнс - интерфейс "мозг-компьютер", и главная проблема - как совместить электрод с живой тканью. Потому что в мозге ионная проводимость, а в металлическом электроде - электронная. И они не приживаются. У нас этой проблемы нет, потому что физиологический раствор тоже передаёт ток ионами.
Наконец сигнал получен, лучик на экране вычерчивает загогулину. Потом её будут обсчитывать и сравнивать с другими сигналами, извлечёнными из мозга клеща другими запахами. В день вскрывают одно животное. Получают ответы на несколько раздражителей. На следующий день ещё клещ. Пока не наберется серия в несколько десятков.

4


Жизнь на поверхности

- Жизнь на поверхности сопряжена со сбором информации, - рассказывает Александр Ромащенко. - Один из её поставщиков - запахи. Вопрос, которым занимаюсь я, вот в чём: по какому типу идет рецепция запахов у паукообразных, к которым относятся и клещи? Какие нервные центры принимают участие, какие нейротрансмиттеры (вещества-посредники) влияют на реакцию?
Саша объясняет, что восприятие запаха разное у трёх групп животных, независимо друг от друга вышедших на сушу сотни миллионов лет назад, - у паукообразных, насекомых и позвоночных. Оказывается, про клещей известно на удивление мало. Почти ничего.

- Вообще клещ слеп. Он различает "светло - темно" и больше ничего. И запах для него - первостепенная вещь. У него хемосенсоры на двух передних лапках. Он их поднимает в воздух, крутит-вертит и определяет, что с ветром приносит. Если есть стимул, т.е. чувствует пищу, он готовится прицепиться. Если у клеща рецепция идёт по тому же типу, что у млекопитающих, мы это увидим. А практический интерес в том, чтобы в конце концов найти молекулярную мишень, которая прервёт этот импульс. Найти репелленты или аккуратно прикончить.

А ещё Саша Ромащенко изучает влияние патогенов на поведение клеща: есть данные, что если клещ заражён боррелией, то он меньше двигается, но лучше переносит жару. Обычно клещ активен с восьми до одиннадцати утра и после пяти вечера. Возможно, что у заражённых цикл будет смещён. Т.е. они будут и в самое жаркое время охотиться.
Чтобы изучать клещей, их нужно сначала поймать. В основном паразит обитает возле троп животных. В ботаническом саду Академгородка (фактически - в лесу), который начинается сразу за институтом, тропинок полно, там ученый и добывает экспериментальный материал. Ловит он их "на флаг" - на палку, к которой примотана ткань, аналогичная вафельному полотенцу. Метр примерно. Он ведёт ею по траве вдоль дорожки, клещи цепляются. Метров через десять собирает в мокрый бинт.

7

- Лучше всего ловить, когда влажно, и примерно после шести вечера, - говорит Александр. - Самый клёв!
- А вы прививаетесь? - спрашиваю. Сам я привился от энцефалита, когда ехал в Новосибирск.
- Раньше прививался. Сейчас нет. Я уже кусаный-перекусанный. Дело в том, что энцефалитом у нас заражены только около четырех процентов популяции. А от боррелиоза прививки нет. Но подцепить болезнь Лайма можно только через два часа после того, как клещ начнет пить кровь. Потому что боррелия в слюнных железах практически не локализуется, она живет в желудке. Кровь человеческая должна прийти в желудок, и вместе с ней те вещества, которые помогают боррелии подняться в слюнные железы. Если вы снимете клеща раньше, вероятность заразиться практически нулевая.
- А кроме человека кого клещи едят?
- Человек - это вообще побочный продукт. Какой человек не заметит клеща, который надулся и там блямба на три сантиметра? Это не мыться, что ли? Так что человек - невинная жертва, напитаться он на нас не может. А прокормка у него - любое теплокровное. Ёжики часто. Чем хорош ёж? Он достаточно крупный, чтобы прокормить на себе много клещей. Известно, что 20 % прокормителей содержат 80 % паразитов. Чем больше клещей на одном животном, тем меньше иммунный ответ.

6


Поведенческая активность

Восемь вечера, вся лаборатория в сборе. Причём назавтра на десять утра назначен эксперимент. Говорят, что это нормально:
- Ну а что дома делать?!
Саша показывает мне эксперименты по активности клещей.
- Вот, допустим, клещ, - начинает он, - хватает животное из пробирки пальцами и кладёт его на стол. Проводит рядом рукой - клещ поворачивает. Чувствует тепло. Саша дует на него, паукообразному это не нравится, он ползет в сторону. Чувствуется, что экспериментатор может так забавляться долго, если его не прервать. Прошу, чтобы всё же показал эксперимент, тогда Саша запускает клеща в установку для изучения активности.
Установка представляет собой стойку, в которой горизонтально укреплены штук пятьдесят стеклянных трубочек, закрытых с двух концов. Посередине каждой трубочки фотоэлемент. Клещ ползёт, пересекает середину, фотоэлемент выдает факт пересечения границы на компьютер. Потом клещ ползёт обратно. И так пять суток. Полвека назад такие штуки считали вручную.
- Потом сравниваем данные по зараженным и незаражённым клещам. И смотрим, чем отличается циркадный ритм.
- Вы их как отличаете-то? Зараженных?
- Потом отличаем. Выделяем ДНК у каждого отдельного клеща и ищем ДНК возбудителя... Ну что, следующий тест?
Другая установка - тест на высоту подъёма. Стеклянная палочка с небольшим наклоном имитирует травинку. Задача клеща - доползти до того места, где он сможет функционировать. Задача экспериментатора - определить, на какую высоту влезет животное, сколько времени там просидит.
Научно это называется "отрицательный геотаксис", на обычном языке - клещ хочет жрать. Наш герой ползёет, шевелит передними лапками - принюхивается. Дополз до отметки тринадцать сантиметров и остановился. С одной стороны, здесь не так жарко (в нашем случае - от лампы, а в природе - от солнца), а с другой, здесь можно уцепиться за какое-нибудь животное и поесть, думает клещ. Меня ведь почти уже убедили, что клещ думает.

5


О чём думает одинокий нейрон

- Мы занимаемся нейронными системами, - говорит Ратушняк. - Очень давно начинали, в семидесятые точно уже занимались. Отдельные клетки, нейронные сети, то есть комплексы клеток. И вот до экспериментов, как у Саши, на живом ганглии. Мне важно понять, как нейрон работает. Мы показали, что отдельный нейрон может обучаться. То есть строить ассоциации, выживать в разных условиях, управлять разными приборами. А дальше из таких нейронов строятся сети.

8

Нейрон - молекулярная машина из полутора тысяч деталей. И всё это работает совместно. Сейчас основная гипотеза в том, что работа мозга - передача электрических импульсов. И эффективность работы зависит от эффективности передачи импульса. Когда нейрон живет в культуре, он ищет связи с соседями, он пытается оптимизировать свою жизнь, чтобы ему было комфортно.
- Как это работает на молекулярном уровне, непонятно, - рассказывает Ратушняк. - И нет концепции, хотя каждый год выходят сотни тысяч публикаций на эту тему и тратятся миллиарды на исследования. Это одному человеку нереально освоить. А концепция может родиться только в одном мозгу ученого. Вот проблема. Но мы пытаемся собрать это все воедино, загнать в базы данных и представить графически, наглядно.
- Единицей мышления является отдельная клетка, - вступает Саша.
- Сейчас эта гипотеза находится в состоянии между "это полный бред" и "это всем известно". Уже у простейших есть элемент когнитивности. У организмов из одной клетки. А мозг сложнее одной клетки в степени 86 миллиардов.
Оказывается, в лаборатории уже научили отдельные нейроны облучаться. Сначала раздражали током в определенном порядке, а затем оказывалось, что нейроны этот порядок могут поддерживать и без внешнего раздражителя.

9

Ратушняк говорит про нейроны примерно так, как Татьяна Запара о клещах: "он делает так", "я думал, что он будет замедлять импульс, а он совсем наоборот сделал"... Да и Саша про своих клещей тоже: то мерзавцами назовет, то поиграет на столе.
- А как вы сюда попали со своими членистоногими? - спрашиваю.
- Саша с нами работает с детства. Он к нам пришел ещё школьником, - говорит Ратушняк.
- У меня была идея про пауков, - подключается Саша. - Я участвовал в школьной конференции по биологии. Некоторые пауки плетут общие сети, а некоторые друг друга жрут. Ну, я решил посмотреть, как это они так. Сравнил несколько видов в разных условиях. Увидел, что те, которые живут в антропогенных условиях, как-то, падлы, научаются это понимать и совместно жить. И потом я заметил, что они ещё по паутине умеют чувствовать, чья она - самца или самки: подойдёт, потрогает лапкой и поймет. Тогда я посмотрел под микроскопом, что у них там на лапках, ну вот и завертелось. Клещи же паукообразные, у них обонятельные органы тоже на лапках. А теперь я такой "наркоман" - мне нравится решать задачи. Даже не очень приоритет волнует, хотя это правильно - быть первым. Но не главный стимул. Перед тобой лежит сто цифр, коррелирующих между собой, а ты находишь общую причину. Я вот смотрю на тех, кто сейчас в науку приходит, и редко вижу такое желание. Я поступал в 2003-м и не хотел ничего другого, только биологию. Хотя я видел, как живут ученые, никаких иллюзий не было.

Половые феромоны, или Пропускать ли женщину вперёд

- Идея родилась у моего второго руководителя, - говорит Александр. - Он работал с японцами, которые ставили эксперименты по влиянию феромонов на старение. В течение длительного времени человек постоянно обонял феромоны противоположного пола - я не помню точно, кажется, мешочек с запахом вешали ему на шею, - и у него замеряли физиологические параметры. Они действительно улучшались. А у меня был проект - реакция клеща на запаховые стимулы. Существует народное поверье, что есть люди, которых кусают чаще, а есть - которых реже. Но вопрос не был изучен даже на уровне, чей запах клещу привлекательнее - мужчины или женщины. Мужской феромон - производное адростенола, женский - смесь жирных кислот, полученных из вагинальных смывов самок приматов.
Эксперименты ставили двух типов: на поведение и на нервный сигнал.
В поведенческих тестах выяснилось, что клещ с удовольствием ползёт к женскому запаху и не любит мужской. Это был неожиданный результат, потому что по статистике паразиты кусают мужчин чаще. Видимо, причина в том, что мужчины просто чаще ходят в лес.
А объяснить результат эксперимента не так трудно: в вагинальных смывах содержится изовалериановая кислота, которая является атрактантом - это один из запахов шерсти животных.
- Из этого не следует, что для безопасности в лесу нужно пускать вперёд женщину. Наоборот, пройдет она, вся такая благоухающая, возбудит всех клещей, и они, готовые, кинутся на безвинного мужчину, - серьёзно сообщает Саша.

2

Но самые интересные результаты как раз и были получены в сложных экспериментах по регистрации нервной активности. Оказалось, что система реакции на запах у сибирского клеща отличается от таковой у некоторых насекомых. Хотя набор клеток и нейротрансмиттеров у них примерно одинаковый. И это уже важный результат для теории эволюции: получается, что из одних и тех же элементов природа может собрать разные системы в зависимости от задачи.
- А вы это всё публикуете? - спрашиваю.
- Ох! - говорят оба Александра.
- У нас читателей больше, чем писателей, - говорит Ратушняк.
- Это моя головная боль, - кивает головой Саша. - Я всё время их заставляю публиковаться. Причём в западных журналах. Потому что про наши вообще забыть нужно. Очень часто бывает, что я знаю о какой-то группе, работающей круто, но посмотришь на список их публикаций - плакать хочется. И про них никто ничего не знает, кроме меня и ещё двух-трёх человек, которые скачали их диссертацию из интернета за 500 рублей.
Потом наедине Саша мне скажет:
- Ну вот, в приличном журнале у нас вышла статья в прошлом году, так это мне пришлось та-а-ак их пихать! Вот то, про что рассказывал Александр Савельевич, - эксперименты на отдельных нейронах - этого ведь никто не делал тогда, работы-то отличные. Да и сейчас всего-то нужно на современной аппаратуре переделать - и можно публиковать.

Чувство собственного я

- В какой момент появляется чувство собственного я, если один нейрон уже мыслит? - возвращаюсь я к началу разговора.
- Когда нейроны, объединенные в сеть, начинают строить модель самого себя, - чеканно отвечает Ратушняк. - Думаю, у попугая уже есть сознание. Отличие человека от всех прочих в том, что он создал себе знаковую систему и развил её до того состояния, когда он может организовать внешнюю память.
"То есть клещ всё-таки мыслит, - подумал я. - А мы его то режем скальпелем, то по стеклянной трубке гоняем. Хорошо хоть дустом больше не травим".

3
Tags: Мозг, Насекомые, Наука, Паразиты
Subscribe

  • Поддерживаю! Но...

    Спасибо огромное selyanka1 за пост. Хоть выговорюсь. Она так красиво и тонко всё изложила, что не придерёшься. И при этом всё видно,…

  • Про ГО

    Неожиданно dpmmax напомнил историю из советских ещё времён. Начиная с 1986 года наша институтская Гражданская оборона люто меня…

  • Сверхглубокая математика

    "Радио Свобода" претендует на Шнобелевку: половина - это 19%, четверть это 25 и 56%. Одновре́менно! Из Твиттера

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 5 comments