Таким образом, стволовые клетки – это необходимое условие для нейрогенеза взрослых. В гиппокампе и в стенке мозгового желудочка можно найти специализированные популяции стволовых клеток, из которых на протяжении всей жизни формируются новые нейроны. В других местах в мозге могут содержаться подобные им клетки, которые ученые способны побудить к образованию новых нейронов в клеточной культуре вне тела. Но в центральной нервной системе млекопитающего такое может случиться только в двух зонах нейрогенеза. А у человека это, судя по всему, происходит только в гиппокампе.

Стволовые клетки, которые лежат в основе нейрогенеза взрослых, способны к самообновлению и мультипотентны, как им и подобает, но фактически их потенциал существенно ограничен. В клеточной культуре из них можно получить нейроны и глиальные клетки обеих больших подгрупп, а именно астроциты и олигодендроциты. В самом мозге стволовые клетки гиппокампа обычно вообще не производят олигодендроцитов. Из них формируются нейроны одного типа и, вероятно, два вида астроцитов.

Таким образом, их мультипотентность в этих условиях не слишком впечатляет. Но главное, что из способной к делению недифференцированной клетки образуются дифференцированные дочерние клетки. Делящиеся клетки формируют резервуар, который поддерживает сам себя (посредством деления) и таким образом на протяжении всей жизни или, по крайней мере, очень долгого времени обеспечивает возможность нейрогенеза.

Слово «резервуар» в этом контексте вызывает некоторые проблемы. Здесь нельзя представить себе наполненный чем-то бак. Скорее речь идет о чрезвычайно динамичной системе. Часть стволовых клеток находится в покое, возможно, на протяжении очень долгого времени, другие постоянно делятся, даже когда их дочерние клетки совершенно не нужны.

В целом количество стволовых клеток с возрастом уменьшается. При этом, чтобы окончательно запутать ситуацию, не исключено, что стволовые клетки обладают способностью напрямую, без промежуточного деления, превращаться в астроциты или нейроны. Это означало бы, что отличительное свойство стволовых клеток – их способность к делению – не обязательно связано со вторым их свойством. Кроме того, тогда стволовые клетки вполне могли бы, пусть даже в порядке исключения, самостоятельно продолжать дифференцировку. Исследователь стволовых клеток из Майнца Бенедикт Бернингер в одной из своих статей иронически предположил, что стволовые клетки, очевидно, просто не слышали об определении, которое мы им дали.

На примере стволовых клеток в мозге взрослых мы снова видим, что в науке у каждого правила есть множество исключений, а противоречащие друг другу высказывания часто оказываются верны одновременно. По-видимому, нейроны не в последнюю очередь неспособны делиться потому, что они поляризованы, но при этом исследователи с изумлением обнаружили, что стволовые клетки в гиппокампе и в стенках мозговых желудочков тоже имеют полярность. Таким образом, возможно, она не имеет решающего значения. А может быть, полярность стволовых клеток отличается от полярности нейронов. В любом случае у стволовой клетки в гиппокампе есть длинный отросток, который она выпускает в сплетение нервных волокон, тогда как ее основание (что-то вроде ноги) располагается на кровеносных сосудах слоя зернистых клеток. В стенках желудочков на первый взгляд все устроено наоборот. Там стволовые клетки вытянуты между желудочком и кровеносными сосудами, которые здесь лежат глубже. При делении, судя по всему, возникают две очень разные клетки. Дочерняя клетка некоторым образом отделяется от материнской стволовой клетки на уровне ее ядра. Это отчасти напоминает почкование дрожжей.

В асимметричном процессе деления для стволовых клеток нет ничего необычного, хотя здесь он особенно бросается в глаза. При самообновлении как минимум одна дочерняя клетка должна быть идентична материнской. Но лишь благодаря асимметрии при этом можно получать что-то, кроме дополнительных стволовых клеток. Поэтому асимметричное клеточное деление – их отличительный признак. Только таким образом они могут одновременно быть способны к самообновлению и мультипотентности.

В случае стволовых клеток гиппокампа скорее стоял вопрос о том, способны ли они также к симметричному самообновлению. При асимметричном делении доступный запас стволовых клеток не мог бы расти. Тогда его было бы невозможно подстроить под повышенные потребности или использовать, чтобы компенсировать возможные потери. Эта несколько академичная проблема оказалась не по зубам множеству исследователей. Но она очень важна и имеет совершенно практическое значение. С ней тесно связан другой вопрос: как нейрогенез взрослых меняется с возрастом. От фактических и потенциальных свойств деления зависит, насколько ярко в конечном итоге может быть выражена пластичность и можно ли поддерживать ее гибкость до конца жизни.

В 2012 году вышли две статьи: одну написали Хуан Энкинас и Григорий Ениколопов из лаборатории в Колд-Спринг-Харбор в штате Нью-Йорк, а другую – Майкл Бонагиди и Хундзэн Сун из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе. Интересно, что авторы обеих работ приводят очень вескую аргументацию в пользу полностью противоречащих друг другу утверждений. В то время как результаты, полученные Энкинасом и его коллегами, можно назвать пессимистичной версией, поскольку они доказывали, что процесс деления регулируется очень жестко и постепенно приводит к израсходованию запаса стволовых клеток, Бонагиди и его сотрудники показали, что отдельные клетки по всей популяции сохраняют способность к делению, а значит, возможность приспосабливаться к потребностям может действовать на протяжении всей жизни, что внушает больший оптимизм. Последнее лучше согласуется с неоспоримым на сегодняшний день фактом, что нейрогенез взрослых по-прежнему сохраняется в старости, но крайне тщательный анализ, проведенный в первой статье, не позволяет просто списать ее со счетов. Пока что ситуация до конца не прояснилась; вероятно, разгадка кроется в том, что одна группа проводила анализ совокупной популяции стволовых клеток и ее поведения в течение некоторого времени, а другая прицельно анализировала отдельные клетки. Как мы знаем на примере групп и сообществ, которые образуют люди, поведение индивидуума совершенно не равнозначно поведению толпы. Однако в первую очередь исследователи в обоих случаях рассматривали статичную картину. Сложные оценки размеров популяции могли бы принести совершенно иной ответ, если бы в итоге внешнего воздействия большее количество отдельных клеток повело себя иначе, чем предсказывала первая модель в состоянии покоя. Но реакция на стимулы внешней среды – это как раз и есть отличительный признак пластичности, которая реализуется за счет нейрогенеза взрослых.