Африканские животные, крупные и мелкие
Использование приматов в наших исследованиях было большим шагом вперед и шагом необходимым, если мы хотели понять, является ли мозг человека стандартным мозгом приматов. Но мне хотелось поработать с большим спектром видов, чтобы изучить механизмы, порождающие эволюционное разнообразие. В этом контексте мне часто упоминали одно имя, говоря, что этот человек может стать возможным источником получения образцов мозга – от очень маленьких до очень больших. Этот человек – Пол Мэнджер, австралийский ученый, работающий в Южной Африке. Мэнджер занимается сравнительной нейрохимией стволовых структур мозга, а, кроме того, как я узнала позже, часто садится за руль своего джипа и едет в саванну, где лично занимается отловом животных.
Время познакомиться с Полом пришло в 2009 году, когда я натолкнулась на статью, в которой он описывал, как осуществлять перфузию мозга слонов в полевых условиях, чтобы сохранять его в состоянии, пригодном для последующих микроскопических нейроанатомических исследований. Только что было опубликовано наше исследование по подсчету среднего числа нейронов в мозге человека, и мы теперь были готовы перейти к следующему вопросу: действительно ли намного больший мозг африканского слона содержал больше или меньше нейронов по сравнению с мозгом человека? Из новой статьи Пола я узнала, что он легально добыл мозг трех взрослых африканских слонов-самцов, которые были застрелены в рамках регулирования численности популяции слонов по программе, осуществляемой в Зимбабве трестом Малилангве. Под наблюдением ветеринаров треста эти три слона были усыплены анестетиком, который не действует на людей, а затем застрелены в сердце. Головы всех слонов были отделены от туловищ, после чего была выполнена перфузия головного мозга через сонные артерии. Сначала, для того чтобы очистить мозг от крови, его промывают 100 л солевого раствора из емкостей, расположенных на возвышенной платформе, а потом сосуды мозга тем же путем перфузируют 100 л параформальдегида, чтобы сохранить мозг для перевозки в лабораторию для последующего изучения. Туши слонов были разделаны другими людьми, а мясо распределено между жителями окрестных деревень. Всего они получили десять тысяч порций отличного мяса. Эти три слона плюс еще несколько животных, застреленных в том году в Зимбабве, не только позволили накормить местных жителей, но и помогли науке благодаря работам Пола и его сотрудников по всему миру.
Итак, я отправила Полу электронное письмо с пожеланием вступить в этот клуб. Я понимала, что это был выстрел на удачу, потому что содержание письма можно перефразировать так: «Привет, незнакомец, я занимаюсь тем, что превращаю мозги в похлебку для того, чтобы понять, из чего они состоят. Не будете ли вы так любезны поделиться со мной половиной одного из великолепных слоновьих мозгов, которые вы только что добыли, чтобы я могла их уничтожить?» К счастью, Пол не отмахнулся от меня с порога (как выяснилось, он обожает необычные идеи, что сильно мне помогло) и вместо этого сразу же мне ответил, предложив несколько фрагментов ткани, которыми я смогу заняться. Этого хватит?
Спасибо, но нет. Этого не хватит, ответила я, и пустилась в объяснения: несколько кусочков не дадут нам возможность выйти за пределы того, что уже было сделано Дональдом Тауэром в пятидесятые годы, когда он определял плотность нейронов в нескольких пробах огромной мозговой коры азиатского слона. Умножение полученных значений плотности нейронов на объем изучаемой области, то есть простейшая арифметическая операция, в принципе могло бы дать удовлетворительный ответ на вопрос о числе нейронов в коре, если бы она была гомогенной. Но на основании того, что мы сегодня знаем о коре человеческого мозга, мы не можем полагать, что это так. Такие расчеты неприемлемы. Такой расчет неприемлем также ввиду того, что адекватные стереологические методы дают непредвзятые оценки, а, учитывая, что оценки общего числа нейронов, полученные таким способом от множества разных видов, окажутся под сильным влиянием невероятно большого разброса объемов мозга среди разнообразных видов, никакой математической ценности в таких расчетах не будет, и они не позволят нам понять, как можно сравнивать мозги разных видов. Выхода из этой ситуации нет. Если мы хотим делать все правильно и найти ответ на очень важный вопрос о том, содержит ли человеческий мозг больше нейронов, чем мозг слона, превосходящий его по массе в три раза (что я считала простейшим объяснением когнитивного превосходства человека), то нам надо посчитать нейроны в целом мозге слона. Или, в крайнем случае, нам нужна целая половина этого мозга – одно полушарие – в предположении, что разница в числе нейронов между полушариями будет пренебрежимо мала в сравнении с межвидовыми вариациями.
Пола, видимо, впечатлила моя способность торговаться, и он немедленно согласился подарить мне полушарие слоновьего мозга! Мы начали работать над организацией практического воплощения идеи. Ткань была слишком бесценной, чтобы посылать ее по почте, рискуя тем, что она исчезнет в неизвестном направлении или прилипнет к рукам бразильских таможенников. Поэтому Пол приложил к письму разрешение южноафриканского правительства на вывоз полушария слоновьего мозга, а я должна была приехать к нему в лабораторию в Витватерсрандском университете в Йоханнесбурге и забрать ценный груз с собой, как багаж. Но в связи с этим возникла другая проблема: смогу ли я на самом деле это сделать?
Я нашла телефонный номер национального агентства санитарного надзора, которое осуществляет в Бразилии пограничный контроль и отвечает за ввоз в страну предметов, имеющих отношение к здравоохранению, и пищевых продуктов. Я позвонила в офис агентства в Международном аэропорту Рио-де-Жанейро, где я планировала приземлиться, и задала свой вопрос – наверное, самый нелепый из всех, какие они когда-либо слышали: «Здравствуйте, я ученый, собирающийся навестить коллегу в Южной Африке, и я хочу спросить, смогу ли я ввести в Бразилию полушарие слоновьего головного мозга в одном из моих чемоданов?» Однако женщину на другой стороне провода вопрос, кажется, нисколько не удивил. «Так, слоновий мозг. Живой?» – (Что?) «Нет, мадам, он в отличном состоянии и мертвый». – «В таком случае он нас не интересует». Казалось, все было хорошо, потому что у меня был список видов, образцы тканей которых я везла в Бразилию, декларация о том, что они не живые и не представляют опасности, а также ввозятся без всякой коммерческой цели. Единственное, против чего возражали бы таможенники и пограничники, – это против ввоза живых животных. Мозги, которые я собиралась везти, не соответствовали этому критерию.
Я посетила лабораторию Пола в ноябре 2009 года для того, чтобы забрать полушарие слоновьего мозга, но кончилось тем, что мне достался и большой набор целых мозгов: летучих мышей, африканских грызунов, уникальных представителей африканской фауны, жирафов и антилоп, – но как раз половина мозга слона мне не досталась, во всяком случае пока. Мы уперлись в бюрократическую стену и не смогли получить разрешение на вывоз слоновьего мозга из Южной Африки. Со всеми остальными мозгами неприятностей у меня не было.
Заняться полушарием мозга слона мне удалось только в 2012 году, через три года после описанных событий и после исследования мозга множества других биологических видов, для чего Пол и я организовали нашу собственную вылазку в саванну для сбора мозгов ряда крупных парнокопытных животных. К парнокопытным относят таких животных, как свинья, олень и антилопа. Крупнейшими из них являются жираф (один мозг которого Пол презентовал мне во время первого визита) и гиппопотам (один мозг этого животного лежит в холодной комнате Пола и ждет, когда я за ним приеду). Парнокопытные особенно интересны по целому ряду причин, одна из которых заключается в том, что они принадлежат к одной кладе с китообразными, обладающими огромным мозгом (поэтому клеточный состав мозга представителей отряда парнокопытных может многое сказать о мозге китообразных до того, как мне удастся получить в распоряжение мозг кита): киты и дельфины имеют одних предков с современным гиппопотамом. Другая причина заключается в том, что масса мозга парнокопытных сопоставима с массой мозга средних и крупных приматов, поэтому они (мозги парнокопытных) подходят для выяснения вопроса о том, содержится ли в мозге приматов больше нейронов, чем в мозге парнокопытных, обладающем такой же массой. Например, мы сможем сравнить шимпанзе и корову по количеству нейронов, а не по массе мозга. Если моя гипотеза о том, что количество нейронов является главным ограничителем когнитивных способностей, окажется верной, то у парнокопытных мы обнаружим гораздо меньше нейронов, чем у приматов такой же массы.
Наш шанс добыть эти мозги без необходимости самим выходить на охоту реализовался благодаря хорошей организации этого дела в Южной Африке, наличию убежищ для пойманных диких животных (в случае незаконного промысла на охраняемые виды со стороны браконьеров или отловленных на законном основании по южноафриканским законам, а также для выдерживания в карантине до возвращения в дикую природу, до продажи зоопаркам, арабским принцам или ученым, желающим получить мозг этих животных). Целью одного из моих визитов было планирование исследования непрерывно растущего мозга нильского крокодила, для чего мы посетили крокодиловую ферму (абсолютно легальную). После этого Пол повел меня в другое учреждение, где раньше он получил мозг жирафа, к перфузии которого приступил прямо на месте. Все это место было обнесено высоким забором и окружено колючей проволокой под током: я чувствовала себя так, будто попала в парк юрского периода, настолько дикими были его обитатели. Там было несколько охраняемых белых носорогов, отбитых у браконьеров и поправлявшихся после полученных ран. После выздоровления все они будут возвращены в дикую природу. Зашли мы и в вольер к гепарду, легкомысленно последовав уговорам сопровождавшей нас женщины-ветеринара, которая воспитывала гепарда почти с самого его рождения и клялась, что эта самочка безвредна, как домашняя кошка. К моменту, когда моя префронтальная кора спохватилась, мы были уже в вольере и приблизились к зверю. Гепард смотрел мне прямо в глаза, и по спине у меня пробежал предательский холодок. Но бежать было уже поздно, и я подошла еще ближе и погладила животное, которое действительно замурлыкало, как котенок. Да, это истинная правда: мне привелось погладить гепарда. Каких только глупостей не делаем мы в нашей жизни!
Мне дали список (почти сюрреалистический) животных вместе с их ценами, и я обсудила с милыми людьми из приюта для животных, что и как мы должны делать дальше. Вернувшись домой, я тщательно проанализировала список, оценивая массы мозга и тела соответствующих животных, и сделала разумный выбор в отношении разнообразия их размеров, цен и количества часов, которые потребуются для извлечения мозга в каждом случае, а также связалась с фондом Джеймса МакДоннелла и нашим университетом, чтобы уточнить, получим ли мы деньги на приобретение этих животных из приюта. Добро было дано. Пол Мэнджер вызвался лично научить меня искусству забора мозгов в полевых условиях.
В июне 2012 года мы собрали команду крепких работящих студентов из отдела Пола, нагрузились несколькими ящиками инструментов, десятками литров солевого раствора и параформальдегида и двинулись в путь. Договорились на том, что эвтаназию животных проведут сотрудники приюта и ветеринары, а потом разрешат нам выполнить вскрытие прямо на месте; оставшееся мясо будет скормлено львам и другим крупным кошачьим, а мех получат рабочие приюта для их собственных нужд. Мы также должны будем все за собой убрать. Все должны были остаться довольны.
«Только не животные, – протестовала моя мама. – Какой это ужас – убивать невинных животных!» Учитывая, однако, что жизнь рано или поздно заканчивается у всех и что альтернативой для этих животных была ужасная смерть от когтей и зубов львов или леопардов, я думаю, что безболезненная смерть от передозировки анестетика была не таким уж и плохим вариантом гибели. К тому же я сама счастливый хищник (так же, как и моя дорогая мама между прочим, хотя она, как многие другие люди, отказывается есть мясо «симпатичных» животных). Я тоже животное, а животные по определению должны питаться другими формами жизни. Львы тоже должны что-то есть. Просто получилось так, что мы убили для них их обед.
Пол и несколько его студентов занялись извлечением головного мозга убитых животных; я же, вместе с остальными, принялась за извлечение спинного мозга, что, должна сказать, было намного труднее. Мы начали с удаления продольных мышц спины, мяса для миньонов, с каждого животного с помощью громадных и острых, как бритва, ножей. Я испытала странное удовлетворение, быстро научившись орудовать цепной пилой, так что к тому времени, когда мы приступили к разделке последнего из двенадцати животных, работа шла слаженно и быстро. Мы даже ухитрились обогнать команду Пола (к большому удовольствию некоего новичка).
Вернувшись в лабораторию, я приготовила два чемодана, набитых запечатанными контейнерами, заключенными в двойной слой белого пластика. В каждом контейнере находились один или больше экземпляров мозга. Я отправила домой селфи с этой прелестью. Ответ мужа пришел незамедлительно: «Похоже, ты везешь домой партию кокаина. Я уже готовлю деньги для залога на случай, если тебя арестуют в аэропорту».
Но та женщина из таможенной службы аэропорта сказала правду. Меня остановили на таможне после просвечивания чемоданов, но только из-за того, что таможенники решили, будто я везу строго запрещенный к провозу свежий сыр, как одна португальская пара, которую проверяли непосредственно передо мной. «Нет, – сказала я, – это всего-навсего мозги для исследований в сотрудничестве с одним южноафриканским университетом». Это было настолько неожиданное объяснение, что таможенники не сразу решили, кто должен инспектировать мой багаж и документы. Так что мне пришлось набраться терпения и ждать. Пришла женщина-офицер и зачитала мне декларацию о недопустимости провоза опасных биологических материалов и материалов, имеющих коммерческую ценность; потом она долго просматривала кипу разрешающих документов, составленных на полудюжине языков, ознакомилась с длинным списком биологических видов, оставила себе одну копию списка, о чем я знала заранее, а потом… она меня пропустила вместе с моими мозгами. Залог не понадобился.
После публикации статей и начала перспективного сотрудничества, в котором были заинтересованы мои партнеры, нам стало легче доставать нужные для наших анализов экземпляры мозга. Теперь у нас есть мозги сумчатых, хищников, птиц, рыб, осьминогов и, наконец, китообразных. Я бы с удовольствием поработала с мозгами насекомых, если бы знала, как их препарировать (да, да, у насекомых тоже есть мозг): дело не только в том, что насекомые – самая разнообразная группа животных с наибольшим числом видов, но и в том, что добыть их можно буквально в каждом дворе в неограниченном количестве. Поскольку же люди, не рассуждая долго, давят тараканов каблуками, а комаров прихлопывают ладонями, постольку я могу надеяться, что опыты с этими существами не вызовут протестов публики и сопротивления защитников животных. Главный мой интерес заключается в разнообразии строения мозга и в том, чему он может научить нас относительно эволюции жизни. Значит, если у насекомых есть мозг, то меня интересует и он. На двери моей маленькой лаборатории приклеен стикер: «Принесли мозги?»