100 великих научных открытий

Если же одновременно с возбуждением центра, ответственного за вкусовые ощущения, многократно возбуждать центр, управляющий, например, слухом, то между ними установится связь, которую Павлов назвал временной. Благодаря этой связи всякое раздражение слухового центра будет приводить к возбуждению вкусового и передаваться в центр, руководящий выделением слюны.

В период выработки условного слюноотделительного рефлекса, положим, на свет лампочки подопытное животное получает корм после каждого включения оптического сигнала. Так условный рефлекс подкрепляется безусловным. Временный рефлекс не исчезнет, даже если прекратить его подкреплять, то есть включать световой раздражитель, пропуская кормление. Но если условный раздражитель будет действовать без подкрепления неоднократно, то слюноотделение от опыта к опыту станет уменьшаться, пока не прекратится совсем. Условный рефлекс угаснет.

Впрочем, Павлов доказал, что достаточно прочно запечатленные восприятия, а также взаимоотношения между ними не забываются. Конечно, если условный рефлекс подкреплялся всего несколько раз, его угасание наступает быстро, а на восстановление приходится затрачивать почти столько же усилий, сколько было вложено в первичную выработку. Иначе обстоит дело, когда условный раздражитель, звуковой или световой, подкреплялся много раз, – тогда условный рефлекс угасает медленно. Подкрепив его вновь, пусть даже после длительной паузы, мы убедимся, что восстановится он быстро, а значит, полностью не «забылся».

Впоследствии выводы Павлова оказались очень полезными для обучения и дрессировки. В жизни людей нередки ситуации, в которых обучение можно свести к временным связям: заучивание слов, включение света с помощью выключателя, остановка на красный свет, запоминание времени отправления поезда. То же касается и воспитания животных. Если при команде «сидеть» предлагать собаке корм, она действительно будет садиться на задние лапы, чтобы просто поесть. Однако кормление ассоциативно свяжется у нее с акустическим сигналом, и позже, когда привычка укоренится, животное продолжит выполнять команды уже без поощрения.

Таким образом, своими научными изысканиями Павлов добился поразительных результатов, позволивших расширить познания людей о работе всего организма и о процессах в коре головного мозга. Развитие медицины стало возможным во многом благодаря этому выдающемуся ученому.

Стволовые клетки

Технологии, основанные на использовании так называемых стволовых клеток, привлекают огромное внимание во всем мире. Но в массовом сознании использование стволовых клеток ассоциируется с клонированием и выращиванием человеческих эмбрионов «на запчасти».

«Ни одна область биологии при своем рождении не была окружена такой сетью предубеждений, враждебности и кривотолков, как стволовые клетки», – считает член-корреспондент РАМН, специалист в области медицинской клеточной биологии В. Репин. Хотя термин «стволовая клетка» был введен еще в 1908 г., статус отдельной науки эта область клеточной биологии получила лишь в последнее десятилетие ХХ века.

В 1999 г. журнал Science признал открытие стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека». Один из первооткрывателей структуры ДНК, Джеймс Уотсон, комментируя открытие стволовых клеток, отметил, что устройство стволовой клетки уникально, поскольку под влиянием внешних «инструкций» она может превратиться в зародыш либо в линию специализированных соматических клеток.

В биологию понятие «стволовая клетка» ввел русский ученый Александр Максимов (1874—1928) на съезде Гематологического общества в Берлине. Максимов первым догадался, что обновление клеток крови – это особая технология, отличная от обычного клеточного деления. Если бы клетки крови самообновлялись стандартным способом, это требовало бы гигантских размеров костного мозга.

Толчком к развитию клеточной трансплантологии стали атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в конце Второй мировой войны. Ученые поняли, что человечеству требуется защита от радиации, и принялись искать эффективные средства. Первые трансплантации гемопоэтических стволовых клеток костного мозга были проведены облученным мышам, собакам и обезьянам, и эти операции оказали на животных восстановительное воздействие. Тем не менее понадобилось почти 20 лет, чтобы трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. Только в конце 1960-х были получены убедительные данные о возможности применения трансплантации костного мозга при лечении острых лейкозов.

Следующей значительной вехой в исследовании вопроса стало открытие российскими специалистами Александром Фриденштейном и Иосифом Чертковым стволовых клеток крови. В 1960—1970-е ученые описали и успешно культивировали фибробластоподобные клетки, получившие впоследствии название «мезенхимальные стромальные клетки». Так что именно Фриденштейну и Черткову принадлежит авторство создания учения о стволовых клетках. А в 1981 г. Мартин Эванс, Мэттью Кауфман и Гэйл Мартин впервые выделили эмбриональные стволовые клетки из эмбриобласта (внутренней клеточной массы раннего зародыша) мыши.

Однако интенсивное развитие этой науки началось с 1998 г., когда американские ученые Д. Томпсон и Д. Герхард обосновали бессмертие эмбриональных стволовых клеток.

Итак, что же это за клетки? Это прародительницы всех без исключения типов клеток в организме. Они способны к самообновлению и, что самое важное, в процессе деления образуют специализированные клетки различных тканей. Обновляя и замещая клетки, утраченные в результате каких-либо повреждений, они восстанавливают и регенерируют организм человека с момента его рождения.

Потенциал стволовых клеток только начинает использоваться наукой. Ученые надеются в ближайшем будущем создавать из них ткани и целые органы, необходимые больным для трансплантации, что позволит отказаться от использования донорских органов. Преимущество стволовых клеток в том, что их можно вырастить из клеток самого пациента и они не будут вызывать отторжения. Потребности медицины в таком материале просто огромны. В настоящее время только 10-20 % людей излечиваются благодаря удачной пересадке органа, остальные же погибают еще на этапе ожидания операции.

Все стволовые клетки делятся на эмбриональные и соматические. Эмбриональные выделяются из эмбриона на ранней стадии его развития. А соматические – это клетки взрослого организма, которые присутствуют преимущественно в костном мозге и в периферической крови (циркулирующей по сосудам вне кроветворных органов), а также в небольших количествах во всех органах и тканях.

Ко второй группе относятся клетки плацентарно-пуповинной крови, собранной сразу после рождения ребенка. Поместив эту кровь в криобанк стволовых клеток, можно использовать ее в дальнейшем для восстановления практически всех тканей и органов, а также для лечения любых заболеваний, в том числе онкологических. Однако количество стволовых клеток в пуповинной крови недостаточно велико, потому использовать их можно только однократно и лишь для самого ребенка, пока он не достиг 10-летнего возраста.

Самый же доступный источник стволовых клеток – это костный мозг человека. Концентрация «чудодейственных» клеток в нем максимальна, к тому же среди них есть как гемопоэтические (кроветворные), из которых формируются абсолютно все клетки крови, так и мезенхимальные, регенерирующие практически любые органы и ткани.

Французские ученые доказали, что некоторые стволовые клетки продолжают жить и делиться даже после смерти человека. Согласно исследованиям, этот период может составлять от нескольких часов до нескольких недель. Так, например, стволовые клетки мышечной ткани способны функционировать в течение двух недель после наступления смерти организма, и, несмотря на то что в этот период все процессы замедляются, способность развиваться в полноценные клетки не утрачивается. Специалисты из парижского Института Пастера уверены, что их открытие поможет найти новые источники стволовых клеток и разработать революционные методы их консервации.