Яркий представитель фундаментальной науки Алексей Полилов доказал, что нервные клетки все-таки восстанавливаются
Алексей Полилов, 32 года, недавно был объявлен лауреатом премии президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых. Большая, серьезная награда, хотя то, чем занимается доцент кафедры энтомологии МГУ, и в микроскоп разглядеть непросто: Алексей изучает особенности строения мельчайших насекомых, и результаты его работ уже стали сенсацией.
Исторические полутемные коридоры биофака МГУ, отделанные деревянными панелями, напоминают Хогвартс — учебное заведение для волшебников из «Гарри Поттера». Да и тема исследований Алексея Полилова отдает фантастикой: он изучает особенности строения мельчайших насекомых. Кому это нужно, почему исследования так высоко оценены на государственном уровне?
— Я занимаюсь изучением строения мельчайших насекомых. Самые мелкие виды достигают всего 0,14 мм в длину. Что происходит с конструкцией органов, тканей, внутренних процессов? Уже больше 10 лет ищу ответы, исследуя строение мельчайших — это жуки, перепончатокрылые, сеноеды.
— Это предел или в природе существуют еще более мелкие насекомые?
— Пределы миниатюризации — одно из итоговых направлений того, чем я занимаюсь. Это имеет научный интерес, потому что мельчайшие насекомые — одни из самых сложно устроенных многоклеточных животных. У них есть ряд важных особенностей.
— Например?
— Возьмите нервную систему. Ее эффективность определяется количеством клеток и числом контактов между ними. Это многоклеточная система, и даже у самых маленьких насекомых, размером с амебу, в мозгу больше 4 тысяч клеток. При уменьшении размера тела они сильно меняют свое строение, притом что общий относительный объем нервной системы мельчайших насекомых значительно больше, чем у человека или других животных: 20% организма. Такой мозг занимает не только голову, но и грудные и брюшные отделы, что создает серьезные энергетические затраты. Уменьшается и размер нервной клетки — нейрона. Это одни из самых мелких известных клеток, входящих в состав организма многоклеточных животных. В их строении нарушаются фундаментальные законы. В нейронах отсутствует ядро — это так называемые безъядерные нейроны.
— Именно открытие безъядерных нейронов у мельчайших насекомых ученые называют сенсацией. Почему?
— Безъядерные нейроны ни у кого из животных не были выявлены. Ставится под сомнение принятый в науке принцип работы нервной системы, который до сих пор был построен на постулате «нервные клетки (нейроны) не восстанавливаются». Если разделить нейрон на части, то часть без ядра погибает, срастить разделенное ядро нельзя. Но пару лет назад в работах некоторых ученых было показано, что в лаборатории можно разделить клетку на части, которые будут работать. Можно даже создать условия, в которых они будут снова срастаться. Это прорыв. В случае исследованных мной мельчайших насекомых найден целый организм, большинство нейронов которого безъядер-ные. Они функционируют без ядер не в лабораторных условиях, а в дикой природе. Это насекомое летает, питается, реагирует, то есть система безъядерных нейронов работает самым активным образом. Поэтому это насекомое может послужить объектом изучения процесса восстановления нейронов.
Вторая проблема, которая может быть решена в ходе исследований мельчайших насекомых, — изучение памяти. По современным представлениям, долгосрочная память определяется белковым синтезом. В моих работах исследованы мельчайшие насекомые, у которых невозможен синтез белков в связи с отсутствием ядер. Сегодня встает вопрос: возможно ли обучение и существует ли память у мельчайших насекомых? Если да, то как это согласовать с современной теорией памяти?
— Вам удалось доказать, что мельчайшие насекомые поддаются дрессировке?
— Мы полтора года пытаемся ставить эксперименты по обучению этих насекомых, и пока что результат отрицательный. Но не окончательный. Возможно, не смогли пока что правильно подобрать стимулы. В нашей лаборатории проходят классические эксперименты по обучению животных реагировать на условный сигнал. В свое время их проводил великий физиолог Иван Павлов, который получил Нобелевскую премию. Мельчайшим насекомым предлагается стимул — например, запах. Он заставляет их совершать определенные действия. Затем стимул убирается, и животные совершают те же самые действия, руководствуясь условным рефлексом, который выработался в процессе эксперимента.
— Где вы нашли уникальных микронасекомых?
— Новые виды обнаружены в Южном Приморье (Лазовский заповедник, заповедник Кедровая Падь, окрестности озера Хасан, остров Русский) в ходе экспедиции. Я собирал в тех местах образцы для другого исследования. Обнаруженная мной группа насекомых вообще не была до этого известна в России. Это семейство считалось тропическим и североамериканским. Чтобы найти мельчайших паразитических насекомых, я собирал растения, на которых они живут.
— Кто оплачивает ваши экспедиции?
— Часть финансирую сам, некоторые оплачиваю из грантов, тропические экспедиции во Вьетнам спонсируются Российской академией наук. Мы занимаемся фундаментальной наукой в чистом виде, прикладного применения пока нет. Это познание законов природы. С другой стороны, очевидно, что миниатюризация — это одно из направлений развития современной техники, и выявление общих закономерностей можно будет использовать в биотехнологиях. После описания найденных у мельчайших насекомых безъядерных нейронов несколько нейробиологических лабораторий занялись этой темой очень активно — это ученые из Канады, США и Евросоюза. Но пока их усилия не увенчались успехом, потому что они не могут поймать мельчайших насекомых.
— У них нет вашего ситечка?
— Пока меня защищает от конкурентов то обстоятельство, что никто толком не знает, когда их нужно собирать. Те находки, которые были опубликованы, сделаны случайно. Это единичные экземпляры. Я потратил несколько лет, чтобы понять, когда их можно найти. Зато сегодня у меня фора — год или два — перед теми, кто будет изучать эти нейроны.
— У вас есть предложения поработать за рубежом?
— Предложения были и есть. Какое-то время я работал в Германии. Продолжаю сотрудничать с Канадой и Германией. Ведь фундаментальная наука — всегда международная. Приезжаю часто в Берлин и Дрезден, чтобы с помощью мощного синхротрона получить трехмерные картинки исследуемых жуков. Это микротомография, уникальные методы, которых пока нет у нас в стране. Но уезжать насовсем из России не собираюсь, мне нравится работать здесь. Я окончил биофак МГУ, где в последнее время созданы лаборатории, оснащенные по последнему слову техники. Например, лаборатория электронной микроскопии, которой могут пользоваться все ученые.
Увлечения: туризм, альпинизм, подводная охота, горные лыжи, виндсерфинг. Женат, жена Вера тоже работает в МГУ, в Институте мировой культуры, она филолог. Сыну Степе два года.