Человечество обязано быть бесконечно благодарным кошке, подарившей миру великое множество первостепенных открытий в физиологии.
(А. Д. Ноздрачев)
Домашняя кошка felis catus известна нам, прежде всего как спутник человека, домашнее животное: истребитель грызунов в сельской местности и четвероногий друг в современных городских реалиях. И мало кто знает, что именно кошка принесла огромную пользу науке наряду с другими лабораторными животными. Мы живем дольше и стареем позже, лечим почти все болезни, путешествуем, занимаемся спортом и находимся в прекрасной физической форме по сравнению со своими первобытными предками. А за этим благосостоянием – долгие годы трудов ученых, исследования и изобретения, новые лекарственные средства и достижения современной медицины. И «за кадром» стоят они – наши меньшие братья, отдавшие годы своей жизни (а то и саму жизнь!) на пользу человеку.
Санкт-Петербург часто называют кошачьей «столицей». В нашем городе есть много скульптурных изображений кошек, и только одно из них по полному праву может считаться настоящим памятником. И называется он «Памятник подопытной кошке». Его открытие состоялось 14 ноября 2002 года на Васильевском острове, во дворе главного здания СПбГУ. Этот памятник стал первым памятником кошке в России. Автор памятника и скульптор – заслуженный художник России, профессор Анатолий Гордеевич Дема. Архитекторы: С. Л. Михайлов, Н. Н. Соколов. Гранитная кошка размером в метр гордо сидит на высоком постаменте, а по бокам располагаются таблички с высказываниями великих людей о кошках. Этот памятник – знак благодарности за ту пользу, которую принесли человечеству лабораторные кошки.
Сегодня мы отправимся в Институт физиологии им. И. П. Павлова Российской Академии Наук. Читателей ждет два интереснейших интервью со знаменитыми учеными, долгими десятилетиями работавшими с кошками и благодаря им сделавшими ряд ценнейших научных открытий.
О книге «Анатомия кошки»
Наш первый гость – Александр Данилович Ноздрачев – советский и российский ученый, специалист в области физиологии вегетативной нервной системы и физиологии висцеральных процессов, Академик РАН (1997 г.), профессор. Автор более 1250 публикаций, в том числе 50 книг. Те, кому посчастливилось учиться в медицинских, ветеринарных вузах или же на биофаке, знают Александра Даниловича по учебным пособиям, которые не устаревают десятки лет и переиздаются многочисленными тиражами. Именно перу А. Д. Ноздрачева принадлежит серия книг по анатомии лабораторных животных – как беспозвоночных (пиявка, прудовик, дрозофила и др.), так и высших млекопитающих. Кроме того, профессор Ноздрачев является соавтором знаменитого школьного учебника биологии (9 класс). Нельзя преуменьшать заслуги этого прекрасного ученого перед отечеством, и, если нам повезет, мы еще не раз встретимся с Александром Даниловичем на страницах нашего журнала.
Но сейчас нас интересует «другой» Ноздрачев: автор великолепной книги «Анатомия кошки» и инициатор создания памятника подопытной кошке во дворе Университета.
– Как появилась «Анатомия кошки»?
– Наибольшая часть моей докторской диссертации выполнена именно на кошке: синаптическая передача, анатомические основы, топография, точки приложения гормонов кортикостероидной группы и многое-многое другое. Все это было необходимо, было ново, было, что называется, «потребно». Классической книги по анатомии кошки тогда не было: ни у нас, ни за рубежом, вообще нигде! Поэтому очень многое мне пришлось делать с нуля. Когда я защищался (1968 г.), мою защиту сдвинули по срокам, и я несколько расслабился: в то время я уже был заведующим лабораторией, и все свои силы бросил на написание «Анатомии кошки» со всеми атрибутами.
Я заканчивал аспирантуру в Институте усовершенствования ветеринарных врачей (он прекратил свое существование в 1957 году) по кафедре оперативной хирургии. Делал я это осознанно, потому что не собирался быть ни клиницистом, ни кем-то другим, а именно экспериментатором. А экспериментатору кроме мозгов нужны еще и хорошие руки! Иван Петрович Павлов был непревзойденным мыслителем, но он был и хирург-виртуоз. Он стал первым в нашей стране нобелевским лауреатом, и первым в истории человечества нобелевским лауреатом в области физиологии и медицины. Я тоже хотел стать и ученым, и практиком.
Итак, я забросил все свои дела, и, работая в Колтушах (*там находятся некоторые корпуса и лаборатории Института им. Павлова – примечание автора), создал настоящий «анатомикон» с иллюстрациями, по всем правилам, с латинскими названиями и терминами. В результате на свет появилась большая рукопись в 50 печатных листов, и я принес ее в издательство «Наука», где, казалось бы, все уже было согласовано. Однако редактор посмотрел и заявил, что «только что была издана анатомия собаки объемом всего в 20 листов, а кошка ведь меньше собаки»… Я помню, как взбесился и горько пошутил: «Что мне теперь, в следующий раз писать про слона?» А в советские времена выход каждой книги был связан с огромными препонами. Я отошел от стресса, посоветовался с коллегами и мы решили обдурить редактора-бюрократа: какие-то рисунки соединили вместе, что-то убрали, и сократили книгу до 20 печатных листов. Так «Анатомия кошки» увидела свет.
Эта книга полностью выдержана в плане всех анатомических законов. Она не просто «получилась», а получилась очень хорошо! После меня пригласили в Университет, где я без малого 30 лет заведовал кафедрой физиологии человека и других животных. (*Примечание автора: понятно, что это шутливое и романтичное название употребляется самими учеными и напоминает нам, что мы тоже принадлежим к царству животных. Официально подобные кафедры вузов и научные отделы называются отделами «физиологии человека и животных»). Скажу честно: я туда не рвался. Я человек «академический», я родился и состоялся в Академии наук, я исследователь. Меня очень напрягает педагогический процесс; я отношусь к нему крайне серьезно. Однако заведующий кафедрой физиологии уговорил меня на соавторство при создании школьного учебника биологии (анатомия человека). Этот учебник получился очень удачным, мы получили правительственную премию и были замечены в авторитетных научных кругах.
Работая со студентами, я владел всеми научными материалами, проанализировал их и пришел к выводу, что при всех достижениях советской научной школы в данный момент не существует грамотных обучающих пособий, и мне хотелось восполнить этот пробел. Больше всего я удивлялся этому недочету потому, что физиология – это наука экспериментальная. Если у генетиков главное поле деятельности – это дрозофила, то физиология начиналась с лягушки. Но чтобы ставить эксперименты на лягушках, надо знать их анатомию! Во время моей работы в университете мы все находились под управлением Министерства просвещения. Там с благосклонностью приняли мои предложения, и мы написали анатомию лягушек (ее выпустили очень хорошим тиражом), потом «зашевелились», засуетились и другие специалисты, и так появились уже другие книги по анатомии лабораторных животных: целая серия. Мы получили крупный грант и написали «Анатомию крысы» и пособия по анатомии беспозвоночных животных, а также анатомии кролика, морской свинки и другие книги, необходимые для учебного процесса множества вузов. Так моя кошка открыла новое направление в научно-просветительской деятельности, вот сколько книг с ней связано!
О памятнике кошке
А. Д. Ноздрачев:
– Приближалось столетие присуждения нобелевской премии Ивану Петровичу Павлову. И я вспомнил про другого, не менее великого ученого, Клода Бернара, заведовавшего кафедрой физиологии в Сорбонне. Он-то и назвал физиологию «человека и других животных», и этот шуточный термин прижился в науке навсегда. А теперь представьте себе: в далекой солнечной стране стоит здание, перед ним небольшой газончик и на нем – маленький памятник лягушке! И. П. Павлов, взбодренный бернаровской лягушкой, поставил превосходный памятник собаке около своей лаборатории, под ее окнами.
И мы решили – а почему бы не поставить памятник кошке? Ближайший друг одного из моих сотрудников, Анатолий Гордеевич Дема – скульптор высокого класса. Он проектировал скульптуру-корабль около гостиницы «Санкт-Петербург», это творение его рук. Вместе со скульптором мы согласовали все вопросы с ректором СПБГУ, Людмилой Алексеевной Вербицкой, походили, посмотрели, выбрали хорошее место для памятника и он появился на свет.
Памятник тоже пережил нелегкие времена: когда в университете ремонтировался один из корпусов, ко мне пришел прораб и заявил, что скульптура будет разобрана и демонтирована. Я ответил: «Ну, тогда я Вас засужу!» В результате кошка была тщательно укутана в несколько слоев материи и полиэтилена; ремонт закончился, кошку размотали – ни одной царапины! Правда, на надписях, находящихся на четырехгранном основании постамента, стерлась краска, но это – уже мелочи.
Прощаясь с вами, я хотел бы процитировать одну надпись с постамента этого памятника – замечательные строчки поэта Александра Сушко:
Загадочней друзей всех и зверей,
Царица быта и гроза мышей,
Сама в себе и ни о чем не тужит,
И не поймешь: наука служит ей
Или она науке служит...
Кошка в исследованиях Института физиологии им. И.П. Павлова РАН
Рассказывает ведущий научный сотрудник Института физиологии им. Павлова, доктор биологических наук, профессор, Дмитрий Германович Семенов:
– В Институте физиологии им. И.П. Павлова РАН, как и во многих других физиологических НИИ СССР, кошки служили науке, в основном, в 60 – 80-х годах. Кошки как подопытные животные обладают рядом положительных качеств. Прежде всего, они умны и разнообразны по своим индивидуальным психическим качествам. Они не агрессивны, обучаемы, благодарны за хорошее обращение в ходе эксперимента, чистоплотны, физически выносливы, терпеливы.
Говоря о кошках в науке, прежде всего, имеют в виду котов, так как их гормональная (а значит и психическая) ритмика, более ровная, как и у всех самцов.
– А почему именно котов? Все заводчики знают, что держать дома некастрированного, вяжущего кота – огромный «подвиг». Коты метят территорию, делают мелкие гадости, иногда могут даже проявить агрессию по отношению к человеку, что совершенно несвойственно кошкам!
– У науки другой подход к данному вопросу. Психические и биохимические процессы в организме кошки связаны с ее эстральными циклами. Да, у самцов тоже есть циклические сезонные изменения в поведении, на них влияет продолжительность светового дня и т.д. Плюс добавьте к этому своеобразие характера каждой особи! Среди кошек тоже есть флегматики, холерики, меланхолики и т.д. Однако, говоря о котах, мы имеем в виду общую научную тенденцию: чем меньше погрешности и отклонения, тем «чище» и достовернее будет результат любого исследования.
В экспериментах использовались беспородные кошки, близкие к европейскому фенотипу, то есть обычные, серые, полосатые. Вы, наверное, знаете, что знаменитые трехцветные животные – это уже не коты, а кошки. Впрочем, однажды мы столкнулись с чудом, когда откровенный кот имел именно такую (черепаховую) окраску. Оказалось – это мутант с лишней Х-хромосомой.
Почему в науке использовали беспородных и бездомных, а не «линейных» котов? Во-первых, они ничего не стоили, их приглашали жить в виварии и работать в эксперименте, что было для них лучшей судьбой; во-вторых, как и все беспородные домашние животные, они обладают максимальным набором доминантных, т.е. «сильных» генов, а значит более крепки здоровьем и разумом.
– После Ваших прекрасных слов у читателей возникнет логический вопрос: почему же эксперименты с кошками не получили широкой огласки, почему они не освещаются в популярной литературе, не проводятся во всех отраслях медицины, ветеринарии, фармакологии и т.д.
– Есть множество причин. Во-первых, опыты на кошках сложны, стоят очень дорого и сильно растянуты во времени.
– Почему?
– Лабораторные грызуны, насекомые, моллюски, ракообразные и микроорганизмы живут очень «быстро». Быстро вырастают, достигают половой зрелости, обладают необычайной плодовитостью, просты в содержании. Для любого эксперимента с животными необходимо выделить некую контрольную группу (порой в несколько десятков, и даже сотен особей), чтобы получить достоверные сведения и статистические данные. Все эти особи должны обладать определенным набором сходных качеств (в некоторых случаях принадлежать к одной и той же линии, в некоторых – достичь определенного возраста и т.д.). Кошка долго растет и достигает половой зрелости, поэтому найти (и тем более – взять «с улицы» или вывести) необходимое количество однотипных животных и содержать их в условиях научного учреждения очень тяжело.
Есть и другой, этический момент. Кошек более жалко использовать для многих исследований: они обладают интеллектом, привязываются к человеку, интересны в поведении, красивы, грациозны, ласковы.
– Расскажите, пожалуйста, о самих экспериментах...
– Исследованием поведения кошек в физиологическом эксперименте занимались на кафедре высшей нервной деятельности ЛГУ в 60 – 70-х гг. При выработке условных рефлексов оказалось, что кошка вовсе не ленива и весьма сообразительна, если ее правильно заинтересовать «подкреплением», т.е. кусочком сырого мяса за правильное выполнение задания. Понятие «правильное» нужно расшифровать.
1) Экспериментатору хочется наладить взаимопонимание с животным, поставить ему задание и измерить характеристики его выполнения (длительность размышления, действий, число ошибок и т.п.).
2) Когда «психотип» и «умственные способности» зверя установлены, можно переходить к экспериментальным воздействиям на него (стрессовая ситуация, какая-то «фармакология», изменение внешних условий и т.п.)
3) После обнаружения изменений в поведенческих реакциях проводят испытание «протекторных» (защитных) средств, которые должны устранить обнаруженные нарушения. Это одна из схем психо-фармакологических исследований, необходимых при разработке лекарств для нервнобольных людей.
Например, кот сидит в клетке, в которой есть маленькая дверца, а за дверцей находится миска с мясом. Экспериментатор показывает это коту, но дверцу можно открыть, только если прозвенит звонок. Кот довольно быстро понимает, что без звонка толкать дверцу бесполезно и терпеливо ждет. Зазвенело – моментальная реакция, и вознаграждение получено. Это просто.
Теперь сложнее: кнопка звонка устанавливается тоже внутри клетки. Коту показывают, для чего она нужна. Теперь он может сам звонить в звонок и открывать себе заветную дверцу, если все понял правильно. Условия «игры» можно усложнять и усложнять. Наконец «предельно» сложная задача для данного Васьки или Борьки определена, и все параметры ее решения измерены несколько раз. Теперь ему дают понюхать или полизать вещество Х, которое, к примеру, должно ослабить его внимание, или развить в нем ощущение страха. Снова повторяют задания и видят, что кот выполняет их медленнее, неохотно или с ошибками. Наконец, ему дают «таблетку» экспериментального лекарства от рассеянности, забывчивости или пугливости и регистрируют, как восстанавливаются все усвоенные котом навыки или даже улучшаются по сравнению с изначальными.
Существуют и другие экспериментальные схемы, позволяющие делать такие открытия в области работы нервной системы, которые очень полезны для разработки новых, более совершенных, методов лечения и профилактики человеческих заболеваний.
Вот только некоторые из крупных успехов физиологов нашего Института, которыми они обязаны кошкам.
1. Известно, что кислородное голодание мозга в течение нескольких минут может привести к глубоким и непоправимым нарушениям психики и, вообще, жизнедеятельности человека или животного. Оказалось, что если за определенное время до такого «тяжелого» недостатка кислорода создать «имитацию» этого воздействия с помощью определенных препаратов или того же кислородного голодания, но меньшей длительности или глубины – животное легко и без осложнений переносит «тяжелое» воздействие. Этот феномен называется «нейропротективное прекондиционирование». Явление было обнаружено в начале 90-х годов почти одновременно в нашем Институте на кошках (Михаил Олегович Самойлов и Дмитрий Германович Семенов) и в японской лаборатории на крысах. Сегодня эта идея с успехом применяется в хирургических операциях на людях во многих клиниках мира.
2. Известно, что человек обладает функциональной ассиметрией мозга. Какие-то функции предпочитает выполнять правое полушарие, а какие-то – левое. Почему так? И как работают связи между клетками двух полушарий у человека? Это было неизвестно. Оказалось, что у кошек, как и у человека, полушария функционально различны и именно изучение их мозга помогло понять не только причины этого феномена, но и открыть возможности «взаимозаменяемости» (межполушарного перемещения) этих функций в случае, если одно из полушарий плохо работает (Феликс Николаевич Макаров).
3. Известно, что травма спинного мозга может навсегда лишить человека возможности ходить. Как восстановить функции нижнего отдела спинного мозга, если его связи с головой нарушены? Помогли кошки. Ученые научили несчастных животных с отказавшими задними лапками снова пользоваться ими. Это было сделано с помощью специальных микроэлектродов и определенных фармакологических средств (Юрий Петрович Герасименко). Уже сейчас несколько «безнадежных» инвалидов в мире снова пошли. Правда, пока им приходится еще носить в кармане коробочку с электроникой, вроде кардиостимулятора.
Анна Курц
Автор и редакция журнала «ЗооПрайс» выражают благодарность руководству и сотрудникам Института физиологии им. И.П. Павлова РАН за интересные интервью, сотрудничество и консультации.
