Биология

Нобелевские лауреаты: Джон Кэрью Экклс

От нейрона до Поппера

Wikimedia Commons

Как совместить веру и науку, нейрофизиологию и философию, может ли принести счастье развод через сорок лет брака, а также что происходит с нервным импульсом, когда он достигает конца нейрона, рассказывает очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Наш нынешний герой — человек ошибавшийся и искавший. Он упорно пытался доказать справедливость ошибочной теории, и в результате мы получили современные представления о нервных синапсах, а сам он, найдя новый путь, — Нобелевскую премию. Истовый католик, в длившемся сорок лет браке имевший девятерых детей, он развелся, женился на коллеге и прожил с ней в плодотворном научно-философском союзе до самой смерти. Он был человеком, которого приводили как пример сочетания научных и теологических представлений об устройстве мира. Но обо всем по порядку.

Джон Кэрью Экклс

Родился: 27 января 1903 года, Мельбурн, Австралия.

Умер: 2 мая 1997 года, Локарно, Швейцария.

Нобелевская премия по физиологии или медицине 1963 года (1/3 премии, совместно с Аланом Ходжкином и Эндрю Хаксли). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток (for their discoveries concerning the ionic mechanisms involved in excitation and inhibition in the peripheral and central portions of the nerve cell membrane)».

Родился будущий лауреат в австралийском Мельбурне, в семье обычных учителей, Мери Экклс (Кэрью) и Уильяма Джеймса Экклса. До 12 лет они учили его сами, дома; позже мальчик три года учился в школе в Уорнамбуле штата Виктория (ныне колледж, где есть отделение его имени), а затем вернулся в Мельбурн, где в 1919 году и окончил школу. Уже в средней школе стала понятна сфера его интересов, а в 17 лет Джон получает стипендию для продолжения образования: он поступает на медицинский факультет Мельбурнского университета. Тогда же он задумывается о связи мозга и тела, тела и души.

Пытаться найти подходящую концепцию, в которой смогут уместиться полученное им религиозное воспитание и вера в науку, он будет всю жизнь, а пока что решает посвятить себя нейрофизиологии. Получает диплом с отличием по медицине, звание бакалавра медицины и едет в Англию, где оканчивает с отличием Магдален-колледж в Оксфорде. Он начинает работать младшим научным сотрудником у выдающегося нейрофизиолога Чарльза Шеррингтона.

Шеррингтон сформулировал понятие о синапсе, месте передачи нервного импульса между нейронами или нейроном и эффекторной клеткой (например — мышечной). В то время еще не было известно, как именно передается сигнал — с помощью электрической активности или химическим путем. Экклс был горячим сторонником электрической теории; он считал, что скорость передачи исключает возможность химической реакции. Нужно сказать, что сэр Генри Дейл, открывший ацетилхолин, и Отто Леви, который в своем сне придумал эксперимент, изящно продемонстрировавший химическую природу передачи импульса в синапсе, никоим образом не поколебали уверенности нашего героя.

В 1928 году Экклс женится на Ирэне Фрэнсис Миллер. Этот брак продлится 40 лет, и в нем будет рождено 9 детей. Двое его сыновей и дочь тоже станут учеными.

Годом позже Экклс получает докторскую степень, в 1934 году — должность преподавателя физиологии в Магдален-колледже. На Европу надвигается война, и в 1937 году он возвращается в Австралию, получив пост директора Института патологии имени Канемацу при Сиднейском госпитале. Здесь же он создает исследовательскую лабораторию и привлекает ряд выдающихся ученых, включая Бернарда Каца и Стефана Каффлера. Изучая процесс передачи возбуждения от нейронов к мышечным волокнам, ученые выявили роль химических веществ в синапсе. Экклс пишет: «Данные о влиянии антихолинэстеразных средств веществ, ингибирующих действие определенных ферментов, которое проявляет себя увеличением интенсивности и длительности возбуждения в нервно-мышечных синапсах, заставили меня сделать в 1942 году окончательный вывод, что медиатором нервного возбуждения является ацетилхолин».

Бернард Кац

Wikimedia Commons

Экклс отказывается от электрической теории, однако до Нобелевки еще далеко: Вторая мировая в разгаре, и ученые работают на нужды правительства. Три года он занимается исследованиями, касающимися зрения, «воздушной болезни» (укачивания) и обработки крови.

В 1944 году Экклс переезжает в Новую Зеландию, где получает пост профессора физиологии в медицинском колледже университета Отаго. И здесь происходит важнейшее для него знакомство с одним из известнейших философов ХХ века, Карлом Поппером. Поппер считал, что главную роль в научном прогрессе играет опровержение гипотез. Поппер смог убедить Экклса, что попытаться опровергнуть собственную гипотезу не менее важно, чем подтвердить. Следующие 8 лет Экклс занимался именно этим.

Карл Поппер

Как вы уже помните, Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли в 40-е – начале 50-х годов открыли механизм изменения разности потенциалов внутренней и внешней поверхностей мембраны нейронов при возбуждении и возвращении в состояние покоя. Экклс изучал приключения потенциалов на границе между нейронами.

Нужно сказать, что свои работы Экклс начал делать по-современному, и если бы они проводились сейчас, то он стал бы королем Интернета: ибо эксперименты Экклс ставил на котиках.

Исследуя синаптически связанные между собой нейроны, Экклс нашел возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП), при котором постсинаптическая клетка приближается к состоянию, в котором возникает потенциал действия. Для этого нужна целая цепочка ВПСП, а исследуя эти цепочки, Экклс совершил важнейшее открытие: некоторые из них не возбуждающие, а тормозящие. До того не было известно, как распространяется возбуждение по синапсам и чем отличаются тормозные импульсы от возбуждающих. Сообщив о своем открытии в 1951 году, Экклс называет его «смертельным ударом» по гипотезе электрического проведения в синапсах. Невозможно было бы объяснить, почему «положительный» потенциал действия пресинаптической клетки может в синапсе превращаться в отрицательный тормозной постсинаптической клетки. Этот coup de grâce любимой теории становится основой его славы: в 1963 году он совместно с Ходжкиным и Хаксли (сделавшими свою работу не на котиках, а на кальмарах) получает Нобелевскую премию по физиологии и медицине с формулировкой «за открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток». Конечно, путь был длинным: 12 лет он совместно с Джеком Кумбсом работает над этой новой теорией в Австралийском национальном университете, переехав в Канберру.

Экклс изучает деятельность мозжечка, отвечающего за координацию движений, и доказывает исключительную роль в ней процессов торможения. Достигнув возраста обязательного выхода в отставку, уходит из Австралийского национального университета, в 1966 году переезжает в Чикаго и занимает пост директора Института биомедицинских исследований Американской медицинской ассоциации. В 1968 г. он разводится с женой, Ирэной Фрэнсис, в результате конфликтов и последствий развода, романа с Хеленой Табориковой, чешской ученой-нейрофизиологом, уходит из университета, переезжает в Буффало и занимает пост почетного профессора физиологии и медицины в университете штата Нью-Йорк. Он женится на Хелене в том же году; в этом браке не было детей, но определенно были детища науки: супруги выпускают совместные труды и занимаются схожими вопросами, в том числе, в области философии. Этот брак продлился почти 30 лет, до самой смерти Экклса в 1997 году.

В 1975 году Экклс выходит на пенсию и переезжает в Швейцарию и в дальнейшем основным предметом своей научной деятельности делает философию. Шестью годами позже Экклс стал одним из основателей Всемирного культурного совета, в 1990 году он стал кавалером ордена Австралии за исключительные научные заслуги в области нейрофизиологии.

Философские проблемы, которыми он занимается в Локарно — все те же, что волновали его в молодости. «Я верю в Божественный промысел, действующий над материальными событиями биологической эволюции», — говорит он.

Экклс разделяет взгляды Поппера о наличии «трех миров»: мира физических объектов и состояний, мира психических и ментальных состояний сознания, мира объективного знания (сюда входят содержание научных гипотез, литературные произведения и другие независящие от субъективного восприятия объекты). Кстати, они с Поппером написали вместе книгу «Личность и мозг».

По Экклсу, мир физических объектов взаимодействует с миром психических состояний, а тот порождает мир объективного знания, который независим от своих создателей. Таким образом, знание не зависит от познающего субъекта.

«Обладая самосознанием, каждый человек сталкивается с серьезным испытанием при выборе жизненного пути. Можно жить, стремясь к высочайшим ценностям, истине, любви и красоте, с благодарностью за божественный дар жизни, дающий нам удивительную возможность стать частью человеческой культуры. Человек может достичь того, что позволяют его возможности. Например, одно из величайших достижений заключается в том, чтобы создать семью, живущую в любви. Я вырос и получил религиозное воспитание именно в такой семье, за что я бесконечно благодарен. Жизнь, посвященная образованию, науке, искусству или заботе о больных, также полна множества возможностей. Нужно всегда стараться любить тех, кто рядом. Мы все — родственные существа, таинственным образом оказавшиеся на этом удивительном космическом корабле — планете Земля, которая заслуживает заботы, но не поклонения».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.