В 1960-х годах эксперименты по дрессировке червей и их странные выводы захватили всю страну. Колумнистка Клэр Л. Эванс рассказывает о нейробиологах, которые попытались воссоздать эту «магию»
В Бостоне стояла суровая зима. Поверхность реки Чарльз полностью замёрзла. Но Закари Келсо преодолел пронизывающий холод, чтобы наконец разгадать загадку, преследовавшую нейробиологические лаборатории более полувека.
Для этого Келсо, научному ассистенту в гарвардской лаборатории нейробиолога Сэма Гершмана, нужны были черви. А именно — планарии: плоские черви со стреловидной головой, которые относятся к числу простейших существ, обладающих мозгом и нервной системой с двусторонней симметрией, подобной нашей. Обычно лаборатории заказывают эти широко используемые модельные организмы у компаний, поставляющих биологические материалы. Но черви, присланные по почте, не соответствовали спецификациям. Поэтому Гершман отправил Келсо на ледяные берега реки Чарльз, чтобы тот поймал несколько диких особей. «Я подумал: “Я буду выглядеть как сумасшедший, потому что разбиваю лёд молотком”, — вспоминает Келсо. — Поэтому я оделся в стиле „бизнес-кэжуал“, при этом с упором на „бизнес“».
Это был далеко не последний раз, когда Келсо оказывался в такой ситуации. Как оказалось, планарии из реки Чарльз тоже были не те. Как и черви, которых он добыл, переходя от ручья к ручью в окрестностях Юджина, штат Орегон, в марте 2025 года. И те, которых он выловил в озёрах Мичигана в июне того же года — на этот раз в высоких сапогах — под пристальными взглядами семей с берега, собравшихся на пикник. Келсо усердно переворачивал камни, использовал крючок с кусочками мяса, привязанный к нитке, и даже ориентировался по картам из старинного путеводителя под названием «Пресноводные триклады Мичигана». Но его приключение не дало результатов. Конечно, он поймал множество планарий. Но, вернувшись в лабораторию Гершмана, он выяснил, что ни одна из них не делала того, что от неё ожидалось.
В 1960-х годах эксцентричный психолог-исследователь поведения по имени Джеймс Макконнелл убедил научное сообщество в том, что планарии, подобно собакам Павлова, поддаются классическому обучению — и что воспоминания об этом обучении могут передаваться от червя к червю посредством каннибализма. Эти странные открытия были подтверждены другими учёными, и дрессировка червей стала неотъемлемой частью научных ярмарок в старших классах. Сейчас, 60 лет спустя, черви перестали учиться, и никто не знает, почему.
Впервые я узнала об этой научной загадке, когда готовила для этого журнала другую статью о том, что может запоминать клетка. По мере того как я углублялась в историческую литературу по исследованиям памяти, я то и дело натыкалась на странные эксперименты Макконнелла с червями, которые увлекли целое поколение учёных, а затем полностью исчезли из поля зрения. Сама по себе память планарий была забыта. Я была готова списать это как исторический курьёз, пока Гершман вскользь не упомянул во время интервью, что помимо работы с одноклеточным реснитчатым Stentor coeruleus его лаборатория пытается воспроизвести некоторые причудливые эксперименты с червями 1960-х годов. Слышала ли я о них?
Как я узнала, Гершман стремился продолжить то, что начал Макконнелл. Входя в растущую группу учёных-когнитивистов, ищущих ключи к происхождению и основам памяти за пределами мозга, он увлечён любыми существами, которые, как кажется, способны запоминать без помощи нейронных и синаптических сетей. Например, крошечный Stentor coeruleus может изменять своё поведение на основе предыдущего опыта — настоящий подвиг для одноклеточного существа, у которого, по всей видимости, нет ни одного нейрона. Если верить выводам Макконнелла, планарии могли бы стать следующим великолепным модельным организмом для исследований памяти.
Проблема заключалась в том, что дела шли не очень хорошо. На самом деле, как бы Гершман ни старался их дрессировать, ни одна из его планарий ничему не научилась.
Может ли червь учиться? Когда Макконнелл задал этот вопрос в начале 1950-х годов, представление о том, что память как-то связана с синаптическими ассоциациями между нейронами в мозге, только начинало набирать популярность. Макконнелл, в то время аспирант по психологии в Техасском университете, рассудил, что планарии — одни из самых простых существ, обладающих настоящими нейронами, — должны, следовательно, быть способны к обучению.
Его ранние эксперименты с червями не отличались особой оригинальностью. Он просто заменил крыс червями в исследованиях по классическому обусловливанию, которые в то время считались стандартными: червей неоднократно били током, одновременно подвергая их воздействию яркого света. После некоторого периода такого обучения черви стали ассоциировать свет с разрядом и, ожидая его, сжиматься при каждой вспышке света. Вуаля: обучение червей!
Планарии обладают ещё более удивительными свойствами, которые можно использовать в экспериментах. Если планарию разрезать пополам, обе половинки вырастут в нового червя — у хвоста вырастет новая голова, а у головы — новый хвост. Фрагмент размером всего в 1/279 от исходного червя может за несколько недель регенерировать в совершенно нормального взрослого червя — способность к регенерации настолько мощная, что, как выразился один из ранних натуралистов, планарии фактически «бессмертны под лезвием ножа». Для Макконнелла эта способность подняла вопрос: когда червя разрезают пополам, сохраняется ли память у обеих половинок?
Именно здесь начались настоящие пытки червей.
В 60-е годы Макконнелл, к тому времени уже молодой профессор Мичиганского университета, начал отрезать головы своим прирученным планариям. Черви, которые отрастали из отрезанных голов, вели себя так же, как и исходные особи, связывая свет с электрическим разрядом — результат, которого он и ожидал, учитывая сохранность их примитивных мозгов. Что удивило Макконнелла, так это то, что черви, регенерировавшие из безголовых хвостов, тоже об этом помнили. Это означало, что какую бы форму ни принимали воспоминания червей, они не были исключительной прерогативой мозга. «Оказалось, что воспоминания хранятся во всём теле животного», — размышлял позже Макконнелл.
Воодушевлённый этим, Макконнелл продолжил свои эксперименты. Он разрезал червей на всё более мелкие кусочки; каждый раз регенерировавшиеся сегменты сохраняли «память». Он пришивал головы обученных червей к необученным хвостам, но они продолжали отпадать. Он измельчал обученных червей в пюре и вводил его необученным реципиентам — деликатный процесс, который историк Ларри Стерн сравнил с «протыканием чернослива копьём». Наконец, вспомнив, что некоторые планарии являются каннибалами, он скормил пюре из обученных червей их сородичам. В последующих испытаниях «каннибальские» черви сразу же освоили реакцию на свет, словно они вспоминали, а не учились, что нужно делать.
Хотя эксперименты Макконнелла кажутся жестокими, его направление исследований было типичным для того времени. Открытие структуры ДНК в 1950-х годах показало, какое огромное количество информации содержится в белках и нуклеиновых кислотах. Предположение о том, что физические следы воспоминаний, или «энграммы», могут иметь какую-то химическую основу, казалось многим учёным вполне правдоподобным. Могли ли черви-каннибалы Макконнелла съесть энграмму? Макконнелл, безусловно, так считал. Он был убеждён, что их воспоминания закодированы в структуре их РНК — и могут передаваться от червя к червю.
«На жаргоне компьютерной инженерии информация всегда „скармливается“ компьютеру, — написал позже журналист Артур Кёстлер в одобрительном обзоре работ Макконнелла. — Здесь эта метафора воплотилась в жизнь».
Это были сенсационные открытия, и Макконнелл в полной мере воспользовался вниманием СМИ, которое они вызвали. До того как стать учёным, он недолгое время работал на радио и знал, как преобразовать сложные идеи в лаконичные цитаты. В таких журналах, как Time и Esquire, он громко говорил о будущем, в котором знания будут потребляться как товары — о «таблетках для уроков игры на фортепиано» и «бургерных профессорах». Он принёс своих дрессированных червей на шоу The Steve Allen Show и, вопреки своей аккуратной причёске и очкам в роговой оправе, прозвал себя «Макканнибалом».
Учащиеся начали писать в лабораторию Макконнелла в Мичиганском университете с просьбами дать советы по дрессировке червей для школьных научных ярмарок, и Макконнелл делился своими рекомендациями. Он считал, что наука должна быть для людей; он видел себя современным Давидом, бросающим камни в институциональных Голиафов. Это сделало его одним из самых известных учёных-популяризаторов своей эпохи, но не принесло ему симпатии со стороны более серьёзных коллег. Не помогло и то, что он публиковал все свои исследования в The Worm Runner’s Digest — контркультурном журнале, который он распространял из своей лаборатории.
Worm Runner’s Digest был «чем-то средним между журналом Mad Magazine и серьёзным научным изданием», — рассказал мне недавно Гершман. В период наибольшей популярности у него было около 2500 подписчиков по всему миру. На обложке, украшенной нарисованным от руки гербом, была изображена двуглавая планария и латинский девиз ignotum per ignotius, что примерно переводится как «неизвестное объясняется через ещё более неизвестное». Первый номер журнала, вышедший в 1959 году, состоял всего из 14 напечатанных на мимеографе страниц, посвящённых уходу за планариями и их кормлению, но вскоре он значительно расширился. Помимо публикации десятков статей о передаче памяти и связанных с этим научных исследований, Макконнелл приветствовал юмор и печатал научно-фантастические рассказы, воодушевляющие редакционные статьи, нарисованные студентами карикатуры на тему планарий, пародийные статьи и стихи.
Хотя сегодня Digest считается культовой классикой, такое смешение жанров сбивало с толку многих читателей. В конце концов Макконнелл разделил издание пополам, словно планарию, и переименовал серьёзную половину в The Journal of Biological Psychology (не имеющий отношения к нынешнему рецензируемому журналу Biological Psychology, основанному в 1973 году). Но репутация Макконнелла как еретика и шутника была уже прочно устоявшейся.
В середине 1960-х годов дела начали идти наперекосяк. Хотя Макконнелл и наслаждался периодом славы и финансовой поддержки — в том числе ускоренным путём к получению постоянной должности в Мичиганском университете — попытки воспроизвести его эксперименты по переносу памяти давали противоречивые результаты. Несмотря на то что многие из них, по-видимому, увенчались успехом, неудачи были более заметны. В 1965 году лауреат Нобелевской премии по биохимии Мелвин Кальвин попытался повторить эксперименты Макконнелла с червями и потерпел неудачу, даже при помощи некоторых бывших ассистентов Макконнелла и с использованием того же самого устройства. Его громкая публикация результатов вызвала острую полемику о том, в частности, как правильно обращаться с червями.
К 1970-м годам мода на исследования памяти у планарий прошла. Учёные переключили своё внимание на крыс, кошек, золотых рыбок и даже богомолов. Исследователи, продемонстрировавшие успешную передачу памяти у крыс — путём введения РНК мозга одного животного другому — опубликовали свои результаты в таких престижных журналах, как Nature и Science, в результате чего модель с планариями по сравнению с ними выглядела не столь впечатляющей. Но когда дальнейшие эксперименты не дали однозначных результатов, интерес к вопросу о переносе памяти постепенно угас. Как выразились историки науки Гарри Коллинз и Тревор Пинч, «перенос памяти так и не был окончательно опровергнут; он просто перестал занимать умы учёных».
Макконнелл закрыл свою лабораторию в 1971 году, и его длительный период последующего забвения был прерван лишь однажды — в 1985 году, когда он стал одной из жертв «Унабомбера». (После взрыва он временно лишился слуха). Он умер в 1990 году. Если молодое поколение учёных и знакомо с его «каннибальскими» планариями, то лишь как с «предостерегающей историей, которую нейробиологи рассказывают своим студентам перед сном, чтобы отпугнуть их от обречённых на провал проектов», — сказал Гершман.
Тем не менее нестандартные работы Макконнелла и его нестандартный подход остались в фольклоре нейробиологии, а идея переноса памяти по-прежнему вызывает интерес учёных. А что, если Макконнеллу действительно удалось «скормить» червю воспоминание? Для Гершмана, который ищет способы изучать память на молекулярном уровне и связать её с наблюдаемым поведением, этот вопрос напоминал зуд, который нужно было почесать. Он решил раз и навсегда разобраться в этом вопросе.
Задача казалась достаточно простой. Весной 2025 года Гершман и Мэдди Снайдер, одна из его постдоков, взялись за воспроизведение протокола дрессировки червей, разработанного одним из студентов Макконнелла, Аланом Джейкобсоном. Работы Джейкобсона были самыми тщательно проработанными в эпоху исследований переноса памяти у планарий, и Гершман со Снайдер следовали им буквально. «Нам нужна была поведенческая основа, чтобы изучить нейронные цепи, лежащие в основе памяти у этих чрезвычайно нестабильных животных, — сказала Снайдер. — Используются ли эти цепи вообще для консолидации или хранения памяти? Ведь если червь теряет голову и все эти цепи исчезают, то каким тогда будет механизм хранения памяти?»
Однако, несмотря на все их усилия, им не удалось повторить то, что Джейкобсон, Макконнелл и многие другие сделали ещё в 1960-х годах: обучить червей сжиматься в ответ на свет. (Они опубликовали результаты на сайте biorxiv.org в апреле 2026 года). «Меня это реально озадачило», — сказал Гершман. Он предполагал, что самой сложной частью эксперимента будет именно перенос памяти, а не то, чтобы заставить червей сформировать память.
Они связались с другими лабораториями, занимающимися изучением планарий. Пробовали различные стимулы. Пропустили видеозаписи с планариями через конвейер машинного обучения. В отчаянии Келсо и Снайдер даже посетили Гарвардский музей науки, чтобы осмотреть старинный «индукториум» — устройство для электрошока, использовавшееся в исследованиях червей в середине прошлого века. Но оно не дало никаких подсказок.
Келсо стал искать бывших коллег Макконнелла, которые могли бы быть ещё живы, и, по счастливой случайности, нашёл контактные данные Дэниела Кимбла и его жены Ривы, которые вместе работали в лаборатории Макконнелла. Сейчас им за 90, и они живут в Юджине, штат Орегон. Когда Келсо позвонил им, он обнаружил, что они не только проводили многие эксперименты Макконнелла в 1960-х годах, но и хранили весь печатный архив журнала The Worm Runner’s Digest в коробке в своём подвале.
Келсо и Снайдер купили билеты в Юджин. В течение двух дней, поглощая тарелки домашнего печенья и выпивая бесчисленные чашки чая, они впитывали всё, что могли, от Кимблов. В перерывах между подходами к ручному сканированию старых номеров «дайджеста» они ходили по близлежащим ручьям и наполняли кастрюли мутной пресной водой. Вернувшись за кухонный стол к Кимблам, два поколения учёных наблюдали, как оседает ил, чтобы увидеть, каких червей они поймали.
В конце концов, именно этим и занимался Макконнелл. Вместо того чтобы использовать лабораторные штаммы планарий, он добывал их из озера недалеко от Мичиганского университета. Итак, желая проверить всё до конца, Келсо совершил последнюю поездку к тем местам, где Макконнелл ловил червей в Мичигане. Он вернулся с пластиковыми пробирками, полными червей, но ни один из них не обладал способностью к обучению. «В какой-то момент у нас было около 12 различных штаммов планарий, ни один из которых не демонстрировал каких-либо признаков обучения», — сказал Гершман.
Как рассказывает Снайдер, Кимблы были абсолютно убеждены, что их эксперименты по условной реакции в 1960-х годах увенчались успехом. Черви учились — в этом они были уверены. Литература того времени, похоже, подтверждает их уверенность: по крайней мере 36 лабораторий сообщили о схожих результатах. Так почему же, когда сегодня проводятся точно такие же эксперименты с использованием того же лабораторного протокола и даже тех же червей, выловленных в тех же водах Мичигана, планарии оказываются совершенно неспособными к обучению?
По словам Снайдер, одно из объяснений заключается в том, что Макконнелл, Кимблы и все остальные «исследователи червей» не следовали единому подходу при оценке поведения планарий и, возможно, ошибочно интерпретировали неопределённые «повороты» червей как характерное «сжимание», присущее реакции на свет. В конце концов, каждый учёный — продукт своего времени, на которого бесчисленными, зачастую незаметными способами влияют социологические условия, давление со стороны финансирующих организаций и, в данном случае, чрезвычайно харизматичный лидер. Эта интерпретация заставила Снайдер с особой внимательностью относиться к собственным потенциальным предубеждениям. «На протяжении всего этого проекта, — рассказала она мне, — я постоянно задавалась вопросом: „На какие вещи, которые я сейчас принимаю как само собой разумеющиеся в наших моделях нейробиологии и в наших предположениях о том, что известно, а что неизвестно, я действительно должна обратить внимание?“»
Менее вероятное объяснение заключается в том, что сами планарии каким-то образом изменились за последние шесть десятилетий — став жертвами загрязнения окружающей среды или генетического дрейфа. Гершман считает этот сценарий маловероятным. «Каковы шансы, что группа исследователей просто случайно провела эти исследования именно в тот момент, когда произошло это явление? — с недоверием спросил он. — Им просто невероятно повезло за миллионы лет эволюции планарий? А потом наша удача иссякла?»
Независимо от причины, в 2026 году, несмотря на свою нервную систему и простой мозг, планарии не учатся. С эволюционной точки зрения это, возможно, действительно имеет смысл. «Причина, по которой мы в той или иной степени усваиваем ассоциации, заключается в том, чтобы мы могли предсказывать опасность и избегать её», — сказала Снайдер. Но у планарий другое отношение к опасности. Их регенеративная физиология, играющая ключевую роль в экспериментах Макконнелла, защищает их от травм. Если их раскусить пополам, они просто отрастают заново. Какая польза от памяти такому существу? «Это уже совсем другая философская загадка», — сказала она.
Сейчас самое подходящее время для размышлений над такими загадками. Исследование способности планарий к обучению, возможно, зашло в тупик, но эксперименты по переносу памяти на другие организмы вновь в моде в научном сообществе — и, судя по всему, эти эксперименты дают результаты. В 2018 году нейробиолог Дэвид Гланцман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе провёл трансплантацию памяти морскому слизню Aplysia californica. Это излюбленный модельный организм для исследований памяти благодаря его относительно простой нервной системе и гигантским нейронам. Обучив улиток реагировать на удар по хвосту, Гланцман смог перенести эту сенсибилизацию от одной улитки к другой посредством прямой инъекции генетического материала. Это позволило предположить, что некоторый аспект памяти хранится в РНК, как и утверждал Макконнелл.
Затем, в 2021 году, генетик Принстонского университета Колин Мерфи обнаружила, что черви Caenorhabditis elegans — микроскопические круглые черви, имеющие всего 302 нейрона, — могут научиться избегать патогенной бактерии, поедая пюре из червей, которые усвоили этот урок на собственном горьком опыте, или даже просто плавая в нём. Группа Мерфи идентифицировала ретротранспозон — «прыгающий» сегмент генетического материала под названием Cer1, который, по её словам, «переносит память» от одной особи к другой. Спустя несколько лет группа учёных из Индийского института науки опубликовала статью, в которой высказала предположение, что обученные черви C. elegans выделяют внеклеточные везикулы — мелкие липидные частицы, содержащие генетическую информацию, — которые могут передавать свои навыки своим необученным сородичам.
Ни один из этих исследователей и вполовину не так эффектен, как был Макконнелл, но их работы указывают на то, что он, возможно, всё-таки был прав насчёт памяти червей. Просто он сделал ставку не на тот вид червей — и удвоил ставку, несмотря на противоречивые данные. В итоге он потерял свою репутацию, но его неподдельный энтузиазм пробудил любопытство другого нестандартного учёного. К счастью, этот учёный руководствуется фактами.
В Гарварде Гершман переключает своё внимание с непостижимой планарии на более понятную нематоду C. elegans. Пусть она и не регенерирует, когда её разрезают пополам, но C. elegans уже давно является модельным организмом в нейробиологии — и неоднократно доказывалось, что она способна к обучению. В связи с проводимыми в настоящее время новыми экспериментами Гершман настроен осторожно оптимистично. «Я просто надеюсь, что мы не попадаем в очередную кроличью нору», — сказал он мне. А вот в червоточину они точно уже попали.
