прохождение потенциала действия. Другие нейротоксины, напротив, способствуют открытию всех дверей, что в конечном итоге приводит к такому же результату: клетка не может передавать сигналы другим нервным или мышечным клеткам. Никакие клетки не могут существовать без функциональных ионных каналов.

Установив, как действуют природные нейротоксины (путем нарушения функции ионных каналов), ученые поняли, что могут сами создавать нейротоксины “на заказ”, чтобы заблокировать или распахнуть канал по своему выбору (Эшкрофт и Хэттерсли обнаружили лекарство, которое может закрывать неправильно действующий ионный канал и устранять редкую форму диабета). С этого началась история медикаментов для исправления функции ионных каналов.

Лекарства, действующие на ионные каналы, являются одной из основ современной медицины. Их применяют при укусах некоторых видов змей для усиления сообщения между нервами и мышцами. Их назначают при нарушениях сердечного ритма. Теперь исследователи изучают целый спектр моторных расстройств, эпилепсий и мигреней, а также некоторых редких наследственных заболеваний в поисках возможных мутаций ионных каналов[125]. Физика ионных каналов революционизировала наше понимание болезней и нарушений, а также подходы к их устранению. “Трудно преувеличить степень нашего непонимания механизма потенциала действия в клетках сердца до того, как мы узнали о кальциевых каналах”, – писал один специалист в области электрофизиологии сердца[126].

Ионные каналы – важные мишени для действия лекарств, но мы еще не до конца изучили механизм их действия. Мы продолжаем находить новые и неожиданные их вариации. Один из них – щелевой контакт – впервые был обнаружен в сердце, но теперь мы понимаем, что такие каналы, по-видимому, есть в каждой из триллионов наших клеток. Щелевой контакт – это специфический ионный канал между двумя соседними клетками, создающий между ними незаметный проход, как в совмещенных гостиничных номерах. Щелевые контакты позволяют синхронизировать активность клеток сердца, которые должны действовать сообща, но они также соединяют мембраны клеток кожи и костей и существуют даже в клетках крови. Они есть повсюду. Все эти клетки сообщаются между собой с помощью таких электрических синапсов. Но зачем же?

Впрочем, новые ионные каналы – не единственная неожиданность. Еще одно недавнее наблюдение заключается в том, что здоровые клетки при превращении в раковые начинают испускать специфические электрические сигналы[127]. Некоторые аспекты функционирования нервной системы мы стали понимать в более широком плане лишь в начале XXI века, когда выяснилось, что нервная система отвечает не только за наши чувства и движения, но и за функцию органов и иммунитет. Все эти открытия легли в основу наших представлений об электроме.

До недавнего времени данные об этих отдельных электрических свойствах биологических систем рассматривались в пределах узких дисциплин. Дело в том, что изучение биоэлектричества все больше замыкалось в рамках нейробиологии, а также электрофизиологии, которая в значительной степени связана с нервами и нейробиологией – до такой степени, что ученые полагали, что биоэлектричество используется только в нервных клетках.

Но одна из самых удивительных особенностей электрома заключается в том, что животное электричество никоим образом не ограничивается миром животных. Ионные каналы есть не только у нас. Все другие царства организмов работают на том же самом “топливе”.

Электрические царства

Признаки этой реальности мы начали обнаруживать задолго до того, как смогли ее понять. В 1947 году физиолог Элмер Лунд установил наличие электрического поля у водорослей[128]. Он был не одинок; аналогичное электрическое излучение имелось у всех биологических объектов, которые пытались анализировать ученые: у венериной мухоловки, лягушачьей и человеческой кожи, микроскопических грибов, бактерий, куриных эмбрионов, рыбьей икры и проростков овса.

Данные из различных областей исследований показывают, что растения, бактерии и грибы используют почти такие же сигналы, что и мы, и исследования подтверждают, что эти сигналы производят очень похожий эффект. Бактерии используют электрические волны кальция для согласованной организации в биопленки из колоний (сейчас ученые активно изучают возможности нарушения регуляции этих электрических сигналов в рамках борьбы с устойчивостью бактерий против действия антибиотиков)[129]. Грибы пользуются ими среди прочего для передачи сообщений по своим длинным мицелиям, когда обнаруживают источники пищи или пустоту[130]. Растения с помощью электричества активируют химические механизмы защиты от растениеядных существ. И этот список можно продолжать.

В последние двадцать лет, когда мы стали находить все больше сходства между нашим электрическим строением и строением бактерий, грибов и простейших организмов, мы начали задумываться о том, почему их электрические сигналы так похожи на сигналы в нашей нервной системе. Но теперь многие ставят вопрос иначе: почему мы так похожи на них и что это говорит о нашем электрическом строении?

Все существа, вне зависимости от наличия мозга, пользуются похожим набором ионов для создания электрического потенциала на поверхности клеток. Все мы используем этот электрический потенциал в качестве средства коммуникации. За счет него нервная система животных играет роль командного и контрольного пункта; представители других царств с его помощью передают сигналы и общаются между собой при отсутствии нервной системы. Электрофизиолог из Института биомедицинских исследований Скриппса во Флориде Скотт Хансен полагает, что, “вероятно, все системы передачи сигнала начались с таких изменений напряжения”.

И это вызывает интересный вопрос: нет ли у нас еще одной системы коммуникации, действующей параллельно с нервной? Недавние исследования подтвердили, что в наших телах функционируют как минимум две электрические сети коммуникации.

У нас появляется все больше данных, согласно которым биоэлектричество в нервной системе (движущая сила животного духа) – не единственная электрическая система коммуникации в теле животного. Странные электрические силы и поведение связывают между собой все клетки организма. Если расположить клетки кожи, костей, крови или нервов (фактически любые клетки) на чашке Петри и поместить в электрическое поле, все клетки начнут скапливаться на одной стороне чашки. Они словно чувствуют электрическое поле, хотя мы пока не понимаем, как это возможно. Нам известно только, что электрическое поле влияет на биоэлектрические параметры клеток (любых клеток, а иногда целых органов), и мы можем использовать это свойство и заставить клетки делать то, чего они обычно не делают.

По этой причине некоторые ученые постепенно начинают воспринимать биоэлектрические свойства в качестве элемента эпигенетики, которая изучает механизмы изменчивости работы генов под влиянием внешней среды без изменения самой ДНК. “Обнаруживается все больше и больше эпигенетических факторов, определяющих организацию биологической информации и информационных потоков”, – пишет физик Пол Дэйвис[131]. Он полагает, что биоэлектричество является важнейшим (хотя пока еще малопонятным) эпигенетическим фактором, позволяющим клеткам использовать эпигенетическую информацию. Другие исследователи считают биоэлектричество чем-то большим, нежели еще один аспект эпигенетики. Слово “эпигенетический” означает “находящийся над генами”. Может быть, электрическая передача сигналов является своего рода