Химическая организация мозга имеет одну очень важную и «хитрую» особенность — организацию управления. Я имею в виду ДНК. Как и везде, работает лишь часть её. Есть четыре типа активных генов, но их соотношение в нейронах отлично от остальных клеток:
• «нерегулируемые» (18%) одинаково экспрессируются во всех тканях и органах (мозг, печень, почки и т. п.); они кодируют белки, необходимые для деятельности любой клетки;
• «регулируемые» (26%) экспрессируются в разных тканях в разной степени;
• «мозгоспецифичные» экспрессируются только в мозге, их 30%, т. е. треть наследственной информации человека обеспечивает функции его мозга, большая часть ДНК занята управлением высшего органа, в остальных тканях работает менее 10%, обычно 2—4%;
• «редкие» (26%), которые современными методами обнаруживаются не всегда, но и их можно считать специфическими.
Таким образом, почти половина наследственной информации занята маленьким мозгом. Это указывает на его важность. Всякая система управления для большей эффективности требует максимального разнообразия. В частности, биохимическое разнообразие информонов в нервной системе обеспечивает её лучшую пластичность. Чем выше стоит животное на эволюционной лестнице, тем сложнее его поведение, пластичней функции нервной системы и разнообразней информоны этой системы. Это особенно хорошо видно на нервной системе теплокровных, в первую очередь приматов.
Экспрессия уникальных последовательностей генов в мозге млекопитающих прогрессивно возрастает в позднем эмбриогенезе и раннем постнатальном онтогенезе. Максимум достигается к моменту полового созревания. У половозрелых животных также обнаружены заметные различия между наборами экспрессирующихся генов в разных отделах нервной системы и даже между типами разных клеток внутри каждого из отделов. У человека экспрессия генома выше в гностических областях коры по сравнению с проекционными областями; в лобной коре левого полушария выше, чем в лобной коре правого; в коре выше, чем в мозжечке и в стволовых отделах мозга.
Генетическая специализация нейронов мозга весьма высока и составляет, по-видимому, в целом несколько тысяч клеток, разделённых на группы по несколько десятков-сотен клеток. Объединение их в ансамбли необходимо для повышения надёжности работы системы, для включения её в новые варианты связей
В процессе роста нейрона, его дифференцировки, как и при дифференцировке любой другой эмбриональной ткани, включается «фактор роста» — специальный пептид или белок, кодирующий включение генов, специфических для данной ткани. В результате в печени вырастают печёночные клетки, в крови — эритроциты и лейкоциты, в мускулах — мышечные волокна. Рост и дифференци-ровка клетки осуществляется последовательным включением ряда факторов: быстро реагирующих на экстремальные воздействия и малоспецифических; факторов «первоочередного реагирования»; факторов роста данного типа клеток. Для нейронов первым относительно неспецифическим фактором, запускающим экспрессию генома в экстремальной ситуации, служит повышение уровня Са2+. Генами первоочередного реагирования являются гены c-fos и c-jun. Они кодируют белки Fos и Jun, регулирующие экспрессию других генов. В результате синтезируется «фактор роста нервов» (NGF, nerve growth factor). Эти факторы включаются и выключаются при различных функциональных изменениях работы мозга, при стрессах, эпилептических припадках, обучении, при болевых воздействиях, требующих включения эндогенных анальгетических систем.
Таким образом, прогрессивное увеличение генетического разнообразия клеточных элементов нервной системы коррелирует с развитием сложных гностических функций в мозге. Биохимическое разнообразие информонов внесло немалую лепту в то, что люди вышли на вершину пищевой пирамиды, обеспечивающей наилучшее самовоспроизведение, и стали «царями природы». В конечном счёте, многообразие информонов дало нам Гомера, Микеланджело, Моцарта, Пушкина, Гитлера и Эйнштейна.
Когда-то, в конце 1960-х — начале 1970-х годов была распространена точка зрения о «избыточности» ДНК. В большинстве клеток набор двойной, диплоидный, а в нейронах, якобы, полиплоидный. Благодаря такому большому количеству ДНК нервные клетки, мол, могут «сильнее» работать, метаболизм их может идти активней. В первую очередь подозревались крупные нейроны, такие как клетки Пуркинье мозжечка и пирамидные нейроны гиппокампа. Повышенный метаболизм должен был поднимать температуру тканей, и студенты между собой шутили по поводу кипения и варки мозгов во время занятий, сессий и других интеллектуальных нагрузок. Но дальнейшие работы показали, что большинство подозреваемых в избыточности нейронов в действительности содержит обычный диплоидный набор.