Как прудовые водоросли помогли раскрыть тайны мозга и принесли Нобелевскую премию

Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2026 года получили Карл Дейссерот, Петер Хегеман и Георг Нагель. Их открытия позволили управлять активностью нервных клеток с помощью света. Метод, названный оптогенетикой, изменил подход к изучению мозга, а началась эта история с крошечной одноклеточной водоросли.

Исследуя хламидомонаду, Хегеман и Нагель пытались понять, как она воспринимает свет и движется к нему. Ответ оказался связан с каналродопсином — белком, встроенным в клеточную мембрану. Под действием света он открывает канал, через который внутрь поступают положительно заряженные ионы. Возникающий электрический сигнал помогает водоросли реагировать на освещение.

Нервные клетки тоже используют движение ионов для формирования электрических сигналов. Учёные поняли: если заставить нейроны вырабатывать такой белок, их активность можно будет запускать световыми импульсами. Дейссерот и другие исследователи превратили эту идею в работающий инструмент нейробиологии.

Для этого в выбранные клетки доставляют ген светочувствительного белка, обычно при помощи специально изменённого вирусного вектора. Нейроны начинают производить белок и реагировать на свет. В опытах на мышах его подают через тонкое оптическое волокно. Это позволяет воздействовать на определённые группы клеток с высокой точностью и отслеживать изменения поведения.

Один из показательных экспериментов провели в 2012 году исследователи Массачусетского технологического института. Они пометили нейроны, активные в момент, когда мышь получала слабый удар током в определённой клетке. Позже животное перенесли в другую обстановку и включили эти нейроны светом. Мышь замирала от страха, словно вновь вспоминала неприятный опыт. Эксперимент показал, что активации конкретной группы клеток достаточно для вызова реакции, связанной с воспоминанием.

Оптогенетика помогает выяснять, какие нейронные цепи участвуют в памяти, сне, движении и восприятии. Учёные получают возможность вмешаться в их работу и проверить причинную связь между активностью клеток и наблюдаемым эффектом.

Метод изучают и для восстановления зрения при дегенерации сетчатки: сохранившиеся клетки делают чувствительными к свету, чтобы частично компенсировать утрату фоторецепторов. Уже описан случай частичного восстановления зрительных функций с помощью такой терапии и специальных очков. Однако это ещё исследовательское направление. Возможности применения при болезни Паркинсона и эпилепсии также продолжают изучаться.

История открытия показывает ценность фундаментальной науки. Вопрос о том, как водоросль находит свет, привёл к технологии, которая помогает разбираться в работе мозга и искать новые подходы к лечению.