Коты-ученые – несколько историй о том, как коты помогали сделать научные открытия в медицине

«Научное сообщество часто недооценивает кошек – и совершенно зря», – сказала как-то доктор Лайонс, профессор-генетик из Университета Миссури, автор статьи «Cats – telomere to telomere and nose to tail»1.

Меж тем, фенотипы шерсти кошек подтверждают законы Менделя и другие основные генетические принципы (что признавали уже даже Дарвин и Холдейн) и помогли расшифровать более сложные генетические концепции, например лайонизацию – явление, при котором одна из двух X-хромосом в каждой клетке женского организма инактивируется во время эмбрионального развития; вирус лейкемии кошек дал нам первые подсказки об этиологии рака; а совсем недавний герой пандемии COVID ремдесивир, сначала продемонстрировал свое действие именно на кошках, которых излечил от кошачьего инфекционного перитонита коронавирусной природы.

Но коты славны не только как биологические модели для исследования нормы и патологии.

Ниже мы расскажем о курьезных случаях, когда коты совершали научные открытия, помогали хозяевам получить Нобелевку и даже писали статьи.

Нобелевская премия и коты

В начале XX века французский хирург Алексис Каррель использовал кошек для разработки новых методов сшивания кровеносных сосудов и трансплантации органов. Его эксперименты с кошками позволили усовершенствовать хирургические техники, которые сделали возможным восстановление кровообращения в пересаженных тканях. Эти исследования заложили основу для современных операций по трансплантации почек и других органов у людей. Работа Карреля была удостоена Нобелевской премии по медицине в 1912 году, и кошки сыграли ключевую роль в его экспериментах2.

Нейрофизиологи Дэвид Хьюбел и Торстен Визель в 1950–1960-х годах использовали кошек для изучения работы зрительной коры головного мозга. С помощью регистрации единичных фрагментов в зрительной коре кошек они сделали несколько ключевых открытий, которые коренным образом изменили наше понимание процессов обработки зрительной информации. Их работа ввела концепцию ориентационной селективности, показав, что нейроны зрительной коры специфически настроены на ориентацию линий, тем самым иллюстрируя, как мозг конструирует зрительные образы посредством распознавания границ.

Кроме того, они открыли глазодоминантные колонки – специализированные области коры, которые преимущественно реагируют на сигналы от одного глаза, что дало важнейшее представление об организации обработки зрительной информации и важности бинокулярного зрения.

Исследования Хьюбела и Визеля также сформулировали концепцию критического периода в развитии зрения, продемонстрировав, что ранний визуальный опыт необходим для правильного созревания зрительной системы. Это открытие имело важное значение для понимания нейронной пластичности и роли сенсорной информации в развитии нервной системы. Влияние их работ выходит за рамки теоретических знаний, способствуя разработке терапевтических стратегий для некоторых расстройств зрения и направляя современные исследования в области пластичности мозга и обработки зрительной информации.

За свою работу ученые в 1981 году удостоились Нобелевской премии по медицине3.

Также в 60-х годах прошлого века было проведено еще одно исследование на кошках, получившее Нобелевскую премию. Это было изучение так называемого «расщепленного» (или разделенного) мозга, названное так, потому что в его ходе было обнаружено, что полушария мозга независимы друг от друга, которое осуществил Роджер Сперри.

В конце 1950-х – начале 1960-х годов Сперри и его ученики исследовали физиологические и поведенческие эффекты разделения двух полушарий мозга. Эти эксперименты включали разделение мозолистого тела, в процессе, известном как каллозотомия.

Разрезание мозолистого тела и перекреста зрительных нервов привели к тому, что каждое полушарие стало управлять только тем глазом и той частью тела, которые находятся на его стороне, не обмениваясь информацией с другим полушарием. Исследователи выявили, что если кошке закрыть повязкой левый глаз и обучить ее проходить лабиринт, то при смене повязки на другой глаз кошке нужно было учиться проходить лабиринт заново. Таким образом, каждое полушарие у кошки стало работать как отдельная когнитивная система.

Открытие Сперри привело к созданию метода лечения эпилепсии у людей. Свою Нобелевку по медицине Сперри пришлось поделить с двумя упомянутыми выше учеными, ставившими эксперименты на кошках. Да, это был поистине «кошачий» год4.

Rosemary’s Cat

Кошка по кличке Розмари, принадлежащая уже упомянутому выше профессору Лесли Лайонс из Университета Миссури, вдохновила исследования по секвенированию генома кошек в рамках проекта 99 Lives Cat Genome Sequencing Initiative. Анализ ДНК Розмари и других кошек позволил выявить генетические мутации, связанные с такими заболеваниями, как поликистоз почек, которые также встречаются у людей. Эти исследования помогли лучше понять генетические основы наследственных заболеваний и разработать новые подходы к диагностике и лечению как у кошек, так и у людей. Например, генетические данные кошек способствовали разработке новых методов лечения рака молочной железы5.

Кот-ученый

Кот по кличке Пеппер, принадлежащий вирусологу Джону Ледницки из Университета Флориды, стал знаменитостью в прошлом году, когда принес своему владельцу мертвую мышь, в которой ученый обнаружил первый в США джейлонгвирус, поражающий грызунов.

В этом году Пеппер решил продолжить свои исследования – и принес хозяину короткохвостую бурозубку (Blarina peninsulae), родственницу землеройки, из которой Ледницки выделил еще один вирус. После того, как ученый размножил этот вирус, чтобы иметь достаточно ДНК для идентификации, оказалось, что это новый, доселе неизвестный науке, штамм UF-1 ортореовируса типа 3. Ранее считалось, что эти вирусы являются орфанными, то есть заражают людей, но не вызывают заболеваний. Однако новые исследования связали эти вирусы с энцефалитом, менингитом и гастроэнтеритом, и теперь ортореовирусы исследуют, чтобы выяснить пути заражения людей.

В своей статье Ледницки отдельно успокоил фанатов Пеппера, сказав, что с котом все в порядке6.

Почки кошачьи

Широко известно, что коты часто страдают от хронической почечной недостаточности. Это делает их идеальной моделью для изучения подобной патологии и у людей. Исследования под руководством доктора Джессики Куимби из Университета штата Огайо позволили усовершенствовать методы лечения ХПН у кошек, включая применение трансдермального миртазапина для стимуляции аппетита и антиэметиков для снижения тошноты. Эти открытия также способствовали разработке новых подходов к лечению ХПН у людей, особенно в области управления симптомами и повышения качества жизни пациентов7.

Кот-соавтор

Последний наш герой совершал свои деяния не на почве медицины, а в области физики.

В 1975 году физик Джек Хетерингтон из Мичиганского университета написал статью о поведении атомов гелия-3 при низких температурах для журнала «Physical Review Letters». Из-за правил журнала, запрещающего использование местоимения «мы» для одного автора, Хетерингтон вместо переписывания статьи добавил в соавторы своего сиамского кота Честера под псевдонимом Ф.Д.Ч. Уиллард (Felis domesticus Chester Willard, домашний кот Честер Уиллард). Статья, озаглавленная «Two-, Three-, and Four-Atom Exchange Effects in bcc ³He», была опубликована и стала известной, а история с котом привлекла внимание научного сообщества. Позже Уиллард даже «опубликовал» статью самостоятельно в популярном французском журнале8.