В нашем организме от 50 до 75 триллионов клеток, и их возможности поражают воображение.
Казалось бы, ну что такого необычного представляет собой эта «структурно-функциональная элементарная единица строения организма»? Ядро, цитоплазма, мембрана и прочее внутреннее содержание как бы не предполагают наличия сообразительности. Тем не менее именно на клеточном уровне проявляется способность тела противостоять различного рода напастям. Как это работает?
Солдаты и удача
Строение клетки — пожалуй, самая скучная тема школьного курса биологии. По виду клетка напоминает фасолину, в которой плавают разные странные вещи с интригующими названиями: вакуоли, центриоли, ризосомы и загадочный аппарат Гольджи. Но поскольку все это не имеет никакого отношения к инопланетянам или подводным погружениям, ребята (за исключением тех, кто планирует поступать на биофак) быстро теряют интерес к теме. Однако клеточный мир очень даже способен удивить. К тому же основные исследования в этой области относятся к самым перспективным современным научным направлениям.Начнем с того, что клетки — это те кирпичики, из которых собраны все организмы. Единственные бесклеточные — вирусы. В свою очередь все клеточные формы жизни делятся на два надцарства. Это более простые по строению прокариоты (доядерные), возникшие на заре времен и отличающиеся поразительной живучестью. Они прекрасно себя чувствуют в экстремальных средах вроде кипятка и концентрированных кислот.
Второе надцарство — эукариоты (ядерные). Клетки, составляющие наше тело, как раз и являются эукариотическими. И хотя они не выживут в жерле вулкана, зато имеют другие уникальные свойства, над созданием которых природе и эволюции пришлось изрядно попотеть. И что самое главное — они содержат генетический материал в виде молекулы ДНК. То есть все признаки вплоть до цвета ваших глаз и волос зашифрованы в каждой из триллионов этих малюток. Не так уж и скучно, не так ли?
Обнуление цикла
Говорят, каждые семь лет человеческий организм обновляется — клетки заменяются новыми. Есть даже такая шутка: как можно отвечать за свои поступки, если я уже не тот, кто был? Факт обновления был обнаружен еще в начале 1950-х годов шведским молекулярным биологом Джонасом Фрисеном. Но если дела обстоят именно так, почему же мы стареем и в итоге умираем? Ответ содержится опять-таки в особенностях жизненного цикла клеток.Каждая клетка определенного органа имеет свои, если так можно сказать, сроки годности. Например, некоторые группы лейкоцитов живут всего пару часов. Дольше всего обновляются жировые клетки (кто бы сомневался) — один раз в восемь лет. Что касается пресловутого семилетнего срока, то, учитывая разные скорости митоза (процесс обновления), он весьма относителен. То есть клетки печени у вас уже новые, а вот жирок пока прежний. Причем из-за разницы жизненного цикла клетки в этом плане одна за другой хронически не поспевают. Кстати, по последним данным, обновление происходит у каждого человека по-разному и может занимать до 10 лет.
Жизнеспособность клеток имеет и некую мрачную сторону. Например, после смерти тела многие живут еще довольно долго — от нескольких минут до часов и дней. Такая особенность важна, в частности, для криминалистики. На этом же факте основаны и версии о том, что человек некоторое время после смерти видит, слышит и чувствует. На самом деле, когда мозг перестает получать информацию от нервных окончаний и сенсоров, нам уже, грубо говоря, все равно.
Наморщить ум
На протяжении жизни мы бережемся от физических повреждений — не суем руки в огонь, осторожно обращаемся с острыми предметами и так далее. Короче, храним целостность нашего тела. Хотите верьте, хотите нет, но так же поступают и клетки. Поскольку каждая — своего рода сейф с важной информацией (мы же помним про ДНК), ее стратегическая задача состоит в том, чтобы выжить. Как минимум сохранить в целостности клеточную мембрану. Но это непросто, учитывая различные риски. Как биохимические (окислительные процессы, отсутствие кислорода и так далее), так и механические. Например, когда кто-то вас ударил, то, считай, загубил кучу ни в чем не повинных клеток. Тем не менее большинству удается сгруппироваться и выдержать удар, не разрушившись. Этот механизм открыт недавно и описан в научном журнале Nature Communications исследователями из испанского Национального сердечно-сосудистого центра. Суть в том, что клетки сжимаются, сморщивая мембрану и формируя «подушку безопасности». Примерно так же, как вы зажмуриваетесь, пытаясь защититься от летящего в лицо снежка. И тут ученых озадачил один момент...Если схема защиты существует, то она должна как-то включаться. А это означает, что у клетки есть датчики механического давления, командующие внутриклеточным белкам перестроиться в гармошку. В общем, «внутренний мир» только раскрывает перед нами свои секреты.
ПОЖИЛ — И ХВАТИТ
Так почему же мы все-таки умираем, несмотря на постоянный процесс обновления? Получается, предпосылки к вечной жизни имеются. Однако не все так просто. Во-первых, есть определенные и очень важные клетки, которые остаются неизменными с рождения до смерти, к ним, в частности, относятся некоторые нейроны мозга, клетки миокарда и сетчатки глаза. После определенного возраста новые клетки не создаются и в скелетных мышцах, поэтому у пожилых людей плохо заживают переломы. Но самый главный фактор называется апоптоз, или процесс запрограммированной клеточной смерти.
Согласно закону сохранения энергии, ничто не возникает из ниоткуда и не исчезает в никуда. Так же действует и обновление клеток: старая делится и образует дубликат. Но после многих циклов такого клонирования (хотя это не совсем корректное сравнение) неизбежно накапливаются ошибки и повреждения. Когда их процент достигает критического уровня, запускается цепная реакция: снижается способность к регенерации и так далее. К тому же стареющие клетки оказывают влияние на соседние, выделяя определенные сигнальные молекулы. Как будто говорят: «Коллеги, наше время истекает». Клетки, перешагнувшие так называемый предел Хейфлика (52 деления), совершают «самоубийство», активизируя особые ферменты-киллеры — каспазы, которые до этого момента бездельничают в цитоплазме. Единственная их задача — разрушить больную клетку. Затем ее остатки быстро (в среднем за 90 минут) уничтожаются иммунной системой. А конкретно — другими клетками, макрофагами. Это такие внутренние санитары, которые переваривают бактерии, остатки погибших клеток, чужеродные или токсичные для организма частицы. Поскольку организм человека состоит из триллионов клеток, которые имеют разный жизненный цикл и делятся не одновременно, угасание происходит постепенно. Как утверждает наука, в идеале тело человека предназначено для активной эксплуатации в течение не более 100 лет — так задумано природой. С другой стороны, может, этого и достаточно? Некоторые не знают, что и с более короткой жизнью делать.
ЛЮБОПЫТНО
Если расправить спирали ДНК, содержащиеся в каждой клетке и представляющие собой «микрофильмы» длиной около 1 метра, а затем соединить их, то можно протянуть (гипотетически, конечно) эту нить на 150 миллионов километров. То есть на расстояние от Земли до Солнца. Естественно, так «потрошить» человека никто не собирается. Но факт сам по себе интересный.
