class="p">Глава 1. Клетки: поразительно красочная вселенная
Уже не осталось ни одной сюрреалистичной ситуации, которую бы не взяли за основу создатели фильмов в жанрах фэнтези и научной фантастики. И «Фантастическое путешествие» 1966 года, и срежиссированный Джо Данте фильм «Внутреннее пространство» 1987 года обыгрывают мечту человека уменьшиться до размеров микроба и отправиться в сафари по внутреннему миру живого организма (например, в моторной лодке-микробе, как это было у Данте!). Почему бы и нет – там можно столько всего узнать. Хотя невооруженным глазом этого не увидеть, жизнь кипит даже на крошечных участках тела: 220 различных типов клеток работают в самых разных областях нашего организма, в котором в общей сложности насчитывается около 100 триллионов суетящихся клеток. Точное количество рассчитать невозможно, потому что клетки различаются не только по своим задачам, но и по размеру и весу. Если выстроить в ряд клетки среднего размера (а это всего лишь 1/40 миллиметра) одного взрослого человека, эта клеточная змея могла бы обвить Землю 60 раз!
В этой клеточной вселенной царит порядок, а за тем, чтобы никто никому не мешал, следят клетки, которые по своей профессии связаны с мускулатурой, образованием кожи или транспортировкой кислорода в крови. Только в мозге, самом сложноустроенном из созданных природой органов, миллиарды нервных клеток трудятся среди прочего над обработкой сенсорных ощущений, координацией движений и способностью изучать новое.
Что касается клеток – есть хорошая и плохая новость: к сожалению, самые маленькие частички организма не являются неиссякаемым источником молодости, живительная вода которого плещется и разбрызгивается, будто и не было всех этих прожитых лет жизни. Каждую секунду во взрослом человеке отмирает около 50 миллионов клеток, а в головном мозге ежедневно приходит конец примерно 100 000 клеток. Если бы вы были мухой, вам стоило бы серьезно забеспокоиться о своем «котелке», но, к счастью, запас клеток нашего мозга в 200 000 раз больше, чем у насекомого. Кроме того, – и это, кстати, хорошая новость – наш организм постоянно воспроизводит новые клетки.
Но загвоздка есть и здесь: процесс обновления со временем замедляется, а потому вместе с нами стареют и клетки. Кроме того, в циклах деления клеток случаются ошибки, и не всегда каждая из примерно 120 000 ошибок за цикл или более двух триллионов повреждений ДНК в день исправляется в нашем организме. К тому же клеткам могут здорово навредить факторы окружающей среды и наш зачастую довольно беспечный образ жизни. Но это работает и в обратную сторону: если мы заботимся о благополучии тела, мы поддерживаем и молодость клеток.
Клеточное ядро и ДНК
Хотя перечень задач у клеток совершенно разный, основные составные компоненты у них одинаковые. Объясню просто: они состоят из ядра (nucleus) и цитоплазмы, жидкого материала и органелл, небольших органов клеток. Все это окружено мембраной, которая следит за тем, что входит в клетку и выходит из нее.
Клетки и их составные части
Первое, что мы сделаем, – это нанесем небольшой визит ядру клетки. Здесь – сначала в виде аккуратного ряда – находится вся наша генетическая информация, геном. Он состоит из 23 пар хромосом (23-ю пару у мужчин представляют X- и Y-хромосомы); сами хромосомы состоят из молекул ДНК, обернутых в белки (гистоны). Таким образом, каждая клетка хранит одинаковую наследственную информацию. Но как клетка узнает, за что она отвечает – за кожу или все-таки за сердце? Чтобы определить зону ответственности клетки, нужно вернуться к самому началу: примерно через 30 часов после оплодотворения яйцеклетка начинает делиться, при этом количество клеток удваивается с каждым делением. Из стволовых клеток образуется своего рода скопление клеток, и каждая развивается в определенный тип. Нейромедиаторы и место, в котором находится клетка, определяют начальную «специализацию», после чего наступает сложный процесс ее уточнения. Волосковая клетка[2] не возьмет на себя ответственность за поджелудочную железу, и связано это с тем, что в ДНК находится молекулярный переключатель, который может активировать и деактивировать определенные функции.
Это похоже на жесткий диск компьютера – он хранит множество программ, но запускаются только те, на которые мы кликнем. Таким образом, хотя все клетки организма имеют одинаковую ДНК, они выглядят по-разному и выполняют разные функции благодаря эпигеному, который запускает различные химические изменения (отщепление или перенос метильных или ацетильных групп) в ДНК и гистонах. Химические изменения влияют на то, будут считываться фрагменты генов или нет.
Связывание наших генов
В каждой клетке работают тысячи белков, функция которых заключается в создании новых клеток и исправлении ошибок, однако они также участвуют в метаболических процессах и функционировании иммунной системы. Эти белки являются молекулярными строительными материалами и в то же время заводами клеток. Они состоят из различных аминокислот, последовательность которых определяется в генетическом коде. В лабораторных условиях, при которых внешние раздражители деликатно отстраняются от участия, используется своего рода сканер, считывающий генетическую информацию и контролирующий выработку белков. Но в реальной жизни последовательность ДНК клетки может быть нарушена, искажена и даже полностью уничтожена. Происходит это под воздействием факторов окружающей среды, например солнца, радиоактивности, мелкодисперсной пыли, химических веществ и нездорового образа жизни. Иногда нарушения возникают спонтанно, просто потому, что в организме, как и в любой другой системе, случаются сбои, или потому, что свои злодеяния творят свободные радикалы. Эти промежуточные продукты нашего метаболизма (чуть позже рассмотрим эту тему подробнее) вступают в реакцию с ядром клетки и содержащейся в нем наследственной информацией, что наносит серьезный ущерб функции клетки и, следовательно, организму. Вместе с тем ухудшается работа обслуживающего наш геном «ремонтного сервиса», функции детоксикации определенных органов или иммунной системы. Повышается риск развития различных болезней, например болезней сердечно-сосудистой системы, воспалительных заболеваний опорно-двигательного аппарата и рака. Стресс, болезни или недостаток питательных микроэлементов в крови дополняют список факторов, препятствующих бесперебойной работе клеток и ускоряющих процесс старения.
А раньше «наследство» было лучше
Наши гены влияют на продолжительность жизни только на 30 %, остальное зависит от образа жизни. Мы не властны над той исходной «генной экипировкой», с которой приходим в мир, это уже привет от родителей! Все, что они нам передают, по большей части сформировано даже не их исходным геномом, а их образом жизни. Так что на будущих родителях лежит довольно большая ответственность, особенно на отцах! Сперматозоид как генетический материал оптимален только в том случае, если папа заботится о своем здоровье не ante portas[3], а с раннего возраста. Если