Животные анализируют мир - Юрий Симаков

Попытаемся представить весь механизм контакта клеток, сделав, правда, некоторые допущения ради связи еще разрозненных данных в стройную единую систему.

Складываясь в ткань, формируя орган, клетки организма контактируют друг с другом с помощью петель РНК, как бы выпущенных через оболочку, и эти петли несут как раз те участки нуклеиновых кислот, которые либо сами обладают сродством к кальцию, либо синтезируют в межклеточном пространстве белки, способнее соединяться через кальциевые мостики. Именно межклеточному веществу сейчас придается большое значение в клеточных контактах, а в нем как раз находят и нуклеиновые кислоты, и белки, и мукополисахариды. Кальций же Во всех этих процессах играет важную роль. Можно предположить, что поверхности всех клеток как бы покрыты рисунками из РНК, и стыковка клеток в таком случае будет происходить только тогда, когда поверхностные рисунки совпадают и соединяются через кальциевые мосты. Существование таких рисунков из РНК на поверхности развивающихся зародышей уже открыто, и об этом будет сказано позже. Точное совпадение возможно лишь при одинаковых наследственных программах, полученных непосредственно от ядра клетки. И как бы ни был представлен механизм контакта клеток, все это пока только гипотезы, которые станут стройной теорией после выяснения многих загадочных сторон клеточного контакта.

Следует отметить, что связь через кальциевые мостики — это первичная и непрочная связь. Но в молодом, развивающемся организме клетки, испытывающие постоянные перестройки, соединяются именно этой первичной связью. Затем клетки «применяют» приборы для закрепления развившихся структур. В тканях организма начинается как бы «закручивание гаек», клетки занимают определенное положение и цементируются в определенных местах контакта. О том, как они определяют нужное им и всему организму местоположение, мы расскажем ниже — ведь это одна из самых сокровенных тайн, которую стремятся познать биологи. А пока будем довольствоваться тем, что ученые установили: в нужных местах клетки «цементируются» да еще на каждом гаком участке для придания большей прочности образуются специальные волокна, называемые десмосомами.

Совсем недавно было отмечено, что клетки должны как бы узнавать друг друга и знать, к какому органу они принадлежат. А что будет, если приборы взаимного опознавания испортятся? Как показывают последние исследования, якобы именно это и происходит с клетками злокачественных опухолей. Нельзя пока еще сказать — причина ли это возникновения злокачественных опухолей или следствие, ясно одно: раковые клетки отличаются от нормальных еще и тем, что теряют пространственную память расположения в организме и чувство контакта с другими клетками. Видимо, под влиянием каких-то канцерогенных факторов происходят генетические изменения, отражающиеся на программировании порядка работы, генов и на искажении конфигурации главных молекул, ответственных за хранение и передачу генетической пространственной информации. Вполне понятно, что искажение рисунка РНК в межклеточном веществе может привести и к поломке кальциевых мостиков, и к изменению электрического заряда поверхности клетки. Контакт выходит из строя, десмосомы разрываются, и каждая клетка приобретает самостоятельность, что очень не нужно организму в целом. Клетки отрываются друг от друга, округляются и начинают делиться как им заблагорассудится. Выходит из строя еще один «живой прибор», регулирующий и обеспечивающий клеточные деления.

До сих пор рассматривался близкий контакт, но в организме, построенном из миллионов клеток, есть и дистанционные контакты. О некоторых проблемах и сложностях при изучении дистанционного контакта мы уже говорили. Но в многоклеточном организме приборы, руководящие дистанционным контактом клеток, достигают своего совершенства, и особенно в мозгу высших животных и человека.

Мозг — самый сложный агрегат, где собрано неисчислимое количество контактирующих элементов. Все нейроны (а в мозгу человека их десятки миллиардов) связаны с соседними тончайшими отростками, к тому же каждый отросток при росте приходит в точно намеченное для него место контакта на соседней клетке. Сходно ведут себя и нейроны спинного мозга, контактирующие своими отростками. Каким же образом отростки нервного волокна находят строго заданное им место на соседних нейронах? Во всяком случае, не хватит никакой генетической информации, заключенной в ДНК хромосом, чтобы закодировать пространственное распределение нервных отростков в мозгу и их точные контакты с нейронами. Тогда где же заложена схема монтажа пространственного расположения контактов между нейронами? Пока на этот вопрос ответа нет. Может быть, такая схема-голограмма существует в самом пространстве?

Правда, проведен ряд сложно поставленных опытов, показывающих, что нервное волокно как бы притягивается к месту контакта, но это далеко от того, что происходит в мозгу на самом деле. За притягиванием нервных волокон можно проследить на развивающихся системах-эмбрионах. Если зачаток конечности эмбриона тритона, к которому тянутся из спинного мозга строго определенные нервные волокна, пересадить из обычного места дальше, к хвосту, он быстро приживется на новом месте, и в точно намеченное время в него начнут врастать нервы, как они врастали бы в зачаток нормальной конечности. В пересаженный зачаток будут врастать именно те нервные волокна, которые для него предназначены. Они изменят свой обычный путь и, отойдя от нервных спинальных узлов, отклонятся ровно настолько, насколько был перенесен назад зачаток конечности.

О силах, которые на расстоянии притягивают нервное волокно к развивающемуся зачатку, пока можно только догадываться и строить различные предположения. Одни исследователи, например, считают, что здесь оказывает влияние электрическое поле, другие отдают предпочтение магнитному полю, третьи видят причину в химическом взаимодействии контактирующих на расстоянии клеток. Все это предстоит еще решить в будущем.

Приборы клеточных делений

Жизнь отдельных клеток измеряется днями, неделями, месяцами и самое большое — десятилетиями, а организм может жить десятки лет. Как же большинству многоклеточных существ удалось вырваться из плена всесокрушающего времени? Благодаря клеточным делениям. Мало того: клеточные деления приносят еще одну незаменимую пользу — позволяют размножить клетки, увеличить живую биомассу.

Как же происходят клеточные деления? Еще до того как клетка начнет делиться, в ней удваивается генетический материал и весь аппарат клеточного деления. Все подготовлено к тому, чтобы после деления получилась копия живой клетки с тем же числом хромосом и с той же морфологией. При делении становятся видимы нити хромосом, а mitos по-гречески — это нить, отсюда и название этого вида деления. Клетка может делиться и прямым делением без образования нитей хромосом, просто поперечной перетяжкой. Однако недолго живет такая клетка и, как правило, делится прямым делением именно перед гибелью.

Теперь давайте посмотрим, как же идут фазы митоза и что происходит внутри клетки на каждой фазе деления.

Период между делениями называется интерфазой. В это время живая клетка выполняет свои прямые функции, предназначенные ей в организме: движется, выделяет различные секреты, борется с микроорганизмами. На этой же стадии клетки, как уже отмечалось ранее, удваивают количество хромосом и все подготавливают для деления. Когда же начинается митоз, клетка только им и занимается. У человека основная часть митозов проходит ночью, когда он спит и большинство органов отключено от повседневной работы.

Первая стадия митоза называется профазой. В это время начинается упаковка хромосом. Ведь если бы пришлось их растаскивать к двум полюсам в неупакованном виде, понадобилось бы устройство, напоминающее лебедку с барабаном, на который накручивались бы длинные нити. В клетке проходит все проще: хромосомы спирализуются, отчего становятся толще, но короче. Потом спираль еще раз закручивается в спираль, теперь хромосомы становятся совсем короткими, плотными и хорошо видны в микроскоп. А как можно растаскивать хромосомы в разные стороны, если они, как в мешке, находятся внутри оболочки ядра? Поэтому в профазе и ядерная оболочка распадается. К полюсам клетки в это время движутся центриоли — органоиды клетки, которые закрепляются нитями у полюсов и становятся центром, притягивающим к себе хромосомы. Но хромосомы к центриолям притягиваются не физическими или биологическими полями, а устройством, которое можно увидеть в микроскоп, — нитями веретена деления. Каждая такая нить одним концом прикрепляется к центриоли, а вторым — к хромосоме. Место прикрепления нити на хромосоме называется центромерой. Все, казалось бы, налажено для митоза. На следующих фазах деления все приходит в движение, и за час митоз заканчивается.