Я познаю мир. Биология

Один из первых рассказов этой книги познакомил вас с одной из главных особенностей живых организмов, состоящей в том, что тела всех живых существ без исключения — лягушки и жирафа, червяка и кита, одуванчика и гигантского дерева — секвойи, крохотной амебы и гигантского кальмара состоят из клеток. Количество клеток в теле крупного организма исчисляются миллиардами, но совершенно очевидно, что тело слоненка состоит из гораздо меньшего числа клеток, чем тело взрослого слона. Откуда же берутся эти дополнительные клетки, которые появляются в теле растущего организма? В природе существует только один способ образования клеток: любая клетка растительного или животного организма может произойти только от другой клетки. Это, естественно, относится и к человеку. Как и все другие организмы, человек развивается из одной клетки — зиготы, или оплодотворенной яйцеклетки.

Процесс образования клеток кажется простым: когда клетка вырастет до стандартной величины, так сказать, полностью закончит свое развитие, она делится на две половинки, из которых образуются две самостоятельные клетки.

У одноклеточных организмов вроде амёбы, инфузории — туфельки, бактерий при наличии микроскопа убедиться в этом нетрудно. Можно увидеть, как в клетке возникает перехват. Он растет, углубляется и, наконец, приводит к разделу клетки на две половинки. Обычно эти половинки бывают меньше давшей им жизнь материнской клетки. Но «двойняшки» растут и обычно скоро достигают нормальной величины. При этом новообразованные клетки амеб, инфузорий, бактерий и других одноклеточных организмов расходятся по своим делам, а клетки многоклеточных животных остаются жить вместе.

Деление инфузории: 1 — сократительная вакуоль; 2 — рот; 3 — делящееся большое ядро; 4 — делящееся маленькое ядро (у многих инфузорий в клетках по два ядра)

Благодаря делению, в многоклеточном организме увеличивается число клеток, а сам организм растет.

Весело было нам, все делили пополам

На первый взгляд образование новых клеток путем деления кажется достаточно простым процессом — перетянул клетку пополам, и вот их уже две. Но на самом деле этот процесс чрезвычайно сложен. Возьмем хотя бы для примера необходимость разделить между вновь образующимися клетками органеллы, то есть органы исходной клетки. С некоторыми из них, если их в клетке много, никаких проблем не возникает. Митохондрий в клетке много, и они сами способны размножаться, поскольку, как вы уже прочитали (см. с. 71), по происхождению митохондрии и хлоропласты являются симбиотическими бактериями. Так что эти органеллы можно делить и не строго поровну: если их окажется мало, они быстро размножатся до необходимого числа.

Другое дело — клеточное ядро. Оно (за редкими исключениями) одно и при этом содержит важную наследственную информацию, которую просто так, кому что достанется, делить нельзя. Это все равно, что поделить между двумя путешественниками карту, просто разорвав ее пополам — в результате каждый путешественник получит не свой экземпляр карты, а никому не нужные обрывки бумаги.

Чтобы информация, содержащаяся на карте, не пропала, карту, если она необходима нескольким путешественникам, надо не порвать, а скопировать — напечатать или перерисовать копии этой карты, причем желательно как можно более точные. Так и с генетической информацией, содержащейся в ядре, — ее надо не просто поделить поровну между образующимися дочерними клетками, а сначала изготовить два экземпляра копий и затем «раздать» их потомкам. Иначе через несколько делений от генов останутся одни обрывки и клетки просто погибнут.

Носителями генетической информации, как мы уже говорили в разделе, посвященном строению клетки, в клеточном ядре являются хромосомы.

Схема деления клетки (митоза): 1 — центриолъ; 2 — ядро; 3 — ядерная оболочка; 4 — ДНК; 5 — ядрышко; 6 — хромосомы; 7 — центриолъ со звездой микротрубочек; 8 — центромера; 9 — веретено деления

Обычно их в ядре много, и при этом у каждого организма их строго определенное число: у комнатной мухи — 12, у щуки — 18, у дождевого червя — 32, у гадюки — 36, у человека — 46, у шимпанзе — 48, у воробья — 76, у карпов — 104. В обычном состоянии клетки они в ядре не видны. Только когда клетка собирается делиться, их можно увидеть и подсчитать.

Чтобы понять, каким образом клеткам удается «снимать копии» со своих хромосом, нам нужно разобраться, что они представляют собой с химической точки зрения, то есть как они устроены.