Код жизни. Как защитить себя от развития злокачественных новообразований и сохранить тело здоровым до глубокой старости

Жизнь на Земле зародилась примерно 3,8 млрд лет назад, примерно через 750 млн лет после появления планеты[184]. Простые органические молекулы, возможно, спонтанно сформировались в древней атмосфере Земли. Знаменитые эксперименты Стэнли Миллера в 1950-х гг. показали, что электрические разряды, действующие на смесь кислорода, аммиака и воды, похожую по составу на древнюю атмосферу, могут создавать простые аминокислоты. Но эти органические молекулы еще не были клетками.

Самые первые клетки появились, когда самокопирующиеся молекулы – рибонуклеиновые кислоты (РНК) – оказались обернуты мембраной, которая называется фосфолипидным бислоем – этот бислой и по сей день служит основой для клеточных мембран человека. Мембрана защитила РНК от суровых внешних условий и помогла ей эффективно размножаться. Эти древние клетки жили в море питательных веществ, получая пищу и энергию прямо из окружающей среды. Пока питательные вещества были доступны, они выживали, но всегда оставались на грани вымирания.

Основополагающей директивой жизни, даже на такой ранней стадии эволюции, было «Плодитесь и размножайтесь». Размножение требует роста, генерации клеточной энергии и способности передвигаться, чтобы найти более благоприятную среду. Даже вирусы, неразумные частички нуклеиновых кислот, которые находятся где-то на границе между живыми и неживыми существами, имеют биологический императив – размножаться. Они, может быть, и не живые в полном смысле этого слова, но запрограммированы на размножение – для этого им требуется помощь клеток носителя.

Прокариоты – это первые, самые простые организмы, появившиеся из первичного бульона. Понадобилось еще 1–1,5 млрд лет, чтобы появились более сложные организмы – эукариоты, в клетках которых содержатся организованные механизмы вроде ядра и органелл. Специализированное ядро содержит все гены, необходимые для размножения. Органеллы (буквально «миниатюрные органы») – это субклеточные структуры, благодаря которым становится возможным обособление, необходимое для конкретных функций, например производства белков или выработки энергии.

Органелла, которая называется митохондрией, вырабатывает энергию в клетке. Считается, что, в отличие от остальных органелл, митохондрии когда-то были отдельными клетками-прокариотами. Когда ранние эукариотические клетки стали усложняться, митохондрии обнаружили, что могут жить внутри этих клеток, установив с ними взаимовыгодные отношения. Митохондрии, находясь внутри клеток, получали защиту, а взамен вырабатывали для них энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Эти взаимоотношения со временем эволюционировали, и сегодня клетки не могут выжить без митохондрий, и наоборот. Митохондрии есть во всех клетках млекопитающих, не считая эритроцитов.

Митохондрии содержат собственную ДНК, что говорит об их происхождении как отдельных клеток. Их главной функцией считается выработка АТФ с помощью окислительного фосфорилирования, но еще митохондрии – это ключевые регуляторы апоптоза, контролируемой клеточной смерти.

На начальном этапе истории Земли, в эпоху протерозоя, кислорода в атмосфере было очень мало, и большинство клеток вырабатывали энергию анаэробно (без кислорода). Атмосфера Земли начала меняться после появления фотосинтезирующих организмов. Энергия солнечного света вступала в реакцию с углекислым газом, побочным продуктом этого взаимодействия был кислород, и он начал медленно накапливаться в атмосфере.

Это стало огромной проблемой для других древних одноклеточных организмов, потому что кислород при неверном обращении токсичен. Именно по этой причине в нашем организме такие мощные механизмы антиоксидантной защиты. Митохондрии используют кислород для собственных нужд, перерабатывая глюкозу посредством окислительного фосфорилирования. Это позволяет более эффективно вырабатывать АТФ и одновременно нейтрализует часть ядовитого кислорода. В результате эволюции у современных клеток млекопитающих есть сигнальные пути и для аэробного (окислительное фосфорилирование), и для анаэробного (гликолиз) производства энергии, которые задействуются в разной степени в зависимости от потребностей в энергии.

Переход от простых прокариотических клеток к более сложным эукариотическим, со специализированными органеллами и митохондриями, стал огромным эволюционным скачком. Протисты[185] (например дрожжи) – это простые одноклеточные эукариоты, но их клетки намного сложнее и крупнее, чем клетки бактерий. Все живые существа в первой половине истории жизни на Земле были одноклеточными. Следующим большим эволюционным барьером стала многоклеточность.

Переход к многоклеточности