Кривое зеркало жизни

Наука начинается с дефиниций: “Остров – часть суши, окруженная водой”, “Византия – государство, образовавшееся после разделения и распада Римской империи”, “Пушкин – великий русский поэт”. Предмет биологии – науки о живом – строгого определения не имеет. Не стоит думать, что ученые и философы не пробовали ответить на вопрос “что такое жизнь?”. Пробовали – и неоднократно, но каждая такая попытка оставляла ощущение недосказанности и неполноты. Как будто одним из неотъемлемых свойств живого является его несводимость к кратким и однозначным понятиям. Недаром ведь говорят, что если физика и химия – “науки правил”, то биология – это, скорее, “наука об исключениях”. В конце концов, чтобы не тратить время в бесконечных спорах, биологи решили довольствоваться нестрогими “признаками живого”, которые по сути своей являются не столько догматом, сколько ориентиром, очень приблизительной границей, очерчивающей “территорию живого” в материальном мире.

Списки этих признаков также разнятся от учебника к учебнику, но в целом большинство авторов согласны, что живая материя способна поддерживать постоянство своего состава и внутренней среды (гомеостаз), обменивается веществом и энергией с окружающей средой (метаболизм) и обладает сложной структурой. Живые объекты способны к росту и размножению. Они реагируют на изменения, происходящие в окружающей среде, и способны адаптироваться к внешним условиям. И наконец (этот признак живого я добавляю уже от себя лично), жизнь как явление, единожды возникнув, способна существовать и развиваться, по-видимому, практически бесконечно, однако “бессмертие” живой материи в целом достигается за счет смертности отдельных ее единиц – клеток, организмов, видов и целых групп живых существ вроде исчезнувших динозавров.

Самое поразительное, что большинство этих признаков можно обнаружить на любом уровне существования живой материи: от клеточного до планетарного (биосферного). Элементарная единица жизни – клетка – обладает сложной внутренней структурой, и функции ее органелл более-менее повторяют функции настоящих органов большого многоклеточного организма. Экосистема способна к поддержанию гомеостаза. После пожара лес восстанавливается, “залечивая раны”, так же как со временем восстанавливается функция поврежденного органа. На изменения в окружающей среде реагируют не только отдельные особи, но целые группы животных и растений. Эволюция цветковых растений впечатляет не меньше эволюции динозавров.

Все эти фундаментальные признаки живого – способность к росту и размножению, чувствительность к сигналам внешней среды, клеточную структуру – мы находим и в раке, но в сильно искаженном, извращенном виде. Клеточное деление, необходимое условие существования многоклеточного организма, становится причиной болезни и смерти. Способность тела залечивать раны превращается в источник опухолевого роста. Сотрудничество клеток организма оборачивается неспособностью иммунной системы противостоять вторжению. Как пишет об этом свойстве недуга американский врач и писатель Сиддхартха Мукерджи в книге “Царь всех болезней. Биография рака”[2]: “Противостояние раку равносильно борьбе с параллельным видом, причем видом более приспособленным к выживанию, чем мы сами”.

Ученые и врачи много лет пытались подобрать лаконичную формулировку для выражения сути этой болезни, но так и не смогли ничего сделать. В конце концов два выдающихся онколога, Дуглас Ханахан и Роберт Вайнберг, предложили коллегам пойти по пути общей биологии и, не вводя определений, ограничиться перечислением “ключевых признаков рака”. Первоначально их было шесть, потом десять, а к тому времени, когда книга будет завершена и опубликована, число может измениться еще раз, но суть в принципе, а не в числе. Для каждого из этих признаков нашлось место в книге.

Согласно концепции Ханахана и Вайнберга, злокачественным опухолям присущи следующие черты:

поддержание клеточного деления (глава 3);

уклонение от механизмов, ограничивающих рост (глава 3);

избегание иммунного контроля (глава 7);

клеточное бессмертие (глава 4);

хроническое воспаление (глава 6);

инвазия и метастазирование (глава 6);

усиленный рост сосудов (глава 6);

геномная нестабильность (глава 2);

нарушение процессов апоптоза (регулируемой клеточной смерти) (глава 4);

нарушения энергетического обмена (глава 5).

Возможно, некоторые пункты (и даже большинство) из этого списка на первый взгляд кажутся невнятной научной абракадаброй, но дальше мы разберемся с каждым из них.

Почему же рак привлекает такое внимание исследователей, причем не только медиков, но и биологов, занимающихся не прикладной, а самой что ни на есть фундаментальной наукой? Наблюдая за искажениями, присущими злокачественным клеткам, ученые могут лучше понять молекулярные механизмы нормальных, здоровых проявлений живого.