Вид с высоты

Верно ли то, что сказано о человеческих клетках, также и для клеток других организмов? Да, по крайней мере для любого достаточно сложного организма.

Однако, по мере того как мы переходим к все более и более простым организмам, значение фактора клеточной организации постепенно уменьшается. Иными словами, чем проще многоклеточный организм, тем дальше может заходить разрушение организации без того, чтобы жизнь при этом прекратилась. Мы можем заново отрастить ноготь, а у рака отрастает оторванная клешня. Морскую звезду можно разрубить на куски, и каждый вырастет в морскую звезду, а если расчленить губку на клетки, то они заново сгруппируются и вновь образуют губку. В организме, состоящем более чем из одной клетки, клеточная организация всегда играет важную роль.

Но ведь существуют и организмы, состоящие всего из одной клетки. Их открыл голландский ученый Антон ван Левенгук. Такой одноклеточный организм, как амеба, отвечает всем функциональным требованиям, предъявляемым к живому организму, то есть способен ощущать среду и т. д. Но амеба не подходит под структурную часть определения, потому что не состоит из клеток. Она сама клетка.

Следовательно, наше определение нужно несколько видоизменить: «Живой организм состоит из одной и более клеток и характеризуется способностью ощущать среду и т. д.».

Из этого следует вывод, что клеточная организация не является непременным условием для всех без исключения типов живых организмов. По-видимому, для существования живого организма требуется только наличие самой клетки. Вот почему в XIX веке было принято говорить, что клетка — это «единица жизни», и с тех пор биологи прилагают все больше и больше усилий к ее дальнейшему изучению.

* * *

Теперь мы можем задаться вопросом, действительно ли клетка — это наименьшая единица жизни, или существует нечто еще более простое и все же живое.

Но прежде всего — что такое клетка? Грубо говоря, это организм, состоящий по крайней мере из трех частей. Во-первых, у него есть мембрана, которая отделяет клетку от внешнего мира, во-вторых, — маленькая внутренняя структура, называемая ядром, и, в-третьих, цитоплазма, заполняющая пространство между мембраной и ядром.

Правда, в теле человека есть клетки (например, клетки сердца), которые, собственно говоря, не отделены друг от друга мембранами, а есть и такие клетки, как эритроциты, которые не имеют ядер. Но это очень специализированные клетки многоклеточного организма, и, взятые отдельно, они не могут считаться живыми организмами.

А для тех клеток, которые действительно являются живыми организмами, мембрана, цитоплазма и ядро — это минимум необходимых составных частей. У некоторых особенно простых одноклеточных организмов, по-видимому, нет ядер, — примером тому служат бактерии и сине-зеленые морские водоросли. Однако и в этих клетках так или иначе содержится «ядерный материал», то есть вещество, которое химически реагирует точно так же, как ядра более сложных клеток. Значит, у бактерий и сине-зеленых водорослей все же есть ядра, но они распределены по всей клетке, а не собраны в одном месте.

Какая же из трех частей клетки важнее? Это все равно, что спросить, какая из ножек трехногого стула более важна; ведь ни одна клетка не может жить без всех своих трех составных частей. Тем не менее оказывается, что значение каждой из них неодинаково. Если, например, амебу разделить тонкой иглой на две части, то часть с целым ядром может выжить, вырасти и нормально размножаться. Половинка же, лишенная ядра, непродолжительное время сохранит способность выполнять основные жизненные функции, но уже не сможет расти и размножаться.

Когда клетка делится, она обязательно претерпевает сложную цепь изменений, которые затрагивают очень мелкие структуры, находящиеся внутри ядра и называемые хромосомами. Это верно как для клетки-организма, так и для клетки, являющейся всего лишь частью сложного организма.

Одно из важнейших изменений, в котором принимают участие хромосомы, — «копирование», когда каждая хромосома вызывает образование новой, себе подобной хромосомы, создает копию самой себя. Ни одна клетка не делится, прежде чем не произойдет такое копирование. К концу XIX столетия биологи начали догадываться, что главное в организме — это клетка, а в клетке — хромосома.

* * *

Но давайте вернемся к структурному определению. Ведь, в конце концов, наше определение живого многоклеточного организма является как функциональным, так и структурным. Что же касается определения живого одноклеточного организма, то оно чисто функциональное, так как в нем не сказано, из чего состоит одна клетка.

Чтобы внести ясность, следует спуститься до молекулярного уровня. Клетка содержит многочисленные типы молекул; некоторые из них встречаются и в неживой природе (например, вода). Следовательно, их нельзя считать характерными только для живых организмов.