Взгляд со стороны. Естествознание и религия

В организме взрослого человека примерно 5·10¹³ клеток. И каждая клетка – сложнейшая самоорганизующаяся система. Её генетическая информация закодирована в молекуле ДНК и хранится в ядре клетки. Молекула ДНК составлена из двух цепей, ориентированных друг к другу и закрученных по винтовой линии. Учёные США и Великобритании выяснили, что ДНК может скручиваться не только в двойную спираль, но и способна принимать самые фантастические формы: восьмёрки, ракетки, наручники, иглы и так далее[167]. Цепи устроены таким образом, что по одной из них всегда можно восстановить другую, что в два раза увеличивает надёжность хранения информации.

ДНК человека – это около трёх миллиардов пар оснований. Чтобы вместиться в ядро клетки, диаметр которого около 6 микрон, молекула ДНК должна быть идеально упакована. Причём так, чтобы в любой момент был обеспечен доступ к любому её участку.

ДНК представляет огромную ценность для клетки, поэтому клетка не выпускает молекулу ДНК за пределы ядра. Она постоянно копирует небольшие фрагменты информации из ДНК на молекулы РНК. Ядро непрерывно направляет в клетку копии небольших участков генома. Рибосомы, прочитав информацию и получив инструкции, приступают к синтезу белков.

Отправку белков по назначению выполняет цитоскелет клетки. Он служит «рельсами» для транспорта органелл, а также других внутриклеточных комплексов. Органеллы – это небольшие клеточные структуры, обслуживающие клетку.

Каркас цитоскелета напоминает разветвлённую железнодорожную сеть, которая намного сложнее транспортной системы самого большого мегаполиса. Цитоскелет также служит механическим каркасом для клетки, обеспечивая связь между мембраной и органеллами. При передвижении клетки он выполняет функции «мотора»; определяет направление и координируют движение, деление и форму клеток, а также перемещение органелл и цитоплазмы.

Контролирует доставку белков немембранная органелла или центросома, расположенная в геометрическом центре клетки. Это ключевая структура в регуляторных процессах. Она занимает меньше 0,1 % клеточного пространства и с трудом различима в световом микроскопе. К ней радиально сходятся микротрубочки – своеобразные клеточные «рельсы», по которым транспортные молекулы перемещают различные «грузы». Центросома формирует пути доставки «грузов» и отвечает за их сортировку. Более чем за столетнюю историю исследования она остаётся загадкой клеточной биологии, и её роль в клетке остаётся до конца непонятной.

Если клетка «решает» что её дальнейшее пребывание в организме небезопасно для организма, происходит самоубийство клетки – апоптоз. Система апоптоза одновременно использует более ста различных молекул, которые действуют согласованно, выполняя приказ по разрушению клетки. В любой клетке организма эти молекулы находятся наготове и ждут приказа к действию.

Каждую секунду у человека погибает от апоптоза миллионы клеток, и примерно столько же появляется новых клеток. Клетка может покончить с собой разными способами. При этом самоубийство может произойти по совершенно разным причинам. Например, если в процессе жизни в ДНК клетки появляются ошибки, системы репарации их исправляют, но если ошибок очень много и чинить ДНК становится энергозатратно, клетка прибегает к апоптозу.

В клетке имеются особые ферменты, расщепляющие белки-мишени – каспазы. Это своего рода палачи, приводящие в исполнение смертный приговор клетке. Команду они получают от специальных рецепторов, расположенных на клеточной мембране и отвечающих за исправность клетки. Как только клетка становится опасной для организма, включается цепь биохимических реакций. Каспазы просыпаются и начинают расщеплять клеточные молекулы, уничтожая цитоплазму, ядро и геном клетки. Остатки поглощает ближайшее окружение здоровых клеток.

До недавнего времени считалось, что каспазы имеются у всех живых существ на Земле, и именно они активизируют процесс самоуничтожения. Но не так давно было установлено, что у растений каспаз нет. Как оказалось, активаторами сигналов смерти у растений служат совершенно другие ферменты, работающие не так, как каспазы. А это указывает на то, что механизмов запрограммированной клеточной смерти в Природе может быть множество[168].

Исследованиями установлено, что поломка механизма клеточной смерти вызывает рак. В обзорной статье посвященной апоптозу, группа учёных из Киевского национального университета имени Тараса Шевченко описала эксперимент, проведённый на мышах американскими учёными. Они повысили активность одного из белков, и рак полностью исчез. Но при этом ускорилось старение животных. Обычно каждая вторая мышка в старости умирает от рака. Казалось бы, основная причина смерти исчезла, и теперь мыши должны жить дольше, а они начали умирать странной смертью без внешних признаков заболевания – просто засыпали. Причём умирали в среднем на 20 процентов раньше, чем если бы их сразил рак.