Знание-сила, 2003 № 09 (915)

Что же касается «системы транспортных путей», то она образована длинными волокнообразными белковыми микротрубочками, тысячи которых пересекают внутреннее пространство клетки в самых разных направлениях. Именно по этим микротрубочкам, как по рельсам, и движутся — с помошью молекулярных моторов — пузырьки с химическими веществами из центра клетки на ее периферию и с поверхности клетки к ее ядру. Скорость этого движения невелика. Так, самая длинная «магистраль» в нашем теле — это аксон, идущий от позвоночника к пальцам ног, его длина у взрослого человека составляет около метра, и вот пузырьки проходят это расстояние за три-четыре дня. Но в пределах подавляющего большинства других клеток, где расстояния не превышают тысячных долей сантиметра, время движения пузырьков составляет доли секунды, и именно это позволяет клеткам так быстро осуществлять сложнейшие каскады биохимических процессов, которые составляют ее жизнедеятельность. Не будь этой системы путей, и нужные вещества могли бы попадать в нужные места клетки лишь случайно, в результате долгих хаотических блужданий. Теперь, думается, понятно, почему наличие «транспортной сети» дает такое преимущество ее обладателям и почему порча этой сети выводит клетку из строя. Некоторые ученые считают, что, например, болезнь Альцхаймера имеет первопричиной порчу системы микротрубок в нейронах.

Даже в таком упрошенном описании можно ошутить, как изумительно тонко, сложно и согласованно построена и работает живая клетка. И даже эта упрошенная картина уже порождает множество вопросов: как и по каким инструкциям образуются и меняются в клетке ее «скелет» и системам микротрубок? откуда берутся пузырьки-«контейнеры»? как происходит упаковка именно нужных веществ в каждый из них? каким образом появляются на них «опознавательные ярлыки»-рецепторы? чем задается направление движения? И так далее.

Большинство этих вопросов пока не имеет ответа, и можно понять возбуждение и пылкое нетерпение тех биологов, которые ишут эти ответы в своих лабораториях. Обо всем не рассказать, и сосредоточимся поэтому на том, что заявлено предметом этой заметки, то есть на молекулярных моторах и, в частности, на динеине, с которого мы ее начали.

Два главных внутриклеточных молекулярных мотора — это динеин и кинозин. Удобнее, однако, начать разговор обо всех этих «великолепных машинах», как назвал молекулярные моторы один из исследователей, с третьего основного мотора — того миозина, что вместе с актином, образующим клеточный «скелет», заведует мышечными сокращениями, а через них — всеми макродвижениями наших тел. Мышцы движут нашими конечностями (через особые тяжи, состоящие из длинных белковых волокон). Мышцы заведуют биениями нашего сердца, деятельностью легких, движениями языка и голосовых связок, перистальтикой кишечника и многими другими механическими действиями в нашем организме. Есть мышцы, заведующие выдавливанием жидкости из почек и подрагиваниями кровеносных капилляров, подталкивающих кровь к клеткам. Есть даже крохотные мышцы, управляющие сокращениями и поворотами нашего зрачка. И как неупомянутьо мускульчиках, заставляющих волосы на коже вставать дыбом от холода, а саму кожу при этом дрожать, чтобы выделять согревающую нас энергию!

Как ни различны все эти мышечные клетки, механизм их действия один — и при том тот же самый, который движет клетками, когда они ползут или делятся. Природа экономна и изобретательна: отобрав в ходе эволюции какую-то особо удачную конструкцию, она затем зачастую успешно применяет ее для самых разных целей. Вот так же, говорят, создав мозг и обнаружив, что у него остаются «лишние», остаюшие втуне возможности, она использовала («экзаптировала») их для заведования осмысленной речью. Если клетки мускулов и отличаются чем-то от других клеток, то лишь концентрацией молекулярных моторов. Эта повышенная концентрация дает им их силу. Кроме того, архитектура этих моторов в мышечных клетках постоянна, а в других меняется по надобности.