ОРГАНИЗМ КАК САМООБНОВЛЯЮЩАЯСЯ
СИСТЕМА
Создавая ту или иную машину, прибор или иное техническое устройство,
конструктор обязательно позаботится о том, чтобы отдельные детали были
прочными, чтобы могли служить достаточно долго. Ведь стоит выйти из строя всего
одной детали, как все устройство прекращает работать. Необходим ремонт. В живом
организме все иначе. Здесь «профилактический ремонт» идет непрерывно в течение
всей жизни.
Организм развивается из одной клетки, образовавшейся в результате
слияния мужских и женских гамет (половых клеток). В развивающемся зародыше
происходит постепенная дифференциация клеток, и во взрослом организме мы уже
имеем дело с разнообразными клетками. Существуют высокодифференцированные
клетки, приспособленные к выполнению немногих или даже одной строго
определенной функции. Они отличаются малой жизнеспособностью; продолжительность
их жизни невелика.
Красные кровяные тельца — эритроциты — отличный пример такой узкой
специализации. Их главная функция — переносить кислород от легких к тканям.
Поэтому у млекопитающих и человека в процессе дифференциации эритроцита
утрачивается даже ядро — ведь оно занимает в клетке место, которое можно
заполнить гемоглобином. Но и продолжительность жизни эритроцита не превышает
четырех месяцев. Выработавшие свой ресурс эритроциты разрушаются в селезенке,
а их место занимают новые. Недолговечны и белые кровяные тельца — лейкоциты.
Аналогичный процесс наблюдается в пограничных, или эпителиальных,
тканях. Верхний роговой слой эпителия кожи постоянно слущивается. Отмирают
клетки поверхностного слоя эпителия, покрывающего язык. Обычно мы этого
невидим, ибо отмирающие клетки смываются слюной. Но если повысится температура,
что зачастую сопровождается угнетением слюнооб-разования, то эти «умершие»
клетки явственно видны в виде беловатого или сероватого налета. Высокой
дифференциацией характеризуются клетки кишечного эпителия на вершине кишечных
ворсинок. Их поверхность, обращенная внутрь кишки, как бахромой, покрыта
тысячами микроворсинок. Одна из важнейших функций кишечного эпителия —
всасывание. Благодаря микроворсинкам всасывающая поверхность увеличивается в
тысячи раз. Но и эти высокодифференцированные клетки недолговечны, срок их
«жизни» не превышает нескольких дней, а затем они выпадают в просвет кишки.
Но в организме сохраняются также клетки и недифференцированные, способные
к размножению. Так, в красном костном мозге имеются постоянно размножающиеся
клетки, названные стволовыми. В процессе дифференцирования они превращаются
либо в эритроциты, либо в лейкоциты.
В приведенных примерах четко виден механизм «профилактического ремонта»
организма. Состарившиеся клетки погибают, но их место занимают новые,
образовавшиеся в результате деления недифференцированных клеток. Сложнее этот
процесс самообновления осуществляется в нервной и мышечной тканях.
Долгое время предполагалось, что нервные клетки не восстанавливаются. Это
стало даже излюбленным объектом многих шутников и эстрадных актеров. Однако
исследованиями саратовских и читинских гистологов Г. А. Коблова, 3. А.
Будриной, М. Т. Размахниной, М. А. Джулай и других установлено, что нервные
клетки способны к делению. Правда, этот процесс протекает не так интенсивно,
как в других тканях. Зато нервные клетки не погибают так быстро от износа, как
лейкоциты, тромбоциты, эндоте-лиоциты, фибробласты. Большинство нервных клеток
функционируют на протяжении всей жизни человека. Это связано с тем, что
заменяются отдельные «детали» клетки. Подобная замена старых структур новыми
продолжается вплоть до полного самообновления всей клетки. Полагают, что
полное самообновление организма совершается примерно каждые полгода.
Самообновление организма, таким образом, может осуществляться двумя
путями: либо образованием новых клеток взамен «состарившихся», либо заменой
отдельных структур клетки и внеклеточного вещества. Последнее также обновляется.
Это видно на примере такого, на первый взгляд, инертного образования, как
костная ткань. В нее помимо органических веществ входят и минеральные
структуры: кристаллы и аморфные формы апатита, соединения фосфора. Казалось бы,
какой динамики можно ожидать от неорганических компонентов кости, ведь они
составляют просто механическую основу ткани. Но когда животному ввели
соединение, содержащее радиоактивный изотоп фосфора, то уже через трое суток
12% его оказалось включенным в межклеточное вещество костей. Обновляются не
только органические, но и неорганические компоненты костной ткани.
Как образование новых клеток, так и синтез новых белковых молекул при
самообновлении организма может осуществляться благодаря тому, что их структура
«записана» в генетическом коде, наследственном веществе клеток.
Функцию контроля за генетической однородностью клеток и белковых
структур, образующихся в процессе самообновления, выполняют лимфоциты. Это
одна из форм белых кровяных телец (лейкоцитов). Одни из них, так называемые
Т-лимфоциты, уничтожают клетки, в которых при делении с ошибками удвоилось
количество ДНК, т. е. мутированные клетки. Их так и называют:
«лимфоциты-киллеры», т. е. лимфоциты-убийцы. Они уничтожают не только те
клетки, в которых при делении возникла мутация, но и клетки, пересаженные из
другого родственного организма. К примеру, именно по этой причине невозможно
было пересадить сердце от детеныша обезьяны бабуина ребенку человека, что пытались
сделать осенью 1984 года американские хирурги.
Но Т-лимфоциты выполняют и другие функции. Существует клон Т-клеток,
облегчающих течение иммунологических реакций. Эти лимфоциты именуются
Т-хелперами (помощниками). Наконец, среди Т-лимфоцитов различают клетки,
тормозящие или прекращающие иммунный ответ — Т-супрессоры. Не будь последних,
иммунологическая реакция протекала бы длительное время, то есть и тогда, когда
её целесообразность исчезла.
Другая группа лимфоцитов получила наименование — В-лимфоциты. Это
антителпродуцен-ты, ибо В-лимфоциты вырабатывают антитела, или иначе
иммуноглобулины. Образование антител происходит тогда, когда в организме появляются
антигены — белковые молекулы, несущие иную генетическую информацию, чем та, что
свойственна данному организму. Благодаря иммуноглобулинам, мы повторно не
можем заболеть корью, скарлатиной, коклюшем, ветряной оспой, паротитом
(свинкой). Образовавшиеся в нашем организме антитела (иммуноглобулины) уничтожают
при повторном попадании в организм возбудителей этих заболеваний.
Различают пять классов иммуноглобулинов. Они обозначаются латинскими
буквами алфавита: А, М, G, Е и D. Иммуноглобулины первых трех классов осуществляют главным образом
противо-инфекционный иммунитет, в том числе против простудных и кишечных
заболеваний. Иммуноглобулины класса Е принимают участие в аллергических
реакциях. Функция иммуноглобулинов класса D пока еще мало изучена.
Таким образом иммунная система позволяет не только уничтожать мутированные
клетки, но и обезвреживать белки, собранные по измененной генетической
программе. А поэтому самообновление организма не сопровождается до определенного
времени накоплением в нем мутированных клеток и измененных белков, что является
одним из важнейших компонентов гомеостаза — постоянства клеток и белков внутри
организма. Но в более позднем возрасте иммунная система уже не срабатывает
столь четко, и поэтому начинается процесс старения организма.
Не спешите объявлять высказанную гипотезу чистой фантазией. Имеется
немало экспериментальных фактов, которые могут вполне быть объяснены только с
такой позиции. Известно, что наиболее активно происходят деления оплодотворенной
яйцеклетки и затем последующие деления клеток развивающегося зародыша. Но если
беременных мышек поить тяжелой водой (или примешивать к обычной воде
значительное количество тяжелой), то развитие зародыша прекращается и плод
погибает. Имеются и другие доказательства того, что тяжелая вода препятствует
делению клеток, тормозит этот процесс. Отметим кстати, что большое количество
долгожителей живет в горных местностях и пьет воду, образовавшуюся при таянии
ледников, в которой (как и в дождевой) меньше тяжелой воды, чем в грунтовых
водах, в водах рек и озер. Известно, что молодые животные, при вскармливании которых
используется либо только дождевая, либо только талая вода, растут и развиваются
быстрее.
Окончательное решение этого вопроса впереди, но нет сомнения, что самообновление
организма играет здесь решающую роль. Пока процесс самообновления протекает
нормально, организм работает устойчиво.
Даже при повреждении органа или даже нескольких органов живой организм
продолжает функционировать. Система саморегуляции и самообновления — важнейшие
факторы повышенной надежности живых организмов. Но существуют и специальные
механизмы, обеспечивающие повышенную надежность живого.
На первое место здесь нужно поставить избыточность структур, проявляющейся,
в частности, в парности органов. У человека две почки, хотя с функцией
выделения может справиться и одна. В медицине это чрезвычайно важно, потому что
в случае гибели обеих почек (такое бывает при некоторых заболеваниях) одну
почку можно «занять» у близких родственников.
Кроме почек парными являются легкие, надпочечники, околощитовидные
железы. Заметим кстати, что хотя полушарий головного мозга два, они не дублируют
друг друга и не взаимозаменяемы.
|