Биология веры: Недостающее звено между Жизнью и Сознанием
Шрифт:
Для своего карибского курса я решил дополнить эту иллюстрацию изображениями клеточных структур — так называемых органелл — миниатюрных «внутренних органов» клетки, плавающих в ее желеобразной цитоплазме. Дело в том, что органеллы — ядро (самая крупная органелла), комплекс Гольджи и вакуоли можно считать функциональными эквивалентами тканей и органов нашего собственного тела. Обычно клеточные структуры изучают отдельно от человеческой анатомии. Я же вознамерился объединить то и другое, дабы продемонстрировать своим студентам сходство человека и клетки.
Это позволяло мне наглядно объяснить им, что клеточные органеллы подчиняются тем же самым биохимическим
Кроме того, я собрался показать, что каждая клетка — разумное существо, способное жить самостоятельно (по сути, ученые доказывают это всякий раз, когда отделяют те или иные клетки и выращивают их культуру). Как у людей, у клеток есть свои желания; всем им присуща целеустремленность — они активно ищут благоприятные для них условия и избегают агрессивных ядовитых сред. Как и люди, клетки анализируют тысячи сигналов, поступающих извне, от их микроокружения. Анализируя эти сигналы, они вырабатывают необходимые поведенческие реакции, обеспечивающие их выживание.
И так же как люди, клетки способны учиться. Они приобретают опыт взаимодействия с окружающей средой, помнят о нем и передают его своим потомкам.
Например, когда в тело ребенка проникает вирус кори, каждая еще незрелая клетка его иммунной системы получает команду создать новый ген, который послужит «шаблоном» для последующей выработки защитного противокоревого белка.
Разные участки ДНК иммунных клеток кодируют синтез тех или иных уникальных белковых фрагментов. По-разному перетасовывая эти участки ДНК, иммунные клетки создают огромный массив генов, на основе которых строятся различные белки-антитела. Если незрелой иммунной клетке ребенка удается выработать белок-антитело, более или менее комплементарный, то есть физически соответствующий внедрившемуся в организм вирусу кори, эта клетка активируется и в ней запускается чрезвычайно любопытный механизм, называемый аффинным созреванием. Данный механизм позволяет клетке точнейшим образом «подогнать» строение белка-антитела вплоть до полнейшей комплементарности вторгшемуся вирусу кори [Li, et al, 2003; Adams, et al, 2003].
Далее, при помощи процесса соматической гипермутации активированные иммунные клетки размножают исходный ген готового белка-антитела сотнями копий. Однако каждая очередная копия оказывается слегка мутировавшей, отличной от оригинала, благодаря чему она кодирует синтез белка-антитела, несколько отличающегося по своему строению. Из множества вариантов исходного гена иммунная клетка выбирает наилучший. Процедура соматической гипермутации повторяется до тех пор, пока иммунная клетка не получит белок-антитело, представляющий собой идеальный физический «слепок» с вируса кори [Wu, et al, 2003; Blanden and Steele 1998; Diaz and Casali 2002; Gearhart 2002].
Такой «слепок» инактивирует вторгшийся вирус и помечает его как подлежащий уничтожению, тем самым ограждая ребенка от пагубного воздействия кори. Иммунные клетки детского организма хранят генетическую память
Эти удивительные умения клетки в области генной инженерии свидетельствуют о том, что она, если можно так выразиться, способна развиваться «интеллектуально» [Steele, et al, 1998].
Умные клетки объединяются
Не стоит удивляться тому, что клетки такие умные. Ископаемые окаменелости свидетельствуют о том, что одноклеточные организмы были первыми формами жизни на этой планете. Они существовали уже спустя 600 миллионов лет после возникновения Земли. В последующие 2,75 миллиарда лет наш мир был населен исключительно свободноживущими одноклеточными организмами — бактериями, водорослями и амебоподобными простейшими.
Около 750 миллионов лет назад возникли первые многоклеточные формы жизни. Поначалу они представляли собой колонии свободных одноклеточных организмов, насчитывавшие от нескольких десятков до нескольких сотен «сограждан». Позднее клетки оценили эволюционные преимущества совместной жизни и появились сообщества, включающие миллионы, миллиарды и даже триллионы взаимосвязанных и социально взаимодействующих клеток.
Такие гигантские клеточные сообщества, которые видны невооруженным глазом, биолог классифицирует как растения и животных. Но чем бы мы их ни считали — мышью, собакой или человеком, они все равно останутся тем, что собой представляют, а именно — высокоорганизованными объединениями миллионов и триллионов клеток.
Эволюционным толчком к разрастанию многоклеточных сообществ стало стремление к выживанию. Чем больше организм информирован о своем окружении, тем выше его шансы выжить. Объединяясь друг с другом, клетки кардинально увеличивают свою информированность о внешнем мире. Если каждой отдельной клетке условно приписать уровень информированности X, то потенциальная совокупная информированность колониального клеточного организма равна, как минимум, X умноженному на число входящих в него клеток.
Высокая плотность «населения» клеток в организме заставила их структурировать свою среду обитания. Оказалось, что им гораздо выгодней специализироваться. Причем эффективность распределения между ними их функций даже не снилась сегодняшним большим корпорациям. В процессе цитологической специализации, которая начинается еще на стадии зародыша, формируются конкретные ткани и органы. Распределение обязанностей между членами таких клеточных сообществ запечатлевается в генах каждой входящей в них клетки, что существенно увеличивает эффективность всего организма и его способность к выживанию.
В больших организмах лишь небольшое число клеточных особей специализируется на улавливании сигналов из окружающей среды. Эту роль взяли на себя группы клеток, образующие ткани и органы нервной системы. Функция нервной системы — воспринимать окружающее и координировать поведение всех остальных клеток большого клеточного сообщества.
Благодаря такому «распределению труда» клетки могут осуществлять свою жизнедеятельность, тратя гораздо меньше ресурсов, чем если бы им приходилось выживать поодиночке. Вспомните старую пословицу: «Вдвоем тратишь столько же, сколько в одиночку». Или сравните стоимость постройки трехкомнатного особняка и трехкомнатной квартиры в многоэтажном доме на сотню квартир.