Все из ничего
Шрифт:
Из одинаковых кирпичей можно построить внешне совершенно разные здания. И слон, и червяк состоят из клеток, которые, хотя и отличаются, но имеют больше общего, чем сами животные, которые из них состоят. Кроме того, также как при строительстве дома могут быть использованы несколько разных видов кирпича, так и много различных видов клеток составляют тело одного растения или животного. Из разных видов клеток состоят волосы, кожа, плоть, мышцы, кости, кровь и т. д., но все они являются клетками, каждая из которых, отделена от своих соседей оболочкой или стеной, которая эту клетку окружает.
В этой главе я не стану говорить о том, как из различных
Если мы разберем дом на части, то в конце работы у нас будут кирпичи и груда других вещей, вне всякого сомнения! Но невозможно разобрать по частям сам кирпич, потому что он полностью сделан из одного материала.
С каждой отдельной клеткой все по-другому. Когда мы, в воображении, рассмотрели слона и червяка по частям, разделив их на отдельные клетки, мы только начали!
Многие отдельные клетки имеют очень сложное строение. Каждая клетка—как крохотная фабрика. Подобно фабрике, клетка окружена стеной, в которой есть ворота, что-то впускающие внутрь (воду и питание для клетки) и что-то выпускающие наружу (отходы). Эти ворота закрыты для всего, что способно нанести вред клетке. Опять же, как и на фабрике, в клетке есть работающие механизмы. Это трубки, пленки (или мембраны) и крошечные сгустки вещества, в которых клетка превращает пищу в полезные химические соединения. На этой фабрике есть и рабочие! Есть большие молекулы, которые называются «энзимы» (ферменты). (Потерпите немного, если вы не знаете, что такое молекула. Мы подходим к объяснению этого понятия). Действительно, ферменты производят химические вещества, необходимые клетке и другим частям тела. В одной клетке может быть до 50 видов различных ферментов, производящих различные химические вещества. Но эго еще не все! В каждой клетке есть ядро.
Тайна ядра
Слово «ядро» означает «сердцевина» или «центр». В живой клетке ядро представляет собой небольшое количество живой ткани внутри клетки, которое отделено от остального содержимого клетки своей собственной оболочкой или мембраной. Применимо к нашему примеру с фабрикой, ядро уподоблено специальному офису, который обычно заперт. В этом офисе хранятся самые важные чертежи и планы работы фабрики.
На картинке вклейки 2 можно четко рассмотреть ядро клетки. Это фото было сделано при помощи электронного микроскопа, способного увеличить более чем в миллион раз.
Что особенного в ядре? Таких особенностей две. Во-первых, ядро
живой клетки способно делиться, образуя два ядра. Когда это происходит, остальные компоненты клетки следуют за ядром, и расщепляются на две части. В каждой новой клетке свое ядро. По инициативе ядра из одной клетки может получиться две, совершенно одинаковые! Так происходит рост живого организма. Из одной клетки получаются две, из двух — четыре, из четырех восемь и т. д. (Рис. 4). Именно так крошечная яйцеклетка, слишком маленькая, чтобы рассмотреть ее без микроскопа, вырастает в младенца, младенец в ребенка, ребенок во взрослого человека. Точно так из крошечного яблочного семечка вырастает дерево.
Рис. 4 Деление живой клетки. Черные точки это ядра клеток.
Хотя сначала клетка расщепляется на две совершенно похожие клетки, при дальнейшем росте должна наступить стадия, на которой вновь образованные клетки будут отличаться от материнской. В этом случае говорят, что клетки «дифференцируются»: одни образуют кожу, другие мышцы, кости, и т. д. После того, как различные виды клеток окончательно сформировались, они снова делятся, производя только себе подобные. Тайна роста заключается в ядре клетки.
Но есть и вторая причина, почему ядро так важно. Подобно фабричному офису, о котором я только что говорил, в ядре содержатся планы, или перспективы для всего растения или животного! И каждая клетка растения или существа содержит перспективу для всего живого организма!
Представьте себе, что наша фабрика, подобно клетке, является частью большого фабричного городка. Городок представляет собой живой организм, а каждая фабрика — отдельную клетку. В нашем городке много разных видов фабрик, каждая производит различную продукцию, подобно тому, как существуют различные клетки организма — клетки кожи, клетки костей, печени и т. д. На каждой фабрике, в запертом офисе хранятся чертежи и планы для всего городка, не только для одной фабрики. Если даже весь город сгорит и останется одна единственная фабрика, город можно будет отстроить точно таким же, каким он был раньше, используя информацию (чертежи и планы), сохранившиеся на этой одной фабрике.
Вспомните, мы сейчас разбираем на части живой организм, чтобы рассмотреть, как он работает. Мы обнаружили, что все организмы состоят из клеток. Каждая клетка состоит из многих частей, включая загадочное ядро. Внутри ядра содержатся загадочные планы или чертежи, содержащие информацию о том, как построено растение или животное. Сейчас мы хотим узнать, что именно представляют из себя эти планы или чертежи. Что такое эти инструкции, которые говорят телу, как ему расти и как выглядеть?
Когда мы выясним это, мы приблизимся к ответу на вопрос «Что такое физическая жизнь»?
Будет довольно сложно объяснить, что такое планы или инструкции, которые содержатся в ядре клетки. По этой причине, я собираюсь поставить точку в этой главе, а следующую полностью посвятить объяснению этого удивительного явления. Делая это, я надеюсь, что вы увидите, как красиво и сложно то, что мы называем жизнью. Чем глубже мы будем погружаться в изучение физической жизни, тем более таинственной она нам будет казаться.
Теория эволюции иногда пытается доказывать, что маленькие, отдельные клетки — просты, а сложные организмы, подобные человеческому телу, состоят из этих простых частиц. В следующей главе, как и в этой, мы увидим, что маленькие частицы, такие как клетка, вовсе не просты. Полет птицы или бег оленя намного легче понять, чем работу одной клетки!
Глава 3
Секретный код жизни
Хромосомы и гены
Я думаю, вам приходилось видеть ярко раскрашенных матрешек, вырезанных из дерева. Когда открываешь ее, то внутри оказывается матрешка меньшего размера и т. д. Живой организм очень похож на таких матрешек. Каждый раз, когда мы пристально рассматриваем какую-то часть существа или растения, мы находим что-то меньшее и еще более удивительное внутри него! Я должен сказать, что мы еще не нашли самый маленький элемент.