Жизнь устроена достаточно сложно, основа ее существования в современном виде — это некая элементарная система, клетка. Как говорят, «вне клетки жизни нет». Эта идея, может быть, не очень новая, но еще недавно ее пытались оспаривать. На самом деле, конечно, и сейчас идут разговоры, потому что существует так называемая «неклеточная форма жизни» — вирусы, прионы. Да, действительно, вирус может убежать из клетки, но, тем не менее, это временный побег из клетки, это какой-то набор генов убежал, но он должен вернуться для того, чтобы существовать вечно.

1

Без клетки, вне клетки и с разрушением клетки жизнь прекращается. Жизнь — это клетка. Поэтому науки, которые изучают клетку, принципиально важны. Наука о клетке — сейчас ее принято называть клеточной биологией, очень старая, от нее постоянно отпочковывались разные науки, потому что в клетке можно очень многое изучать и очень по-разному. За всю историю существования клеточной биологии — а это больше трех столетий — от нее отделилось много разных наук.

Ченцов Ю. С. Введение в клеточную биологию. М.: ИКЦ «Академкнига» 2004.

2

Клетки устроены, с одной стороны, очень сложно, а с другой стороны — все клетки можно разбить примерно на два основных типа: прокариотические и клетки эукариотические.

Прокариотические — доядерные формы жизни, эукариотические — настоящие ядерные организмы, к коим относимся и мы, люди. Принципиальное отличие только одно: каким образом в клетке организован геном. Либо геном как бы «плавает» внутри клетки, как у прокариот: у бактерий, у цианобактерий или, как их раньше называли, у сине-зеленых водорослей, архей. Либо как у эукариот: геном (т.е. гены) окружен специальной оболочкой и существует в отдельном, структурно обособленном домене клетки.

Альбертс Б. , Брей Д. , Льюис Дж. , Рэфф М. , Робертс К. , Уотсон Дж.Молекулярная биология клетки. М,: «Мир» 1994.

3

Разница очень простая, но имеет далеко идущие последствия. Клетки эукариот смогли стать больше, крупнее, и поэтому создали те экологические ниши, которые были принципиально недоступны для прокариот. И сделать многие вещи, которые прокариоты хорошо сделать не смогли. Самая простая вещь — эукариоты смогли стать большими и, как следствие, смогли эффективно «кушать» прокариоические клетки. Уже благодаря этому они вышли на другой эволюционный уровень. Еще одна вещь, которую по-настоящему смогли сделать эукариоты и не смогли сделать прокариоты, — это создать многоклеточность. То есть это организмы, которые стали еще больше и смогли «кушать» не только бактерии, но и других одноклеточных эукариот. Опять же эволюция сдвинулась на качественно новый уровень. Прокариоты этого не могут. Когда геном, гены, генетическая информация не обособлены, сделать что-то очень сложное и большое не получается.

Клетки. Редакторы Б. Льюин, Л. Кассимерис, В. П. Лингаппа, Д. Плоппер. М:"Бином. Лаборатория знаний» 2011.

4

Это не значит, что прокариоты тоже не пытались этого делать, у них существует определенная форма взаимодействия, когда они формируют какие-то сообщества, которые во многом напоминают многоклеточные организмы у эукариот. Но принципиально они другие. В последние годы очень активно изучаются так называемые «бактериальные пленки», когда бактерии живут в пленочке и в этом состоянии антибиотики, которые хорошо убивают обычные бактерии, уже на них не действуют. И, соответственно, это для медицины крайне важно, потому что таких пациентов тоже надо как-то лечить. А обычные антибиотики могут не действовать. Это очень серьезная проблема. Но все-таки бактериальная пленка — это не многоклеточный организм! Многоклеточный организм — это что-то другое.

Рекомендуем по этой теме:
5996
Общение клеток

Если говорить в общем об устройстве клетки, то состоит она всего из нескольких частей. Дальше все будет относиться к эукариотам: во-первых, клетка должна быть отделена от окружающей среды каким-то препятствием. С одной стороны, у нас неклеточная среда, «нежизнь», с другой стороны — жизнь, клетка. Это тончайшая мембрана толщиной 10 нанометров. Это те самые нанотехнологии, про которые все говорят, но никто их не видел.

Все остальное внутреннее пространство клетки делится на две части: это ядро, там, где находится молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, ДНК, то есть гены; и далее — вся остальная часть вне ядра (цитоплазма). Такое разделение позволяет обособить разные процессы: здесь у нас лежит генетическая информация, она как-то реализуется; в цитоплазме происходят другие процессы, синтезируются белки и т. п.

Но принципиальны все три части: плазматическая мембрана, которая отделяет клетку от неклетки, цитоплазма, в которой происходят процессы, обеспечивающие поддержание жизни клетки, и ядро, где находится геном клетки.

5

На самом деле ядро — это самая главная часть клетки, потому что именно там находится та информация, которая создает эту клетку и которая позволяет клетке из поколения в поколение существовать. Это очень важно, потому что генетическая информация эволюционирует, меняется, постоянно происходят мутации, усложнения, это огромные, сложные процессы, которые изучались и изучаются. Генетика, геномика развиваются с невероятной интенсивностью в XXI веке.

Важно еще то, что, когда клетки создали многоклеточный организм (это произошло только у эукариот), возникли принципиально новые качества. Во-первых, клетки научились по-другому взаимодействовать, более тесно общаться друг с другом. В многоклеточном организме клеток много и они очень разные. Но благодаря системе взаимодействий они формируют очень сложную и очень упорядоченную, хорошо работающую целостную систему.

6

Для того чтобы создать этот многоклеточный организм, клетки должны были стать разными, чтобы одни выполняли одну функцию, а другие — другую. Если это одноклеточный организм, какая-нибудь одноклеточная инфузория — это очень сложно организованная клетка, которая одновременно и организм. В многоклеточном организме разные клетки взяли на себя разные функции и поэтому стали разными. И им надо было научиться координировать свои действия, причем часто на очень большом расстоянии. В человеке клетки могут находиться на расстоянии метра, и тем не менее посылать друг другу сигнал. Разная информация гуляет по организму.

Рекомендуем по этой теме:
5873
Системная биология

И когда возник многоклеточный организм, клеткам пришлось научиться осознанно умирать. Если организмы одноклеточные — они потенциально бессмертны. Клетка делится, из одной образуются две, из двух — четыре, но в принципе идет постоянная передача генетической информации, если клетка не умирает тем или иным «насильственным» способом.

В многоклеточном организме большая часть клеток обречена! Генетическую информацию они дальше никуда не передадут, это информация-пустышка. С появлением многоклеточных организмов проблема смерти становится очень актуальной, многие клетки должны постоянно умирать, потому что некоторые клетки недолговечны, а другие долговечны. Клетки мозга живут в течение всей жизни, а другие клетки живут и работают всего несколько дней, а потом умирают.

7

Существует даже отдельная наука, изучающая формируемые отдельными клетками комплексы, — гистология. Некоторые считают, что это — раздел клеточной биологии, некоторые отделяют, потому что это — действительно новое качество и здесь уже не важна отдельная клетка, важно их сообщество, потому что в многоклеточном организме клетки научились делать то, что, казалось бы, они не могут делать. Они такие маленькие и общаются на расстоянии метра. Они так заботятся о своем геноме, и они научились умирать, потому что это нужно для целого организма.

И весь спектр вопросов: строение клетки, как она функционирует на молекулярном уровне, как генетическая информация, которую важно сохранить, передается из поколения в поколение и как клетки общаются между собой, как они питаются, как размножаются, как они создают многоклеточный организм — вот этот спектр вопросов и есть предмет клеточной биологии, гистологии и некоторых других дисциплин, которые выделились из клеточной биологии за ее трехсотлетнюю историю.