Знание-сила, 2002 № 02 (896) - [14]
Поразительно подвижны клетки губок. Когда они строят ажурные иглы скелета, им можно приписать талант скульптора. А некоторые клетки – фороциты – берут на себя роль «свахи». Дело в том, что попадающий в полость губки сперматозоид не может добраться до яйцеклетки – мешает слой воротничковых клеток. Однако некоторые из них позволяют сперматозоиду проникнуть в себя, «бросают» основную работу и отправляются на поиски яйцеклетки, а найдя – бережно передают заключенный внутри сперматозоид.
Может показаться, что незаурядные движения – какая-то редкая экзотика. Нет, каждый организм имеет «за плечами» опыт невероятных клеточных миграций. В частности, все меланоциты кожи, обеспечивающие нам ровный до кончиков пальцев загар, когда-то мигрировали из области… загривка. Действительно, именно отсюда, из нервного гребешка клетки в ходе эмбриогенеза проникают в стенки сердца, кишечника, в надпочечники, помимо того, что образуют ткани мозга. Так же и половые клетки некоторых животных не сразу оказываются в гонаде, а ползут к ним, словно амебы, по кровеносным сосудам. А пока развивается зародыш, клетки- бластомеры, образовавшиеся при делении яйца, могут вначале разбрестись и самостоятельно «пастись» на желтке, и только после этого собраться вместе (так происходит у плоских червей). Именно благодаря регуляции движений и развития клеток в ходе эмбриогенеза получается организм, а не комок плоти.
Нервы; мышцы, кости, кровь – всему этому может дать начало стволовая клетка
Необходимость изучения клетки, как подвижного целого, Александров сформулировал в то время, когда казалось, что успехи биохимических методов автоматически приведут к «расшифровке» биологии клетки. Сегодня мы переживаем сходную ситуацию: многим кажется, что расшифровка генома сразу приведет к разгадке тайны жизни. Однако от последовательности нуклеотидов до организма – «бездна незнания». Впрочем, скорость продвижения науки невероятна. Она, конечно, уступает пустым фантазиям, где в XXI веке фигурировали полеты к звездам и вечная жизнь. Но конкретные задачи порой решаются гораздо быстрее, чем предполагалось.
Сегодня молекулярную биологию уже нельзя упрекнуть в невнимании к целому. Достаточно сказать, что в таком фундаментальном труде, как «Молекулярная биология клетки», движению клетки и формированию организма посвящено… два тома из трех. Управление движением и структура опорно-двигательной системы клетки ныне изучаются сразу многими направлениями биологии. С чем можно сравнить их задачу? Попробуйте, например, разобраться в морских узлах, вантах, шкотах и прочих брамселях, имея возможность только рассматривать в бинокль плывуший парусник. Биологи решают куда более сложные проблемы (ведь молекулы «разглядеть» намного труднее).
Оказывается, клетка пронизана ажурной сетью нитей – филаментов, на которых закреплены все ее структуры. Основной белок цитоскелета – актин. Один конец актиновой нити все время наращивается за счет присоединения новых частиц белка, другой – растворяется. И хотя общая длина не меняется, нить постоянно движется в одном направлении. Все, что на этой нити закреплено, движется вместе с ней, как белье на прищепках.
При другом способе филаменты перемещаются сократительными белками (в первую очередь миозином). Те действуют, словно крючки, толкающие длинный шест (или сами ползущие по нему). Так, миозин вызывает сокращение мышц, точно так же он формирует потоки цитоплазмы. Без этих потоков для просачивания белковой молекулы из одного конца клетки в другой понадобились бы недели. А в длинных аксонах нервной клетки – даже годы. Однако благодаря актин-миозиновой «канатной почте» вещества от ядра транспортируются по аксону относительно быстро.
Способность частиц актина быстро объединяться в прочный «шест» дает клетке основное орудие движения. Когда клетка «ползет», на ее переднем крае, армированном актином, словно миллионы карликов упираются шестами в стенку огромного мешка. А если «шесты» объединить, возникает «таран». Так, например, происходит у сперматозоида на подступах к яйцеклетке. Его верхушка – акросома – битком набита частицами актина. При контакте с яйцеклеткой изменение химических условий вызывает их взрывообразную полимеризацию. Акросома вытягивается как гарпун, набухает и прокалывает оболочку яйца. Это как бы вторая эрекция, если хотите, элемент полового поведения – уже на уровне клетки.
Однако работа цитоскелета – это еще не вполне этология. Этология появляется там, где мы пытаемся найти ответ, почему клетка движется именно туда и именно в данный момент. Но для этого нужно учесть все многообразие взаимодействия клеток друг с другом и со средой (это уже удел современной иммунологии). Здесь-то и приходится пользоваться такими понятиями, как клеточные «социальный контроль», «агрессия», «альтруизм», «коммуникация». Ибо группа клеток обычно ограничивает собственное делен ие, исходя не из числа, а из размера скопления. Те, кто перестал повиноваться этому контролю, объявляются «вне закона» и либо гибнут в пасти макрофага, либо объявляют войну организму и дают начало раковой опухоли.
