Знание-сила, 2009 № 06 (984) - [27]

Казалось бы, все встает на свои места: многоклеточность первоначально возникла в самых примитивных формах (из всех многоклеточных животных губки устроены наиболее просто), а в течение последующих 100–160 миллионов лет из них развились все современные типы. Отсутствие сколько-нибудь оформленных останков переходных существ (да и самих пионеров многоклеточности) не должно нас смущать: маленькие, мягкотелые, лишенные скелета (у большинства современных губок скелет есть, но именно в классе Demospongia известны бесскелетные формы) существа образуют окаменелости крайне редко.

Проблема, однако, в том, что зоологи и раньше подозревали губок в том, что они — не родня остальным многоклеточным, они независимо произошли от одноклеточных (возможно, даже от других групп, нежели наши предки). Об этом говорит и уникальность их эмбрионального развития, и результаты сравнения их генома с геномами других существ. Подтверждением этой гипотезы можно считать и новое открытие. Собственно, палеонтологам уже известны как минимум две «попытки многоклеточности» — эдиакарская и хайнаньская фауны. Входившие в них организмы жили соответственно 620–570 и 840–740 миллионов лет назад и радикально отличались по своему строению от всех современных многоклеточных. То же можно сказать и о губках — с той только разницей, что эта попытка оказалась не совсем неудачной: в отличие от эдиакарских и хайнаньских созданий, губки дожили до наших дней.

А феномен «кембрийского взрыва» по-прежнему остается необъясненным.

ИТОГИ 2008 ГОДА

Забег сильнейших

Рафаил Нудельман

У журнала Science, органа Американской ассоциации содействия науке и второго по престижности научного издания в западном мире, есть славная традиция — вскоре после завершения каждого очередного календарного года публиковать список его научных достижений, которые, по мнению экспертов редакции, являются важнейшими — причем в порядке их важности.

В начале 2009 года Science вновь представил читателям свой «забег сильнейших». Главным научным достижением 2008 года в журнале названо «перепрограммирование клеток». Что это такое — перепрограммирование? Грубо говоря — это направленная переделка клеток из одного вида в другой. Дело в том, что каждый вид клеток в нашем теле имеет свою, заданную специализацию: скажем, некоторые клетки поджелудочной железы «от природы» запрограммированы вырабатывать инсулин, а некоторые клетки печени точно так же запрограммированы вырабатывать холестерол, а нервные клетки запрограммированы на проведение электрохимического сигнала, тогда как мышечные — на сокращение и т. д. и т. п.

Эта специфическая для каждого вида клеток программа их работы определяется тем, какие гены в этих клетках работают, а какие выключены. Но выражение «запрограммированы от природы» несколько грубо. На самом деле программы закладываются в клетки постепенно, по мере появления разных тканей и органов в ходе развития эмбриона. Какой-то пока еще непонятный механизм выключает в клетках одного вида одни гены, в клетках другого вила — другие и так далее. Одновременно в эмбрионе откладывается — так сказать, «на всякий случай» — запас не вполне дозрелых, или стволовых клеток разного вида, которые еще не совсем специализированы в тот или иной вид, но в случае нужды могут быть быстро «призваны под ружье».

Такая нужда появляется, например, в случае болезни. И слишком часто бывает, что «запаса» не хватает и болезнь развивается, порой со смертельным исходом. Поэтому очень важно было бы найти способ искусственно создавать запасные клетки любого нужного вида. Тут-то и возникает идея переделки клеток: взять здоровые клетки у этого же человека и перепрограммировать их так, чтобы они стали взрослыми или хотя бы стволовыми клетками того или иного вида, которые потом можно было бы размножить в лаборатории до нужного количества. Но как это сделать?

Долгое время считалось, что чем дальше уходит клетка по пути специализации, тем менее обратим этот процесс, что взрослые клетки так необратимо специализированы, что никакой переделке, никакому перепрограммированию не поддаются. Напротив, самые первые стволовые клетки, которые откладываются «про запас» на самых ранних стадиях эмбрионального развития, могут — при соответствующих условиях — превращаться во взрослые клетки любого вида, они, как говорят, тотипотентны (от слова «тоти» — все). По мере роста и взросления эмбриона стволовые клетки тоже несколько взрослеют и становятся отчасти специализированными — в том смысле, что теперь они уже могут превращаться не во все, а лишь в некоторые виды взрослых клеток, они, как говорят, уже не тотипотентны, а всего лишь плюрипотентны (от слова «плюри» — много).

А после рождения, во взрослом организме, стволовые клетки тех или иных тканей уже специализированы настолько, что могут превращаться только во взрослые клетки своего типа (так, стволовые клетки костного мозга взрослого человека уже так близки к взрослым, что могут превращаться, преимущественно, только в красные клетки крови). У этих стволовых клеток есть и другой недостаток — их крайне трудно добывать из живых тканей (костный мозг в этом смысле исключение). Так что в целом, как видим, на роль исходного материала для изготовления необходимого для медицины терапевтического (то есть лечебного) запаса всякого рода клеток подходят только стволовые клетки эмбрионов — лучше тотипотентные, но в крайнем случае плюрипотентные тоже.