Владислав Солоухин - Размышления и споры о вирусах

Именно самоудвоение молекул ДНК перед делением является важнейшим фактором, обеспечивающим генетическую непрерывность жизни. Именно поэтому вновь появившиеся клетки так похожи на своих "родителей" и продолжают их жизненный путь, выполняя такую же работу и разрешая те же задачи.

Мы уже знаем, что в промежутках между делениями молекулы ДНК активно отдают свою информацию клетке, в результате чего там кипит бурное строительство белковых тел по строго заданному плану. Этот период у клеток животных и человека продолжается 10 — 20 часов. Но наступает пора готовиться к делению, и в клетке начинаются удивительные изменения. Теперь нам совершенно понятно, что на период деления (а он продолжается всего час!) всякая работа по выдаче генетической информации прекращается. Собственно, даже несколько раньше, только внешне это трудно заметить.

Итак, готовясь к делению, "министерства" города-государства перестают заниматься городским строительством, перестают высылать на места курьеров-посредников (иРНК) и полностью переключают внимание на самих себя.

Прежде всего молекулы ДНК обеспечивают себя достаточным количеством АТФ. Уж они-то великолепно знают, что без энергии никакой работы не совершишь. Затем происходит самое главное: молекулы ДНК удваиваются. Для этого они сначала раскручиваются, и каждая цепь молекулы строит себе (или на себе) вторую цепь, полностью соответствующую той, с которой рассталась. Запас ДНК удвоен, хватит на две дочерние клетки!

Наконец, на очереди последняя задача: перед началом деления синтезировать белки и накопить энергию для самого процесса деления — митоза, поскольку для этого необходим специальный митотический аппарат. И вот когда все подготовительные этапы завершены, начинается собственно деление клетки.

Сам митоз можно подразделить на четыре фазы.

Начальная стадия (профаза) — это все еще подготовка к делению. Молекулы ДНК уже упаковались в хромосомы и удвоились. Однако половинки удвоенных хромосом (так называемые сестринские хроматиды) еще удерживаются вместе специальной связкой (центромерой). Пока еще хромосомы — одно образование, хотя все вроде бы готово для их расхождения.

В самом конце профазы исчезает стена, отделявшая "правительство города" от всей остальной территории. Ядерная мембрана растворяется, и хромосомы, связанные попарно, оказываются в общей массе ядерных и цитоплазматических веществ — процесс деления захватил всю клетку.

Дальнейшая судьба спаренных хромосом зависит от так называемых центриолей . Эти крупные трехмерные образования, присутствующие в любой живой клетке, перед началом деления так же удваиваются и расходятся в противоположных направлениях, образуя своеобразные полюса . Всем известно, что линия, находящаяся на одинаковом расстоянии от полюсов, называется экватором. И вот именно в плоскость экватора и устремляются со всех сторон связанные между собой центромерами удвоенные молекулы ДНК.

Итак, хромосомы выстроились в экваториальной плоскости на равном расстоянии от полюсов. Эта стадия экваториальной пластинки носит название метафазы . Между центриолями на полюсах клетки и хромосомами устанавливается непосредственная связь, формируется так называемое веретено , нити которого тянутся от центрального участка каждой хромосомы к центр нолям.

Как поразительно изменился наш город-государство! Трудно даже представить себе, что странное образование с двумя полюсами, нитями веретена и множеством хромосом в экваториальной плоскости — это и есть та самая клетка, в которой так четко ядро отделялось от всей цитоплазмы, а в цитоплазматических гранулах-предприятиях кипела разнообразная, четко слаженная работа. Сейчас невозможно различить ни рибосом, ни митохондрий, ни лизосом, ничего, кроме... гигантского митотическогоаппарата , в который входят центриоли и нити ахроматинового веретена. Конечно, органоиды — предприятия не исчезли, но они не функционируют во время митоза, а потому и не видны. Они оттеснены на периферию территории клетки.

А откуда взялся митотический аппарат? Точно пока никто не знает, но, по-видимому, вещества, из которых он строится, разбросаны по всей клетке во время интерфазы и только в конце ее собираются и организуются под влиянием главных дирижеров митоза — центриолей.

Да, центриоли — главные дирижеры митоза. Они не только намечают полюса в делящейся клетке, но и устанавливают физические связи с каждой хромосомой, точнее с центромерой каждой хромосомы.

События достигают кульминации в конце метафазы. Все готово к рождению двух клеток вместо одной... Еще мгновение, и наступает самое главное: сестринские хроматиды отрываются друг от друга, и вновь рожденные самостоятельные хромосомы центромерами вперед устремляются к центриолям!

Расхождение хромосом составляет содержание следующей фазы митоза — анафазы. Хромосомы, как по команде, направляются к полюсам по ходу нитей — волокон ахроматинового веретена. Создается впечатление, что к нашему городу-государству подкрались с двух сторон два Гулливера и, схватившись за нити веретена, стали тянуть каждый в свою сторону полный набор клеточных хромосом, подобно тому, как подлинный Гулливер вытащил все корабли флота лилипутов, привязав к каждому тонкую нить.

По мере того, как хромосомы двигаются по прямым линиям к полюсам (скорость достигает 2 микронов в минуту при общей длине пути от 5 до 25 микрон), полюса тоже начинают удаляться друг от друга, увлекая за собой хромосомы. Вся территория города-клетки при этом меняется, клетка растягивается, стадия анафазы переходит в последнюю стадию митоза — телофазу.

Телофаза — заключительный акт гигантского спектакля, который разыгрался на наших глазах. Точно на уровне экваториальной плоскости возникает мембрана — граница, разделяющая друг от друга территорию двух новых городов. Хромосомы, собравшиеся у полюсов, отделяются от остальной территории города прочной защитной мембраной. Восстанавливается ядро, а в нем ядрышки.

Образовались две новые клетки, но, хотя они снабжены всем необходимым для жизни и работы, размер их мал, и нужна гигантская работа для того, чтобы они действительно во всем сравнялись с родительской. И вот, чтобы руководить этой работой, хромосомы деспирализуются, теряют четкие очертания и начинают вновь отдавать свою наследственную информацию, погрузившись в ядерный сок, где мы и застали их во время первого путешествия в ядро. Наступила интерфаза.

Итак, мы бегло познакомились с делением клеток, рождением новых городов-государств нашего удивительного царства живой природы. Не все клетки делятся. Многие после рождения выбирают путь чрезвычайного усложнения, специализации. Так возникают высокодифференцированные клетки (например, нервные). Но те клетки, которые вновь и вновь делятся, обманули время, познав секрет истинного бессмертия и бесконечно воссоздавая себя в новых и новых клеточных поколениях.