Миньона Яновская - Очень долгий путь [Из истории хирургии]

Почему человек или животное, рождающиеся из одной единственной яйцеклетки, состоят из не поддающегося подсчету колоссального числа разновидностей клеток? Каким образом клетки, содержащие в своем ядре одинаковый генетический материал, оказываются столь разнообразными? Как получается, что изначальная материнская клетка, вместо того чтобы множество раз воспроизводить самое себя, путем деления развивается в организм, состоящий из множества высокоспециализированных клеток, не способных заменить друг друга? Например, почему клетки печени годятся только для выполнения функции печени, а клетки сердечной мышцы — для выполнения насосной функции сердца?

Клетка состоит из двух частей: ядро — центр управления, в котором содержатся носители наследственных признаков — гены; и цитоплазма — фабрика, где синтезируется белок. Обе части теснейшим образом связаны друг с другом, и без прямой и обратной связи не могут существовать. Ядро, получая от цитоплазмы сведения о ее потребностях, отдает приказы, планируя деятельность цитоплазмы. Если не последует приказа — фабрика ничего не станет производить; если управление не будет знать о положении на фабрике, оно не сможет отдавать рациональные приказы.

Как «приказы», так и «сведения» вполне разумны, иначе в организме наступил бы полный хаос, скажем, вырабатывались бы сплошь только клетки кожи или одни лишь костные клетки. Но в действительности клетки «рождаются» только строго определенные, причем в великом множестве и очень тонко специализированные.

И опять-таки в изначальном счете все они происходят из одной яйцеклетки.

Вывод, который напрашивается после того, как исследователи подняли многие завесы и заглянули во многие прежде недоступные процессы, сводился к следующему: очевидно, в каждой клетке остаются неиспользованные гены, в нормальных условиях размножения не активные; но гены эти никуда не исчезают, быть может, на протяжении всей жизни организма и в каких-то определенных условиях могут стать активными.

Регенерация — самовосстановление — органов у низших животных (например, хвост у ящерицы) на этом свойстве генов и основана.

А теперь после экскурса в собственно генетику вернемся к нашим лягушкам — к лягушкам доктора Д. Гердона.

Тонким пучком ультрафиолетовых лучей доктор Гердон разрушал ядро неоплодотворенной лягушачей икринки. В освободившееся место погружал ядро, взятое из ткани, выстилающей внутреннюю часть кишечника. В результате получалась лягушка.

С детства нас учили, что нельзя в арифметических задачах складывать качественно различные вещи, например кошку с собакой. В жизни это оказалось возможным: если сложить две качественно различные единицы — ядро кишечной клетки и цитоплазму икринки, получится третья качественно иная «вещь» — лягушка. Причем, если оба слагаемых берутся от разных лягушек — например, серой и зеленой — в «сумме» получится та лягушка, от которой взяли ядро.

Но иллюзион только начинался и не случайно имен-но с клеток кишечника.

Клетки растущего головастика беспрерывно делятся. Кишечные же клетки продолжают деление часто и у взрослой особи. Но, разумеется, если клетка высоко специализирована (а кишечные клетки именно таковы), она должна действовать одним и тем же, раз навсегда заведенным образом: делиться исключительно на эпителиальные клетки кишечника. Так оно в жизни и бывает — из кишечника самопроизвольно не «рождается» ни нервная, ни мышечная ткань. И если, допустим, в ядре этих клеток и содержатся какие-либо другие гены, то они всю лягушачью жизнь остаются неактивными, находятся в спящем состоянии, и о том, что они существуют, можно только догадываться.

Собственно, теперь уже надо сказать, можно было догадываться — опыты Гердона и сотрудников перевели категорию предположений в категорию доказанных фактов. Ибо, если бы в ядре кишечной клетки не были закодированы генетические признаки всех решительно клеток целого организма, как бы тогда получилась лягушка?

С другой стороны, внутри кишечника не прыгают готовые лягушки, а функционирует нормальная слизистая оболочка, состоящая из нормальных эпителиальных клеток.

Ядро клетки владеет информацией о строении всего организма, но использует только ничтожную долю этой информации — ту ее часть, которая нужна для создания, в данном случае кишечника; все остальные сведения хранятся на дне его «памяти» — первый факт, показанный в опытах доктора Гердона.

То, что забыто, но не мертво, можно вызвать к жизни; нужны особые обстоятельства, из ряда вон выходящее положение, нужен толчок. Толчок дает цитоплазма — ядро все «вспоминает». Это второй факт, доказанный экспериментом.

Но цитоплазма, по-видимому, содержит вещество, не только стимулирующее «память» ядра, но и заставляющее его начинать деление, размножаться. Это третий вывод.

Самое поразительное то, что, размножаясь, ядро клетки кишечника вовсе не воспроизводит себе подобных — оно воспроизводит целую лягушку; т. е. ведет себя так, как будто бы является клеткой-матерью оплодотворенного лягушачьего яйца.

Эти тончайшие эксперименты заняли у исследователей не один год. Не все сразу ладилось — головастики «рождались» и вскоре погибали, так и не превратившись в лягушку. Техника опыта настолько сложна и требует такой осторожности и точности, объект операции так мал, что в большинстве случаев ядро повреждалось, и даже головастики «вылупливались» только из 30 процентов оперированных клеток. Можно себе представить, как обрадованы были ученые, когда в конце концов добились превращения головастиков в половозрелых лягушек!

Лягушка рождала многочисленное потомство, что ей и было положено от природы. Но сама-то она произошла из одного-единственного ядрышка, взятого из кишечника…

Это те минуты в жизни ученых, которые оправдывают любой труд, самые напряженные усилия, заставляют забывать обо всех неудачах — и снова пускаться в лабиринт поисков, еще более трудных и напряженных.

Следующая серия опытов показала необыкновенную мощь стимулирующего вещества цитоплазмы. На сей раз брали ядра из клеток мозга не головастика, а лягушки — эти клетки во взрослом состоянии никогда не делятся. Подсаженные в лишенную собственного ядра икринку, они через час начали готовиться к делению.

Еще серия опытов — снова удивительные факты. Оказывается, цитоплазма способна не только вызывать деятельность генов, которые в течение всей жизни животного не функционируют, но и подавлять активность ядерных генов, если в данный момент этого требуют нужды цитоплазмы.

Что же это за волшебный ключик, спрятанный в недрах безъядерной икринки? Ключик, который по «собственному усмотрению» может регулировать активность (или пассивность) ядерных генов?