Питер Медавар - Наука о живом

Многие биологи, учитывая бурный рост клеток культуры ткани, отсутствие в них дифференцировки и другие внешние черты их сходства со злокачественными клетками, полагали, что при обратной пересадке в организм они должны превратиться в раковые клетки. Однако никакого прогрессивного роста при обратной пересадке не наблюдалось. Теперь мы знаем, что эти опыты не отвечали поставленным задачам, так как в те времена, когда еще не были выведены инбредные линии мышей, культуры, проверявшиеся на злокачественность, по необходимости пересаживались мышам, отличным по своему генотипу от тех, из чьих клеток эти культуры выращивались. Следовательно, такие клетки вызывали иммунный процесс отторжения, который их и разрушал (см. гл. 13). Как только ошибка в постановке экспериментов была исправлена, очень быстро удалось установить, что немалое число культур ткани действительно подвергается злокачественным перерождениям, {144} особенно в лабораториях, где присутствуют онкогенные (вызызающие рак) вирусы вроде вируса полиомы. Взятые в целом, эти эксперименты учат нас никогда не отчаиваться слишком рано при отрицательных результатах.

Эксперименты Хайфлика связаны также с явлением старения, которое будет рассмотрено в гл. 20.

Значение клеточной структуры. Теперь мы можем вполне уверенно ответить на вопрос, который, естественно, ставил в тупик ранних исследователей клетки, особенно тех, над чьими мыслями тяготело понятие «протопиазмы» — таинственного полифазного коллоида, описанного на стр. 15. В самом общем виде вопрос этот сводится к следующему: в клетке осуществляется широкая деятельность по синтезу и другим процессам обмена веществ и сама ее жизнь с несомненностью зависит от процесса дыхания, который требует чрезвычайно синхронизированного совместного действия целой серии ферментов. Каким же образом вся эта деятельность регулируется так, что нужное событие происходит в нужное время и в нужном месте? В рамках протоплазменной теории это было совершенно непостижимо: нет ничего удивительного, что Р. А. Петере выдвинул понятие «клеточный скелет». Принятый всеми ответ на эту загадку удалось получить только благодаря использованию электронной микроскопии, в частности электронных микроскопов со средней разрешающей способностью. Ответ этот заключается в том, что синхронное выполнение всех многообразных действий клетки имеет структурную основу и что клетки заполнены вовсе не однородной слизью, первозданной или же чрезвычайно хитро сбалансированной, как это считалось в последние дни существования протоплазменной теории, а сложными, плотными на вид органоидами вроде ядра или уже упоминавшихся выше митохондрий, которые обеспечивают материальную опору для пространственного расположения ферментов, осуществляющих обмен веществ в клетке. Среди этих внутренних структур, особенно у клеток, предназначенных для синтеза или секреции, наиболее заметна эндоплазматическая сеть — извилистая внутренняя решетчатая система канальцев, тесно связанная с крошечными круглыми частицами, рибосомами, которые {145} служат в клетке местом сборки белковых макромолекул. Внутри ядра находятся более мелкие объекты такой же, как оно, формы — ядрышки, хранилища одного из видов нуклеиновой кислоты, играющего важную роль в синтезе клеточных белков (см. гл. 12). К органоидам, у которых связь молекулярной структуры с их функциями вполне ясна, относятся, естественно, и сами хромосомы, состоящие из ДНК, образующей с основным белком солеподобное соединение. В гл. 3 было объяснено, что функция ядра по переносу генетической информации обеспечивается и выражается молекулярным строением нуклеиновой кислоты внутри хромосомы. Митохондрии имеют характерную эллипсовидную форму и заполнены плотно уложенными поперечными перегородками, кристами, благодаря которым они, по-видимому, замечательно приспособлены для управления ферментами, занимающимися клеточным дыханием. Хотя большая часть компонентов митохондрий синтезируется согласно инструкциям, содержащимся в ядре клетки, сами митохондрии, как ни удивительно, обладают некоторым количеством ДНК, которая, таким образом, не вся сосредоточена в ядре. Это очень подвижные клеточные органоиды, и каждая митохондрия формируется заново только там, где до этого существовала другая митохондрия; размножение их представляет собой процесс, очень похожий на простое деление пополам. Существует интереснейшее предположение, подтвержденное немалым числом косвенных свидетельств, что митохондрии начали свой эволюционный путь как бактерии и, став сперва внутриклеточными паразитами, превратились впоследствии в необходимых симбионтов. Никому еще не удалось успешно выращивать митохондрии вне клетки, как выращиваются многие бактерии, но это вовсе не наносит смертельного удара по гипотезе об их бактериальном происхождении, поскольку совершенно не исключено, что их все-таки удастся вырастить, если будут подобраны правильные условия: ведь надо помнить, что существуют некоторые бактерии, особенно мико-бактерии, которые тоже очень трудно выращивать в бесклеточной среде вне организма.

Почти все упоминавшиеся до сих пор органоиды при правильных условиях легко различаются в клетке {146} под микроскопом, хотя, как известно, хромосомы невидимы в покоящемся ядре, т. е. в ядре между его делениями. Это никогда никого не смущало, так как генетические свидетельства подтверждают их присутствие в ядре, находится ли клетка в процессе деления или нет. Время от времени, однако, очертания какой-то странного вида хромосомы могут проступить сквозь ядерную оболочку, так что она становится видимой и между делениями; факт этот не только любопытен, но и полезен, поскольку наличие еще одной Х-хромосомы позволяет распознать женскую клетку, подготовленную к микроскопическому исследованию, а такая возможность определить «пол» клетки оказывается неоценимой, когда важно быть уверенным в происхождении клетки или ткани. Кое-какие локомоторные устройства, свойственные простейшим, встречаются и у некоторых клеток более высокоразвитых организмов: из них уже упоминались псевдоподии, а кроме того, имеются жгутики у сперматозоидов и реснички у некоторых эпителиальных клеток, например выстилающих трахею. Строение ресничек и жгутиков в общем сходно — это тончайшие выросты клеточной оболочки, и способ их действия в основном тоже одинаков: самовозбуждающиеся волнообразные сокращения распространяются от основания к концу и вызывают змееобразные движения — такие же, какие возникают у веревки или длинной полоски кожи, если мы попробуем взять ее за конец и, раскачав движением руки*, создадим бегущую по ней волну. Ресничка так коротка, что на ней не может образоваться одновременно больше одной волны, и, поскольку эта волна проходит то по одной ее стороне, то по другой, кажется, будто реснички «хлещут из стороны в сторону», — крайне неточное описание их работы. С молекулярной точки зрения сокращения ресничек, жгутиков и мышечных волокон близки и по своей природе. В многоклеточных организмах реснитчатые клетки часто встречаются в тех местах, где они должны перемещать по поверхности жидкость или слизь — например, в трахее и вообще в дыхательных путях. {147}