Лев Мухин - Планеты и жизнь

Он часами рассматривал срезы пробки, листья растений, слюну, кровь, циркулирующую в хвосте саламандры, соскобы с собственных зубов... Именно тогда и удалось Левенгуку обнаружить живые существа, которые теперь ученые называют бактериями и простейшими. Он же называл их "зверьками".

Левенгук обладал редкой изобретательностью и отточенным мастерством в шлифовке и оправке своих линз.

Все это давалось огромным, тяжелым трудом и упорством. Свое искусство Левенгук хранил в тайне и, несмотря на просьбы других ученых, упорно отказывался открыть секреты мастерства.

Чтобы выяснить истинные размеры изучаемых объектов, Левенгук использовал метод сравнения, выбирая в качестве "эталонов" песчинку, зерно горчицы, глаз вши, а позднее волос и клетки крови. Поразительно, как еще в XVII веке удалось установить, что размер песчинки более чем в миллион раз превышает размер некоторых "зверьков". Исследования Левенгука составили эпоху в микробиологии. Его уникальные отчеты о наблюдениях начиная с 1647 года, находятся в Лондонском королевском обществе. Торговец сукном из Голландии стал членом этого общества.

В 1667 году английский врач и ботаник Р. Гук, рассматривая в микроскоп срез пробки, с удивлением обнаружил, что ее внутренняя, не видимая невооруженным глазом структура напоминает пчелиные соты. Утверждение, что клетки представляют собой основные единицы, из которых построено все живое, может показаться сегодня очевидным (тривиальным), но впервые клеточная теория была сформулирована лишь в 1839 году ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Шванном. Эти исследователи пришли к открытию новой теории независимо, изучая растительные и животные ткани.

Наконец, в 1859 году Р. Вирхов сформулировал знаменитый принцип omne cellula e cellula (каждая клетка из клетки).

В течение последующих ста с лишним лет ученые продолжали дело Левенгука и выяснили внутреннюю структуру единицы живого -- клетки. Вместо старого представления о капле протоплазмы сформировалась новая точка зрения, согласно которой каждая клетка -- эго крохотная фантастически сложная и сбалансированная машина, даже скорее не машина, а целая "молекулярная фабрика" с отдельными цехами. Если бы настоящая фабрика и завод работали с такой же точностью и экономичностью, как неповрежденная клетка, вопрос о невыполнении плана просто никогда бы не возникал.

Отдельные "цехи" клетки биологи называют органелламн. Каждая органелла выполняет специальную функцию

Что же представляет собой эта "молекулярная фабрика"?

Рассмотрим некий "синтетический" образ клетки, так как в природе не существует клетки, которую можно было бы считать типичной Итак, от внешней среды клетку отделяет очень тонкая оболочка толщиной каких-нибудь 100 ангстрем (ангстрем - десятимиллионная часть миллиметра). Клетки, принадлежащие к одному и том же типу и сходные друг с другом, могут объединяться, образуя ткань, в которую нет доступа клеткам других типов.

В этом взаимном притяжении и отталкивании клеток центральная роль принадлежит клеточной оболочке - мембране. Мембраны кровяных телец, эритроцитов, выполняют другую, не менее интересную работу. Они способны отличать ионы натрия от ионов калия. Ионы калия проникают в клетку, а ионы натрия мембрана "не пускает" внутрь. Иными словами, осуществляется активный перенос ионов. Кроме того, мембрана умеет механически втягивать в клетку большие молекулы и микроскопические частицы.

Внутри клетки, как мы уже говорили, находятся органеллы. Наиболее важные из них - хлоропласты клеток зеленых растений и митохондрии, встречающиеся как у животных, так и у растений. Эти органеллы - силовые станции всего живого на Земле. Именно в хлоропластах происходит связывание энергии солнечного света в процессе фотосинтеза. В митохондриях же извлекается энергия, заключенная в химических связях поступающих в клетку питательных веществ.

Для аккумуляции химической энергии в клетке природа выбрала только одно универсальное соединение с длинным и труднопроизносимым названием "аденозинтрифосфат", или, как его сокращенно принято называть, АТФ. Молекула АТФ - универсальное депо, распределяющее химическую энергию для самых различных нужд живой клетки.

Итак, митохондрии, хлоропласты, мембраны. Что еще есть внутри клетки7" Органеллы, которые называются лизосомами. Как всякое живое существо, клетка должна питаться и переваривать поступающую в нее пищу.

Роль желудка в клетке и выполняют лизосомы, а роль желудочного сока специальные белки - ферменты, разрушающие большие молекулы - пищу клетки.

Интересно, что лизосома, в свою очередь, окружена тонкой мембраной. Для чего это нужно? Если бы не было мембраны, клетка быстро "съела" бы себя, поскольку ферменты лизосом очень активны. Разрыв мембраны лизосом и освобождение ферментов приводит к лизису (растворению) клеток.

Заметим, что почти все реакции в клетке происходят в жидкой фазе. Жидкость, заполняющая внутренность клетки, называется цитоплазмой.

В клетке существуют также небольшие гранулы, на которых происходит синтез белка, Они называются рибосомами.

И, наконец, клеточное ядро, хранилище генетической информации, генофонда, клеточной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Именно здесь и начинаются процессы деления клетки. Естественно, что ядро также имеет свою мембрану.

Создание современной картины строения клетки потребовало развития сложнейшей аппаратуры. Чтобы закончить описание анатомии клетки, нужно сказать несколько слов и о ее размерах. Такое простейшее, как, скажем, амеба, имеет размер в одну сотую часть сантиметра, то есть представляет собой довольно крупную и поэтому очень удобную для изучения клетку. Амеба в десять раз крупнее клетки ткани млекопитающего и в сто раз больше бактерии. Размер обычной бактерии составляет несколько микрон. А самые маленькие живые существа? Не будем сейчас говорить о вирусах, так как самостоятельной жизни они вести не могут. Известно, что только внутри клетки-хозяина вирусы проявляют свою активность. Поговорим о самых мелких живых системах - бактериях.

Еще в конце XIX века великий французский химик и микробиолог Л. Пастер, изучая плевропневмонию, воспаление легких крупного рогатого скота, пришел к выводу, что некие микроорганизмы являются возбудителями этой болезни. Но выделить их Пастеру не удалось. Только в 1931 году, когда в распоряжении бактериологов оказались фильтры, диаметры отверстий которых точно известны, было установлено, что возбудители плевропневмонии - крохотные бактерии, размером с вирус. Их диаметр всего одна десятая микрона.

Шли долгие споры, бактерия это или вирус. Сравнительно недавно, в 1962 году, были получены доказательства того, что это бактерии. Исследования показали, что микоплазмы, так были названы эти мельчайшие организмы, растут на специальных питательных средах и порождают копии самих себя, а значит, это не вирус, а бактерия.