Возможности живой клетки

Возможности живой клетки

Огромная информационная насыщенность материала и интерес к непостижимым нашим умом способностям и возможностям живой клетки заслуживают отдельной книги. Здесь же мы лишь немного коснемся этой темы, чтобы читатель смог составить общее представление.

Информация клетки. Прошедший век открыл нам для размышлений, душевного восприятия и формирования мировоззренческих понятий об устройстве мира удивительные знания. Как оказалось, почти все клетки любого организма включают в себя полный комплект информации, необходимой для создания живого существа данного вида. То есть каждая его клетка, например сердца, глаза, кожи, «знает», как именно создается печень, вкусовой анализатор, мозг, да и весь организм в целом.

Например, жизнь любого организма после оплодотворения (в некоторых случаях и без него) начинается с единственной клетки, в которой заложена вся эта информация. После деления все клетки начинают организованно выполнять свою конкретную задачу: одни дают начало костям, другие – мышцам, третьи – печени, четвертые – мозгу.

Поскольку гены в каждой клетке способны дать начало любой части тела, то ученые предположили, что должны существовать какие-то специальные химические вещества, которые и отдают нужные команды генам. Например, гены определенных клеток в какой-то момент получают сигнал, что им пора начинать строить сложную «архитектуру» глаза по известным им чертежам и технологии, используя весь комплекс наследственной информации. А тем временем гены других клеток уже выполняют подобным образом организованную работу по построению, скажем, желудка.

Но откуда же химическим веществам известно, каким клеткам и в какое время отдавать приказы, чтобы именно в свое место поместить глаза, а в свое – желудок? Предопределенность такой специализации клеток, управляемой какими-то «умными» веществами, так и остается одной из многочисленных загадок.

Да и вообще, как считают ученые, клетка еще изучена слабо. Почти каждые 7—10 лет происходит открытие совершенно новой клеточной структуры. Мало того, функции давно уже открытых структур во многом до сих пор остаются неясными.

Как видите, не только нервная система во главе с мозговым центром, но и одна-единственная живая клетка предстает перед нами как огромный мир, полный нераскрытых тайн.

Выращивание клеток и тканей. Для того чтобы получить клеточную культуру, ткань животных или растений обрабатывают ферментами, что вызывает ее распад на клеточные элементы. Эти клетки выращивают при температуре тела в соответствующей для данного вида тканей среде с добавлением специальных веществ, что заставляет клетки расти и размножаться.

Одни из клеток требуют относительно простой среды, состоящей из неорганических солей витаминов и аминокислот. А для выращивания других нужна особо сложная среда, включающая микроэлементы, гормоны роста или пока не изученные вещества, встречающиеся, например, только в кокосовом молоке.

Ученые сумели получить даже непрерывные, «бессмертные», клеточные линии, которыми можно пользоваться десятилетиями. Кроме того, большинство клеток и тканевых культур хорошо переносят глубокое замораживание с помощью жидкого азота. В таком состоянии они способны храниться неограниченно долго (так создаются банки клеточных культур).

В настоящее время в прикладных целях широко используется метод выращивания специальных клеточных структур. Так, в Швейцарии создан биореактор, в котором под компьютерным контролем выращивается человеческая кожа, необходимая при лечении тяжелых ожогов. У пациента с непострадавшего участка тела берут кусочек кожи, из которого выращивается лоскут для пересадки на место ожога. При таком методе не происходит отторжения ткани. Швейцарский биореактор позволяет за 12 дней из 3 квадратных сантиметров кожи вырастить лоскут в половину квадратного метра.

Выдающимся достижением биологов стало выращивание в пробирке стволовых клеток, участвующих в «сборке» тела живого существа.

Нельзя не упомянуть и о методе создания артерий из культур клеток самого пациента. Они в 20 раз прочнее собственных артерий и, естественно, биосовместимы. Клеточные слои артерии выращиваются на пластиковой трубке в течение 7–9 недель, а затем пластик вынимается, и новый сосуд готов для хирургии.

«Хозяин» в чужом доме. Особенную самостоятельность и активность проявляют нервные клетки. Так, в условиях эксперимента клетки из серого вещества мозга одной крысы пересадили в белое вещество мозга другой крысы. И неожиданно для себя исследователи обнаружили у пересаженных донорских клеток быстрый рост аксонов – отростков, которые осуществляют передачу нервных импульсов. А далее еще интересней: 80 % этих клеток «пустили корни» в серое вещество мозга второго животного и стали передавать сигналы по новым направлениям так же ус

пешно, как и обычные нервные клетки хозяина.

Или, например, клетки костного мозга, пересаженные в другие ткани тела, способны реконструировать иммунную систему и стимулировать рост мускулов и костей у дистрофиков. А если в омертвевшую после инсульта ткань мозга впрыснуть культуру нервных клеток, взятых у пациента, то она приживается и через 24 недели восстанавливает его речь и подвижность.

Способность нервных клеток к самостоятельной деятельности позволяет «ремонтировать» спинной мозг. Проводятся успешные опыты на животных, в частности, на свиньях. Из нервных клеток земляных червей получают композит, «склеив» их полиэтиленгликолем. Затем с ним спрессовывают разорванные концы поврежденного спинного мозга свиньи. Проводимость мозга при этом возрастает до 58 %, и парализованные свиньи начинают бегать.

Непрерывное движение клеток. Отдельные клетки наделены очень важным свойством любого живого организма – находиться в постоянном движении. При этом они могут изменять форму, изгибать мембрану, ползать по поверхностям, пробираться через узкие проходы, плавать разнообразными способами в жидкости.

Движение одних клеток происходит благодаря работе псевдоподий – ложноножек. Эти непоседы передвигаются медленным шагом со скоростью 10–13 миллиметров в час. При таком движении, называемом в науке амебоидным, тело будто перетекает с одного места на другое.

Для других клеток характерен высокоскоростной способ передвижения за счет волокноподобных образований различной длины. Такие короткие образования, волоски, обычно называют ресничками, длинные – жгутиками. С помощью ресничек перемещаются, например, яйцеклетки в яйцеводах и слизь в дыхательных путях. А благодаря волнообразным движениям жгутиков передвигаются спермин растений и животных.

Клетка в процессе движения сохраняет свои границы, так как обладает своеобразным скелетом – цитоскелетом. Эта система построена из особых структур: белковых микротрубочек и микроволокон, пронизывающих всю цитоплазму. А двигательную функцию выполняют пучки из нитей, в состав которых входит, кроме других белков, – белок актин. Наличие цитоскелета не мешает плавающей в жидкости округлой клетке размером, например, в 10–15 микрометров проходить через 3—5-микрометровый капилляр. При этом шарик превращается в узкий тяж, а ядро – в палочку.

Клетки способны передвигаться и по различным поверхностям. Так, клетки эпителия (ткани, покрывающей поверхность кожи) на краях раны обладают очень важной для организма способностью. Они почти сразу начинают ползти на обнаженную раневую поверхность, чтобы ее быстрее затянуть.

Интересно, что клетки реагируют на поверхность в зависимость от ее состава: они не любят медь и не хотят приклеиваться к некоторым искусственным материалам.

Движение невозможно без информации о положении движущегося объекта и цели передвижения. Например, еще в эмбриональном периоде развития организма, когда закладываются ткани и органы, многие клетки активно переселяются в разные точки эмбриона. Они точно знают, в какой момент и куда им направляться. Каким образом регулируется это движение, пока остается загадкой.

Целенаправленное передвижение лейкоцитов. Лейкоциты – это белые кровяные клетки, предназначение которых быть защитниками организма. Они обязаны истреблять попадающие в него микроорганизмы и инородные частицы.

Для своей неутомимой деятельности лейкоциты наделены способностью проникать в самые дальние участки тела. При движении они выпускают ложноножки подобно амебам. У этих кровяных телец даже своя «походка», на которую влияет все: и как клетка выбрасывает ложноножку, и какой формы псевдоподии, и как быстро они образуются. Биологи способны по этим характерным особенностям определить почти каждый вид амеб, но пока не лейкоцитов.

Чтобы проникать через все препятствия, например через узкий капилляр, белые клетки даже при большом диаметре способны вытягиваться в узкий тяж. Для чего нужны такие преодоления препятствий?

Дело в том, что «родильный дом» лейкоцитов – кроветворные органы, а место их обитания находится в крови. Поэтому, чтобы попасть в кроветок, лейкоциты пересекают клетку и пролезают сквозь стенки кровеносного сосуда. Для этого их псевдоподии активно внедряются в стенку сосуда между ее клетками. А за ними сквозь этот узкий промежуток, вытягиваясь и причудливо изгибаясь, протискивается и весь лейкоцит.

При полученном сигнале «тревога!», скажем, если вы загнали грязную занозу, лейкоциты устремляются уже в обратном направлении – из крови через стенки сосуда в ткани. Далее они движутся к занозе, чтобы ликвидировать попавшие с ней инфицирующие бактерии.

Разве такие удивительные возможности клеток и их способность к самостоятельной деятельности не сравнимы с чудесами? Все в созданном мире живого сложно и целесообразно.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.