Жизнь на нашей планете устроена на основе клетки - простейшей единицы, которую мы можем однозначно идентифицировать как живой организм. Клетка микроскопический восхитительный мир, в котором что-то происходит, но совершенно непонятно как. Клетка питается, удаляет элементы жизнедеятельности, взаимодействует с другими клетками, строя сложный многоклеточный организм, размножается. Как? Откуда она знает, как это делать?
Понимание работы клетки будет означать раскрытие секрета самой жизни. Микробиология появилась сразу после изобретения микроскопа Антони ван Левенгуком в XVII веке. Научные знания в то время находились еще в зачаточном состоянии, не было представления не то что о генетике, биохимии и биофизике, даже об эволюции. Левенгуку даже приписывают фразу, которая якобы звучала как: "Бог нарочно сделал этот мир таким маленьким, чтобы мы не лезли в него".
Левенгук изобрел микроскоп вовсе не для того, чтобы открывать секреты микромира, а для определения качества тканей, так как некоторое время занимался торговлей текстилем
Тем не менее ученые изготавливали микроскопы и лезли в мир микроскопических существ. Однако каждый, кто пробовал себя перед окуляром микроскопа знает, что для изучения препарата его следует как-то обездвижить, иначе разобраться в мельтешении пятен и точек будет очень сложно. Используя химические вещества, исследователь неизбежно убивал изучаемую клетку и в результате, даже добившись минимальных видимых повреждений препарата, получал статичную картинку. В живой клетке мешает наблюдению постоянное движение цитоплазмы, перемещение органелл, но как понять, что происходит внутри клетки на молекулярном уровне.
В 1960-х годах Осаму Симомура в университете Нагоя изучал медузу экворея, которая умела светится. Он выделил из тканей медузы люминесцентный белок экворин. В результате долгого и кропотливого исследования оказалось, что экворин инициируется с ионами кальция без окисления, то есть светящийся фрагмент прочно связан с белком, а не светится сам по себе. Это открытие дало потрясающие возможности в исследовании работы клетки, и награда, Нобелевская премия, нашла своего героя в 2008 году, когда методики исследований на основе открытия Симомуры уже прочно вошли в быт множества лабораторий по всему миру.
Белок экворин имеет одну замечательную особенность. При воздействии на него светом определенной длины волны, он начинает люминесцировать, светится. Если встроить белок в молекулу, мы обнаружим ее в любой части клетки. Дальше все просто (условно просто, мы с Вами не справимся). В участок генома, кодирующий исследуемый белок, встраивается ген экворина. Вместо обыкновенного белка, клетка начинает производить белок, который состоит из светящейся эквориновой части и стандартной, рабочей. Наблюдая за светящимися белками внутри клетки мы с помощью современных микроскопов (у Левенгука не получилось бы) можем проследить весь путь белка внутри живой клетки, от места его производства до места назначения.
Эта методика световой отметки отдельных белков сильно продвинуло наше понимание механизмов работы живой клетки. Мы например, теперь знаем, что цитоплазма переносит вещества с умопомрачительной скоростью. В ней содержится целый букет соединений, предназначенных для разных задач. Клетка не похожа на склад или машину, в которой все детали на своем месте и достаются по мере необходимости. Складом является все свободное пространство клетки. Это постоянно движущийся конвейр, в котором содержаться все необходимые белки, произведенные рибосомами, хаотически разбросанные в цитоплазме, движущейся в общем-то случайно.
Представление о том, что клетка как-то понимает, куда доставить то или иное вещество оказалось ошибочным. Не обнаружено никаких свидетельств прямой доставки белка в точку сборки. Скорее это похоже на игру, в которой одному ребенку предложили ловить красные шарики, второму - желтые, а третьему - синие. И пустили мимо по кругу поток этих самых шариков в ассортименте. Если синие шарики кончаются быстрее красных, в поток добавляются синие шарики, если кончаются желтые шарики - добавляются они. В этой аллегории шарики - это белки клетки, а дети - химические соединения органелл клетки с открытыми связями, к которым могут присоединиться эти белки.
Иными словами, живая клетка постоянно производит все нужные ей вещества. Белки поступают в цитоплазму и болтаются в ней, пока по законам химии не прицепятся к той части клетки, где они нужны. Ядро клетки поддерживает постоянную концентрацию нужных веществ, продуцируя РНК, командующую рибосомам, что именно производить.
Все это очень увлекательно и поразительно. Однако клетка хранит еще немало секретов и тайн. Например, команды ядра зависят от взаимодействия клетки с другими клетками. Так вырастают клетки разных тканей организма. Как передаются эти команды? Как вообще возникла клетка из хаоса элементов? Исходя из логики развития научной теории, мы обоснованно предполагаем, что клетка появилась естественным путем, а как именно, несомненно ответят новые поколения исследователей.
И как всегда, мы будем благодарны Вашим лайкам и репостам! Наш долг бороться
с невежеством и рассказывать об удивительном мире знаний! Присоединяйтесь
к нам.
