Этот и подобные ему вполне закономерные вопросы задали мне читатели статьи "Бактериальная клетка бессмертна, а человеческая - нет. Почему?".
Вот такой вопрос:
Ещё один:
В общем, назрела необходимость ответить развёрнуто, ведь моих поясняющих комментариев явно недостаточно.
Действительно, если клетка делится всего-то 50 раз, а затем прекращает, стареет и погибает, как это экспериментально вычислил американец Хейфлик, то клеточного потомства, полученного в результате 50-ти кратного деления первой клетки нашего тела зиготы, только-только хватит для построения тельца новорождённого младенца, а дальше что? Ещё с десяток клеточных циклов и смерть до появления первого зуба?
Итак, клеток, образовавшихся при 50-ти кратном делении зиготы, маловато будет! Как будем разрешать данное противоречие?
А природа уже разрешила его до нас. Сейчас расскажу об этом.
Да, клетки человеческого тела действительно способны делиться лишь около 50-ти раз, после чего они полностью выходят из строя (о причинах такого ограниченного количества делений читайте в статье "Почему мы стареем? Ответ генетиков"), но это справедливо далеко не для всех наших клеток. Есть среди них и те, чья способность к делению не ограничена. Именно такой и является оплодотворённая яйцеклетка - зигота, а так же несколько первых поколений образовавшихся от неё клеток. И у зиготы, и у первых нескольких поколений клеток эмбриона есть особенность, которая отсутствует у других клеток человеческого организма. Их хромосомные теломеры не укорачиваются во время самокопирования ДНК (а ведь именно постепенное укорачивание кончиков хромосом - теломер - причина ограниченного числа делений большинства наших клеток, надеюсь об этом вы уже прочитали в статье, ссылка на которую выше). Почему же у зиготы и её первоначального клеточного потомства теломеры не укорачиваются? А они содержат особый белок - фермент теломеразу, что восстанавливает хромосомы до их полной исходной длины. У остальных клеток хоть в ДНК и присутствует ген, с помощью которого можно синтезировать теломеразу, но ген этот в глубокой блокировке.
Зачем природе нужно было блокировать теломеразу, а вместе с этим ограничивать число клеточных делений? Природе пришлось выбирать между двух зол:
1) ограниченное число делений клеток и вместе с этим ограниченная продолжительности жизни многоклеточного существа;
2) неизбежное накопление патологических мутаций в клетках многоклеточного организма при неограниченном числе делений его клеток с последующей гибелью этого организма от рака.
Чем больше число копирований информации (ДНК), тем больше вероятность ошибок (мутаций) при этом. ДНК самокопируется перед каждым клеточным делением, потому с ростом числа делений растёт число мутаций, а ведь они и к онкологии могут привести с последующей гибелью не такого уж и пожилого организма.
Природа "выбрала" первый путь. При неограниченном числе делений клеток мы умирали бы ещё раньше, но не от старости, а от раннего рака.
А как быть с раз в неделю обновляющимися клетками нашей кожи (да и многих других органов)?
Как им это удаётся при ограниченном числе делений? Зародышевых клеток в организме ведь уже не осталось! Зародышевых клеток нет, но есть продолжатели их дела - клетки стволовые (бесконечно делящиеся зародышевые, кстати, тоже называются стволовыми - зародышевыми стволовыми клетками). Стволовые клетки, напомню, содержат активную теломеразу, а потому делятся неограниченное число раз и в нужный момент встают на место отработавших своё клеток кожи, крови, почек и других тканей и органов, превращаясь в них, но теряя при этом свой дар бесконечного деления. Вся проблема в том, что запас стволовых клеток со временем истощается, начинается это после 40-45 лет, а к 70-ти стволовых клеток в их "депо" уже совсем мало, потому старение организма всё же неизбежно.
Выводы:
1) только у высоко специализированных клеток человеческого тела есть предел делений - предел Хейфлика - примерно 50 раз;
2) стволовые клетки способны делиться бесконечно благодаря наличию фермента теломеразы, восстанавливающей длину их хромосом после каждого самокопирования ДНК;
3) поражение в правах ограничение числа делений высоко специализированных клеток - это природный механизм, защищающий наш организм от рака.
Кстати, раковые клетки - это ещё один тип клеток в организме, способных делиться бесконечно, потому что и они владеют активной теломеразой.
В следующий раз я расскажу о разновидностях и потенциальных способностях стволовых клеток подробнее.
Читать ещё по теме:
Самые точные биологические часы. Как их заставить повернуть вспять, а нас омолодиться?
