Человек состоит примерно из 50-70 триллионов клеток. Оценка немного расплывчата, но это вряд ли удивительно. Представьте себе, что мы каким-то образом можем разделить человека на все его индивидуальные клетки, а затем пересчитать эти клетки, со скоростью одной клетки в секунду. Даже при самой низкой оценке это заняло бы у нас около полутора миллионов лет, и это без остановки на кофе. Эти клетки образуют огромный спектр тканей, все узкоспециализированные и полностью отличающиеся друг от друга. Если только что-то не пошло очень серьезно не так, почки не начинают расти из верхней части нашей головы, и в наших глазных яблоках нет зубов. Это кажется очень очевидным – но почему они этого не делают?
Дифференциация клеток
Это действительно довольно странно, когда мы помним, что каждая клетка в нашем теле была получена из деления только одной стартовой клетки. Эта единственная клетка называется зигота. Зигота образуется, когда один сперматозоид сливается с одной яйцеклеткой. Эта зигота разделяется на две части; эти две клетки делятся снова и так далее, чтобы создать чудесное произведение, которое является полным человеческим телом. По мере их деления клетки становятся все более отличными друг от друга и образуют специализированные типы клеток. Этот процесс известен как дифференциация. Это жизненно важный фактор в формировании любого многоклеточного организма.
Если мы посмотрим на бактерии под микроскопом, то почти все бактерии одного вида выглядят одинаково. Посмотрите на определенные человеческие клетки таким же образом – скажем, поглощающую пищу клетку из тонкого кишечника и нейрон из головного мозга – и нам будет трудно сказать, что они были даже с одной и той же «планеты». Ну и что с того? Ну, большое " что " заключается в том, что эти клетки начинались с точно такого же генетического материала, как и все другие клетки. И мы действительно имеем в виду именно это – это должно быть так, потому что они пришли только из одной стартовой клетки, то есть зиготы. Таким образом, клетки стали совершенно другими.
Одно из объяснений этого заключается в том, что клетки используют одну и ту же информацию по-разному, и это, безусловно, верно. Но это не обязательно утверждение, которое ведет нас гораздо дальше вперед.
Использование генетической информации разными видами клеток
Гораздо интереснее исследование того, как клетки по-разному используют одну и ту же генетическую информацию. Возможно, еще более важным является то, как клетки помнят и продолжают делать это. Клетки в нашем костном мозге продолжают производить клетки крови, клетки в нашей печени продолжают производить клетки печени. Почему так происходит?
Одно из возможных и очень привлекательных объяснений состоит в том, что по мере того, как клетки становятся более специализированными, они перестраивают свой генетический материал, возможно, теряя гены, которые им не нужны. Печень – это жизненно важный и чрезвычайно сложный орган. Печень выполняет более 500 функций, включая переработку пищи, которая была переварена нашим кишечником, нейтрализацию токсинов и создание ферментов, которые выполняют все виды задач в нашем организме. Но имеется одна вещь, которую печень не в состоянии сделать – это транспортировка кислорода по всему организму. Эту работу выполняют наши эритроциты, которые набиты определенным белком-гемоглобином. Гемоглобин связывает кислород в тканях, таких как наши легкие, а затем высвобождает его, когда красная кровяная клетка достигает ткани, которая нуждается в этом важном химическом веществе, таком как крошечные кровеносные сосуды в кончиках наших пальцев ног. Печень никогда не будет выполнять эту функцию, поэтому, возможно, она просто избавляется от гена гемоглобина, который она просто никогда не использует.
Это совершенно разумное предположение, что клетки могут просто потерять генетический материал, который они не собираются использовать. По мере того, как они дифференцируются, клетки могут выбросить сотни генов, которые им больше не нужны. Конечно, может быть немного менее радикальная вариация на этот счет – возможно, клетки отключают гены, которые они не используют. И, возможно, они делают это настолько эффективно, что эти гены никогда больше не могут быть включены в этой клетке, то есть гены необратимо инактивированы.
Таким образом, сами клетки человека - достаточно интересная и, в то же время, уникальная структура, с которой ученым еще предстоит разбираться и разбираться. Ведь еще столько различных вопросов и нюансов, косаемых структуры клетки, их свойствами и характеристиками, не выявлены и не определены учеными.
