Они не содержат ДНК, изабавляются от собственного ядра, живут 120 дней и безжалостно уничтожаются селезенкой
Красные кровяные тельца (эритроциты) - самые многочисленные клетки в теле человека. И они — единственные клетки в организме человека, которые избавились от собственного ядра и не содержат в себе ДНК. Почему так вышло?
В норме любая обычная живая клетка содержит в себе ядро, в котором плотно упакованы молекулы ДНК с инструкциями для развития, функционирования, роста и размножения. Но эритроциты у млекопитающих — это отдельная история.
Процесс создания эритроцита — это происходит в костном мозге. Когда эритроцит только рождается (его называют эритробластом), это вполне нормальная клетка: у нее есть ядро, митохондрии. Но затем включается генетическая программа, которую ученые называют энуклеацией.
Клетка начинает сжиматься. Ее ядро смещается к краю, а потом эритроцит буквально «выплевывает» ядро наружу. Убирают этот мусор, дежурящие рядом клетки-чистильщики макрофаги. Как только ядро оказывается снаружи, макрофаг тут же его поглощает и перерабатывает.
В итоге в кровоток попадает пустая лишенная ядра и способности к размножению кровяная клетка - «ретикулоцит». Через пару дней она теряет последние остатки органелл и становится зрелым эритроцитом.
К чему такие жертвы?
Чтобы места было больше. Ядро в клетке занимает уйму места. Избавившась от него, клетка может набить себя гемоглобином под завязку. Гемоглобин — это белок-переносчик кислорода. Больше гемоглобина — больше кислорода для организма.
Кроме того без жесткого ядра эритроцит становится пластичным. Он принимает форму двояковогнутого диска (как пончик без дырки). Это позволяет ему протискиваться через капилляры, которые в два раза уже его самого.
Избавиться от ядра — это только полдела. Вы же помните из школьной программы, что такое митохондрия? Это «энергетическая станция клетки». Но эритроциты избавляются даже от них.
Дело в том, что митохондрии потребляют кислород, чтобы вырабатывать энергию. Если бы эритроцит оставил их, он бы по дороге использовал весь кислород, пока несет его к месту назначения. В итоге эритроцит живет на анаэробном гликолизе — потребляет глюкозу, не используя драгоценный газ, который транспортирует.
А вот у лягушек и птиц эритроциты с ядрами
У птиц, рептилий и рыб эритроциты действительно есть. Долгое время считалось, что млекопитающие избавились от ядер в эритроцитах, чтобы поддерживать температуру тела и высокий метаболизм. Это позволило нам развить сложный мозг, который требует нереального количества кислорода.
Но птицы тоже теплокровные и у них быстрый метаболизм. Например, у колибри сердце бьется со скоростью 1200 раз в минуту. И при этом их эритроциты содержат внутри себя «бесполезное» ядро.
В 2021 году ученые сравнили кровь сотен видов птиц и млекопитающих и пришли к выводу, что кровеносная система птиц справляется с доставкой кислорода ничуть не хуже. Их клетки просто немного крупнее, а капилляры чуть шире. Получается, что мы в этом плане не совершеннее.
Эволюция млекопитающих пошла по пути миниатюризации капилляров, и нам пришлось пожертвовать ДНК, чтобы кровяные тельца не застряли в сосудах. Это не столько апгрейд, сколько вынужденная мера.
Эритроциты - биологические дроны-ловушки
Но эритроциты, не только контейнеры для перевозки кислорода. Оказывается, наши эти клетки могут быть хитрее, чем считалось раньше думали.
В 2021 году исследование американских ученых, показало, что эритроциты работают как иммунные ловушки. На их поверхности нашли рецептор TLR9. Он ищет чужеродную ДНК.
Если в кровь попадает бактерия или вирус, эритроцит «чует» их ДНК, связывает её и совершает камикадзе-атаку, сигнализируя иммунной системе: «уничтожьте меня, я поймал заразу!».
То есть, избавившись от своей ДНК, они стали идеальными сенсорами для чужой. Эритроцит — это не просто мешок с кислородом. Это патрульный дрон-камикадзе.
120 дней и в утиль
Поскольку у эритроцита нет ДНК, он не может синтезировать белки. А раз он не может ничего синтезировать, то он не может себя чинить. Любая поломка или износ мембраны — и всё, конец.
Приблизительно через 120 дней активной работы эритроцит изнашивается настолько, что теряет пластичность и уже не может пролезть через узкие капилляры в селезенке и его съедают макрофаги. Железо из гемоглобина идет на переработку, а остатки превращаются в билирубин, который потом окрашивает кал в коричневый цвет.
Такая вот сансара... и парадокс: чтобы мы могли жить, триллионы наших клеток должны отказаться от самой сути жизни — от своего ядра.