О клетках в нашем организме. Часть вторая.

Клетка — кирпич… Даже обидно. Да где найдете вы хоть два кирпича, способных угадать свое назначение? И тут же аккуратнейше его выполнить? А клетки только тем и заняты, что строятся по какому-то им одним ведомому плану. Ни прорабов здесь, ни десятников, укладчика и то, ни одного не видно. Все уместилось в микроскопическом клочке живой ткани, что сам себе инженер, сам — тачка и подъемный кран. Глаз только поспевай за этим замечательным «кирпичом».

Вот он столкнулся с соседним и сразу замер на месте. Запущен механизм узнавания. Клетки пытаются «разглядеть» друг друга, как прохожие в сумерках, по знакомым приметам. Носовые тягачи заглохли, но проходит время, и кормовые вдруг дают полный назад: клетки не могут соединиться, они разные. Кормовые тягачи быстро растаскивают их в стороны, каждая продолжает путь. Но он не далек. Клеток так много, что тут же их ждут новые встречи.

Но что это за межклеточная сигнализация? Она пока на редкость загадочна. Это, как ныне говорят, один из «черных ящиков» природы: мы видим результат каких-то сложных процессов, а что происходит внутри ящика, то бишь, в самой клетке, — неизвестно. Быть может, клетки «объясняются» с помощью зарядов или молекул, расположенных на оболочке. Такая техника связи вполне возможна, но срабатывает она лишь при самом тесном контакте, а его-то порой и не видно: клеткам случается опознавать друг друга с расстояния очень короткого, в доли миллиметра, однако и не рядом. Значит, есть какие-то другие, вероятно, химические посредники, вещества-депеши, загодя сообщающие клетке о приближении ее однокашниц.

Догадка, что и говорить, заманчивая. Как только ее проверить? Поставили между двумя родственными колониями клеток заслон — целлофановую пластинку, и связь сразу оборвалась, взаимодействия как не бывало – целлофан не пропускает большие молекулы, вещество связник остановилось перед глухой преградой. Зато через крупнопористый агар молекулы проходят легко — колонии вновь наладили двустороннюю сигнализацию. Выходит, и впрямь есть какие-то химические гонцы, молекулы-курьеры, снующие меж клетками.

Догадка о молекулярных посредниках дала толчок целой серии остроумных опытов, навела биологов на интересные мысли. Встречи и контакты на клеточном уровне были так загадочны, что исследователи решили проследить их шаг за шагом, час за часом. Аппарат замедленной съемки увековечил события, разыгравшиеся в чашке. Когда эту кинохронику пустили с обычной скоростью, героини фильма заметались по экрану из угла в угол, они сшибались, расходились, вновь наскакивали на случайных попутчиц. Никто никого не притягивал и не отталкивал, но стоило встретиться двум печеночным или почечным клеткам, они мигом сцеплялись и замирали на месте. Вскоре на них набредала третья — и сразу входила в контакт… К концу фильма почти все блуждающие клетки размежевались по принадлежности.

Как же удалось им найти свое место, кто указал им путь? Скорее всего, вещество-связник, выделенное оболочкой. Видимо, у него двойное назначение: сначала быть для сходных клеток чем-то вроде опознавательного знака, а потом, собрав их вместе, стать скрепляющим цементом.

Не худо придумано: клетка вырабатывает вещество, ей же самой предписывающее, как и где располагаться! Чертеж многоярусной клеточной конструкции, план будущей ткани заключен в каждой ее детали. Сходные клетки как бы строят леса, по которым из них же воздвигается дом.

Смелая догадка, но не такая уж рискованная. Если разобраться, биологи давно признали за химическими веществами роль межклеточных посредников. В организме действует целая система молекулярных агентов жизни. Одни, вроде гормонов, пользуясь кровотоком, одолевают большие расстояния, путешествуют от надпочечников к мозгу, от поджелудочной железы к печени; другие, подобно ферментам, работают обычно неподалеку от места рождения, чаще даже внутри клетки, а иным досталась служба на ее поверхности. Именно эти наружные, как бы смазывающие клетку вещества и определяют ее отношение к соседям.

Для них, кстати, не существует проблема несовместимости тканей. Почечные клетки из двух зародышей — мыши и цыпленка — отлично ужились в одной чашке и, как положено, построили настоящие клубочки и канальцы.

Почечные клетки мыши проявили прямо-таки удивительную терпимость к цыплячьим собратьям. И напрочь, отвергли союз с кожными и хрящевыми клетками своей же хозяйки. Чужие, но однотипные оказались им ближе единоутробных, да взятых из посторонней ткани.

Выходит, сигналы вещества-связника понятны всем сходным клеткам, независимо от их первородителей.

Отличными сигнальщиками обзавелся живой организм! И пока они управляют клеточным хозяйством, никакие аварии ему не страшны. Растущая ткань всегда под присмотром мощных химических регуляторов. Как бы ни были подвижны ее клетки, куда бы ни забросила их кочевая жизнь, бесперебойная служба связи не даст им сбиться с пути, обязательно соберет вместе.

Но собрать орган или ткань — это полдела: нужно еще их наладить, чтобы с первой минуты жизни работали безотказно, в полном согласии с остальными деталями тела. Запустить, скажем, разом всю нервную систему, да так, чтобы один нерв двигал глазом, другой нес в мозг зрительные сигналы, третий — болевые ощущения… Готовность к жизни — тут залог самой жизни.

НА МОНТАЖЕ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Если врачи проведут когда-нибудь соревнование на точность диагностики, первый приз наверняка достанется невропатологам: их проницательность общеизвестна. Не успеет иной пациент переступить порог кабинета, еще рта не раскрыл, а доктор по нервным болезням наперед знает, о чем пойдет речь. Походка больного, поворот туловища, нечаянная гримаса порой говорят ему больше многих слов. Как часовой мастер определяет на слух поломанную деталь, так врач устанавливает иногда диагноз, едва взглянув на своего пациента.

Со стороны прямо-таки рентгеновский глаз у коллеги-невропатолога. А на поверку дело куда проще: он отлично знает анатомию и как бы держит перед мысленным взором атлас нервной системы человека. Эта монтажная схема проводящих путей тела — ключ к его поломкам. Наметанный глаз улавливает малейшее выпадение функций — симптомы недуга, прервавшего проводимость нерва.

Гораздо труднее невропатологам дается лечение: нервные болезни, пожалуй, самые неподдающиеся из всех недугов. Нейрохирурги не без тайной гордости говорят, что не знают простых, легких операций. Кто станет спорить: мозг да и периферические нервы тела не очень приспособлены к ножу. Зато обнажив их, опытный хирург удивительно быстро разбирается в хитросплетении пучков и волоконец, природа как бы вознаградила его тяжкий труд их точной анатомией.

Не скажу, прост, да и не всегда одинаков монтаж нервной системы, но на редкость четок. Даже молодой оператор не спутает в спинном мозге пучок болевых нервов с волокнами глубокого мышечного чувства.

Взглянув хоть раз на эту сеть разнокалиберных стволов и веток, навсегда потеряешь охоту сравнивать нервы с проводами. Какой же кабель сумеет всякий раз так тонко определить свое техническое назначение — подключиться к какому-нибудь мускулу, войти в контакт с важным органом. Ведь даже биохимики со своими сверхточными реакциями не могут найти разницы между двумя скелетными мышцами, отличить, скажем, грудную от бицепса. А нервная система преотлично узнает своих «абонентов» и каждого вызывает поименно. Так что левая рука может и не знать, что делает правая, зато мозг безотказно руководит обеими. Да в придачу еще сотнями больших и малых мышц.

Как же управляется он с этой громадой мускулов, кто помогает нервной системе впервые установить связь с многочисленными абонентами? Скорей всего, они сами. Связь между мышцами и мозгом двусторонняя, депеши идут в оба конца: сверху вниз — приказы, в обратном направлении — доклады об исполнении. Но не только об исполнении — сперва в центр поступает сигнал, уточняющий, какая именно мышца находится «на проводе»; молодой мускул-исполнитель как бы представляется мозгу, мол, на этой линии абонирована икроножная мышца, учтите на будущее, надумаете согнуть колено — к вашим услугам.

Так юный мозг осваивается со своим беспокойным хозяйством. Повзрослев, он управляет им еще уверенней, порой даже не задумываясь, как говорят, рефлекторно. Линии двусторонней связи быстро соединяют его с многочисленными мускулами. Гонит ли центр нападения мяч, играет ли фортепьянный концерт Рихтер, танцует ли балерина умирающего лебедя, сотни мышц на лету подхватывают команды из центра и, мгновенно отрапортовав об исполнении, спешат выполнить новые приказы. Техника внутренней сигнализации отработана на все случаи жизни. Здесь каждый мускул словно получает телеграмму с оплаченным ответом. И немедля сносится с отправителем: сигнал принят, жду очередных.

Отличная связь! Трудно даже поверить, что мозг умудряется разослать столько важных депеш, не спутав ни одного адреса. Для проверки решили подсунуть ему добавочного абонента — пересадить на лапку кролика еще одну мышцу, а нервы их соединить вместе. На вызов ответили сразу два абонента: согнулась лапка и в тот же миг с точно такой же силой сократился пересаженный мускул. Мозг установил прямую связь, несмотря на необычное соединение нервов.

Видно сама мышца сообщила ему свой новый адрес. Пересаженная, она как бы заново завела в нем представительство. Потому-то нервные импульсы, отправленные лапке, одновременно пришли и к ней. Так что мозг не ошибся, он, можно сказать, по имени вызвал мышцу лапки, да на том же номере оказался второй, не менее важный абонент. Мозг с толку не собьешь, даже кроличий не поддается ни на какие уловки экспериментаторов. Однажды они пытались запутать его, поменяв местами нервы левой и правой лапки. Операция прошла удачно, и кролик, действительно, несколько дней не мог понять, правая-левая где сторона. А потом освоился и, как новобранец на строевых занятиях, понемногу снова овладел техникой ходьбы.

Не раз физиологи испытывали приспособляемость, пластичность центральной нервной системы, но на то она, видимо, и центральная, чтобы без осечек управлять телом. В самых сложных, запутанных ситуациях мозг обращается к верным помощникам — периферийным нервам, и те детально докладывают ему обстановку на местах.

Точнейшая информация здесь — залог тончайшей настройки. Ведь сила мозга в его поразительной осведомленности о состоянии организма: голова управляет телом не вслепую, а чутко прислушиваясь к сигналам снизу, как говорят, работает на принципе обратной связи. Весь вопрос: как мозг эту связь устанавливает, почему чувствительный нерв сообщает о прикосновении, ожоге, запахе, двигательный вызывает сокращение, а не наоборот? Каким образом двигательное волокно вообще находит свою мышцу?

Есть догадка, что оно вовсе ничего не ищет, растет само по себе, а встретясь с мускусом, войдя в его плоть, подает в мозг первый сигнал: «на линии икроножная мышца» или «здесь — бицепс». С той поры безымянный нерв постепенно становится моторным, возбуждает всегда один и тот же мускул. А где-то рядом врастает в кожу другое волоконце и спустя немного времени доносит центру: «холодно», «потеплело», — словом, специализируется на чувствительный нерв.

Выходит, и впрямь можно обойтись без предназначения, никто дорожных знаков нервному волокну не расставляет, вросло в мышцу — и тут же стало осваивать ее, обучаться управлению. А до того было готово к встрече с любым мускулом.

Похоже, я был неправ, когда спрашивал, почему нерв находит свою мышцу, — не волокно растет к избранной мышце или заданному квадрату кожи, а сами они становятся как бы собственностью вросшего в них нерва. Попросту: нейрон рождается не мастером, а прилежным учеником. И быстро осваивает свою новую специальность.

То первое волоконце, что вплетается в растущий мускул, служит как бы начальным звеном, затравкой цепной реакции между молодыми нервными клетками. Получив от мышцы сигнал, контактный нейрон передает его соседу, тот следующему — и так до последней, уходящей вглубь мозга нервной клетки. Проскакивая по этой цепочке, импульсы обучают нейроны, специализируют их снизу доверху на двигательный нерв. Идет восходящая эстафета сигналов от мышцы к мозгу. И наконец, наступает момент, когда нейронная линия передает команду из центра. Теперь обратная связь установлена, мозг вступает в полновластное управление мускулом, овладевает им, как мышцей, заново пересаженной на кроличью лапу.

У кролика было даже потруднее. Тут специализация нервов давно закончилась, обратные связи закреплены, и потому всякое новшество требовало от мозга какой-то перестройки. А зародыш сам еще в ходе строительства, детали его нейронной схемы рассчитаны не так уж точно, их можно подбирать, прилаживать одну к одной. И вот эта-то наладка нейронных линий целиком зависит от избирательного взаимодействия однотипных клеток: двигательные волоконца «узнают» лишь себе подобных, чувствительные тоже объединяются только между собой. Потому нейрохирург никогда и не путает пучок болевых нервов с волокнами глубокого мышечного чувства.

Самообъединением сходных нейронов и начинается монтаж сложнейшей из всех систем организма — центральной нервной системы.

Как видите, природа и здесь не отказалась от излюбленного приема. Ей что почечные, что нервные клетки — все равны перед законом: созрели — объединяйтесь! На том стоит все живое.

Продолжение следует.

Автор: Анатолий Шварц.