Про клітини в нашому організмі. Частина перша.
Крок між великим і смішним однаковий в обидві сторони. І тому висміяна, на трьох десятках мов зганьблена затія, мрія-попелюшка часом повертається до нас прекрасною і дивно сучасною ідеєю. Тільки виглядає вона вже інакше: ідеї, як люди, підвладні часу. Так і з гомункулусом – штучним, в банці вирощеним чоловічком.
Жива істота в банці! Років триста потішалися вчені на цю божевільну затію Парацельса, а тепер всерйоз взялися за її здійснення. Ніхто, правда, не має наміру розводити людей в інкубаторах, так і сама думка про гомункулуса породжена не турботою про продовження людського роду. Природа вирішила цю задачу куди простіше і надійніше. Але в скляній, нічим, крім прозорих стінок, не обмеженій купелі розкривається одна з найбільш хвилюючих, пекучих таємниць життя: невидимий скульптор ліпить тут з різних тканин частини живого організму.
О, це було видовище! Такого біологи не бачили ще з дня створення мікроскопа. На їхніх очах клітинні громади, витісняючи один одного, насувалися пласт на пласт: швидкорослі, стрімкі, вони переповзали, обминали, а іноді втручалися в сусідні качани – і весь цей рухомий, безнадійно заплутаний клубок раптом визрівав в готову деталь: очі, нирки, серця…
Так ось куди направлена творчість природи: з безформної маси клітин вона ліпить закінчений, як морем відшліфований голяк, робочий орган. Зародкова плутанина – тільки видимість; юна, зародкова тканина неухильно, немов по рейках, просунеться до призначеного місця. І зіткнувшись з іншими паростками, вказує їм вірну дорогу, та й сама дізнається у сусідів, куди тримати шлях далі. Між динамічними, пліч-о-пліч зростаючими спільнотами клітин весь час йде якийсь загадковий діалог – він не припиняється до кінця життя.
Клітина – істота надзвичайно товариська. Хворим на променеву хворобу ввели у вену донорський кістковий мозок, кровотворні клітини спочатку розбрелися хто куди, але, помандрував, всі до єдиної зібралися в трубчастих кістках: тут їх законне місце. Така ж історія з фарбувальними, пігментними та й, мабуть, з усіма іншими клітинами. І як би не були вони часом різноликі (а в організмі немає і двох абсолютно однакових клітин), свої завжди знайдуть братів, зберуться разом.
На цій дивній здатності клітин возз’єднуватися в колективи – і тримається наше тіло. Справді, ми так звикли до нього, настільки впевнені в його міцності, що часом не гріх і подумати, який складний, на чому стоїть весь цей теплий, обвитий будинок, де судилося нам безвихідно прожити свій вік. Адже клітини живуть одна біля одної, збираються в органи тканини зовсім не тому, що міцно склеєні.
Поетам не потрібно шукати образ вічного руху, мінливості: він завжди перед нами, вірніше, в нас. Тіло не знає сталості, тут немає жодної навічно вбудованої деталі, жодної довічно замурованої клітини – всі зв’язки динамічні, на диво мінливі. Клітини в постійному русі, весь час перегруповуються. Ми навіть не підозрюємо про всі їхні мандри.
А внутрішній розпорядок незмінний. Як би клітини не метушилися, зібрані з них органи і тканини немов відлиті в майстерні скульптора. І головне завжди на своїх місцях. Рука залишається рукою, око – оком, ніс теж не змінює форми. Клітинні косяки подорожують по тілу від краю до краю, а воно незмінно. Зрозуміло, скажете ви, що ж тут особливого? Я – це завжди я, мій друг теж не хамелеон якийсь.
Згоден, але скільки змінилося у вас клітин. Однієї шкіри зійшло, напевно, півпуда. Організм все це заповнив і, головне, акуратно поклав кожну нову клітку до її одноплемінника.
Ні, нелегка ця справа – завжди залишатися самим собою. Міцний наш будинок, хоч і не зцементовані цеглини, та кладка ладна. З неї і почнемо; як клітини збираються воєдино? За якими прикметами впізнають вони побратимів, що утримують їх разом – м’язові з м’язовими, нервові з нервовими?
ДИНАМІКА ЖИВОЇ КЛІТИНИ
Ледве народившись, клітина тут же повинна забезпечить себе їжею, налагодити власне виробництво білків і ферментів, приготуватися до продовження роду і на додаток до всього відшукувати собі подібних. Для такої роботи потрібен великий запас енергії і, звичайно, хороший двигун. Але в тому-то і справа, що навіть через електронний мікроскоп при величезному збільшенні не вдалося розгледіти нічого схожого на мотор. Ось загадка: рух без двигуна! Мрія фантаста, здійснена в найпростішому і древньому елементі життя.
Енергія не йде в клітині даремно, на тертя та інші непродуктивні витрати, – цілком перетворюється в рух. І не куди-небудь, не сліпе тикання в різні боки, а по вивіреному, ніби в анатомічному атласі підглянутому шляху. Жодна клітина не зловживає своєю свободою, незв’язна з товаришами по тканині, куди б її не занесло, прилаштовується до своїх.
Простенька істота – гідра, а варто вивернути її навиворіт, всі клітини разом приходять у рух: покривні поспішають назовні, внутрішні, травні спрямовуються всередину тіла. І жодна з них не сплутає дороги, не займе чужої площі. В людині клітини теж не сидять на місці, і хоч її, звичайно, не вивернеш, як рукавичку, є чимало прикладів їх спрямованого, цілеспрямованого руху. Лицевий нерв скажімо, ніколи не потягнеться до ока, блукаючий, всупереч своїй назві, не заблукає в біцепс або діафрагму. Серед сотень м’язів кожна нервова гілка відшукує свій та й обходячи перешкоди, наполегливо йде йому назустріч. Так що ж все-таки рухає і керує цими невгамовними мандрівницями?
Швидше за все оболонка – найтонший мішечок, в якому укладено все клітинне господарство. Раніше їй і уваги-то не приділяли: що особливого? – Звичайна упаковка, на кшталт целофанового кулька. І погляд мікроскопіста, націлений на ядро і його свиту, ковзав мимо вузької, в тисячні частки міліметра, прикордонної смуги. А на перевірку мішечок виявився з фокусом: в ньому самому приховані складні механізми, що керують клітиною.
Оболонка – це не просто обшивка, навіть не корпус утлого суденця клітини, тут її машинне відділення і рубка рульового. У клітинній стінці закладені відмінні навігаційні прилади і цілих два – на «носі» і «кормі» – моторні пристрої. Так що ядро з усім його оточенням – всього-на-всього пасажири, дуже важливі, впливові, але не такі вже незалежні: лопни оболонка – тут їм і кінець. А вона, хоч і міцна, дійсно, раз у раз дає протікання, ледь помітне, але здатне потопити весь цей мікроскопічний кораблик.
Але ні, не гине клітина, не ринула в її трюми стороння волога: навпаки, через пробоїни випливає протоплазма. Немов щупальці потягнулися від клітинного тіла, мить – і потягли його за собою.
Є у клітини «тягачі» і сильніші – ті, що встановлені на обох кінцях її. У них призначення особливе – розтягувати її, як гуму. Кожен двигун тягне клітину в свою сторону, а вона в цей час швидко нарощує білкові запаси, ділить порівну спадкову речовину і, нарешті, витягнувшись до відмови, розривається посередині: з одного життя стало два.
Проходить час, і ці дочірні клітини, як їх батько, починають готуватися до продовження роду. Знову працюють двигуни, розтягуючи їх перед поділом, знову подвоюється число спадкоємиць – так зростає жива тканина. А тягачі не просто тягнуть; повертаючи клітини, вони вирулюють їх, немов за компасом, на вірний курс – вся маса просувається до однієї мети. Тому-то в зростаючих тканинах такий суворий поділ маршрутів і грудний м’яз не сповзає на живіт, а кінці перебитого нерва повільно, але неухильно тягнуться один одному назустріч.
Сили, що тягнуть клітину в протилежні сторони, – хороші помічники її зростання, розмноження, але як вони її рухають? Це ж на кшталт гри в канат – хто перетягне? Якщо сили рівні, скоріше за все – ніхто: всі клітини повинні залишитися на місці. А вони непосиди, розштовхуючи на шляху зустрічних, наполегливо прагнуть до мети – то вистелити затягнену рану, то покриють скоринкою свіже садно – словом, завжди готові прибути до місця загибелі одноплемінниць, замінити їх. Звідки ця міжклітинна солідарність, що змушує вільні грудочки плоті жертвувати своєю незалежністю, вступати в тісну співдружність?
Найвинахідливіші експериментатори, витончені майстри біологічного досвіду не могли і краєм ока простежити за таємничими маневрами клітин в живому організмі. Поки цілий, він недоступний для мікроскопічних спостережень. Розтятий на найдрібніші частинки – схожий на купу битої цегли.
Ні, тіло – щось незмірно більше, ніж сума складових його частинок. Щоб зрозуміти життя, потрібно було спершу навчитися зберігати його під окуляром мікроскопа. Живу тканину стали вирощувати в скляних чашках. Підгодовуючи кров’яною сироваткою, вітамінами, солями – всім, що вона вимагала від своїх дослідників, її примушували роками жити поза організмом. І все ж секрети клітинних взаємодій залишалися за сімома печатками. Вивідати їх можна було лише у самих клітин. Але тепер це виявилося набагато простіше. Якщо великий шматок тканини вижив на штучній їжі, чому б не посадити в чашку частки дрібніші?
Нехай клітини шукають одна одну, возз’єднуються, а ми подивимося, що у них вийде, – вирішили дослідники. Вони витягли з зародка курчати по шматочку майбутньої нирки, печінки, хряща і, розщепивши особливим ферментом на безліч клітин, випустили їх на волю.
Що тут почалося! Велике переселення народів йшло, ймовірно, куди спокійніше. Насильно вирвані з тканин клітини не бажали жити на самоті, вони шукали старих друзів. Цілу добу йшло якесь загадкове самосортування, а на інший день всі були в зборі: печінкові зійшлися з печінковими, ниркові зі своїми, хрящові теж нікого зайвого до себе не підпустили. І найцікавіше, зібралися вони не безладними купками, а по-старому, з давніх-давен заданому плану – в печінкові часточки, ниркові канальця, шматочок хряща. А коли ці заново побудовані часточки і канальця повернули зародку, з них виросли органи, майже нічим не відміні від справжніх.
Виходить, архітектурні відмінності між тканинами закладені в кожній клітині. Зародок – це споруджуваний будинок, де будь-яка цегла несе в собі план майбутньої споруди. І той, що призначений в фундамент, не піде на кладку стін або перекриттів.
Далі буде.
Автор: Анатолій Шварц.