«Розмова» мітохондрій

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

В останні роки особливу увагу біологів та медиків привертає проблема клітинних контактів. Встановлено, наприклад, характер клітинних взаємодій помітно змінюється на ранніх стадіях переродження нормальної тканини в ракову. Багато хто вважає, що дослідження клітинних контактів може допомогти у ранній діагностиці деяких захворювань.

В експериментах зазвичай вивчають взаємодію між клітинами з безпосередньою участю міжклітинного середовища. Це середовище, багате на речовини, що вийшли з однієї клітини і через деякий час — можливо, видозмінившись — увійдуть до іншої клітини, якраз і служить тією передатною ланкою, яка допомагає клітинам обмінюватися інформацією. Дещо інакше видаються клітинні контакти через «непроникні» перегородки. Існування таких контактів доведено у досить великій кількості експериментів. Вони ведуться у багатьох лабораторіях світу, незважаючи на дещо скептичне ставлення до подібних дослідів.

Так нещодавно було зроблено експеримент, який свідчить, що контакти через перегородку можливі як між клітинами, так і між клітинними органелами. Досліди велися на мітохондріях, виділених із клітин печінки щурів. Мітохондрії у клітинах забезпечують процеси дихання.

Виділені з живої клітини і вміщені в спеціальне середовище мітохондрії продовжують «дихати» і в пробірці, в них, як і раніше, йдуть ферментативні процеси окислення — споживається кисень і витрачається субстрат.

У зробленому досліді мітохондрії поміщали в невеликий кварцовий осередок, який, у свою чергу, вставлявся у зовнішню кювету об’ємом три кубічні сантиметри. Кювету також заповнювали субстратом. Дослідники безперервно вимірювали швидкість споживання кисню мітохондріями у внутрішньому маленькому осередку. Виявилося, що ця швидкість значно знижується, коли до зовнішньої кювети також вносилися мітохондрії. У контрольному досліді, коли у зовнішній кюветі мітохондрій не було, швидкість споживання кисню змінювалася незначно. Значить, мітохондрії в малому осередку реагували на появу «сусідів» за кварцовою перегородкою (нею служило дно осередку) тим, що знижували свою активність.

Отже, дослідники зареєстрували взаємодію між мітохондріями, розділеними перегородкою. Обговорюючи фізичну природу цього явища, вчені припускають, що мітохондрії, розділені перегородкою, можуть обмінюватися квантами ультрафіолетового світла (відомо, що на відміну від скла кварц пропускає ультрафіолетові промені). Процеси окислення в біологічних системах йдуть з утворенням вільних радикалів, і чутливість мітохондрій до ультрафіолетових променів заведено пояснювати саме цим фактом.