Краткая история почти всего на свете - Билл Брайсон

Если бы вы могли побывать внутри клетки, вам бы там не понравилось. Раздутая до таких размеров, чтобы атомы стали величиной с горошину, клетка будет шаром диаметром около километра, который поддерживается сложной конструкцией из балок, называемой цитоскелетом. Внутри нее многие миллионы предметов — одни размером с баскетбольный мяч, другие с автомашину — со скоростью пули носятся из стороны в сторону. Не нашлось бы места, где вы могли бы спокойно стоять без того, чтобы каждую секунду со всех сторон они тысячи раз не ударяли и не вонзались бы в вас. Даже для постоянных обитателей внутренность клетки — место опасное. Каждая нить ДНК подвергается нападению и повреждается в среднем каждые 8,4 секунды — 10 000 раз в день. Химические и другие агенты, которые вклиниваются или небрежно разрезают ее, и каждую из этих ран нужно быстро зашить, если клетке не предначертано погибнуть.

Особенно полны жизни и подвижны белки — они скручиваются, пульсируют и влетают друг в друга до миллиарда раз в секунду. Всюду снуют ферменты, тоже разновидности белков, выполняя до тысячи задач в секунду. Словно поразительно ускоренные рабочие муравьи, они деловито строят и перестраивают молекулы, тащат кусок от одной, добавляют его к другой. Некоторые следят за пролетающими белками и химически помечают непоправимо поврежденные или попорченные. Отобранные таким путем обреченные белки перерабатываются структурами, называемыми протеасомами, где их разбирают, а составные части используют для создания новых белков. Некоторые виды белков существуют менее получаса; другие живут неделями. Но все их существование протекает в бешеном темпе. Как отмечает де Дюв, «из-за немыслимой скорости происходящих там процессов молекулярный мир неизбежно должен полностью оставаться за пределами нашего воображения».

Но замедлите ход вещей до скорости, при которой эти взаимодействия можно наблюдать, и они уже не будут так вас нервировать. Можно увидеть, что клетка — это всего лишь миллионы объектов: лизосом, эндосом, рибосом, лигандов, пероксисом, белков всех размеров и форм, сталкивающихся с миллионами других вещей и занимающихся будничными делами: извлечением энергии из питательных веществ, сборкой структур, удалением отходов, отражением вторжения незваных гостей, отправкой и получением сообщений, выполнением ремонта. Обычно клетка содержит около 20 тысяч различных видов белка, из них около 2 тысяч видов представлены каждый по крайней мере 50 тысячами молекул. «Это означает, — пишет Нуланд, — что если брать в расчет только молекулы, присутствующие в количестве больше 50 тысяч, то в итоге получим самое меньшее 100 млн белковых молекул в каждой клетке. Эта ошеломительная цифра дает некоторое представление об интенсивности и масштабности происходящих внутри нас биохимических процессов».

Все это — крайне необходимые процессы. Чтобы обогащать клетки свежим кислородом, сердце должно перекачивать около 350 литров крови в час, более 8 тысяч литров ежедневно, 3 миллиона литров в год — этого достаточно, чтобы наполнить 4 плавательных бассейна олимпийских размеров. (И это в состоянии покоя. При нагрузках объем может возрасти в 6 раз.) Кислород поглощается митохондриями. Это электростанции клеток, и в типичной клетке их бывает до тысячи; правда, их число значительно меняется в зависимости от того, что это за клетка и сколько ей надо энергии.

Возможно, вы помните, в одной из предыдущих глав мы говорили, что митохондрии, как считается, произошли от захваченных бактерий и теперь в основном живут в наших клетках как постояльцы, сохраняя собственные генетические программы, делятся по собственному расписанию, говорят на своем языке. Возможно, также вы вспомните, что мы полностью зависим от их доброй воли. И вот почему. Практически вся потребляемая нами пища и весь кислород после переработки поступают в митохондрии, где они превращаются в молекулу, которая носит название аденозинтрифосфат, или АТФ.

Вы, возможно, не слыхали об АТФ, но это именно то, что сохраняет вам жизнь. Молекулы АТФ — это, по существу, передвигающиеся по клетке маленькие батарейки, обеспечивающие энергией все происходящие в ней процессы, а их великое множество. В каждый данный момент в типичной клетке вашего организма находится около миллиарда молекул АТФ, но через две минуты они будут полностью исчерпаны, и их место займет миллиард других. Ежедневно вы производите и потребляете количество АТФ, равное приблизительно половине веса вашего тела. Ощутите теплоту вашей кожи. Это трудятся ваши АТФ.

Когда клетки больше не нужны, они умирают, причем делают это с великим достоинством. Они сносят все поддерживающие их леса и подпорки и спокойно переваривают свои составные части. Данный процесс известен как апоптоз, или запрограммированная смерть клетки. Ежедневно ради вас гибнут миллиарды клеток, а миллиарды других убирают то, что от них осталось. Клетки могут погибать и насильственной смертью, например в случае заражения, но по большей части они умирают, когда им приказывают. Фактически если им не говорят, чтобы они жили — если они не получают своего рода прямых указаний от других клеток, — клетки автоматически себя убивают. Клеткам очень нужно, чтобы их подбадривали.

Если же, как время от времени случается, клетка не умирает, как предписано, а начинает безудержно делиться и распространяться (пролиферировать, как говорят специалисты), мы называем последствия этого раком. Рако­вые клетки на самом деле просто сбиты с толку. Клетки весьма часто ошибаются подобным образом, но организм располагает сложными механизмами борьбы с ними. И только очень редко процесс выходит из-под контроля. В среднем одно пагубное злокачественное образование у человека приходится на сто миллионов миллиардов клеточных делений327. Рак — невезение во всех смыслах этого слова.

Удивительно не то, что дела у клеток иногда идут не так, как надо, а то, что им удается на протяжении десятков лет управляться с ними так гладко. Они достигают этого посредством передачи и проверки потоков сообщений — какофонии сообщений — со всех концов организма: указаний, запросов, уточнений, просьб о помощи, свежей информации, предписаний делиться или прекратить существование. Большинство этих сообщений и команд доставляется курьерами, называемыми гормонами, такими химическими веществами, как инсулин и адреналин, эстроген и тестостерон, передающими информацию из отдаленных аванпостов вроде щитовидной и эндокринной желез. Другие послания телеграфируются из мозга или внутренних органов. И, наконец, клетки поддерживают прямую связь с соседями, согласовывая с ними свои действия.

Но, пожалуй, самое удивительное то, что все это — лишь произвольная безудержная деятельность, ряд бесконечных столкновений, направляемых не более чем элементарными законами притяжения и отталкивания. Ясно, что за всеми действиями клеток не стоит никакого мышления. Просто все происходит гладко, многократно и столь надежно, что мы даже редко об этом задумываемся; тем не менее все это каким-то образом не только создает порядок внутри клетки, но и идеальную гармонию во всем организме. Путями, которые мы только-только начали понимать, триллионы и триллионы самопроизвольно протекающих химических реакций складываются и образуют вас — подвижного, мыслящего, принимающего решения, или, коль на то пошло, значительно менее размышляющего, но тем не менее невообразимо высокоорганизованного навозного жука. Запомните, что всякое живое существо — это чудо атомной инженерии.

В действительности некоторые организмы, кажущиеся нам примитивными, имеют такой уровень клеточной организации, в сравнении с которой наша выглядит весьма примитивной. Разделите клетки губки (протерев их сквозь сито), затем вывалите их в жидкость, и они найдут путь друг к другу и снова образуют губку. Можете повторять это множество раз, и они будут упрямо собираться вместе, потому что подобно нам с вами и любому другому живому существу ими движет одно неодолимое влечение — продолжать быть.

И все из-за странной, упрямой, еле понятной молекулы, которая сама не живая и по большей части ничего не делает. Мы называем ее ДНК, и чтобы начать понимать ее важнейшее значение для науки и для нас, надо вернуться примерно на 160 лет назад, в викторианскую Англию, к тому моменту, когда у естествоиспытателя Чарлза Дарвина появилась идея, которую назвали «самой блестящей из возникавших у кого-либо», а потом, по соображениям, которые требуют некоторого объяснения, была отложена в долгий ящик на целых 15 лет.

25 ОСОБОЕ МНЕНИЕ ДАРВИНА

Поздним летом или ранней осенью 1859 года редактору солидного английского журнала «Куортерли ревью» Уитвеллу Элвину прислали сигнальный экземпляр новой книги натуралиста Чарлза Дарвина. Элвин с интересом прочел книгу, признал ее достоинства, но высказал опасение, что предмет исследования слишком узок, чтобы привлечь широкую аудиторию. Вместо этого он убеждал Дарвина написать книгу о голубях. «Голуби интересуют всех», — дружелюбно подсказывал он.