Апоптоз

Апоптоз - странно звучащее слово. Не зная его смысла (или не зная греческого), невозможно догадаться что оно означает. Непосвящённым может навеять мысли о филейных частях тела. Но все даже более романтично.  Апоптоз означает самоубийство клетки. Помните, как древние императоры избавлялись от неугодных? Присылали вежливую записку с пожеланием смерти и законопослушный гражданин выпивал яду или резал себе живот или вскрывал вены. Так и клетки в какой-то момент своей жизни могут получить указание от высшей власти умереть, которое, как и полагается истинным самураям, беспрекословно выполняют.

Роль вежливой записки выполняют специфические молекулы, запускающие процесс самоуничтожения. На мембране каждой клетки расположены рецепторы смерти (не существует клеток, у которых нет таких рецепторов). Когда молекула смерти связывается с рецептором, сигнал поступает внутрь клетки, запуская каскад преобразований. В результате, внутри клетки рождается комплекс молекул, называемых каспазами, образование которых носит лавинообразный характер. Каспазы — это такие клетки-берсерки. Они начинают шинковать клетку на мелкие части, полностью уничтожая ее внутреннюю структуру. В том числе полностью уничтожается ДНК, тем самым затирается вся клеточная информация (важность этого процесса станет очевидной ниже). Помимо образования каспаз, запускается также параллельный механизм, разрушающий оболочки митохондрий. Митохондрии - это электростанции клетки, производящие энергию необходимую для клеточных процессов. Последствия их разрушения для клетки аналогичны ядерным взрывам. В клетке около 100 миллионов молекул, которые организованы и выполняют каждая свою функцию. Это как средних размеров страна. И вдруг в ней появляются огромные монстры каспазы, разрушающие все вокруг, взрываются энергетические станции, выжигающие окрестности. Ядро клетки, ее управляющая структура и память предков стираются без остатка.  Уничтожается все и вся. Клеточный Армагеддон длится около двух часов и ни одна из внутренних структур клетки не выживает. В результате апоптоза клетка распадается на несколько пузырей, полных питательной средой, которую с удовольствием поглощают соседи.

Назначение апоптоза очевидно, это контроль клеток организма. Каждая клетка должна находиться на определённом месте и выполнять определенные функции. Если же она не справляется, то выход только один - апоптоз. Например, если клетка постарела и начинает неадекватно реагировать или мешает расти молодым, к ней приходит вестник смерти с сообщением сверху - пора! Или же когда организм растёт, постоянно приходится перестраивать ткани. Живет себе клетка мышцы, например, общается с соседями, никому не мешает. Но вдруг оказывается живет то она на том месте, где должны проложить новую трассу - кровеносный сосуд. Все дорогая, давай до свидания! Или вот решает клетка оторваться от коллектива и зажить своей жизнью. Такую клетку называем раковой. К ней тут же отправляют вестника с приказом умереть. Чтобы был понятен масштаб процесса, каждый год в нашем организме от апоптоза погибают 50 000 000 000 клеток. Пока вы читаете этот текст, каждую секунду 1500 клеток делают себе клеточный харакири во славу высшей цели - вашей жизни.

Без апоптоза многоклеточные организмы не смогли бы существовать. И если у нас этот процесс протекает незаметно, у насекомых он очень наглядный.  Эти мелкие биороботы, не знающие жалости и не обладающие эмоциями, также отморожено относятся к своим телам. В своём развитии каждое насекомое проходит четыре стадии; яйцо, личинка, куколка, насекомое. Основные это стадии личинки и насекомого. И это обычно два совершенно разных организма. Они могут жить в различных средах, питаться различной пищей ну и выглядеть совершенно различно. Наглядный пример —  бабочка и гусеница, глядя на них невозможно поверить, что это один и тот же организм. Процесс превращения личинки в насекомое происходит на этапе куколки и называется метаморфозом. Стоит гусенице окуклиться как ее мозг запускает процесс повального апоптоза. Все клетки кроме нервных самоуничтожаются. Остаётся только мозг с нервами, плавающие в питательном бульоне. А затем, вокруг нервов начинается процесс сборки уже совершенно нового организма. И вуаля, новый биоробот готов вступить во взрослую жизнь.

Апоптоз с греческого дословно переводится как «падение из». А не дословно - означает листопад. Листопад же – это еще один наглядный пример апоптоза. Когда вы гуляете по осеннему лесу, наслаждаясь буйством красок, не забывайте, что у вас на глазах происходит массовое самоубийство. Все эти изумительные красивые цвета осенних листьев являются результатом распада хлоропластов, разрушающегося после апоптоза клеток.

Кажется логичным, что процесс апоптоза присущ только многоклеточным организмам. Но рецепторы смерти есть у всех клеток, даже у безъядерных бактерий. Возникает закономерный вопрос, а зачем бактериям апоптоз? Ответ на него позволят понять причину возникновения апоптоза. Когда бактерии делятся они образуют так называемые бактериальные маты. Самые древние враги бактерий — это вирусы. Когда вирус поражает бактерию, у неё несколько способов защиты от захватчика. И один из эффективных способов это апоптоз. Помните, что каспазы  уничтожают все ДНК? Так вот это делается чтобы уничтожить ДНК вируса внутри клетки. Заражённая клетка становится ловушкой для вируса. Помимо запуска механизма апоптоза она также выделяет молекулы смерти. Ее соседки, получив сигнал тоже устраивают себе харакири и создают вокруг заражённой клетки область непригодную для распространения вируса. Принцип этот аналогичен тому, как борются с пожарами; на пути пожара вырубают просеку, через которую огонь не может перепрыгнуть.

Похожим образом с вирусами борются растения. Если на лист попадает вирус, соседние клетки начинают гибнуть. Наверняка многие видели декоративные деревца с бело зелёными листьями. Белый цвет не следствие генетической мутации, а как раз следствие апоптоза. Деревца заражают вирусом, а белые узоры на листьях, которые нам так нравятся, это результат самоубийства клеток, спасающих дерево.

Как не удивительно, механизм апоптоза оказывается более древним, чем многоклеточные организмы. Природа, как бережливая хозяйка, приспособила существующий механизм к новым целям. Без апоптоза многоклеточные организмы не могут существовать. Без преувеличения можно сказать, что мы, многоклеточные, - это побочный эффект древней войны бактерий с вирусами.

Мы привыкли к нашим организмам, воспринимаем их как данность и редко задумываемся насколько они сложные. Одна единственная клетка по организационной сложности сопоставима с большой страной, хотя по эффективности использования ресурсов намного ее превосходит.  Наш организм состоит из тридцати триллионов клеток. Это на четыре порядка больше, чем нас на планете. А про сложность и слаженность работы и говорить нечего. Вся наша цивилизация, всех нас включающая, находится примерно на уровне бактериального мата. Хотя, у нас все впереди; ведь многоклеточные организмы совершенствовались как минимум три миллиарда лет, в то время как нашей цивилизации всего лишь 10 000 лет.

Но даже несмотря на такой юный возраст, наша цивилизация давит на нас, подстраивая под свои нужды. И чем больше нас становится, тем сильнее это давление будет ощущаться. Как и у клеток, у нас есть апоптоз. Он маскируется под разными названиями, он не такой однозначный как у клеток, но суть процесса от этого не меняется. Человеческий апоптоз возник вместе с цивилизацией и существует по сегодняшний день. И это не только харакири самураев или бесконечные войны. Любая гибель людей, вызванная цивилизацией, является апоптозом. Например, автомобили. Они нам очень нужны, они поддерживают нашу цивилизацию, без них она рухнет, мы не можем от них отказаться. Но они постоянно собирают дань в виде человеческих смертей. Каждый год в мире от ДТП гибнет 1 200 000 человек.  Средних размеров город каждый год исчезает с лица земли. Да, цивилизация даёт нам комфорт и долгую жизнь. Без цивилизации мы бы не достигли такой плотности популяции. Без медикаментов и больниц, которые нам также предоставляет цивилизация, многие из нас уже умерли бы. Но, за все это нам приходиться платить дань человеческими жизнями.

Как бы мы к этому ни относились, апоптоз неотъемлемая часть нашей жизни. Мы не можем от него избавиться, но можем свести к минимуму его последствия. Поэтому больше ответственности при принятии решений не помешает (и не только при вождении автомобиля). Ну а нам всем пожелаем подольше не апоптировать.