Формула Жизни - Александр Жаров

Постепенно появились клетки, способные самостоятельно синтезировать нуклеотиды и аминокислоты, используя углерод и азот прямо из атмосферы. Подобные реакции протекают за счет энергии солнечного света (механизм фотосинтеза). В результате в виде отходов в земной атмосфере начал накапливаться кислород. Создались условия, в которых могли развиваться более сложные типы организмов: как только одна группа клеток преуспела в синтезе органических молекул из неорганических веществ, другие получили возможность существовать, питаясь ими и продуктами их жизнедеятельности.

Почти 3 миллиарда лет длилась эпоха безраздельного царствования на нашей планете одноклеточных. Да и сегодня эти организмы-невидимки составляют более половины всей биомассы Земли.

Шло время. Около 1 миллиарда лет назад появились первые многоклеточные организмы. Настал очередной, шестой по нашей классификации, этап организации материи.

Чем объяснить их возникновение? Как и во всех предыдущих случаях, переход на следующую ступень позволяет заполнить новую нишу, использовать ресурсы, недоступные независимым составляющим предыдущего уровня. Например, наличие множества клеток позволяет растению достичь больших размеров, иметь корни в земле (где определенные клетки поглощают воду и питательные вещества) и листья в воздухе (где другие клетки могут эффективно  улавливать энергию солнечных лучей). Ствол состоит из специализированных клеток, образующих каналы для транспорта воды и пищи. Другая группа клеток образует слой коры, защищающий внутреннюю часть ствола. Растение, как целое, не конкурирует с одноклеточными, его способ выживания и размножения совершенно иной.

Сначала одноклеточные стали объединяться в колонии. Постепенно они все больше специализировались и кооперировались, образуя единый координированный организм, обладающий более широкими возможностями, чем любая из его частей.

Я недоуменно подвигал бровями и поинтересовался у Аида, как подобное взаимодействие оказалось отражено в  наследственности. Понятно, когда рыба-прилипала всю жизнь проводит возле акулы, но они разные, рождаются совершенно независимо и не являются единым организмом.

Это совсем другой случай, говорил старец. Клетки, объединившиеся в единое целое, имеют и единую ДНК. В упрощенном виде можно представить такой пример: пусть одна клетка умеет самостоятельно двигаться к теплу и свету, а другая способна к фотосинтезу. После их объединения в единый организм (процесс зависит от случая и может длиться миллиарды лет) их ДНК срослись, образовав в два раза более длинную цепь. Такая цепь передается по наследству, присутствует во всех клетках организма. Но в двигательных -  открыта для синтеза соответствующих белков только одна половина ("расстегнута одна часть молний"), а в фотосинтезирующих - другая ("расстегнута другая часть молнии"). В результате новый организм, состоящий из двух соединенных между собой типов клеток способен плыть по направлению к свету (например, на поверхность), а, следовательно, развивается более эффективно. Нетрудно догадаться, что подобное строение и позволяет зачастую наблюдать чудо превращения типа гусеница - бабочка: в клетках открываются закрытые ранее части ДНК, и они совершенно меняются (синтезируются другие белки).

По этому же принципу устроены ДНК всех организмов, включая человеческий, хотя специализация обычно достигается не присоединением частей ДНК посторонних клеток, а за  счет изменчивости собственной и соответствующего отбора. Например, у человека, как, впрочем, и у других позвоночных, можно различить около 200 основных клеточных типов. Внутри каждого типа существует большое количество более тонко различающихся вариантов. Каждая клетка животного содержит ДНК длиной около метра (примерно три триллиона нуклеотидов). ДНК свернута и плотно уложена в ядре (по мере необходимости развертываются и "расстегиваются" её отдельные части) КАЖДОЙ клетки организма. Это образование уже можно наблюдать в микроскоп. Оно называется - хромосомы. Кроме ДНК в их состав входят органические молекулы - бабины, на которые собственно наматываются и разматываются части ДНК; разнообразные другие обслуживающие: раскручивающие, разрезающие, расшивающие, синтезирующие белки, транспортные (подвозящие аминокислоты) и множество других. Если последовательность нуклеотидов ДНК человека (или другого млекопитающего) в виде последовательности букв напечатать в книгу, то потребуется 1000 томов по 500 страниц. На создание подобных организмов у природы ушло 4 миллиарда лет. Сколько энергии Солнца было использовано на это!

Потрясенный масштабом, уровнем сложности, достигнутым в процессе эволюции, я задумался и перестал слушать старца. Меня поражала, прежде всего, та неизбежность, с которой в течение миллиардов лет шла организация материи. Словно непреодолимая сила, постоянно создает порядок, постепенно охватывая всё большее пространство! Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. Похоже, этот процесс есть некий закон, определенным образом связанный с расширением Вселенной!

Глоток ароматного напитка вернул меня к реальности.

- Организм (животное, растение), состоящий из клеток - шестая ступень Мироздания, предшествующая ступени - общество (сверхорганизм), состоящее из организмов (сверхклеток - людей). Изучая эту шестую ступень на примере клетки, живущей внутри животного, легче понять место и роль человека, живущего внутри общества, суть поведенческих законов, которым он вынужден подчиняться, - Аид внимательно посмотрел мне в глаза. - Разобраться в этом лично для вас особенно необходимо. В конечном счёте, поняв это, можно понять смысл жизни человека. Поэтому я хочу чуть подробнее остановиться на некоторых принципах внутриклеточного устройства сложных организмов.

Он погрузился в изложение научных данных, стараясь избегать новых терминов и выделять только самые главные аспекты. Вот что я понял в самых общих чертах...

Устройство организма, принципы взаимодействия клеток аналогичны таковым в государстве. Клетки, как и люди, нуждаются в обмене информации друг с другом - для регуляции своего развития и организации в ткани, для контроля процессов деления и для координации функций. Взаимодействие клеток осуществляется тремя способами: 1) клетки выделяют химические вещества, служащие сигналами для других клеток, расположенных на расстоянии; 2) они несут на своей поверхности сигнальные молекулы, оказывающие влияние на другие клетки при непосредственном физическом контакте; 3) образуют между собой щелевые контакты (отверстия в мембранах), что делает возможным прямой обмен некоторыми малыми молекулами.