Главная - Природа смешения жизни и смерти - Сложные и гибкие взаимоотношения между жизнью и смертью

Сложные и гибкие взаимоотношения между жизнью и смертью

Снова и снова мы сталкиваемся с понятием степеней смерти. Останки живых организмов еще хранят следы жизни и должны, вероятно, рассматриваться как ее часть. Каждая отдельная частичка живой материи, находящаяся ныне на поверхности земли, была сотворена жизнью, и, вероятно, многие ее фрагменты несут на себе ее следы. По всем традиционным определениям, перегной мертв, но он тем не менее существенно отличается от камней. Гоффман предполагает, что «живые существа знают гораздо больше, чем могут поведать», и что дерево раскидывает семена «в надежде», что им встретится не только голый камень.

Учитывая известную нам связь между отдельными растениями и другой живой природой, трудно не согласиться, что сеть жизни заброшена так широко, что включает даже недавно «умершее».

На границе органической и неорганической материи находятся весьма живучие бактерии. В отличие от аномальных вирусов эти организмы действительно образуют мост между живой и неживой субстанциями. Бактерии, безусловно, являются живыми, и, хотя они лучше чувствуют себя в теплой влажной среде, их можно встретить в самых разнообразных средах обитания. Многие из них могут существовать без кислорода, некоторые могут жить в воде почти при температуре кипения, и большинство выживает при температуре гораздо ниже нуля. Несколько разновидностей обладают способностью к фотосинтезу и, подобно растениям, получают энергию непосредственно от солнечного света, остальным же требуется органическая пища. Чтобы ее раздобыть, бактерии способствуют процессу разложения, при котором сложные органические компоненты разрушаются или превращаются в минералы, уступая тем самым место более простым неорганическим химическим веществам. Бактерия поглощает то, что ей необходимо, оставляя все прочее на долю природы.

Многие из продуктов жизнедеятельности бактерий не возникают сами по себе, и, если бы не работа бактерий, они бы навечно остались в формах, недоступных другим живым существам, и всякая жизнь на Земле вскоре прекратилась.

Сами бактерии, как мы видим, практически бессмертны. Вырастая до самого благоприятного размера, что занимает только двадцать минут, они просто делятся, и две новые бактерии питаются и растут и вновь делятся. В идеальных условиях защищенности от вирусов и белых кровяных телец ни одна из бактерий никогда не умрет. Они не знают смерти от старости и не становятся трупами, кроме случаев их насильственного разрушения. Так, смерть становится бессмысленным понятием для большинства простейших сгустков живой материи, предназначенных к жизни внутри единичной клетки. Один короткий шаг – и эволюция как бы перешла от совершенно мертвой неорганической материи к вечной самовоспроизводящейся жизни.

Сложные и гибкие взаимоотношения между жизнью и смертью оказываются изощренным новшеством, привнесенным в природу по каким-то особым причинам.

Большинство простых организмов, состоящих из единичной клетки, воспроизводятся по методу бактерий, используя двойное деление, когда родительская клетка делится на две дочерние, в каждой из которых содержится примерно половина первоначального материала. Если в клетке есть ядро, то оно делится первым, так что каждая дочерняя клетка получает равную долю наследственного вещества организма. Если в клетке есть непарные структуры, например единственный пищевод у инфузории-туфельки (Paramecium), то одна дочерняя клетка получает структуру целиком, а другая вынуждена вырастить свою собственную, руководствуясь инструкцией, содержащейся в ее доле ядра. Простейшие паразиты, такие как Plasmodium, живущие в жидкой среде тела хозяина, защищены от опасностей внешней среды и просто купаются в пище, которую они всасывают через стенки клетки.

В таких идеальных условиях воспроизводство происходит очень быстро. Отвергая двойное деление как слишком медленное, эти организмы используют множественное деление, когда ядро быстро расщепляется на множество частей, каждая из которых оказывается окруженной крошечным кусочком протоплазмы и становится отдельной клеткой. Потрясение, испытываемое организмом, когда в его кровотоке происходит неожиданное множественное деление и одновременное возникновение биллионов крошечных паразитов, вызывает симптомы малярии. Этот способ деления обеспечивает как Paramecium, так и Plasmodium бессмертную непрерывность, свойственную бактериям.

Поднявшись выше по лестнице эволюции, можно встретить и другие бессмертные существа. Одно маленькое беспозвоночное вида Coelenterata носит имя мифического чудовища гидры вследствие своей способности отращивать новую голову или отпочковывать совершенно самостоятельных индивидов прямо от боковых поверхностей своего тела. Если плоского червя Planaria разрезать на кусочки, то из него получатся два, а то и несколько, совершенно законченных особей, хотя любой другой вид, безусловно, погибает от такой операции. Конечность, отделенная от морской звезды, вскоре отращивает четыре недостающих органа и принимается жить самостоятельно. Любой организм, для которого быстрое воспроизведение является необходимостью или преимуществом, сочтет такую способность очень полезной, но есть здесь и своя ловушка. Каждая дочерняя клетка и каждое новое отпочкование порождает потомство, ничем не отличающееся от родителей. Это прекрасно, но лишь до тех пор, пока условия остаются неизменными.

В нашей динамичной системе выигрывают лишь те организмы, которые могут меняться вместе с изменениями окружающей среды.

Жизнь нашла решение этой задачи, введя половые различия. Пока большая часть бактерий занималась делением, некоторые особи начали эксперимент по прямому обмену наследственным материалом между индивидами. В 1947 г. Джошуа Ледерберг из Колумбийского университета показал, что обитательница толстой кишки бацилла Escherichia, миллионы которой имеются в теле каждого человека, иногда встречается в двух формах, имеющих элементарные мужские и женские признаки. Время от времени вытянутая клетка мужского штамма приближается к округлой пухлой клетке женского типа, проталкивает короткий отросток через стенку женской клетки и вводит в нее генетический материал. Этот процесс переноса занимает около двух часов, значит, спаривание бактерий длится в шесть раз дольше, чем неполовое воспроизводство. Похоже, что это приятный способ продления жизни.

Такой перенос ценен тем, что клетки, произведенные на свет женской бактерией, соединяют мужские и женские характеристики. Впервые за эволюцию потомство имеет двух родителей и отличается от каждого из них. Преимущества этого способа развития для нужд приспособления к окружающей среде весьма ощутимы, и половое размножение начинает играть все возрастающую роль в жизни организмов. В череде поколений оно поначалу сосуществует с неполовой техникой деления и почкования, но со временем преимущества полового воспроизводства помогли ему одержать верх над всеми другими способами.

В результате развились организмы, наделенные всеми половыми различиями. Это означало, что они могли быть либо мужскими, либо женскими особями и размножались только в том случае, если вкладывали частички своих тел в союз, дающий жизнь новым индивидам. Впервые организмы превратились в подлинно отдельные существа с конечным жизненным циклом. Они рождались, росли, достигали зрелости и размножались, а затем (в отличие от бактерий, которые просто делились и начинали все сначала) старились и умирали. Смерть – вот цена, которую мы уплатили за половые различия.

Взамен утраченного бессмертия организм обрел индивидуальность. Не просто временные фазы в бесконечном процессе, а отдельные существа со своими собственными особыми чертами. «Процесс воспроизводства был нарушен» – и это, пожалуй, все, что можно сказать о бактериях, зато аналогичное событие в мире насекомых описывается иначе: «кузнечик погиб». С появлением индивидов стал возможен переход от обобщения типа «смерть наступила» к точному указанию, кто конкретно умер. Но тут же вырисовывается новая проблема. Мы уже пришли к выводу, что организм остается живым, несмотря на то что некоторые из составляющих его клеток погибли. Мы даже предположили, что мертвые клетки могут считаться живыми на том основании, что они продолжают играть определенную роль в выживании организма как целого. Индивиды, входящие в очень тесно связанное сообщество, могут оказаться в таком же положении.

Зоолог Клейборн Джоунз указывает, что выделить индивидуальную особь нисколько не легче, чем дать определение вида. Так, например, есть предположение, что рабочая пчела является вовсе не организмом, а чем-то, что придумано человеком. А вот улей и есть единый организм. А если это так, то что происходит, когда погибает рабочая пчела: она ли умирает, или улей попросту теряет один из своих компонентов? Существуют веские основания считать улей и муравейник целостными организмами. Одиночные рабочие пчелы или муравьи стерильны и так же неспособны размножаться, как красные кровяные тельца. В самом деле, они осуществляют ту же миссию доставки, и их шансы на самостоятельное выживание столь малы, что не превышают возможностей изолированной клетки крови.

Так кто же может претендовать на индивидуальность – пчела или улей? Если улей является единым организмом, то зависит ли его выживание от количества живых рабочих компонентов? Сколько нужно изъять пчел, чтобы счесть улей мертвым? Вероятно, на все эти вопросы можно дать один и тот же ответ, а именно: жизнь и смерть существуют бок о бок, и осмысленное определение любого из этих понятий неизбежно включает в себя оба полюса.

Возможность существования общественных организмов и групповых индивидуальностей ставит еще один вопрос. Предположим, какая-то внешняя разрушительная сила разбила улей, не повредив ни одной пчелы, а просто разметав их по окрестностям. Улей исчез, но погиб ли организм? А если не погиб, то как назвать ситуацию, когда разогнанные пчелы вливаются в новый улей, становясь его составными частями? Если убит и растерзан своими сородичами волк, мы говорим, что он умер. Так ли это? Дилемма разрастается. Где помещается жизнь, пока ее части перестраиваются? Это не просто философский вопрос. Развитие хирургической пересадки органов ставит эту проблему в ряд важнейших моральных и юридических задач.

Морские губки состоят из массы клеток, организованных в сообщество, функционирующее как одно целое и представляющее собой, по мнению большинства зоологов, единый организм. Но если вы разрежете губку и протрете кусочки через шелковую ткань так, чтобы все клетки отделились друг от друга, эта неорганизованная кашица в скором времени вновь соединится, превратившись в полноценную губку. Очень удачный эксперимент такого рода производился над красно-ржавой губкой Microciona prolifera и желто-зеленой губкой Cliona selata. Образчики обеих губок были мелко растерты и растворы тщательно перемешаны. Через двадцать четыре часа красные и желтые клетки реорганизовались и вновь соединились в форму первоначальных губок. К началу эксперимента имелись два разных живых организма.

Встает вопрос: что в них оставалось живым, а что погибло в смешанном растворе? Все клетки остались живы, но на какой стадии мы имеем право приписывать каждому из этих организмов индивидуальную жизнь? И как объяснить тот странный факт, что несколько красных клеток благополучно встроились в желтую губку?

Можно оспорить право губок считаться отдельными организмами на том основании, что это скорее колонии, но вот Теодор Хаушка проделал необычный опыт с несомненным организмом – мышью. Он взял зародыши мыши на тринадцатый день внутриутробного развития и размолол их так мелко, что они смогли пройти сквозь тонкую иглу шприца. Раствор с зародышами он ввел в полости девственных женских особей той же породы. Через пять недель у всех этих животных обнаружились в брюшной полости координированные массы костей и тканей. Они достигали размера недельных зародышей.

Очевидно, отдельные клетки оказались способны объединиться и развиваться в направлении образования законченных животных, только каких? Вероятно, мышей, но какого вида? Того же, какой сформировался бы в матке мыши-донора? А если нет, то что произошло с эмбрионами? Умерли?

Поведение индивидуальных клеток – ведущая нить всего клубка вопросов. В подходящих условиях многие типы клеток продолжают свободно размножаться вне тела. Технология выращивания тканей требует определенной температуры и сложного питательного раствора, содержащего до сотни различных ингредиентов. Большинство специалистов знают особые хитроумные приемы, помогающие началу процесса роста культуры. Клетки костного мозга или клетки слизистой кишечника свободно размножаются в самом теле, и поэтому весьма велика вероятность их роста и вне организма. Зародышевые клетки – тоже подходящие кандидаты, поскольку они начинают быстро расти еще до начала опыта и переносят, видимо, часть инерции роста в новую ситуацию.

За последние годы удалось вырастить ткани из клеток уток, кроликов, коров, овец, лошадей, мышей, крыс, морских свинок, обезьян и людей. Зародышевые клетки часто группируются в соответствующие данному биологическому виду структуры: например, мышцы или кости имеют нормальный размер и форму. Из изолированных клеток растений можно получить новый самостоятельный организм. Культура ткани, выращенной из одной-единственной клетки ростка табака, развилась в лабораторных условиях во взрослое растение, с корнями, листьями и цветами. В каждой клетке любого живого организма скрывается потенциальная возможность роста. В каждом ядре содержатся все необходимые инструкции для воспроизводства полностью функциональной комбинации клеток, повторяющей форму особей данного вида. Хотя целое животное пока еще не удалось вырастить, теоретически препятствий к созданию новых индивидов, полностью тождественных первоначальному донору, не существует.

На практике есть одна неувязка. Она известна как предел Хейфлика. Л.Хейфлик, специалист по выращиванию тканей из Вистаровского института в Филадельфии, обнаружил, что культура зародышевой клетки человека способна размножаться только на протяжении пятидесяти поколений. Даже в самых лучших условиях культура не может перешагнуть этот предел, и даже в самом теле клетка не способна размножаться дольше. Если мы вернемся к начальному моменту оплодотворения яйца, то сможем, пожалуй, добавить еще несколько поколений, а общая цифра в семьдесят поколений обеспечивает замену всех клеток тела 20 миллионов раз.

Разумеется, этого более чем достаточно для любой человеческой жизни. Но мы не располагаем сейчас свидетельствами, что ограничение Хейфлика относится к клеткам, находящимся на своем законном месте. Однако нам ясно, что изолированно выращиваемые клетки утрачивают со временем свою жизнеспособность. Позже мы увидим, что уже выделен фактор, который исчезает при искусственном выращивании.

Усовершенствование методов проведения опытов может привести, я полагаю, к сохранению или замене недостающего фактора и преодолению предела Хейфлика.

Сегодняшнее число: 18.02.2018 21:04:06