Для того чтобы мог сформироваться вид Homo sapiens, каким мы его знаем, пришлось вымереть нескольким десяткам видов менее удачливых гоминид. Возможно, в конечном счете человечество сумеет добиться бессмертия, но сам факт происхождения нашего вида ценой естественного отбора (а значит, ценой биологической смерти) предковых форм это не отменит. Мы должны быть благодарны смерти — за жизнь. Эта фраза лишь на первый взгляд кажется парадоксом.
Человеческое тело, как и любой многоклеточный организм, представляет собой сложный союз разных клеток, подчиненных общей генетической программе. Сохранение здоровья и генетической целостности нашего тела подразумевает постоянное его обновление — смерть одних клеток и деление других.
Если бы человеческие клетки только делились и никогда не умирали, человеческое тело увеличивалось бы в размерах всю жизнь и достигало бы в конечном счете гигантских, но абсолютно нежизнеспособных размеров. Специалист по запрограммированной клеточной смерти Борис Животовский в своих лекциях любит приводить в пример часто делящиеся клетки кишечника. Если бы старые клетки не погибали, то за 70 лет человеческой жизни этот ключевой орган системы пищеварения достиг бы длины почти 40 километров.
И напротив, если бы клетки человеческого тела в зрелом возрасте полностью переставали делиться, то те из них, что непрерывно подвергаются воздействию вредных факторов (например, клетки кожи или пищеварительной системы), накапливали бы мутации с такой скоростью, что очень скоро уже не могли бы выполнять свои функции. Не говоря уж о том, что подобный организм был бы не способен залечить даже маленькую царапину (процессы регенерации требуют усиленного деления клеток).
К счастью, в нашем теле существуют механизмы, поддерживающие баланс между клеточной смертью и клеточным делением. Они позволяют организму своевременно избавляться от клеток, набравших «критическую массу» генетических ошибок, и очищают его от груза соматических мутаций. Продление жизни человеку кажется все более и более достижимой целью, но необходимо понимать, что бессмертие человеческого тела как целого никогда не будет подразумевать бессмертия каждой его клетки.
То же самое, к слову сказать, справедливо и для опухоли. Индивидуальные раковые клетки не бессмертны, отнюдь! Даже в отсутствие лечения отдельные клетки, составляющие новообразование, массово гибнут из-за слишком большого количества генетических ошибок или отсутствия кислорода (гипоксии), но за счет общего преобладания процессов деления над процессами отмирания опухоль продолжает существовать и расти.
ФАКТ: в раковой опухоли нарушены не только процессы деления, но и процессы естественной регуляции клеточной смерти, из-за чего злокачественные новообразования могут выживать с такими генетическими ошибками, которые обычно бывают смертельны для клеток.
Апоптоз — умереть, чтобы жить
Само слово «апоптоз» в переводе с греческого означает «опадание листьев» — поэтический образ, связывающий воедино отмирание и обновление. Старые листья облетают, чтобы освободить место для свежей зелени. Точно так же и старые клетки, отмирая, позволяют обновиться ткани и организму. Однако функции апоптоза отнюдь не сводятся к механическому замещению «старого» «новым»
Исследования механизма запрограммированной гибели клеток начались еще в 1960-е годы, и очень скоро стало понятно, что апоптоз — один из ключевых процессов, направляющих ход развития любого многоклеточного организма (в 2002 году изучение роли апоптоза в живых организмах было отмечено Нобелевской премией по биологии и медицине, награду получили Сидней Бреннер, Роберт Хорвиц и Джон Салстон).
Однажды Микеланджело спросили о рождении скульптуры, и он ответил: «Я просто беру камень и отсекаю все лишнее». Подобно резцу в руке скульптора, действует апоптоз в развивающемся организме. Самый известный пример его действия, знакомый большинству еще из школьного курса природоведения, — исчезновение хвоста у головастика при превращении его в лягушонка.
Таким же путем — «отсекая лишнее» — идет и развитие человеческого эмбриона. Вы помните, наверное, что на определенной стадии у каждого из нас были хвост, жабры, перепонки между пальцами. Возможно, разглядывая картинки, описывающие стадии формирования человеческого эмбриона, вы задавались вопросом, куда же деваются все эти рудименты по мере развития плода. Теперь ответ известен: архаичные структуры в ходе эмбриогенеза убираются при помощи апоптоза, уступая место новым, более прогрессивным формам. Как показали генетические эксперименты на лабораторных животных, зародыши с нарушениями в генах, регулирующих этот процесс, погибают на ранних этапах эмбриогенеза от неустранимых дефектов развития. Во взрослом организме основной функцией апоптоза является подержание клеточного гомеостаза — количественного и качественного постоянства клеточной популяции.
В школьном курсе биологии, рассказывая об экологических отношениях между хищниками и жертвами, непременно упоминают о том, что волки действуют как своего рода «охотоведы» по отношению к оленям и лосям. Они уничтожают, прежде всего, ослабленных и больных особей, а здоровым не позволяют слишком уж размножиться и подчистую выбрать «кормовую базу». В здоровом организме апоптоз играет ту же «волчью» роль в отношении ослабленных, больных и просто избыточных клеток. Только смерть их приходит не снаружи, а изнутри. В этом смысле апоптоз похож скорее на харакири верного японского воина-самурая, осознавшего, что он больше не может служить своему господину, и потому совершающего ритуальное самоубийство.
Подсчитано, что общая масса клеток, которая самоуничтожается таким образом в нашем организме за год, примерно соответствует весу взрослого человека. Так что в некотором смысле мы каждый год действительно рождаемся заново!
Как же происходит это «клеточное харакири»? В цитоплазме любой клетки в неактивной форме присутствуют белки каспазы, похожие на ферменты пищеварительного тракта, которые расщепляют белки и нуклеиновые кислоты, поступающие в организм с пищей. При апоптозе эти ферменты активируются и «переваривают» содержимое клетки. Процесс протекает стремительно и бурно: клеточная мембрана становится пузырчатой, и вся цитоплазма как бы вскипает. Это явление ученые поэтически назвали «пляской смерти» по мотивам популярного средневекового сюжета в европейской живописи.
