Стресс на клеточном уровне

[admin]

«Уставший» автомобиль ставится на ремонт. В зависимости от «врожденных факторов» (материал, из которого авто изготовлен, его конструкция и т. д.) восстановление его первоначальных свойств, конечно, возможно. Но лишь на краткий срок.

С течением неумолимого времени такие ремонты надо делать все чаще и чаще. И они становятся все продолжительнее. И в конце концов изношенность и неисправность уже не будут поддаваться какому бы то ни было ремонту.

[admin]

И человек тоже. Из личного опыта мы знаем: после крайнего изнеможения от чрезмерно тяжелой дневной работы здоровый ночной сон (а после более тяжелого истощения — несколько недель спокойного отдыха) восстанавливает сопротивляемость и нашу способность к адаптации до прежнего уровня.

Вроде бы человек вернулся к исходной позиции. Увы! Это не так. Селье считает, что полного восстановления не бывает. Любая биологическая деятельность оставляет необратимые «химические рубцы». И наши запасы адаптационной энергии можно сравнить с унаследованным богатством: можно брать со своего счета (как деньги в банке), но, однако, нельзя делать дополнительные вклады.

(Любопытную мысль высказал однажды советский шахматный гроссмейстер Александр Котов. По его мнению, Роберт Фишер оставил шахматы потому, что у себя на родине с раннего детства ему пришлось пережить столько нападок, оскорблений и унижений, что к тридцати годам, постоянно борясь за престиж шахмат в США, он пришел опустошенным и разочарованным, утерявшим веру в людей. Он, полагает Котов, израсходовал всю свою адаптационную энергию, отпущенную ему природой.)

[admin]

Там расположен молодой научный центр биологических исследований Академии наук СССР. «Старейшина» среди подразделений центра — Институт биологической физики (ИБФ). Здесь, в отделе биоэнергетики, под руководством доктора биологических наук Марии Николаевны Кондрашовой, митохондрии изучают, так сказать, на всех уровнях.

Помню кабинет Кондрашовой. Он уже сам по себе многое рассказал мне о занятиях своей хозяйки.

На полках рядом с биохимическими (выделялась толстенная монография Ленинджера «Биохимия») было много физиологических книг. На стенах — яркие плакаты, наглядно показывающие участие митохондрий в формировании таких состояний организма, как голодание, диабет, ожирение, дневная и ночная активность и так далее.

[admin]

Рассмотрел я громадную и карту-схему «Метаболические пути», где подробно перечислялись все известные науке на данный год (эта карта-энциклопедия ежегодно исправляется и дополняется) цепи превращений веществ в клетке.

В центре карты находился цикл Кребса, та «крутящаяся» внутри каждой МХ «мельница», где перемалываются конечные продукты распада пищи...

В ИБФ биохимия (МХ традиционно выделяют из сердца быка, надо ехать на бойню, затем в лаборатории выделить митохондрии, да чтоб они были нужной кондиции, хорошо дышали и т. д.) спокойно уживается с физикой (арсенал могучих средств исследований от лазеров до масс-спектрометров), а та тянет свою давнюю союзницу — математику (в Пущине свой вычислительный центр). И вся эта внушительная компания сотрудничает с медициной: везде проскальзывает, чувствуется желание дать средства, имеющие практический, лечебный эффект.

Так с четырех сторон сотрудники отдела биоэнергетики ИБФ ищут новые способы и для разгадки секретов МХ.

[admin]

Природа, дорогой сэр, это всего лишь гипотеза. Рауль Дюфи

Почти век назад Луи Пастер (1822— 1895) во время своих знаменитых исследований проблем порчи вина заметил, что клетки способны жить как без кислорода (брожение, гликолиз), так и с кислородом. Они охотно переходят от брожения к дыханию, как только количество кислорода достигнет одной сотой нынешнего содержания кислорода в атмосфере. Это явление получило название «эффект Пастера».

Подоплека дела ясна. Кислород — невероятно эффективный источник энергии. Так, в «дышащей» МХ при «сжигании» молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, при гликолизе же (без кислорода) лишь 2 молекулы АТФ.

Один из парадоксов жизни состоит в том, что почти все ее формы нуждаются в кислороде для получения энергии, достаточной для выживания. В то же время кислород, будучи химически архиактивным, способен смертельно отравить любой из жизненных компонентов клетки. Как же удалось природе разрешить это противоречие?

[admin]

В ходе исследований МХ обнаружилось: выделенные и изолированные от клеток, они имеют все необходимое — коэнзимы, кофакторы, ферменты — для вполне самостоятельного существования. В МХ есть свои собственные, отличные от клеточных, рибосомы и свой генетический аппарат для синтеза белков. МХ способны к делению и самовоспроизведению: жизнь МХ коротка, длится примерно 10 дней.

Итак, МХ в клетке — это настоящее государство в государстве. Давно уже обратили внимание на огромное сходство МХ с бактериями. МХ находятся в непрерывном движении, особенно палочковидные формы, которые постоянно изгибаются и скручиваются (по-видимому, так им легче «охотиться» за кислородом), чем очень напоминают бактерии.

Так вот, существует очень правдоподобная гипотеза (вероятно, она скоро станет общеизвестным фактом): МХ — это пришельцы-завоеватели, примитивные бакте-риеподобные организмы, проникшие в клетку и приспособившиеся к жизни в ней.

[admin]

Произошел симбиоз: МХ, умеющие утилизировать всё «сжигающий» кислород, обильно снабжают клетку энергией в виде универсальной энергетической монеты — АТФ, клетка же дает МХ пищу — топливо.

Этот союз, заключенный в доисторические времена, когда кислородная атмосфера на Земле только зарождалась (тут и разгадка эффекта Пастера), длится уже многие сотни миллионов лет. Природа, найдя удачное решение, тысячекратно повторила его, чеканя всевозможные клетки, как серебряные рубли,— всегда на один лад, лишь обсасывая, шлифуя свою удачную находку.

К сожалению, пока нельзя спросить ни клетку, ни митохондрии: а как вам живется? Так ли прочен союз? Не возникают ли семейные дрязги, неурядицы, распри, ссоры?

[admin]

Мы, люди, в силу своего технологического младенчества привыкли ахать, представлять себе природу как совершенный идеал. Ферменты, действующие при комнатной температуре (ах! ах!), невероятная эффективность мозга, клетки которого не восстанавливаются (!!), цирковые трюки вроде окислительного фосфорилирования — все это, конечно, производит впечатление, все это так!! Но и на солнце есть пятна. Нет-нет да и мелькнет в результатах исследований этакий насмешливый «хвостик» той или иной «слепой кишки», атавизма, биологической несуразицы.

И кто знает, может быть, настанет день, когда биологические процессы предстанут перед нами сплошной патологией, которая каким-то чудом ухитряется быть нормой. Основание для таких прогнозов — тот факт, что биологические процессы всегда идут параллельно, дублируя друг друга (к примеру, в клетке дыхание и гликолиз). И включение одного механизма автоматически исключает, угнетает другие конкурентные процессы.

[admin]

На молекулярном уровне идет жестокая «борьба за существование». В этой биологической сутолоке обратные связи, регулирующие очередность и субординацию, наверняка имеют вероятностный, случайный характер. Поэтому-то идеальный порядок и дисциплина в храме природы — это сон, приснившийся теоретикам от науки.

Прав был Николай Заболоцкий, который когда-то написал вещие строки:

Я не ищу гармонии в природе. Разумной соразмерности начал Ни в недрах скал, ни в ясном небосводе Я до сих пор, увы, не различал.

[admin]

Что мне действительно не нравится — это когда кто-то выступает в роли природы. Уж слишком велика разница в таланте.

Э. Чаргафф

Вот что рассказывала мне тогда Мария Николаевна Кондрашова:

«В последние 10—15 лет в митохондриологию проникли биофизические методы исследований. Это замечательные средства: они позволяют непрерывно регистрировать «ответы» МХ». Последние слова надо пояснить...