ЗАКОН ГЕНЕТИЧНОГО РІЗНОМАНІТНОСТІ
Все живе генетично різний і має тенденцію
до збільшення біологічної різнорідності.
Двох генетично абсолютних особин (крім однояйцевих
близнюків, немутірующіх клонів, вегетативних ліній і
небагатьох інших винятків), а тим більше видів живого
в природі бути не може.
Те, що ми не схожі один на одного, загальновідомо. Ми не схожі всім: виглядом, мімікою, ходою, сприйняттям навколишнього світу, почуттями, думками, здібностями, здоров'ям. Такі однакові і такі не схожі люди! Серед них не знайдеш генетичних чи психологічних двійників - ні по сусідству, ні на протилежному боці планети, ні в минулій історії людства, ні в майбутньому.
Навіть немовлята, здавалося б, такі однотипні, із самого початку різняться безліччю поведінкових, емоційних відтінків. Мати, хоча б раз бачила свою дитину, потім ніколи його ні з ким не сплутає. Спробуємо уявити собі, що могло б статися, якби не було ми так багатоманітним. Однотипне не здатне до якого-небудь прогресу, воно може породити лише собі подібне, вертикальні сходи стає пологою кривою. Генетична схожість ускладнило б відтворення життя, зробило б нас беззахисними до спустошливим інфекцій, винищило б творчість як вищий прояв індивідуального самовираження. Людські контакти перестали б бути необхідними, так як кожен би бачив в іншому лише своє відображення, але не продовження. Припинився б і біологічний, і моральний прогрес. Природа починала з однотипного і назавжди відмовилася від цього.
У своєму прагненні породити найбільш досконалі істоти природа проявила вражаюче розмаїття рішення приватних завдань. 300 млн. років тому Землю топтали чудовиська Довжиною більше 25 м і масою понад 50 т. А у водах океану існував і пустує по цю пору найменший хребетний організм, довжина якого всього 8 мм. Муха пролітає за секунду відстань, в 1000 разів перевищує довжину її тіла, і в той же час є абсолютно нерухомі паразитуючі організми. Деякі клітини, наприклад, нервові, не відновлюються, а ось втечі молодого бамбука виростають на добу до 40 см. Генофонд людини становлять мільйони генів, що кодують найскладніші функції організму. Найпростіші живі істоти - віроіди, позбавлені навіть білкової оболонки властивою вірусам, мають генетичну інформацію всього з 360 нуклеотидів. Як бачимо, природа не поскупилася на контрасти і протилежності.
Мало стверджувати, що природа не терпить одноманітності, природна її історія свідчить про певний, що все збільшується, темпі породження різноманітних форм живого.
У одвічному життєвому конфлікті «жертва-паразит» потужним природним побудником виживання жертви була мінливість набору її білків, але і паразитують організми, щоб не вимерти, повинні були розвиватися в тому ж напрямку. Тому ж сприяли множинні ворожі фактори зовнішнього середовища - від ландшафту і клімату до космічних і радіаційних впливів. У людини приблизно 10 червня генів, які не виникли з нічого, а створені усіма її біологічними предками, починаючи від першої праклеткі, не менше ніж за 10 9 років життя. Кожен ген представлений зазвичай приблизно десятьма версіями (алелями), тобто здатний кодувати стільки ж різновидів ознаки. Звідси генофонд людини буде містити 10 7 одиниць спадкової інформації. Природа перепробувала сотні різних генетичних «діалектів», поки не відтворила «мова» самого поліморфного і процвітаючого виду живого. Кожен з нас отримав як би естафету життя, передану йому мільйонами «пробних зразків» життя.
Ми живемо лише в ранній стадії «ери людини», і якщо сама людина не стане знищувачів живого, йому ще належить довга еволюція. Доказом цього служить і величезний фонд генетичної інформації, що забезпечує практичну невичерпність варіантів особин.
Серед 5 млрд. людських індивідуальностей, одночасно живуть на нашій планеті, немає двох однакових не тільки за творчим почерком та суджень, а й за анатомічною будовою. Неповторний «малюнок» подушечок пальців, долонь, губ кожної людини. Ні двійників по розташуванню вен на руках і ногах, по рельєфу вуха, візерунку сітківки ока, архітектурі кісткового скелета. У кожної людини індивідуально будова мікрокристалічної решітки зубної емалі, хімічний склад волосся, вміст у крові мікроелементів, баланс гормонів, мікроструктура нервової системи. Якщо ми говоримо про подібність якихось індивідів, то або свідомо нехтуємо деталями і подробицями, або маємо недосконалий апарат дослідження. Однакових у фізіологічному відношенні людей немає. І кожен залишає свій неповторний слід на землі.
Якщо б відмінності стосувалися лише зримих ознак, то відмінність індивідуальностей не було б настільки важливим. Ну, нехай, у різних людей неоднаковий судинний візерунок або розміри внутрішніх органів, але нирки і легені побудовані з одних і тих же анатомічних елементів - нефронів і альвеол, а складові білки молекул гормонів і нервових центрів однакові. Так і листя одного дерева відрізняються за формою і «малюнку прожилок», але в кожному разі все це листя дубові або березові.
Але існує (у кожного з нас) певна комбінація атомів і молекул, яка належить мені і тільки мені й відсутня у будь-якого іншого людини і тварини. Вони дають моєму організму унікальний стереотип, який визначає мене, розпізнає те, що становить частина мене, і бачить найбільшу загрозу у всьому, що не є мною. Саме ці атоми і молекули входять до складу «розпізнавальних знаків», якими відзначені всі клітини мого тіла. У іншого, ті ж атоми і молекули дають інші знаки, і поєднати ці знаки в одному тілі не можна.
Специфічні білки клітин, про які йде мова, вперше були відкриті в дослідах з трансплантації органів і тканин. Про них біологія дізналася порівняно недавно. Спочатку здавалося, що ці білки лише перешкоджають приживленню чужих тканин при штучному їх з'єднанні з іншим організмом-трансплантації, чому їх і назвали «трансплантаційний». Але далі стало ясним, що ці білки відображають самі глибинні процеси, характерні для життєдіяльності кожної індивідуальності. З'явився термін «білки тканинної сумісності» (далі через частоти вживання будемо їх скорочено називати білками ТЗ), а в більш афористичном сенсі - білки «самості» (тобто білки самого себе, своєї тілесної індивідуальності).
Кожна людина має унікальний склад цих білків, оскільки гени, завідувачі їх синтезом на поверхні клітин, досить множинні. Ці ж білки визначають гармонійну сукупність всіх складових елементів тіла, клітини спілкуються і взаємодіють з іншими клітинами тільки в тих випадках, коли у них однакові «розпізнавальні знаки» - один і той самий набір і конфігурація білків ТЗ. У ході еволюції й ускладнення живих організмів кількість і можливі варіації цих генетичних «значків» наростали. Найпростіші позначення несуть на своїй поверхні навіть примітивні форми, в міру ускладнення біологічних організмів ускладнюється і цей генетичний алфавіт, досягаючи найбільшого різноманіття у людини.
Алфавіт білків ТЗ єдиний для всіх людей, до нього входить трохи більше 100 літер, розділених на групи. Кожному з нас притаманна лише комбінація з декількох букв цього алфавіту, але наш власний генетичний пароль неповторний. Відмінності можуть бути більшими чи меншими, від батьків ми відрізняємося половиною властивих нам літер, але у всіх дітей, за винятком однояйцевих близнят, порядок букв інший, ніж у батька і матері, сестри і брата.
Число можливих поєднань з цих білкових букв надзвичайно велике. В історії людства ніколи не повториться генетичний пароль Пушкіна, Ньютона, Ейнштейна або Ломоносова. Без надмірного пафосу можна сказати, що всі ми неповторні, тому що ніколи не мали і не будемо мати генетичної копії.
Лінгвісти вважають, що в світі зараз існує трохи менше 3 тис. мов. Більшість з них має давню історію. Але біологічно головну мову тілесної індивідуальності людство почало вивчати лише кілька десятиліть тому. І поступово стало ясним: як розмовна мова служить людям зброєю спілкування та взаєморозуміння, так і «мова» білків ТЗ знадобився природі в якості інструменту спілкування і шліфування форм живого. Зараз ми багато знаємо про участь цих молекул життя в обміні міжклітинними сигналами та налагодженні захисних реакцій.
Генетики та психологи знають про важливу роль генотипу у формуванні індивідуальних відмінностей, у будові і функції нервової системи. Різні лінії мишей неоднаково швидко вирішують завдання при лабораторному їх навчанні елементарних навичок. Ці особливості виявляються успадкованими. У людей так званий коефіцієнт розумового розвитку, визначається набором спеціальних завдань, виявляється однаковим у разі однояйцевих близнюків (він дорівнює різниці при тестуванні одного і того ж індивіда), має мінімальні відмінності у двуяйцевих близнюків і значні - у звичайних братів і сестер. Природно, що ці успадковані особливості стосуються не всієї структури мозку, а вихідних способів її утворення. Клітин головного мозку багато менше, ніж сполучних їх ділянок, а кожна така зв'язок прокладається в ході життя. Більш чітко успадковуються особливості темпераменту, математичні здібності, гірше - музичні ...
Коефіцієнт генетичної залежності розумового розвитку, як показали експериментальні дані, близький до 0,5. Це означає, що, як і в разі спадкування білків ТЗ, успадковується приблизно 50% інтелектуальних здібностей.
Природа, цей искуснейший винахідник, сконструювала в процесі еволюції незліченну різноманітність життєвих форм. Тому клонування загрожує головному двигуну еволюції - генетичною різноманітністю. Генотип будь-якої людини складається з комбінації генів його батьків, і саме ця висока комбінаторика дозволяє увазі чинити опір навколишнього середовища - виживати. Іншими словами, у клонів не буде ніякого імунітету. Адже клонування передбачає, що клони однієї заплідненої клітини будуть пересаджені в сотні маток, де їм належить розвиватися. Тому всі народилися клони будуть генетично однаковими. А ми живемо серед вірусів, бактерій, патогенних організмів, які постійно мутують. Люди пристосовуються до них за рахунок генетичного різноманіття. А клон неминуче буде вражений першим же самим найпростішим вірусом, наприклад, звичайним вірусом грипу.
Так як однієї з рушійних сил прогресивного розвитку є рівень різноманітності.
Візьмемо хоча б розміри живих істот. Ми знаємо, що слон значно більше миші, але рідко задаємося питанням, у скільки разів він більший. Виявляється, слон в 100000 разів важче миші, а більш мініатюрне ссавець - землерийка - становить одну мільйонну частку слона.
Найбільше ссавець - синій кит. Самка його сягає 33 м в довжину і важить 190 т. Новонароджений її дитинча довжиною 7-8 м важить 3 т. Таке тварина, як кит, не могло б існувати на суші - воно неминуче було б розчавлене власною вагою. Вода в 800 разів щільніше повітря, тому вона підтримує гігантську масу тварини і зменшує статичні навантаження на скелет.
Цікаво, що незалежно від розмірів тіла тривалість життя всіх ссавців, виміряна в кількості ударів серця, приблизно однакова. Серце кита робить у спокої 15-16 ударів за хвилину, серце миші - близько 600, але й у велетня, і в крихітки за час життя серце скорочується близько 740 млн. разів. Відомо, що існують люди з середнім, прискореним і уповільненим пульсом. Не проявляється тут така закономірність? ..
Так, скажете ви, природа різноманітна, багатоманітним і істоти, що населяють світ. Але коли еволюція дійшла до вінця свого творіння - людини, вона створила непомірне безліч характерів і зовнішніх рис, але влаштувала всіх людей однаково. Це поширена думка настільки справедливо, як і помилково. Дійсно, у всіх людей одна голова, два ока, по дві руки і ноги, єдине серце і парні легені, нирки, вуха. Від народження люди мають п'ятипалі кінцівки, велику голову, розвинену систему кровоносних судин, ієрархічно побудовані імунну та нервову системи. Але скільки ж прихованих анатомічних відмінностей, що роблять представників людського племені в чомусь унікальними і неповторними!
Маса головного мозку у різних людей варіює в широких межах, причому це не пов'язано прямо з інтелектуальними та іншими здібностями. Так, головний мозок Олівера Кромвеля важив 2200 г, І. С. Тургенєва - 2000 р, Анатоля Франса-1000 р, а у Луї Пастера внаслідок, імовірно, травми або перенесеного інсульту на місці одного з півкуль був виявлений лише рубець, хоча всі свої великі відкриття він зробив у зрілому віці. Показник абсолютного ваги мозку не є визначальним міру таланту і розумової активності. Діти вступають в життя з великими відмінностями в структурі мозку, це стосується кількості і розташування нейронів, анатомії провідних шляхів.
Коливання різних типів клітин кісткового мозку досягають в середньому 22-кратних відмінностей, обсягу шлунка у різних дітей 6-8-кратних, маса печінки 4-кратних відмінностей. Частота пульсу, нормальна для тієї чи іншої людини, коливається від 45 до 105 ударів на хвилину, серце переганяє через судини за той же термін від 3,16 до 10,8 л крові. Середня кількість повітря, обмінюваного в легенях за один дихальний акт, змінюється від 350 до 1300 см 3, тобто між окремими людьми може існувати 4-кратна різниця. Частота дихальних рухів варіює від 4 до 20 на хвилину. Загальний обсяг «носових пазух» у дітей відрізняється в 20 і більше разів.
Навіть кількість кісток у скелетах різних людей неоднаково. Одна людина з десяти має відмінність у будові хребців, один з двадцяти має зайве ребро (частіше чоловіки). У анатомічних посібниках обережно йдеться, що у людини більше 200 кісток, фахівці налічують від 400 до 680 м'язів.
Місце входження різних нервових стовбурів у спинний мозок варіює від індивіда до індивіда. Більшість людей має 31 пару спинно - мозкових нервів відповідно 30 хребців, але деякі мають 32 і 33 пари відповідно 31 і 32 хребців. У частини людей сідничний нерв розташований глибоко і добре захищений, у інших він, навпаки, легко може піддатися впливам. Той факт, що люди розрізняються за типом будови нервів і розташування нервових закінчень, також як і за типом судинної системи, має велике значення з точки зору їх чутливості до тепла і холоду, до дотику і до болю, що виникає в різних ділянках тіла.
У нашого тіла існує своя «мудрість», і в першу чергу це мудрість, що виявляється до їжі. За 10 років доросла людина при помірному апетиті з'їдає близько 5500 кг різної їжі. Помилка в балансі на 1% викликала б надбавку або втрату у вазі до 50 кг. Але «мудрість» тіла виявляється настільки високою, що порушення балансу складає менше 0,05%. Задовго до того, як стало відомо про існування білків, жирів і вуглеводів, мінеральних солей і вітамінів, люди «інстинктивно» поїдали їх в приблизно правильних пропорціях і не страждали від харчових розладів.
Приголомшливо прозвучала і нове відкриття Ландштейнера і Левіна: не тільки кров, але і всі виділення людського організму - сльози, слина, піт, жовч, материнське молоко, сперма - мають групові властивості. Виділення кожної людини відносяться до тієї ж групи, що і його кров.
Таким чином, вчення про групи та фактори крові, загальних для якоїсь частини людей, призвело до ймовірної характеристиці відмінностей даного індивіда. Слід, однак, не забувати, що термін «групові властивості» відображає достатню поширеність кожного з вивчених показників, і дослідження всіх відомих на сьогодні факторів може проводитися лише в оснащеному гематологічному кабінеті. І, тим не менш, це відчутно наближало дослідників до вирішення і оцінці «фактора індивідуальності».
Малюнки шкірних покривів
Альфонс Бертільон розробив перший антропометричний метод ідентифікації злочинців. Він грунтувався на тому, що будь-яка людина відрізняється від всіх інших розмірами окремих частин, тіла, а сума цих розмірів дає характерну для кожної людини формулу. Можна виявити відбитки пальців давністю до 10 років на самих різних поверхнях, у тому числі і негладких.
Типи малюнків та їх розміри підпорядковуються певній генетичної залежності. Вони передаються у спадок. Діти наслідують не тільки загальний візерунок, а й Мінуція - дрібні деталі відповідного пальця батьків. Як і інші характеристики, в тому числі і групи крові, колір очей, тип смакової чутливості, вони можуть застосовуватися для вивчення механізмів еволюції людських спільнот. Для європейських народів більше характерні «петльові» візерунки на пальцях, у народів Сходу переважають «завитки». Угорський вчений Шандор окресом у своїй книзі «Наслідування папілярних візерунків» перерахував 60 ознак, за якими можлива ідентифікація особи і в спірних випадках проводиться встановлення батьківства. В даний час до пальцевим малюнків приєднують візерунки долонь і стоп. Усі спроби знищити або змінити папілярні лінії виявилися безуспішними. Лінії завжди з'являлися знову.
Примхливість розташування дерматогліфічних ліній не тільки відрізняє кожної людини від всіх інших. Будь-яка лінія може зустрічатися з підвищеною частотою серед представників однієї родини у батьків, дітей і онуків. Часом представники цієї родини виявляються носіями якоїсь спадкоємної аномалії, це вказує на зв'язок кожного малюнка з функціонуванням певних генів.
Дерматогліфи у вигляді примхливо зігнутої петлі часто зустрічаються у носіїв вроджених серцевих захворювань і при відомій хромосомної аберації, що позначається трисомією 21. В останньому випадку замість двох нормальних хромосом 21-ї пари виявляються три такі хромосоми, що веде до деяких порушень інтелекту. Підвищену частоту шкірного малюнка у вигляді арки знаходять і при трисомії 18-ї пари хромосом, зазвичай прирікає новонароджених на передчасну смерть. Така ж дерматогліфічних особливість притаманна носіям вродженої розумової відсталості, шизофренії і в деяких випадках неправильного розвитку статевих ознак. Малюнки у вигляді завитка або спіралі в частині випадків асоціюються з аномалією статевих хромосом.
Неповторний візерунок папілярних ліній пальців, долонь, губ служить тілесним "паспортом" організму. Встановлення зв'язку дерматогліфов з фізіологічними реакціями організму відкриє нові і досить прості орієнтири для індивідуальної діагностики різних патологічних станів або вродженого нахилу до них.
Індивідуальність ДНК
Досить велика молекула ДНК містить безліч генів, в кожному з яких полягає інформація про синтез строго певного білка, Уздовж молекули ДНК розташовані фрагменти, що повторюються безліч разів.
Ці повторювані послідовності можуть складатися з 15, 20 і 25 амінокислотних залишків, у різних людей по-різному. В одному місці вони повторюються 10 разів, в іншому 20, 30, займаючи до багатьох тисяч різних ділянок. Джеффріз назвав ці групи послідовностей «мікросупутниками». У всіх людей різний число таких мікросупутників. Різна і ставлення їх довжини, у деяких багато довгих і коротких мало, в інших багато середніх і мало довгих. Нарешті, усередині кожної послідовності присутній різне число нуклеотидів.
Імовірність того, що дві людини, за винятком однояйцевих близнят, мають однакове число мікросупутників, незначна. Оскільки рухливість молекул у тілі під впливом електричного поля залежить від їх розміру, то за допомогою електрофорезу і застосування спеціальних нуклеотидних «зондів» можна отримати своєрідні фотографії ДНК кожної людини. На цих фотографіях замість очей, носа і рота видно тонкі, середні і широкі смужки.
Якщо слідчим на місці скоєння злочину виявлено волосся, сліди крові або інших виділень, навіть сліди слини на недопалку, то він за спектром смуг від молекул ДНК біологічного об'єкту може скласти точний генетичний портрет злочинця.
У житті нерідко виникає ситуація, коли з яких-небудь причин експертам потрібно довести або відкинути твердження, що даний дитина - син або дочка тієї чи іншої особи. Ідентифікація групи крові, дактилоскопічна експертиза не є вичерпними. Але досить біологу взяти по одній клітці у дитини і батьків, виділити з них ДНК і порівняти їх молекулярні портрети, як сумнівів не залишається. У спектрі смуг дитини і спектрі смуг батька чи матері обов'язково є загальний ділянку «генетичних відбитків».
Нескладний математичний підрахунок показує, що комбінація з десяти генів, що мають лише чотири алельних варіанти, може дати кількість очікуваних варіантів, обчислювана п'ятизначної цифрою. А що ж говорити про живих конструкціях, що складаються з сотень, тисяч, мільйонів генів? Темп розвитку в живій природі складноорганізованих форм, многоаллельності, частоти мутацій і генетичних рекомбінацій, як ми бачили, невідворотно зростав. Це наводить на думку, що природа на всьому протязі живого життя реалізовувала закладене в ній початково прагнення до різноманітності, відмінностей.
Що рухає різноманітністю
Вчені розвинули уявлення про прогресивний розвиток живого світу. Вони підкреслювали, що носіями цього прогресу можуть бути як високо -, так і нізкоорганізованних форми. У загальній формі успіх організмів у боротьбі за існування може досягатися різними шляхами. Одним з них, як вважали деякі біологи, може служити пристосування організмів до мінливих умов зовнішнього середовища шляхом збільшення чисельності виду, розширення площі його розселення. У ускладнюється біосфері Землі на певних етапах живе могло зберегтися лише за рахунок збільшення форм рослинного і тваринного світу.
Мейен вважав, що в еволюції феномен різноманітності грає настільки ж важливу самостійну роль, як прогрес і пристосування. Більш того, стимул до розвитку різноманітності генетично успадковується. Якщо який-небудь різноманітний ряд організмів породжує мутанта, то і цей мутант, виживши, забезпечує аналогічний ряд поліморфних організмів з такими властивостями, якими володіли особини батьківського загону, але не він сам.
При аналізі явищ різноманіття як однієї з рушійних сил прогресивного розвитку необхідно враховувати біологічний рівень цього розмаїття: видовий, груповий, організменний, клітинний, молекулярний. Вже давно стало очевидним, що критерієм біологічного прогресу виду служить не кількісне представництво його особин, що неминуче повинно мати якусь кінцеву величину, а різноманітність груп всередині виду чи видів у великих спільнотах. Появі цих груп сприяло придбання будь-яких корисних пристосувальних ознак або реакцій.
Серед двох спільнот, найбільш успішно завоювали сушу, - комах і ссавців - також намітилося виражене розмаїтість видів. В одному випадку воно було рухоме такими біологічно ознаками, як хітиновий покрив, трахейне дихання, швидкість завершення ембріонального розвитку. У разі ссавців пристосувальними стимулами з'явилися теплокровність, живонародження, центральна нервова система, імунітет, свідомість.
Гетерогенність - це загальнобіологічне явище, яке розширює норму реакцій, збільшує пристосувальні, адаптивні здатності організму, що забезпечує, в кінцевому рахунку, різноманітність особин. Звуження меж реактивності на будь-якому рівні (молекулярному, клітинному, організмовому) веде до зменшення для популяції шансів уціліти при будь-яких екологічних катастрофах або спустошливих інфекціях.
Отже, з одного боку, жорсткі межі індивідуальності, з іншого - необмежений простір для творення відмінностей.
Паразитизм і захист
У організму людини багато ворогів. Ворогів зовнішніх і внутрішніх. До несприятливих впливів, які об'єднані поняттям факторів навколишнього середовища, за багато мільйонів років організм пристосувався досить добре. Знижується температура тіла - звужуються кровоносні судини, сповільнюються скорочення серцевого м'яза, стає рідше дихання, призупиняється потовиділення, посилюється енергетичний обмін. Виникає тривожна ситуація: посилюється секреція гормонів наднирковими і гіпофізом, з збільшеним навантаженням працює щитовидна залоза, частішає пульс, активізується перистальтика кишечника, мобілізуються всі органи чуття, «прояснюється» свідомість. Всі ці несвідомі реакції, відпрацьовані еволюцією і засновані, як ми говоримо, на безумовних рефлексах, потребують кооперації мільйонів клітин, включення мільярдів клітинних рецепторів, фундаментом яких служать білки ТЗ.
У поняття зовнішнього середовища входить і навколишній нас мікросвіт. Ми - його частина, мало чим відрізняється по вихідній біохімічному матеріалу. Білки мікроорганізмів, рослин і тварин складаються з 20 однакових амінокислот. Освіта молочної кислоти в бактеріях, м'язах тварин і людини вимагає участі одних і тих же ферментів. Генетичний код всього живого універсальний. Життя єдина і тому, що існує разючу подібність між метаболічними процесами в нижчих і вищих організмів. У якійсь мірі загальними є і методи пристосування навіть далеких видів до найкращого виживання.
Виживання біологічного виду визначають багато чинників. До них відносяться співвідношення статей і репродуктивний потенціал виду, тобто число життєздатних нащадків, що припадають на одного батька в одиницю часу. Сюди ж відносять суму факторів, від яких залежать добування їжі і швидкість руйнування індивідуума. Найважливішим чинником виживання є система самозахисту організмів від ворогів зовнішніх-патогенних мікроорганізмів і внутрішніх клітин, що виходять з-під организменного контролю.
Для успішної конкуренції паразита необхідно, щоб процес його зростання був швидким і ефективним, тому кінцева мета його діяльності - нова клітина.
Більшість вивчених мікробів розмножується дуже швидко, час подвоєння їх біомаси становить 20 хв - 2 год.
Але навіть самі злі з них шукають і вбивають неповноцінні клітини господаря, а організм у цілому їх не цікавить. При накопиченні мікробів або їх токсинів господар виявляється убитим «як би заодно».
У ході еволюції швидкість мутації атакує і атакується видів зростала. Паразит мутував у бік кращої адаптації до індивідуальних білків господаря та захисту від її імунітету. Мутації господаря повідомляли йому стійкість до паразита, в результаті множився поліморфізм представників даного виду. У ході такого «змагання» кожен вид уникнув згубної контакту з якимись небезпечними збудниками хвороб. Непрямим вказівкою на це служить природна стійкість людини до ряду захворювань тварин (чумі собак, сибірської виразки або віспи рогатої худоби), а ті, у свою чергу, виявилися несприйнятливими до низки людських хвороб.
Людина живе в безпосередньому контакті з самими різними паразитами - мікробами, вірусами, грибками, що заповнюють повітря, воду, грунт і їжу. Кожен із нас перебуває у постійній облозі з боку цих агресорів, але, на щастя, непомітно для себе він відображає штурм за штурмом. Загарбників усувають шкірний бар'єр, природні пестициди поту, слини, сліз, шлункового і кишкового соків. Їх поглинає слиз носоглотки, щоб відторгнути при чханні або кашлі, коли зовнішня захист не спрацювала. Але якщо все ж таки патогенні мікроорганізми зв'яжуться з тканинами, то лякає швидкість руйнування клітин організму змушує вступити в бій всю армію імунітету.
Можна лише дивуватися гнучкості імунної системи. Кількість можливих рецепторів, які розпізнають «своє» і «чуже» на Т-і Б-лімфоцитах, неозора, Все це розмаїття забезпечується за допомогою компактного набору з 100 тис. генів.
Гени і хвороби
Прикладів неоднаковою чутливості людей до тих чи інших захворювань можна наводити багато. Відомо, що при будь-якій епідемії грипу деякі люди не хворіють взагалі, а інші хворіють по кілька разів на сезон.
Приклади достовірної зв'язку деяких захворювань з групами крові були отримані при математичному аналізі і порівнянні представницьких груп здорових і хворих. Виявилося, що особи з 0 групою крові частіше хворіють на грип, але рідше ангінами і ревмокардитом, що викликається гемолітичним стрептококом. Епідемії давали матеріал, який свідчить, що за інших рівних умов люди з групою крові 0 частіше заражаються чумою, а з групою А - частіше хворіють на віспу. У носіїв групи А частіше зустрічається рак шлунка, при групі крові 0 переважає виразкова хвороба дванадцятипалої кишки. Кровоносні судини людей з групою крові А більш схильні до закупорки згустками крові, а при групі крові 0, навпаки, відзначається схильність до кровотеч.
Значно більш переконливий матеріал по генетичній схильності до хвороб був отриманий при аналізі «природного феномену» - блізнецовості. Саме у генетично тотожних однояйцевих і зближених двуяйцевих близнюків можна виявити ті фізіологічні і патологічні реакції, які є очевидно вродженими, а не формуються умовами життя і оточенням.
У однояйцевих близнюків повністю збігаються групи крові, у них однакові шкірні візерунки на кінчиках пальців, долонях і губах, ідентично будова зубів і каркаса зубної емалі, збігаються смакові сприйняття, темперамент, емоційні реакції. Будь-які інтелектуальні або психологічні тести дають мінімальний розкид. Вони однаково реагують на медикаментозні засоби і дають подібні алергічні реакції. У двуяйцевих близнюків всі ці ознаки можуть не збігатися.
Якщо один з однояйцевих близнюків захворів на кір, то другого ця хвороба вражає в 98% випадків (у двуяйцевих-в 94% випадків), при коклюші ці цифри відповідно 97 і 93%, при свинці-82 і 74%. Можливо, що високий відсоток спільного захворювання пояснюється в таких випадках одночасним інфікуванням дітей, але це не узгоджується із зазначеною різницею між генетично тотожними і нетотожні близнюками.
Ще більш разючі результати вивчення хвороб зрілого віку. Туберкульозом другий ідентичний близнюк захворює в 67% випадків (неідентичних близнюк-в 23% випадків), ревматизм-в 47 і 17, цукровий діабет - у 65 і 18, шизофренію - в 69 і 10, епілепсію-в 67 і 3%. При ряді недуг високі не тільки ймовірність захворювання другого близнюка, але однакові клінічна картина захворювання, особливості його перебігу і результату.
Генетична обумовленість багатьох захворювань на прикладі близнюків простежується вже при народженні.
Дуже показові також спостереження, що стосуються так званих «рідкісних» хвороб. Не так вже й часто зустрічається форма червоного вовчака, супроводжується розплавленням (некрозом) головки стегнової кістки. Є спостереження над ідентичними близнюками, розлученими в 3 місяці після народження і виросли в різній середовищі. Діагноз червоного вовчака в однієї з сестер було поставлено у віці 14 років, в іншої-в 21 рік. Асептичний некроз розвинувся відповідно через 2 роки і 6 років після початку вовчака. Це зайве свідчення того, що багато захворювань, традиційно пояснюється змінами обміну або інфекцією, пов'язані досить тісно з спадковими особливостями організму.
Хто не хворіє на рак
Рак стоїть серед інших хвороб особняком, тому що ракова клітина - це своя ж клітина, але веде вона себе, як чужа. Коли клітина стає на шлях «бунту» проти організму, починається шквал подій, в результаті якого організму доводиться капітулювати. Рак оцінюють навіть як своєрідну плату за багатоклітинного організму. Пухлини вважають доброякісними, якщо вони ростуть тільки в одному місці, локально; злоякісні пухлини мають тенденцію до поширення. Але не у всіх тварин пухлини здатні приймати злоякісний перебіг.
Кілька років тому засоби масової інформації жваво обговорювали проблему катрекса - речовини, отриманого з печінки чорноморської акули і має, на думку ряду дослідників, активним протипухлинною дією.
Біологам добре відомо, що у деяких тварин рак або зовсім не зустрічається, або виліковується природним чином. У світі налічується близько 300 видів акул, і у всіх їх, від екземплярів в 30 см до багатотонних гігантів, рак майже не зустрічається. Така ж картина має місце у скатів.
Своєрідна доля злоякісних новоутворень у китів. Кити в цілому хворіють тими ж захворюваннями, що і люди, і в них зустрічаються ангіни, плеврити, пневмонії, цироз печінки, ниркові камені, в старості - атеросклероз. Описано і випадок з кашалотом, у якого були знайдені сліди недавно перенесеного інфаркту міокарда. Хворіють кити і раком, проте їх організм якимось чарівним чином справляється з цим захворюванням: пухлина обволікається живими тканинами і полягає в своєрідну капсулу, позбавлену кровоносних і лімфатичних судин. Рак в таких випадках не дає метастазів, а тому і не є смертельною недугою. Захисний механізм, що лежить в основі такої ізоляції ракових клітин, залишається невідомим.
Але ті речовини, які допомагають даному виду тварин уникати раку, не обов'язково повинні з'явитися рятівним ліками для людини. І це активна речовина в настільки ж активному стані ще потрібно виділити з екстракту зруйнованих клітин тварини. Ракові клітини надзвичайно швидко пристосовуються до будь-якого несприятливого для них агента. З'являються нові резистентні клони тих же клітин і ростуть, високоізменчівие і невразливі.
Профіль ракової клітини
Слово «рак» є, ймовірно, самим страшним в медичному лексиконі. Хоча на рак згідно зі статистикою хворіють в 10 разів рідше, ніж серцево-судинними захворюваннями, бояться цього діагнозу в 100 разів більше. Щорічно близько 20% смертей викликані на рак.
У якийсь невловимий момент раніше слухняна організму клітина перестає підкорятися загальним для всіх елементів тіла командам і починає невпорядковано розмножуватися. Це властивість передається всім її нащадкам. Дочірні клітини, ще агресивніші, ніж клітини первинного пухлинного вузла, розносяться потоком крові або лімфи у віддалені ділянки тіла, утворюючи метастази. У наявності порушення того біологічного процесу, який сформулював Сент-Дьордь: «Усе живе прагне рости і розмножуватися до нескінченності, але коли клітини беруть участь у спільному створенні складного організму, їх зростання повинно регулюватися з урахуванням інтересів цілого».
До раковим клітинам можна застосувати термін «дедіфференціровка», або розвиток назад. Якесь «омолодження» малігнізованих клітин супроводжується втратою тих функцій, які були покладені на них еволюцією, тобто залізистої клітці - виділяти піт або слиз, м'язової клітці - скорочуватися, нервовій клітині - приводити імпульс.
Секрет малігнізації криється в зміні дихальних ферментів і втрати клітиною здатності нормально дихати. Ракова клітина переходить на бескислородное подих, як би звертаючись до способу добування енергії стародавніми організмами, що існували на Землі до епохи фотосинтезу. У силу цього ракова клітина стає «Сластьона» - свої потреби в енергії вона заповнює за рахунок глюкози, розщеплення якої вона теж не доводить до кінця. При цьому втрачається левова частка закладеної у вуглеводах енергії, а проміжними продуктами бродіння отруюється організм.
Ракові клітини є не тільки «пастками» глюкози, а й «перехоплювачами» нуклеотидів, білків, азотистих основ, вітамінів. Чим повноцінне харчування організму, тим більший харчової асортимент отримує пухлина, постійно посяде після конкуренцію зі здоровими клітинами за засвоєння корисних молекул. Це не зайве пам'ятати у зв'язку з поширеною думкою, що онкологічні хворі потребують особливо повноцінної дієті.
Між живими клітинами теж дотримується певна дистанція, регульована силами зчеплення і відштовхування. Це не тільки контактне гальмування, але і дія розчинних факторів росту. Розподіл суворо впорядковано для різних типів тканин, деякі клітини взагалі не діляться (нейрони, еритроцити). Але ракові клітини не слухаються законів контактного гальмування (у них порушена клітинна мембрана) і ростових факторів (фактор росту вони виробляють самі). Нормальні клітини вибагливі до умов зовнішнього середовища, вони практично не піддаються культивування поза організмом. Ракові клітини ростуть у скляних судинах в декілька шарів покриваючи своєю щільною масою весь вільний простір.
Малигнизацию нормальних клітин викликають хімічні канцерогени, радіація, ультрафіолетове опромінення, травма, онкогенні віруси. Незалежно від характеру впливу нормальна клітина, щоб стати раковою, повинна втратити здатність слухатися двох найважливіших організменних сигналів: одного-стимулюючого диференціювання, іншого - стимулюючого поділ, ріст. У ній повинно відбутися якесь генетичне перетворення, в ході якого нормальні регуляторні гени під дією внутрішніх і зовнішніх причин перетворяться на гени раку. Білки, що кодуються онкогенами (генами раку), відрізняються від нормальних білків мінімально, часом це заміна єдиною амінокислоти.
Найнебезпечніше наслідок ракової ембріолізаціі - це здатність клітин раку, до речі, як і нормального ембріона, придушувати імунні реакції. Для нормального ембріона - це властивість, що забезпечує життєво важливу його захист від материнського імунітету. Для раку-це запозичений механізм.
У будь-якому випадку про рак потрібно говорити як про імунологічному диверсанти, чинному в обхід каральної армії захисників організму. І тоді на додаток до перерахованих вище характеристикам ракових клітин слід додати їх властивість до місцевого і загального придушення імунітету.
Отже, ракові клітини уміють спрощене будова, вони невпорядковано ростуть, надзвичайно швидко утилізують харчові речовини і фізіологічні метаболіти, виробляють автономний фактор росту, ухиляються від диференційовані сигналів і здатні до самостійної імуносупресії. Але, незважаючи на ці загальні для всіх ракових клітин характеристики, є істотні індивідуальні відмінності в ступені їх вираженості. Рак-це теж хвороба з індивідуальним профілем.
Обман імунітету
Нам вже доводилося згадувати, що мембрана ракових клітин видозмінена. Зміни ці досить різноманітні. Здатність ракових клітин до інвазії, тобто проростання в інші тканини, супроводжується зміною набору їх поверхневих білків. На мембрані ракових клітин, крім вихідних білків, повинні з'явитися рецептори, характерні для клітин сусідніх та віддалених тканин. Ракові клітини викликають непомірне розмноження супресорних лімфоцитів, які зупиняють власну ж «каральну армію» на підступах до пухлини. Можливо, що ці лімфоцити «отруюють» всю довколишню територію своїми продуктами, які ми називаємо блокуючими чинниками.
У кровоносній системі і міжклітинних просторах ракові клітини контактують з клітинами імунітету. Примітно, що наслідком такої зустрічі є придбання лімфоцитами інформації про особливості даного раку. Цей процес розпізнавання перший свідчить про те, що раку властиві ні на що не схожі молекули, які ми називаємо пухлиноспецифічних білками. Доказом тому служать багато реакцій, в яких лімфоцити ведуть себе по відношенню до ракових клітин, як до клітин чужого організму. Поширена думка, що рак-це своя ж, нічим не змінена, а тому й невпізнанна тканину, помилково. У неї вже змінена «внутрішня архітектура». Настільки ж помилковим є твердження, що імунітету до раку немає, на підставі того, що він не перешкоджає розвитку раку. Імунітет є, але він ослаблений, навіть понівечений на рак. І ми не знаємо, скільки разів імунітет вже виходив переможцем у боротьбі з начинавшимся, але не відбувся на рак. Ми бачимо вже фінал цих подій.
Ракові клітини повинні бути особливо життєвої стійкістю, бо їм доводиться тримати багато іспитів. Вони повинні звільнитися від основної пухлини, придбати нові молекули, забезпечити зростання кровоносних судин в новому середовищі проживання, бо метастаз без харчування не виживе. Кожне з цих властивостей контролюється особливою молекулярною системою, але всі разом вони входять складовою частиною в головну клітинну програму, що забезпечує пухлини автономне життя всередині породив цю клітинну масу організму.
Рак є яскравим прикладом зазіхання на індивідуальність організму з боку власних же складових елементів. Його викликають глибокі зміни генетичної програми клітин, результатом чого є характерна тріада ознак: втрата клітинами індивідуальної специфічності, спрощення вигляду білків ТЗ на клітинній мембрані, вміння вислизнути від імунологічного контролю. Ця група ознак властива всім раковим клітинам. Кінцевим результатом цієї боротьби клітин за власну свободу і безконтрольне розмноження є загибель організму.
Лікарі реєструють постійне збільшення відсотка дітей, народжених з генетичними відхиленнями; з усіх немовлят, що з'явилися в нашій країні за останні роки, 5% страждають спадковими вадами. У деяких регіонах кожен четвертий новонароджений - алергік. Смертність від бронхіальної астми за два останні роки зросла в світі вдвічі. Захворюваність на туберкульоз у регіонах, уражених СНІДом, підскочила на 30%. Неухильно зростає захворюваність на злоякісні пухлини, цукровий діабет, ураженнями системи крові. Створюється враження, що хвороби стирають нашу індивідуальність, не роблячи вибору між все зростаючим числом жертв.
Екологічний дисбаланс насамперед порушує імунну систему, яка, як ніяка інша, пов'язана з зовнішнім середовищем. Це найбільш вразливе ланка в ланцюзі вже хоча б тому, що в дозріваючих лімфоцитах у тисячу разів більш інтенсивні процеси мутації, ніж в інших клітинах тіла. Імунна система змушена понад всякі навантажень реагувати на безліч додаткових білків - алергенів, токсинів, мутагенів, а її здібності не безмежні, вона виснажується. Як би ми не відгороджувалися від природи одягом або кондиціонером, на імунну систему маску надягти не можна.
Фізичні та хімічні фактори навколишнього середовища накопичуються в живих організмах. Промислові барвники, харчові пестициди, атмосферні отрути, побутові алергени - всі вони, крім безпосереднього впливу на організм, мають ще й опосередкований ефект, видозмінюючи наші білки ТЗ, впливаючи на їх вуглеводний компонент і водневі зв'язки. Рідкісне захворювання протікає тепер без алергічного або аутоімунного компонента. А якщо молекули, що визначають нашу індивідуальність, постійно «перешіфровиваются», то порушується їх розпізнавання власними лімфоцитами. Діапазон коливання в системі збільшується, що веде до ранньої її зношуваності.
Людське тіло - найдосконаліший організм, бо воно може сама себе ремонтувати. Дрібний ремонт - доля тканин, але велике відновлення завжди пов'язане з безвідмовністю імунної системи. Її клітини виробляють ростові фактори, зокрема, необхідні для зрощення кісток, відновлення м'язів, ліквідації опіків. Ця система створила тілесну індивідуальність, і вона ж її порушить, перестане оберігати, якщо проти неї ополчаться сили природи. У якомусь сенсі так і відбувається при СНІДі.
Зростання вроджених вад, збільшення смертності серед новонароджених, нарешті, очевидно підвищується відсоток жінок, не здатних нормально виносити вагітність, - це грізні симптоми. Природний відбір в природі залежить від переважного розмноження пристосованих особин. Коли страждає дітородна функція навіть у частини виду, його природна історія виявляється під загрозою.
Всі види, до яких для прикладів нам доводилося звертатися в цій книзі, мають природну історію, обчислюється дев'яти-десятизначними цифрами. Людство - наймолодший вид, його історія на кілька порядків коротше. Щоб повноцінно адаптуватися до небезпек, людям довелося тренувати і удосконалювати саме надійне пристосування-інтелект. Саме він позначив перевагу нового виду; людина - єдина істота, що має поняття про майбутнє, здатне передбачати прийдешні небезпеки.
Розселившись по всій Землі завдяки географічним, кліматичним і соціальним факторам, людство досягло надзвичайного розмаїття. Воно побудувало міста, створило цивілізації і культури. Але у своєму прагненні підкорити природу і задовольнити всі зростаючі потреби люди як би втратили почуття біологічної заходи. Руйнування Всесвітньої Екосистеми, непомітне в перші десятиліття технічного прогресу, з якогось моменту стало все прискореним і драматичним. Під загрозою опинилися різноманітність самої природи, адаптаційні можливості людини. А коли механізми біологічної компенсації, досягнуті в ході довгої еволюції живого, надмірно разлажіваются, життя опиняється в небезпеці.
Єдиною противагою руйнівним процесам є здоровий глузд, інстинкт самозбереження індивідуума, суспільства, нації, людства. Альтернативи життю немає, тому вся наша надія на наш спільний розум.