Космос биомолекулярной жизни. Часть 2

Космос биомолекулярной жизни. Часть 1
16.01.2018
ЧТО Я ЗАЕДАЮ?» ИЛИ «КАК ДОВЕРЯТЬ СЕБЕ В ЕДЕ И ЖИЗНИ»
01.02.2018

В предыдущей статье говорилось о том, что в ответе на вопрос: «Что такое жизни?», мы обычно не учитываем, что самая обычная клетка по собственной трудности идентична с большим мегаполисом. В ней еще есть центры по выработке энергии — цельные «фабрики», изготавливающие нужные для жизнедеятельности гормоны и ферменты; «информационный центр», где располагается информация о выполняемых продуктах; особенная «система транспорта» важных товаров и сырья; «трубопроводы», «лаборатории» и цельные «заводы» по переработке и очищению товаров, поступающих из наружной среды.

Все органические молекулярные соединения био происхождения — белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и т. д., из коих произведено клеточка, не складываются сами по для себя в нужные для жизни структуры. За всеми процессами в клеточке стоит что-то большее, ежели знаменитая нам та или же другая хим реакция. Все они кем-то или же кое-чем управляемы. Завершили мы заметку несчастной «примитивностью» строения микроба и тем, собственно что его ключевые составные части (фрагменты ДНК или же РНК) не например уж и несложны — это довольно трудные молекулярные соединения.

Наконец, как ведомо, ДНК это длинноватая полимерная молекула, состоящая из циклических блоков — нуклеотидов. Любой нуклеотид — это также не элементарно комплект чего-то незатейливого. Он произведено из азотистого причины, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Не достаточно такого, они объединены меж собой в длинноватые например именуемые полинуклеотидные цепи, попарно объединенные в структуру, возымевшую заглавие двойной спирали.

Двойная спираль ДНК

О структуре белка и трудности кое-каких процессов, происходящих в нем, уже рассказывалось повыше. Совместно с что вопрос о том, как кодируется информация микробом, каким образом он осознает, куда прикрепляться и собственно что создавать в что или же ином случае, а еще как перепрограммировать ДНК инфицированной им клеточки, наводит на идея о том, собственно что данное достаточно сложное и последовательное поведение не есть само по для себя. Есть некоторый невидимый внутренний артист (от текста «активность»), или же юзер, который только пользуется конкретные молекулярные структуры для такого, дабы, с одной стороны, в начале владеть энергию, которую обеспечивают эти молекулярные структуры, а с иной стороны, владеть вероятность просачиваться в иной организм, включаться к нему и, паразитируя на его энергоресурсах, каждый день владеть вспомогательное численность энергии.

Кстати, идет по стопам заявить, собственно что это поведение, как паразитирование — это очень популярное появление в природе. Подавляющая множество живых организмов паразитирует на иных. Лишь только только одними инстинктами непросто приписать это достаточно сложное поведение микроба. Пытаюсь направить забота на то, собственно что нередко процесс заражения случается поэтапно, поочередно и довольно опасливо, дабы клеточка не имела возможность вовремя противопоставить личную защиту.

В данном кинофильме наглядно показано то, как бактериофаг инфицирует бактерию:

Вообщем, в процессе эволюции выработаны любые стратегии заражения 1 организмов другими и вслед за тем паразитирования на них. , комар до этого чем проколоть кожную материал, в начале изготавливает анестезию (обезболивание) участка, куда намеревается вбивать хоботок. В следствие этого мы нередко обнаруживаем комара за это время, когда сквозь хоботок им уже втягивается кровь.

Но вернемся к вопросу о осмысленных невидимых «актерах». Дабы взять в толк то, о чем станет речь далее, идет по стопам адресоваться уже именно к самой клеточке и начать с ее строения. Ясно, собственно что оно гораздо труднее, чем у микробов или же вироидов. По сопоставлению с ними клеточка — это уже высокоразвитый организм.

Ведомо, собственно что труп клеточки, в различие от микроба, отделено от находящейся вокруг среды мембраной, или же плазмалеммой. Изнутри клеточка заполнена цитоплазмой, в которой находятся всевозможные органоиды (или, по другому, органеллы) и клеточные подключения, а еще генетический ткань в облике молекулы ДНК.

Строение био клеточки

Любой из органоидов клеточки, как ведомо, делает собственную особенную функцию, а в совокупы все они определяют жизнедеятельность клеточки в целом. Ясно, собственно что клеточка без органелл работать не станет, как не станет работать наш организм, в случае если выслать, к примеру, печень или же почки. В следствие этого термин «органоиды» разъясняется сравнением данных компонент клеточки с органами многоклеточного организма.

Ключевое — это то, собственно что процессы, которые происходят в органоидах и которые обеспечивают жизнедеятельность клеточки, невообразимо сложны. Органеллы не элементарно несут ответственность за те или же другие хим реакции и процессы, и любая из их — это не элементарно цех изнутри фирмы. Это единое предприятие изнутри фирмы, со трудной системой внутренних связей и отношений, которые обеспечивают ту или же другую работоспособность самой органеллы, а что наиболее и жизнь клеточки как организма в целом.

Текст «взаимоотношения» содержит тут довольно весомое смысл. Оно именно показывает на то, собственно что меж кое-какими органеллами вправду происходят конкретные отношения, которые именуются симбиотическими.

ФЕНОМЕН СИМБИОЗА

В биологии есть целое направление, которое занимается теорией симбиогенеза. В соответствии с этой теорией многие органеллы клеток в начале своего существования были отдельными организмами и около миллиарда лет тому назад они объединили свои усилия для создания клеток нового типа.

Так, например, митохондрии, считающиеся силовыми станциями клеток, поскольку они генерируют энергию, изначально были самостоятельными организмами. В какой-то момент эволюции одна из клеток постоянно поглощала этот организм, а после оказалось, что вместе они справляются лучше, чем по отдельности.

Эта теория объясняет существование двухслойной мембраны современной эукариотической клетки (то есть имеющей ядро). Так, внутренний слой ведет происхождение от мембраны поглощенной клетки, а наружный является частью мембраны поглотившей клетки, обернувшейся вокруг клетки-пришельца. Также объясняется наличие ДНК в митохондрии — это не что иное, как остатки ДНК клетки-пришельца.

Иначе говоря, два независимых организма в какой-то момент «договорились» между собой о длительном и взаимовыгодном сотрудничестве, как это сейчас говорится. Впрочем, могло быть и так, что более крупный организм постоянно поглощал меньший и тот в какой-то момент вынужден был научиться жить внутри крупного организма, постепенно приспосабливаясь к нему. В результате возникла новая по сложности клетка. В это трудно поверить, но то, что изначально это были два независимых организма, является фактом.

Теперь митохондрии есть почти во всех эукариотических клетках и размножаться вне клетки они уже не способны. Подобно митохондриям симбиотические отношения с другими органеллами клетки оформили, например, пластиды высших растений, отвечающие прежде всего за процессы фотосинтеза в клетках растений.

Космос биомолекулярной жизни. Часть 2
Схема эволюции эукариотических клеток растений: 1 — образование двойной мембраны ядра; 2 — приобретение митохондрий; 3 — приобретение пластид; 4 — внедрение получившейся фотосинтезирующей эукариотической клетки в нефотосинтезирующую (например, в ходе эволюции криптофитовых водорослей); 5 — внедрение получившейся клетки снова в нефотосинтезирующую (например, при симбиозе этих водорослей с инфузориями). Геном предков эукариот обозначен фиолетовым цветом, митохондрий — красным, пластид — зеленым.

Вообще, в теории симбиогенеза известно такое явление, как мутуализм, когда присутствие партнеров становится обязательным условием существования каждого из них. Сейчас уже известно, что это достаточно широко распространенная форма взаимополезного сожительства.

Таким образом, в микробиологии уже считается общепринятым, что на заре эволюции стремление к симбиозу было тем двигателем, которое сначала свело разные по своему характеру организмы в один одноклеточный, а затем собрало одноклеточные организмы одного вида в колонию, в результате чего появился один многоклеточный организм, что в свою очередь стало основой разнообразия современной флоры и фауны. Наше человеческое тело — это также результат одного из древнейших партнерских отношений в природе.

Микроорганизмы, живущие внутри другого организма (хозяина) и приносящие ему пользу, называются эндосимбионтами. Для подавляющего большинства (возможно, практически для всех) клеточных организмов наличие эндосимбионтов обязательно для выживания или значительно повышает их приспособленность. Вообще, эндосимбиоз играет важную роль в функционировании большинства экосистем.

Кроме того, уже известен так называемый многоуровневый симбиоз, когда один организм является симбионтом для другого, но сам в свою очередь пользуется «услугами» третьего.

Наиболее интересным организмом с этой точки зрения является Mixotricha paradoxa. Он является симбионтом термита дарвинов (Mastotermes darwiniensis).

Космос биомолекулярной жизни. Часть 2
Термит дарвинов (Mastotermes darwiniensis)

Обитая в кишечнике термита, он разлагает целлюлозу до таких соединений, которые тот уже способен усваивать.

Космос биомолекулярной жизни. Часть 2
Mixotricha paradoxa

Но что интересно, Mixotricha paradoxa в свою очередь для передвижения в кишечнике использует другие микроорганизмы — более 250 тыс. бактерий Treponema spirochetes, которые прикреплены к поверхности его клетки и выполняют функцию ножек.

Космос биомолекулярной жизни. Часть 2
Спирохеты (Spirochaetales)

Это в свою очередь частично объясняет происхождение жгутиков и ресничек многих одноклеточных организмов (например, инфузорий), благодаря чему они способны передвигаться в жидкой среде. Кстати, о жгутиках говорилось в самом начале книги, когда рассматривалось строение моторчика жгутиковой бактерии.

Заметьте, что «ножки» — это изначально отдельные организмы, которые теперь обеспечивают функцию передвижения организма-хозяина, но питаются они уже за счет хозяина, то есть теперь он обеспечивает их необходимой энергией. В связи с этим у многих из них за ненадобностью уже нет собственного аппарата, синтезирующего белок, также у них отсутствует способность к делению, как, например, у инфузории Paramecium bursaria с симбиотическими хлореллами.

Космос биомолекулярной жизни. Часть 2
Инфузория (Paramecium bursaria) с симбиотическими хлореллами

А вообще, существует огромное количество симбиотических бактерий, без которых наш собственный организм и организмы других животных и птиц не в состоянии существовать самостоятельно.

Мало того, считается, что лишь одна из десяти клеток в теле человека является собственно человеческой. Остальные девять — это различные симбиотические микроорганизмы, в основном бактерии и грибы (среди которых, впрочем, немало и патогенных форм).

Что касается симбионтных бактерий, то, например, только в 1 см3 содержимого желудка в человеческом организме обитает в среднем 25 тыс. бактерий (например, молочнокислая бактерия Lactobacillus Acidophilus), а в одном грамме содержимого толстых кишок их можно насчитать до 30—40 млрд! Специалисты выделяют среди микробных обитателей желудка и кишечника до 250 видов симбионтов. Суммарный же вес всех бактерий в кишечнике взрослого человека колеблется от трех до пяти кг.

Необходимо подчеркнуть, что все эти бактерии крайне необходимы нашему организму. Они составляют микрофлору нашего кишечника и являются неотъемлемым элементом процесса пищеварения, а значит и жизнедеятельности организма.

Мы привыкли ассоциировать бактерии с инфекционными заболеваниями, но большинство из них являются симбионтами других более развитых живых организмов, то есть не просто дружелюбных им, но обусловливающих жизнедеятельность хозяина, в котором они живут. Не было бы их, не было бы современной флоры и фауны. Они являются основой жизни и одновременно одним из главных механизмов эволюции.

Вообще, то, что происходит в нашем собственном теле на клеточном уровне, это целый космос, в котором участвуют прежде всего процессы, основанные на симбионтных отношениях. Мы не замечаем этой естественности, поскольку в течение миллионов лет эволюции в нашем организме (да и вообще в каждом без исключения) все процессы отрегулированы и в высшей степени уравновешены, а ведь эта невероятная сложность и слаженность обусловлена прежде всего взаимоотношениями участников процессов, происходящих в организме на очень многих уровнях.

Возьмем, к примеру, лейкоциты — белые кровяные клетки, отвечающие за иммунную систему нашего организма. То есть они специализируются в защите крови и межклеточного пространства от внешних и внутренних патогенных агентов. Иначе говоря, они ими просто питаются.

Наблюдая через электронный микроскоп, как целеустремленно лейкоцит гонится за чужеродным пришельцем, чтобы его поглотить (так называемый фагоцитоз), а также видя, как тот от него пытается спастись, удирая «со всех ног» и прячась за других участников крови, трудно не заметить того, что оба вполне хорошо осознают свои действия. Эта погоня в чем-то напоминает охоту хищника на парнокопытное в саванне. А ведь это только один «обыкновенный» лейкоцит, количество которых в крови взрослого человека в среднем составляет до 9 миллиардов единиц. И это лишь малая часть других живых «участников» крови — эритроцитов (красных кровяных телец) и тромбоцитов (кровяных пластинок) и т. п., которые также выполняют в организме соответствующие им функции.

Вот ссылка на фильм, на котором показа
8000
но, как лейкоцит пытается поймать и поглотить чужеродную бактерию.

В следующем фильме показано то, как лейкоциты сообща действуют против более крупного пришельца. Прошу обратить внимание на скорость перемещения лейкоцитов и на то, что они явно понимают, куда и зачем так стремятся и что необходимо делать.

Как видим, организм сам по себе — это не просто сложная комплексная система различных элементов жизнеобеспечения. Это прежде всего взаимоотношения огромнейшего количества различных малых организмов в другом большом организме, каждый из которых выполняет в нем определенную функцию.

Понимают ли участники процесса свою роль в системе жизни целого организма-хозяина? Трудно сказать. Во всяком случае видно, что они достаточно хорошо ориентируются в собственной среде, знают своих партнеров, различают чужих и в большинстве своем прекрасно с ними справляются. Мало того, становясь неотъемлемой частью системы организма-хозяина, они полностью зависят от него, как и он от них.

Однозначно и то, что все участники (организмы-эндосимбионты) выполняют свои роли в организме-хозяине не бездумно. Они в полной мере осознают то, что делают и, как говорят в психологии, отличаются гибким поведением, хотя нам в это очень трудно поверить.

ПАРАДОКС «ТЕМНОЙ ШКАТУЛКИ»

Впрочем, ничего удивительного. Каждый из нас воспринимает свой собственный организм не просто как нечто само собой разумеющееся, а полностью отождествляет его с самим собой. Говоря «я», мы обычно подразумеваем наше тело, а не душу. Нам трудно представить самих себя без нашего тела или вне его, хотя мы обычно не имеем ни малейшего понятия о том, что, собственно, в нем происходит.

Все процессы в этой «темной шкатулке», как организм называли на Востоке, протекают независимо от того, думаем мы о них или нет, ощущаем их или нет. Он — организм — время от времени нам лишь подсказывает свои потребности: принять пищу, если ему стало не хватать энергии; выпить воды, если понадобилось восполнить запасы жидкостей; одеться, если ему холодно, или раздеться, если стало жарко; полежать и отдохнуть, если он устал и ему необходимо дать время на регенерацию или перераспределение энергии и т. д.

Точно так же происходит в каждом организме без исключения, поскольку абсолютно в каждом действует такой механизм, как гомеостаз, благодаря которому все процессы, происходящие в нем, направлены на поддержание внутреннего равновесия, которое в свою очередь достаточно динамично.

Иначе говоря, все процессы в организме, как внутренние (например, метаболизм), так и внешнее (поведение в среде), энергозатратны. То есть для поддержания внутреннего равновесия ему постоянно необходимо извне получать дополнительное количество энергии. Поэтому следует напомнить, что главной задачей всех организмов без исключения (в том числе и человеческого) является обеспечение себя пропитанием, иначе ему грозит гибель.

В мире животных пищей в большинстве случаев, как известно, являются другие организмы растительного или животного происхождения. Таким образом, создаются так называемые пищевые (или трофические) цепи, в которых организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена и тем самым осуществляется цепной перенос прежде всего энергии и вещества для сохранения жизни собственного организма. В живой природе нет организма, который бы не был пищей для другого организма.

Кто нам подсказывает изнутри, что нужно делать для обеспечения гомеостаза нашего собственного организма — поесть, попить, отдохнуть и т. п.? Ответ обычно таков: его пользователь — то есть это пресловутое «я». А кто же это «я», если оказывается, что оно обычно даже не представляет себе того, что делается в его собственном организме? Ведь оно лишь ощущает его внешнюю целостность, а то, что происходит внутри этого организма — никоим образом. Оно лишь старается удовлетворить потребности, которые организм подсказывает нашему сознанию тем или иным способом.

Мы в большинстве своем понимаем, что «я» — это не только то, что мы называем нашим сознанием или самосознанием. Это нечто большее. Уже известно, что есть и бессознательное, которое часто проявляется в нашем поведении и которое не всегда контролируемо нами. Так кто же управляет всеми процессами в организме?

Когда-то давным-давно наши предки это «нечто» назвали «душой», но в последнем столетии мы перестали ее учитывать в нашем мировоззрении, так как биология внутри человеческого организма не обнаружила ничего, что было бы ответственно за ее существование.

Получается парадоксальная ситуация: так как современная наука ставит под сомнение существование даже души человека, то она уже не способна допустить ее наличие в низшем по своему развитию животном, а тем более одноклеточном организме.

Тем не менее, как уже говорилось выше, сами ученые в поведении каждого без исключения организма подтверждают его способность к творческому селективному подходу в решении жизненно важных задач, в результате чего проявляется удивительная способность живых организмов к самоорганизации.

Как видим, даже на уровне одноклеточных организмов самоорганизация осуществляется, как правило, за счет эндосимбионтов — участников симбиоза, которые ранее были в какой-то мере независимы и которые в определенный момент договорились или вынуждены были договориться о «взаимовыгодном сотрудничестве» и стали либо органеллами, выполняющими функцию внутренних органов, либо даже конечностями организма-хозяина, как, например, жгутики у инфузории.

Итак, симбиотические взаимоотношения демонстрируют нам то, что за внешней биологической оболочкой того или иного организма или органеллы скрывается не просто некий его пользователь, а именно активный участник, наделенный определенным пониманием процесса сотрудничества с другими организмами и выгод от него.

Этот пользователь является не просто живым, а очень даже разумным существом, о чем мы, увязшие в собственном эгоцентризме, с одной стороны, даже не подозреваем, а с другой стороны, обычно просто не хотим знать. А ведь он существует в том или ином организме и пользуется им, как мы пользуемся своим.

Поскольку мы ставим под сомнение существование нашей собственной души, то мы тем более не подразумеваем ее наличие у животных, не говоря уже о более простых формах жизни.

А ведь тело каждого из нас без исключения складывается из сотен миллиардов различных по своему характеру, строению и поведению клеток — тоже организмов, каждый из которых выполняет в нашем теле определенную функцию, являясь в свою очередь либо симбионтным одноклеточным организом (например, лейкоцитом или бактерией микрофлоры кишечника), либо частью многоклеточного организма — органа (например, печени).

Мало того, в нашем организме происходит постоянный процесс рождения и умирания клеток. Поэтому следует учесть, что организм каждого из нас — это своего рода живой космос, в котором ежеминутно рождаются, живут, размножаются и умирают миллиарды живых существ, каждое из которых обладает определенными потребностями и пониманием того, что оно делает и зачем, то есть проявляет свойственное ему разумное поведение.

Кроме того, в каждой из этих миллиардов клеток нашего организма без исключения происходит примерно то же самое, только на еще низшем уровне, но со сложностью процессов нисколько не меньшей. Все это действует без какого-то непосредственного участия основного пользователя нашего организма — нашей души. Мы лишь обеспечиваем ему пропитание и комфортную среду.

Так что, учитывая клеточную основу многоклеточных организмов, следует, с одной стороны, обратить внимание не только на сложную многоуровневую систему взаимодействий между самими органами, но также и на то, что эти органы состоят из клеток различного типа. Они в свою очередь связаны между собой симбионтными или, иначе, взаимовыгодными отношениями.

С другой стороны, следует учесть то, что каждый из организмов является лишь своеобразным инструментом некоего разумного пользователя, использующего его в своих нуждах — прежде всего для обеспечения самого себя энергией и безопасностью, а за это он выполняет соответствующую работу в соответствии с «обязательствами», принятыми на себя миллионы и даже миллиарды лет тому назад.

Именно за счет этого обеспечивается целостность, автономность и комплексность всей системы, которую мы называем организмом, каким бы он ни был, по нашему мнению: еще примитивным одноклеточным или уже высокоорганизованным многоклеточным, подобно нашему или какому-то другому животному.

(Продолжение следует)

Фрагмент книги
Александр Ом «Пазлы абсолютного смысла»