Занимательная биология
Шрифт:
«Атом жизни» — клетка
Главу, которую вы только что прочли, я назвал парадом природы. В немногих словах и весьма неполно рассказал о том, что именуют обычно разнообразием жизненных форм. На нескольких страницах жизнь продемонстрировала нам свою необычайную разносторонность. Но в этом многообразии проявляет себя и его диалектическая
Нигде с такой ясностью не обнаруживается единство жизни, как в микроскопических структурах, которые находим мы в живых клетках. Ведь все живое на Земле: и цветок, и кит, и соловей, и человек, быстро шагающий по планете, — сложено из клеток, как дом из кирпичей.
В каждой клетке каждого растения и животного есть протоплазма и ядро, рибосомы и хромосомы и многие другие удивительные микроорганы и органеллы. В ядрах клеток, в хромосомных нитях, как печенье в пакетах, плотно упакованы гены — небольшие группы атомов, которые управляют развитием из семени или яйца всего живого на Земле. План строения организма, цвет каждого его волосика и чешуйки, форма каждого лепестка и каждое инстинктивное движение психики закодированы тайнописью химических радикалов в молекулах, несущих наследственную информацию.
И весь этот план в четырех измерениях запрограммирован в запоминающем, так сказать, устройстве всего лишь одной клетки — оплодотворенного яйца.
Чтобы уместиться в микроскопической частичке живого вещества, гены, носители наследственной информации, должны быть максимально малы. Но в то же время и достаточно велики: иначе они не смогут противостоять тепловым ударам атомов, потеряют свою удивительную стабильность, и здание жизни, скрепленное, как цементом, наследственностью, рассыплется.
Мы стоим перед чудом: вы видели только что, как многообразна природа, как трудно описать даже и многими словами лишь основные типы живых конструкций. Но у каждого типа сотни тысяч более частных вариантов — видов и разновидностей. И этих разновидностей больше миллиона!
А ведь все качественные и количественные характеристики этих вариантов, то есть все свойства видов, больше того — каждого индивидуума каждого вида, закреплены в наследственности и стойко передаются из поколения в поколение.
Мы знаем также, что частичка живого вещества, несущая в себе сверхогромную наследственную информацию и условно именуемая геном, сложена всего лишь из нескольких десятков тысяч атомов! В человеке во всех клеточках его тела генов не больше, чем молекул в кубическом дюйме воздуха!
В неживом веществе поведение любой группы атомов беспорядочно и случайно и только в массе подчиняется статистическим законам. А тут перед нами очень небольшое с точки зрения статистики число атомов.
И в то же время их ассоциация в высшей степени упорядочена и стабильна. Наследственную информацию, записанную языком химии в структурах нуклеиновых кислот, они проносят через тысячелетия. Это
«Кожа» клетки
Итак, все живое на Земле, и растения и животные, сложено из клеток, как молекулы из атомов. Мало кого в наши дни это утверждение удивит, мало для кого оно будет новым. Но открытие этой, теперь можно сказать, прописной истины сделано сравнительно недавно и совершенно случайно.
Имя человека, который первым из людей увидел клетку, — Роберт Гук. Он был ассистентом известного физика Бойля. Случилось это в Англии в 1667 году. В то время, как известно, натуралисты и ненатуралисты, которые могли позволить себе подобное развлечение, увлекались лупами и микроскопами. Покупали или делали их сами и смотрели в увеличительные стекла на все, что попадалось под руку.
Роберт Гук сделал микроскоп сам. И рассматривал в него разные вещи, которые открывали перед ним свои невидимые для невооруженного глаза свойства. Позднее он рассказал об этом в книге «Микрография». Однажды ему попалась в руки пробка. Гук нарезал ее на тонкие ломтики и положил под объектив.
И увидел… стройные ряды ячеек, или клеток, как назвал их он. Роберт Гук, как смог, зарисовал клетки пробкового дуба. Но открытие Гука и его рисунки не произвели большого впечатления на современников.
Прошло еще 200 лет, и только в 1839 году была создана, так сказать, общая теория клеточного строения. Ботаник Маттиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн независимо друг от друга доказали, что из клеток сложена не только кора пробкового дуба, но и все вообще растительные и животные ткани, все живое на нашей планете.
Размеры клеток обычно очень малы. В капле нашей крови плавает около 5 миллионов красных кровяных шариков, каждый из которых клетка. В длину они около 7–8 микрон. А микрон — тысячная часть миллиметра.
Бактерии, каждая из которых тоже клетка, — еще меньше: в капле воды 40 миллионов бактерий живут так же просторно, как рыбы в пруду.
Но бывают клетки и очень большие. Например, куриное яйцо, вернее — его желток. Это тоже клетка. А яйцо страуса? Или эпиорниса, вымершей гигантской птицы Мадагаскара? Его скорлупа вмещала ведро воды.
Клетки растений и животных в общем похожи. Разница только в том, что у растений оболочки клеток сложены из клетчатки — многомолекулярного сахара. А у животных в основном из липидов — жироподобных веществ.
Молекулы липидов лежат, по-видимому, двумя слоями. Параллельно друг другу, но перпендикулярно плоскости мембраны, клеточной оболочки. Снаружи и изнутри липидная основа покрыта белком, образующим прочные и эластичные сплетения.
Помимо своего чисто механического назначения, клеточная оболочка играет роль очень важного в жизни клетки селективного органа. Она должна пропускать внутрь клетки (и из нее) одни вещества и не пропускать другие.
Какие силы обеспечивают проникновение избранных молекул в клетку?