Научное открытие в процессе отмирания клеток

10 важнейших открытий в биологии

Довольно просто забыть, что идеи, которые кажутся очевидными для нас сегодня, веками оттачивались коллективом умных людей, а не появлялись просто так. Тот факт, что мы воспринимаем их как нечто самой собой разумеещееся, всего лишь верхушка айсберга интересной истории. Давайте копнем поглубже.

Осознание того, что животные могут исчезнуть

Джордж Кювье был первым человеком, который задался таким вопросом. В 1796 году он написал статью о слонах, в которой описал африканские и азиатские разновидности. Также он упомянул о третьем типе слонов, известному науке только по его костям. Кювье отметил ключевые отличия в форме челюсти третьего слона и предположил, что этот вид должен быть совершенно отдельным. Ученый назвал его мастодонтом, но где же тогда живые особи?

По мнению Кювье, «все эти факты находятся в соответствии между собой и не противоречат ни одному другому сообщению, поэтому мне кажется возможным доказать существование мира, предшествующего нашему и разрушенному вследствие своего рода катастрофы». Он не остановился только на этой революционной идее. Кювье изучил окаменелости других древних животных — попутно введя термин «птеродактиль» — и выяснил, что некогда рептилии были доминирующим видом.

Первые клетки, выращенные вне тела

В течение нескольких десятилетий продолжались исследования с использованием именно этого метода, но в 1907 кто-то вдруг решил вырастить новые клетки в растворе. Росс Харрисон взял ткани эмбриона лягушки и смог вырастить на их основе новые нервные волокна, которые затем сохранял живыми в течение месяца. Сегодня клеточные образцы можно поддерживать живыми почти бесконечно — ученые до сих пор экспериментируют с клеточными тканями женщины, которая умерла 50 лет назад.

Открытие гомеостаза

Впервые идею гомеостаза выдвинул Клод Бернар, плодовитый ученый середины 19 века, которому не давала спать слава Луи Пастера (хотя они и были друзьями). Бернар добился серьезных успехов в понимании физиологии, несмотря на то что его любовь к вивисекции уничтожила его первый брак — жена взбунтовалась. Но истинная важность гомеостаза — который он называл milleu interieur — была признана спустя десятилетия после смерти Бернара.

В лекции 1887 года Бернар объяснял свою теорию так: «Живое тело, хотя и нуждающееся в окружающей среде, относительно от него независимо. Эта независимость от внешней среды проистекает из того факта, что в живом существе ткани, по сути, отделены от прямых внешних воздействий и защищены истинной внутренней средой, которая состоит, в частности, из жидкостей, циркулирующих в теле».

Ученые, которые опережают свое время, зачастую остаются непризнанными, но другой работы Бернара было достаточно, чтобы укрепить его репутацию. Тем не менее науке понадобилось почти 50 лет, чтобы проверить, подтвердить и оценить его наиболее важную идею. Запись о нем в энциклопедии «Британника» за 1911 год вообще ничего не говорит о гомеостазе. Шестью годами спустя та же статья о Бернаре называет гомеостаз «важнейшим достижением эпохи».

Первое выделение фермента

Первым обнаруженным ферментом была амилаза, которую также называют диастазей, и она находится у вас во рту прямо сейчас. Она разбивает крахмал на сахар и была обнаружена французским промышленным химиком Ансельмом Пайеном в 1833 году. Он выделил фермент, но смесь оказалась не очень чистой. Долгое время биологи полагали, что извлечение чистого фермента может быть невозможным.

Понадобилось почти 100 лет, чтобы американский химик Джеймс Батчлер Самнер доказал их неправоту. В начале 1920-х годах Самнер занялся выделением фермента. Его цели были настолько дерзкими, что фактически стоили ему дружбы со многими ведущими экспертами в этой области, которые думали, что его план провалится. Самнер продолжал и в 1926 году выделил уреазу, фермент, который расщепляет мочевину на химические компоненты. Некоторые из его коллег сомневались в результатах годами, но в итоге и им пришлось сдаться. Работа Самнера принесла ему Нобелевскую премию в 1946 году.

Предположение, что у всей жизни есть общий предок

В 1740 году знаменитый француз Пьер Луи Моро де Мопертюи предположил, что «слепая судьба» произвела широкий круг индивидуумов, из которых выжили только самые способные. В 1790-х Иммануил Кант отмечал, что это могло бы относиться к изначальному предку жизни. Спустя пять лет Эразм Дарвин написал: «Было бы слишком смелым предположить, что все теплокровные животные произошли от одной живой нити?». Его внук Чарльз решил, что нет никакого «слишком» и предположил.

Изобретение окрашивания клеток

Первым человеком, который подкрасил образец для исследования под микроскопом, был Ян Сваммердам, голландский натуралист. Сваммердам больше известен за открытие эритроцитов, но он также сделал себе карьеру, разглядывая все под микроскопом. В 1680-е годы он писал о «цветных ликворах» расчлененных червей, которые «позволяют лучше обозначить внутренние части, ведь они одного цвета».

К сваммердамовому сожалению, этот текст не был опубликован еще по меньшей мере лет 50, а к моменту опубликования Ян был уже мертв. В то же время его земляк и натуралист Антони ван Левенгук независимо от Сваммердама пришел к такой же идее. В 1719 году Левенгук использовал шафран для окрашивания мышечных волокон для дальнейшей экспертизы и считается отцом этой методики. Поскольку оба мужчины пришли к этой идее независимо и все равно сделали себе репутацию пионеров микроскопии, им, наверное, все сложилось весьма удачно для них.

Развитие клеточной теории

Помимо того, что клетка представляет собой основную единицу жизни, клеточная теория также подразумевает, что новые клетки формируются при делении другой клетки на две. Дуроче пропустил эту часть (по его мнению, новые клетки образуются внутри своего родителя). Окончательное понимание того, что клетки делятся для размножения, принадлежит другому французу, Бартелеми Дюмортье, но также были и другие люди, внесшие весомый вклад в развитие идей о клетках (Дарвин, Галилей, Ньютон, Эйнштейн). Клеточная теория создавалась маленькими лептами, примерно так же, как сегодня современная наука.

Секвенирование ДНК

Значение этого прорыва отражается в том, как быстро Нобелевский комитет наградил ученых. В конечном счете метод Сэнгера стал дешевле и проще, стал стандартом на целую четверть века. Сэнгер проложил путь для революций в областях уголовного правосудия, эволюционной биологии, медицина и многих других.

Открытие вирусов

Мартинус Бейеринк первым понял, что не только бактерии виноваты во всем. В 1898 году он взял сок из растений табака, больных так называемой мозаичной болезнью. Затем отфильтровал сок через сито настолько мелкое, что оно должно было отфильтровать все бактерии. Когда Бейеринк помазал соком здоровые растения, они все равно заболели. Он повторил эксперимент — и все равно заболели. Бейеринк пришел к выводу, что есть что-то еще, возможно жидкость, что вызывает проблемы. Заразу он назвал vivum fluidum, или растворимыми живыми бактериями.

Также Бейеринк подобрал старое английское слово «вирус» и наделил им таинственного агента. Открытие того, что вирусы не были жидкими, принадлежит американцу Уэнделлу Стэнли. Он родился спустя шесть лет после открытия Бейеринка и, по-видимому, сразу понял, что нужно делать. За работы по вирусам Стэнли разделил Нобелевскую премию по химии 1946 года. Помните, с кем разделил? Да, с Джеймсом Самнером за работу по ферментам.

Отказ от преформизма

Одним из ключевых сторонников преформизма был Ян Сваммердам, изобретатель техники окрашивания клетки, о котором мы говорили выше. Идея была популярно в течение сотни лет, с середины 17 века и до конца 18.

Альтернативой преформизму был эпигенез, идея о том, что жизнь возникает в серии процессов. Первым человеком, который выдвинул эту теорию на фоне любви к преформизму, был Каспар Фридрих Вольф. В 1759 году он написал статью, в которой описал развитие эмбриона от нескольких слоев клеток до человека. Его работа была крайне спорной на то время, но развитие микроскопов расставило все на свои места. Зародышевый преформизм умер далеко не в зародыше, но умер, простите за каламбур.

Открытие клетки организма

Великий русский физиолог И. П. Павлов писал:

Науку принято сравнивать с постройкой. Как здесь, так и там трудится много народа, и здесь и там происходит разделение труда. Кто составляет план, одни кладут фундамент, другие возводят стены и так далее.

«Постройка» клеточной теории началась почти 350 лет назад.

Итак, 1665 год, Лондон, кабинет физика Роберта Гука. Хозяин настраивает микроскоп собственной конструкции. Профессору Гуку тридцать лет, он окончил Оксфордский университет, работал ассистентом у знаменитого Роберта Бойля.

Гук был неординарным исследователем. Свои попытки заглянуть за горизонт человеческих познаний он не ограничивал какой-либо одной областью. Проектировал здания, установил на термометре «точки отсчёта» — кипения и замерзания воды, изобрёл воздушный насос и прибор для определения силы ветра. Потом увлёкся возможностями микроскопа. Он рассматривал под стократным увеличением всё, что попадается под руку, — муравья и блоху, песчинку и водоросли. Однажды под объективом оказался кусочек пробки. Что же увидел молодой учёный? Удивительную картину — правильно расположенные пустоты, похожие на пчелиные соты. Позднее такие же ячейки он нашёл не только в отмершей растительной ткани, но и в живой. Гук назвал их клетками (англ. cells) и вместе с полусотней других наблюдений описал в книге «Микрография». Однако именно это наблюдение под № 18 принесло ему славу первооткрывателя клеточного строения живых организмов. Славу, которая самому Гуку была не нужна. Вскоре его захватили другие идеи, и он больше никогда не возвращался к микроскопу, а о клетках и думать забыл.

Зато у других учёных открытие Гука пробудило крайнее любопытство. Итальянец Марчелло Мальпиги называл это чувство «человеческим зудом познания». Он также стал рассматривать в микроскоп разные части растений. И обнаружил, что те состоят из мельчайших трубочек, мешочков, пузырьков. Разглядывал Мальпиги под микроскопом и кусочки тканей человека и животных. Увы, техника того времени была слишком слаба. Поэтому клеточное строение животного организма учёный так и не распознал.

Дальнейшая история открытия продолжилась в Голландии. Антони ван Левенгук (1632—1723) никогда не думал, что его имя будет стоять в ряду великих учёных. Сын промышленника и торговца из Делфта, он тоже торговал сукном. Так и прожил бы Левенгук незаметным коммерсантом, если бы не его страстное увлечение да любопытство. На досуге он любил шлифовать стёкла, изготовляя линзы. Голландия славилась своими оптиками, но Левенгук достиг небывалого мастерства. Его микроскопы, состоявшие лишь из одной линзы, были гораздо сильнее тех, которые имели несколько увеличительных стёкол. Сам он утверждал, что сконструировал 200 таких приборов, дававших увеличение до 270 раз. А ведь ими было очень трудно пользоваться. Вот что писал об этом физик Д. С. Рождественский: «Вы можете себе представить ужасное неудобство этих мельчайших линзочек. Объект вплотную к линзе, линза вплотную к глазу, носа девать некуда». Кстати, Левенгук до последних дней, а дожил он до 90 лет, сумел сохранить остроту зрения.

Через свои линзы естествоиспытатель увидел новый мир, о существовании которого не догадывались даже отчаянные фантазёры. Больше всего поразили Левенгука его обитатели — микроорганизмы. Эти мельчайшие существа обнаруживались везде: в капле воды и комке земли, в слюне и даже на самом Левенгуке. С 1673 г. подробные описания и зарисовки своих удивительных наблюдений исследователь отправлял в Лондонское королевское общество. Но учёные мужи не спешили ему верить. Ведь было задето их самолюбие: «неуч», «профан», «мануфактурщик», а туда же, в науку. Левенгук тем временем неустанно посылал новые письма о своих замечательных открытиях. В итоге академикам пришлось признать заслуги голландца. В 1680 г. Королевское общество избрало его полноправным членом. Левенгук стал мировой знаменитостью. Отовсюду в Делфт ехали смотреть на диковины, открываемые его микроскопами. Одним из самых знатных гостей был русский царь Пётр I — большой охотник до всего нового. Левенгуку, не прекращавшему исследований, многочисленные гости только мешали. Любопытство и азарт подгоняли первооткрывателя. За 50 лет наблюдений Левенгук открыл более 200 видов микроорганизмов и первым сумел описать структуры, которые, как мы теперь знаем, являются клетками человека. В частности, он увидел эритроциты и сперматозоиды (по его тогдашней терминологии, «шарики» и «зверьки»). Конечно, Левенгук и не предполагал, что это были клетки. Зато он рассмотрел и очень подробно зарисовал строение волокна сердечной мышцы. Поразительная наблюдательность для человека с такой примитивной техникой!

Каспар Фридрих Вольф

Антони ван Левенгук был, пожалуй, единственным за всю историю построения клеточной теории учёным без специального образования. Зато все остальные, не менее знаменитые исследователи клеток учились в университетах и были людьми высокообразованными. Немецкий учёный Каспар Фридрих Вольф (1733—1794), например, изучал медицину в Берлине, а затем в Галле. Уже в 26 лет он написал труд «Теория зарождения», за который был подвергнут на родине резкой критике коллег. (После этого по приглашению Петербургской академии наук Вольф приехал в Россию и остался там до конца жизни.) Что же нового для развития клеточной теории дали исследования Вольфа? Описывая «пузырьки», «зёрнышки», «клетки», он увидел их общие черты у животных и растений. Кроме того, Вольф впервые предположил, что клетки могут иметь определённое значение в развитии организма. Его труды помогли другим учёным правильно понять роль клеток.

Теперь хорошо известно, что главная часть клетки — ядро. Впервые, кстати, описал ядро (в эритроцитах рыб) Левенгук ещё в 1700 г. Но ни он, ни многие другие видевшие ядро учёные не придавали ему особого значения. Лишь в 1825 г. чешский биолог Ян Эвангелиста Пуркинье (1787—1869), исследуя яйцеклетку птиц, обратил внимание на ядро. «Сжатый сферический пузырёк, одетый тончайшей оболочкой. Он. преисполнен производящей силой, отчего я и назвал его “зародышевый пузырёк”, — писал учёный.

Ян Эвангелиста Пуркинье

В 1837 г. Пуркинье сообщил научному миру результаты многолетней работы: в каждой клетке организма животного и человека есть ядро. Это была очень важная новость. В то время было известно лишь о наличии ядра в растительных клетках. К такому выводу пришёл английский ботаник Роберт Броун (1773—1858) за несколько лет до открытия Пуркинье. Броун, кстати, и ввёл в употребление сам термин «ядро» (лат. nucleus). А Пуркинье, к сожалению, не сумел обобщить накопленные знания о клетках. Прекрасный экспериментатор, он оказался слишком осторожен в выводах.

К середине XIX в. наука наконец вплотную подошла к тому, чтобы достроить здание под названием «клеточная теория». Немецкие биологи Маттиас Якоб Шлейден (1804—1881) и Теодор Шванн (1810—1882) были друзьями. В их судьбах немало общего, но главное, что их объединяло, — «человеческий зуд познания» и страсть к науке. Сын врача, юрист по образованию, Маттиас Шлейден в 26 лет решил круто изменить свою судьбу. Он вновь поступил в университет — на медицинский факультет и по окончании его занялся физиологией растений. Целью его работы было понять, как происходит образование клеток. Шлейден совершенно справедливо полагал, что ведущая роль в этом процессе принадлежит ядру. Но, описывая возникновение клеток, учёный, увы, ошибался. Он считал, что каждая новая клетка развивается внутри старой. А это, конечно же, не так. Кроме того, Шлейден думал, что клетки животных и растений не имеют ничего общего. Вот почему не он сформулировал основные постулаты клеточной теории. Это сделал Теодор Шванн.

Воспитываясь в очень религиозной семье, Шванн мечтал стать священнослужителем. Для того чтобы лучше подготовиться к духовной карьере, он поступил на философский факультет Боннского университета. Но вскоре любовь к естественным наукам пересилила, и Шванн перешёл на медицинский факультет. После его окончания он работал в Берлинском университете, где изучал строение спинной струны — основного органа нервной системы животных из отряда круглоротых (класс водных позвоночных животных, к которым относятся миноги и миксины). Учёный открыл оболочку нервных волокон у человека (названную позже шванновской). Серьёзной научной работой Шванн занимался всего пять лет. В расцвете сил и славы он неожиданно бросил исследования, уехал в маленький тихий Льеж и стал преподавать. Религия и наука так и не сумели ужиться в этом замечательном человеке.

В октябре 1837 г. в Берлине произошло важнейшее для науки событие. Случилось всё в небольшом ресторанчике, куда зашли перекусить два молодых человека. Годы спустя один из них — Теодор Шванн вспоминал: «Однажды, когда я обедал с господином Шлейденом, этот знаменитый ботаник указал мне на важную роль, которую ядро играет в развитии растительных клеток. Я тотчас же припомнил, что видел подобный же орган в клетках спинной струны, и в тот же момент понял крайнюю важность, которую будет иметь моё открытие, если я сумею показать, что в клетках спинной струны это ядро играет ту же роль, что и ядро растений в развитии их клеток. С этого момента все мои усилия были направлены к нахождению доказательств предсуществования ядра клетки».

Усилия оказались не напрасны. Уже через два года вышла в свет его книга «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». В ней были изложены основные идеи клеточной теории. Шванн не только первым увидел в клетке то, что обьединяет и животные, и растительные организмы, но и показал сходство в развитии всех клеток.

Конечно, авторство со Шванном разделяют и все учёные, возводившие «постройку». А особенно Маттиас Шлейден, подавший другу блестящую идею. Известен афоризм: «Шванн стоял на плечах Шлейдена». Его автор — Рудольф Вирхов, выдающийся немецкий биолог (1821—1902). Вирхову же принадлежит и другое крылатое выражение: «Omnis cellula е cellula», что с латыни переводится «Всякая клетка от клетки». Именно этот постулат стал триумфальным лавровым венком для теории Шванна.

Рудольф Вирхов изучал значение клетки для всего организма. Ему, окончившему медицинский факультет, особенно интересна была роль клеток при заболеваниях. Работы Вирхова о болезнях послужили базой для новой науки — патологической анатомии. Именно Вирхов ввёл в науку о болезнях понятие клеточной патологии. Но в своих исканиях он несколько перегнул палку. Представляя живой организм как «клеточное государство», Вирхов считал клетку полноценной личностью. «Клетка. да, это именно личность, притом деятельная, активная личность, и её деятельность есть. продукт явлений, связанных с продолжением жизни».

Шли годы, развивалась техника, появился электронный микроскоп, дающий увеличение в десятки тысяч раз. Учёные сумели разгадать немало тайн, заключённых в клетке. Было подробно описано деление, открыты клеточные органеллы, поняты биохимические процессы в клетке, наконец, была расшифрована структура ДНК. Казалось бы, ничего нового о клетке уже не узнать. И всё же есть ещё много непонятого, неразгаданного, и наверняка будущие поколения исследователей положат новые кирпичики в здание науки о клетке!

Мы собрали 13 самых важных открытий и научных достижений, в которые 3 года назад никто бы не поверил

Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

2017 год еще больше приблизил мир к научно-фантастическому будущему, начиная с регенерации человеческих клеток для выращивания новых органов и заканчивая поиском планеты, пригодной для жизни.

Мы в AdMe.ru составили для вас список из 13 самых важных открытий и научных достижений за последние несколько лет.

1. Победили вирус Эбола

Агентство общественного здоровья Канады совместно с фармацевтической компанией MSD в 2016 году разработали вакцину против вируса Эбола. Всемирная организация здравоохранения считает, что эффективность новой вакцины находится в диапазоне от 75 до 100 %.

Впервые за 40 лет правила игры меняются: сейчас преимущество на стороне человека, а не вируса.

2. Полетели к Плутону

Миссия НАСА «New Horizons» стартовала в 2006 году, когда Плутон еще считался полноценной планетой. В течение 9 лет космический аппарат приближался к далекой планете, и в 2015 году были получены первые цветные снимки Плутона и его спутника Харона.

А больше неизведанных планет в Солнечной системе не осталось.

3. Научились менять нужный участок ДНК

Генные инженеры из Китая и США продолжают эксперименты с методом редактирования генов CRISPR/Cas9, дающим возможность находить нужный участок ДНК и менять его, вырезая или добавляя строки генетического кода. Мы вплотную приблизились к возможности редактировать геном человека.

Это должно помочь в лечении болезней, которые вызывают изменения в генах, а в будущем к появлению «суперлюдей», экспериментирующих со своими генами.

4. Нашли останки древнейших людей

Профессор Ли Бергер в 2013 году организовал экспедицию в пещеру Диналеди и обнаружил около полутора тысяч фрагментов древних скелетов.

После анализа останков древнейших людей, названных Homo naledi, был сделан вывод, что это самые ранние представители рода людей. Они жили 2–3 млн лет назад и являются переходным звеном между обезьянами-австралопитеками и людьми.

5. Напечатали ткань, которая поможет сохранять клетки живыми

Исследователи Института регенеративной медицины Wake Forest разработали методику, которая позволяет печатать ткань, пронизанную микроканалами подобно губке, благодаря чему в ткань нормально проникают питательные вещества. Ранее использование этой технологии осложнялось тем, что клетки крайне сложно сохранить живыми: им не хватает кислорода и питательных веществ.

Это открытие может помочь в восстановлении повреждений нервов, а в будущем люди смогут выращивать целые конечности и внутренние органы.

6. Создали антибиотик против бактерий, устойчивых к большинству существующих лекарств

Исследователи компании NovoBiotics Pharmaceuticals разработали устройство, которое можно опустить в землю и позволить бактериям развиваться в естественной для них среде. Одно из выделенных бактериями веществ оказалось очень эффективно против большинства бактерий, устойчивых ко всем другим антибиотикам, и получило название теиксобактин.

Это вещество повреждает самые важные ферменты, отвечающие за строительство клеточной стенки бактерии. Поэтому любое их изменение смертельно для самой бактерии.

7. Соединили мозги 4 крыс

Нейрофизиологи из Университета Дьюка во главе с Мигелем Николесисом объединили мозги 4 взрослых крыс, причем получившийся «брейнет» (мозговая сеть) решал такие задачи, как обработка изображений, хранение и поиск информации и даже предсказание погоды. Был получен так называемый органический компьютер, производительность которого была выше, чем суммарная производительность каждого отдельно взятого мозга.

Что по этому поводу думали сами крысы, исследователи не сообщают. А ведь интересно, каково это — иметь общий мозг на четверых?

8. Пытались повернуть вспять процесс старения

Группа исследователей из Стэнфордского университета разработала метод, позволяющий удлинять на целую тысячу нуклеотидов человеческие теломеры — концевые участки хромосом.

Чем моложе человек, тем длиннее его теломеры. Со временем они укорачиваются, и вследствие этого организм человека стареет. Замедлить данный процесс можно, ведя здоровый образ жизни, но сотрудники Стэнфорда предложили принципиально иной способ. Они доказали, что можно использовать медицинское вмешательство для увеличения концевых участков хромосом.

9. «Отредактировали» человеческий эмбрион

27 июля в Портленде, штат Орегон, ученые достигли поразительных результатов в технологии генного редактирования. Воспользовавшись CRISPR, они успешно удалили у человеческого эмбриона ген, связанный с сердечными заболеваниями.

Теперь ученые могут применять эту же схему, чтобы вставлять в ДНК новые элементы, удалять или исправлять ее участки. Этот процесс настолько точен, что ученые могут перепробовать миллионы химических комбинаций, чтобы внести в генетический код какое-то конкретное ключевое изменение.

10. Научили искусственный интеллект паркуру

Специалисты подразделения Google по искусственному интеллекту DeepMind опубликовали статью, иллюстрирующую, как они обучают искусственный интеллект адаптироваться к изменчивой внешней среде. Три «агента» системы — безголовое тело, «муравей» с 4 ногами и 3-мерная фигура человека — методом проб и ошибок научились паркуру в виртуальном пространстве.

Этот метод может помочь технологиям искусственного интеллекта достичь более гибкого и естественного поведения и научить их приспосабливаться к изменениям.

11. Приняли важное решение охладить планету

С 1980 года по 2020-й температура на поверхности планеты увеличивается на 0,25 °C каждое десятилетие. Согласно пессимистичному сценарию ООН, за ближайшие 100 лет планета нагреется еще на 2,6–4,8 °C. Таяние ледников приведет к повышению уровня моря и затоплению побережий, будут случаться засухи и глобальные катаклизмы.

Осознавая масштаб возможной экологической катастрофы, страны — участницы ООН приняли новое климатическое соглашение — Парижское. В его рамках участники обязуются постепенно перейти к безуглеродной экономике, бережно расходовать энергию и внедрять экологически безопасные технологии.

12. Создали искусственную матку

26 апреля врачи Детской больницы Филадельфии сумели сымитировать женскую матку, для того чтобы спасти преждевременно рожденного ягненка. Это устройство должно в будущем предотвращать смертность и болезни у недоношенных детей младше 37 недель.

Тем не менее созданное устройство пока нельзя использовать для спасения жизни недоношенных детей по той причине, что оно на данном этапе имитирует не все аспекты работы матки и плаценты, питающей и поддерживающей работу организма зародыша.

13. Нашли планету, на которой можно жить

Ученые из Европейской организации астрономических исследований нашли одну из возможных планет для внеземной жизни — LHS 1140b. Она была обнаружена в обитаемой зоне тусклой звезды в 40 световых годах от Земли.

Планета вращается вокруг красного карлика и, по предварительным версиям, имеет все необходимые функции для поддержания жизни.У нее скалистый ландшафт, и она может удерживать воду в жидком состоянии, а возможно, имеет атмосферу и жизнь на своей поверхности.

Завершается еще один год на нашем пути в новое неизведанное будущее. Главный мотор этого движения — наука, и мы искренне надеемся, что она приведет нас к еще более удивительным открытиям и достижениям.

Нормальный процесс отмирания клеток

Известно, что некоторые типы клеток, отличающиеся высокой степенью дифференцировки, особенно чувствительны к вредным воздействиям внешней среды.

Естественно, что адаптация клеток такого типа в процессе эволюции проявилась в развитии механизма их замещения. Другие типы клеток, например, нейроны, некоторые виды мышечных клеток, напротив, неспособны к регенерации; их утрата сопровождается тяжелыми нарушениями жизнедеятельности всего организма.

Пожалуй, большинство типов клеток не относится ни к одной из упомянутых категорий — ни к быстро обновляющимся клеткам, чувствительным к действию внешней среды, ни к клеткам, длительное существование которых имеет важное значение для жизнедеятельности всего организма. По всей вероятности, эндогенные старческие изменения нетипичны для большинства основных типов делящихся клеток, покрывающих внешние и внутренние поверхности тела, или клеток, участвующих в переносе кислорода и углекислоты из одного участка организма в другой. Процессу отмирания клеток кожи и ее придатков предшествует их кератинизация. Подробное исследование биохимических изменений, сопровождающих кератинизацию, позволяет получить более общее представление о гибели и разрушении клеток. На фото XI показана закономерная последовательность процессов деления, дифференцировки и отмирания клеток в коже.

Пищеварительная система подвергается еще более разнообразным и резким внешним воздействиям, чем кожа. По всей видимости, клетки эпителия пищеварительного тракта подвергаются постоянному и быстрому замещению.

Регенерация свойственна также клеткам лимфатической системы пищеварительного тракта — системы, которая препятствует инвазии патогенных микроорганизмов в кровоток. Значение процесса регенерации клеток для поддержания нормальной функции пищеварительного тракта отчетливо явствует из данных об основных причинах смерти от лучевой болезни, в патогенезе которой главную роль играет подавляющее действие излучения на процесс митоза. Так, главные и наиболее тяжелые синдромы, ведущие к смерти при лучевом поражении, связаны с повреждением сосудистой системы, в частности эндотелия капилляров, подавлением кровотворения и «прорывом» инфекции через кишечный барьер. Не известно, предшествует ли клеточное отмирание слущиванию эпителия пищеварительного тракта или непрерывная пролиферация и слущивание компенсируют друг друга.

Некоторые полагают, что эритроциты человека — своеобразные безъядерные клетки — погибают еще до выхода в кровоток. Эти клетки послужили объектом подробных исследований по влиянию возраста клеток на их физические и биохимические свойства. Опыты с мечеными атомами показали, что средняя продолжительность жизни эритроцитов составляет примерно 120 дней. По истечении этого срока клетка выводится из кровотока и разрушается, причем некоторые из ее компонентов используются новыми поколениями эритроцитов. Опыты по центрифугированию меченых эритроцитов показали, что по мере старения эритроцитов меняется их удельный вес. Маркс и Джонсон установили, что старение эритроцитов сопровождается, кроме того, снижением их осмотической и механической резистентности.

Брок изучала продолжительность жизни эритроцитов и изменение содержания фосфатов у хомяков в период зимней спячки. Хейнекене, Габрио и сотр. исследовали биохимические изменения в эритроцитах in vitro. Их результаты, которые представляют общий интерес для понимания механизма отмирания клеток, можно суммировать следующим образом. Разрушение эритроцитов при хранении нельзя объяснять одним лишь воздействием факторов внешней среды, так как ни изменение условий хранения, ни частота смены среды, в которой взвешены эритроциты, не оказывали выраженного влияния на интенсивность их разрушения. Химический анализ показал, что в процессе хранения постепенно уменьшается содержание аденозинтрифосфата и повышается содержание фосфата, не связанного с аденозином.

Чрезвычайно интересно отметить, что при добавлении к суспензии аденозина скорость разрушения эритроцитов понижалась, причем одновременно происходило выраженное накопление органических соединений фосфора. Аналогичный эффект наблюдался и при добавлении других нуклеозидов; это противоречит гипотезе о том, что аденозин якобы действует лишь как акцептор фосфора.

Дальнейшие исследования показали, что нуклеозид действовал прежде всего как источник легко метаболйзируемого субстрата, который расщепляется нуклеозидфосфорилазой с образованием пурина и рибозо-1-фосфата; последний в свою очередь расщепляется затем по характерному для эритроцита пентозному пути.

До сих пор не проводились систематические исследования степени обновления других типов клеток, наблюдающегося в норме на протяжении жизни того или иного животного. Для этой цели были бы исключительно пригодны опыты с меченым тимидином, однако еще не разработаны безопасные методы проведения соответствующих исследований тканей человека. Весьма плодотворными были бы определения митотического индекса, т. е. доли клеток данной ткани, находящихся в стадии митоза. Подобные цифры обычно получают путем подсчета фигур митоза в данной ткани через несколько часов после введения колхицина (колхицин блокирует митоз на стадии метафазы). Определение митотического индекса для популяции клеток, регенерирующих каждые 5—10 лет (если такие клетки вообще существуют), — дело технически далеко не легкое.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.