Текст книги "Ошибка Ромео"
Автор книги: Лайелл Уотсон
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 13 страниц)
Биофизик Джозеф Гоффман называет этот непрерывный процесс «атомным водоворотом жизни» и напоминает, что за редким исключением вся наша пища была недавно частью другого живого существа, что рост растений зависит от наличия прежде жившей материи, даже если она, как, например, зола, была впоследствии сожжена. Ясно, что изменение, вносимое жизнью в материю, не имеет чисто химической природы.
И снова мы сталкиваемся с понятием степеней смерти. Останки живых организмов еще хранят следы жизни и должны, вероятно, рассматриваться как ее часть. Каждая отдельная частичка живой материи, находящаяся ныне на поверхности земли, была сотворена жизнью, и, вероятно, многие ее фрагменты несут на себе ее следы. По всем традиционным определениям, перегной мертв, но он тем не менее существенно отличается от камней. Гоффман предполагает, что «живые существа знают гораздо больше, чем могут поведать», и что дерево раскидывает семена «в надежде», что им встретится не только голый камень. Учитывая известную нам связь между отдельными растениями и другой живой природой, трудно не согласиться, что сеть жизни заброшена так широко, что включает даже недавно «умершее».
На границе органической и неорганической материи находятся весьма живучие бактерии. В отличие от аномальных вирусов эти организмы действительно образуют мост между живой и неживой субстанциями. Бактерии, безусловно, являются живыми, и, хотя они лучше чувствуют себя в теплой влажной среде, их можно встретить в самых разнообразных средах обитания. Многие из них могут существовать без кислорода, некоторые могут жить в воде почти при температуре кипения, и большинство выживает при температуре гораздо ниже нуля. Несколько разновидностей обладают способностью к фотосинтезу и, подобно растениям, получают энергию непосредственно от солнечного света, остальным же требуется органическая пища. Чтобы ее раздобыть, бактерии способствуют процессу разложения, при котором сложные органические компоненты разрушаются или превращаются в минералы, уступая тем самым место более простым неорганическим химическим веществам. Бактерия поглощает то, что ей необходимо, оставляя все прочее на долю природы. Многие из продуктов жизнедеятельности бактерий не возникают сами по себе, и, если бы не работа бактерий, они бы навечно остались в формах, недоступных другим живым существам, и всякая жизнь на Земле вскоре прекратилась.
Сами бактерии, как мы видим, практически бессмертны. Вырастая до самого благоприятного размера, что занимает только двадцать минут, они просто делятся, и две новые бактерии питаются и растут и вновь делятся. В идеальных условиях защищенности от вирусов и белых кровяных телец ни одна из бактерий никогда не умрет. Они не знают смерти от старости и не становятся трупами, кроме случаев их насильственного разрушения. Так, смерть становится бессмысленным понятием для большинства простейших сгустков живой материи, предназначенных к жизни внутри единичной клетки. Один короткий шаг – и эволюция как бы перешла от совершенно мертвой неорганической материи к вечной самовоспроизводящейся жизни. Сложные и гибкие взаимоотношения между жизнью и смертью оказываются изощренным новшеством, привнесенным в природу по каким-то особым причинам.
Большинство простых организмов, состоящих из единичной клетки, воспроизводятся по методу бактерий, используя двойное деление, когда родительская клетка делится на две дочерние, в каждой из которых содержится примерно половина первоначального материала. Если в клетке есть ядро, то оно делится первым, так что каждая дочерняя клетка получает равную долю наследственного вещества организма. Если в клетке есть непарные структуры, например единственный пищевод у инфузории-туфельки (Paramecium), то одна дочерняя клетка получает структуру целиком, а другая вынуждена вырастить свою собственную, руководствуясь инструкцией, содержащейся в ее доле ядра. Простейшие паразиты, такие как Plasmodium, живущие в жидкой среде тела хозяина, защищены от опасностей внешней среды и просто купаются в пище, которую они всасывают через стенки клетки. В таких идеальных условиях воспроизводство происходит очень быстро. Отвергая двойное деление как слишком медленное, эти организмы используют множественное деление, когда ядро быстро расщепляется на множество частей, каждая из которых оказывается окруженной крошечным кусочком протоплазмы и становится отдельной клеткой. Потрясение, испытываемое организмом, когда в его кровотоке происходит неожиданное множественное деление и одновременное возникновение биллионов крошечных паразитов, вызывает симптомы малярии. Этот способ деления обеспечивает как Paramecium, так и Plasmodium бессмертную непрерывность, свойственную бактериям.
Поднявшись выше по лестнице эволюции, можно встретить и другие бессмертные существа. Одно маленькое беспозвоночное вида Coelenterata носит имя мифического чудовища гидры вследствие своей способности отращивать новую голову или отпочковывать совершенно самостоятельных индивидов прямо от боковых поверхностей своего тела. Если плоского червя Planaria разрезать на кусочки, то из него получатся два, а то и несколько, совершенно законченных особей, хотя любой другой вид, безусловно, погибает от такой операции. Конечность, отделенная от морской звезды, вскоре отращивает четыре недостающих органа и принимается жить самостоятельно. Любой организм, для которого быстрое воспроизведение является необходимостью или преимуществом, сочтет такую способность очень полезной, но есть здесь и своя ловушка. Каждая дочерняя клетка и каждое новое отпочкование порождает потомство, ничем не отличающееся от родителей. Это прекрасно, но лишь до тех пор, пока условия остаются неизменными. В нашей динамичной системе выигрывают лишь те организмы, которые могут меняться вместе с изменениями окружающей среды.
Жизнь нашла решение этой задачи, введя половые различия. Пока большая часть бактерий занималась делением, некоторые особи начали эксперимент по прямому обмену наследственным материалом между индивидами. В 1947 г. Джошуа Ледерберг из Колумбийского университета показал, что обитательница толстой кишки бацилла Escherichia, миллионы которой имеются в теле каждого человека, иногда встречается в двух формах, имеющих элементарные мужские и женские признаки. Время от времени вытянутая клетка мужского штамма приближается к округлой пухлой клетке женского типа, проталкивает короткий отросток через стенку женской клетки и вводит в нее генетический материал. Этот процесс переноса занимает около двух часов, значит, спаривание бактерий длится в шесть раз дольше, чем неполовое воспроизводство. Похоже, что это приятный способ продления жизни.
Такой перенос ценен тем, что клетки, произведенные на свет женской бактерией, соединяют мужские и женские характеристики. Впервые за эволюцию потомство имеет двух родителей и отличается от каждого из них. Преимущества этого способа развития для нужд приспособления к окружающей среде весьма ощутимы, и половое размножение начинает играть все возрастающую роль в жизни организмов. В череде поколений оно поначалу сосуществует с неполовой техникой деления и почкования, но со временем преимущества полового воспроизводства помогли ему одержать верх над всеми другими способами. В результате развились организмы, наделенные всеми половыми различиями. Это означало, что они могли быть либо мужскими, либо женскими особями и размножались только в том случае, если вкладывали частички своих тел в союз, дающий жизнь новым индивидам. Впервые организмы превратились в подлинно отдельные существа с конечным жизненным циклом. Они рождались, росли, достигали зрелости и размножались, а затем (в отличие от бактерий, которые просто делились и начинали все сначала) старились и умирали. Смерть – вот цена, которую мы уплатили за половые различия.
Взамен утраченного бессмертия организм обрел индивидуальность. Не просто временные фазы в бесконечном процессе, а отдельные существа со своими собственными особыми чертами. «Процесс воспроизводства был нарушен» – и это, пожалуй, все, что можно сказать о бактериях, зато аналогичное событие в мире насекомых описывается иначе: «кузнечик погиб». С появлением индивидов стал возможен переход от обобщения типа «смерть наступила» к точному указанию, кто конкретно умер. Но тут же вырисовывается новая проблема. Мы уже пришли к выводу, что организм остается живым, несмотря на то что некоторые из составляющих его клеток погибли. Мы даже предположили, что мертвые клетки могут считаться живыми на том основании, что они продолжают играть определенную роль в выживании организма как целого. Индивиды, входящие в очень тесно связанное сообщество, могут оказаться в таком же положении.
Зоолог Клейборн Джоунз указывает, что выделить индивидуальную особь нисколько не легче, чем дать определение вида. Так, например, есть предположение, что рабочая пчела является вовсе не организмом, а чем-то, что придумано человеком. А вот улей и есть единый организм. А если это так, то что происходит, когда погибает рабочая пчела: она ли умирает, или улей попросту теряет один из своих компонентов? Существуют веские основания считать улей и муравейник целостными организмами. Одиночные рабочие пчелы или муравьи стерильны и так же неспособны размножаться, как красные кровяные тельца. В самом деле, они осуществляют ту же миссию доставки, и их шансы на самостоятельное выживание столь малы, что не превышают возможностей изолированной клетки крови. Так кто же может претендовать на индивидуальность – пчела или улей? Если улей является единым организмом, то зависит ли его выживание от количества живых рабочих компонентов? Сколько нужно изъять пчел, чтобы счесть улей мертвым? Вероятно, на все эти вопросы можно дать один и тот же ответ, а именно: жизнь и смерть существуют бок о бок, и осмысленное определение любого из этих понятий неизбежно включает в себя оба полюса.
Возможность существования общественных организмов и групповых индивидуальностей ставит еще один вопрос. Предположим, какая-то внешняя разрушительная сила разбила улей, не повредив ни одной пчелы, а просто разметав их по окрестностям. Улей исчез, но погиб ли организм? А если не погиб, то как назвать ситуацию, когда разогнанные пчелы вливаются в новый улей, становясь его составными частями? Если убит и растерзан своими сородичами волк, мы говорим, что он умер. Так ли это? Дилемма разрастается. Где помещается жизнь, пока ее части перестраиваются? Это не просто философский вопрос. Развитие хирургической пересадки органов ставит эту проблему в ряд важнейших моральных и юридических задач.
Морские губки состоят из массы клеток, организованных в сообщество, функционирующее как одно целое и представляющее собой, по мнению большинства зоологов, единый организм. Но если вы разрежете губку и протрете кусочки через шелковую ткань так, чтобы все клетки отделились друг от друга, эта неорганизованная кашица в скором времени вновь соединится, превратившись в полноценную губку. Очень удачный эксперимент такого рода производился над красно-ржавой губкой Microciona prolifera и желто-зеленой губкой Cliona selata. Образчики обеих губок были мелко растерты и растворы тщательно перемешаны. Через двадцать четыре часа красные и желтые клетки реорганизовались и вновь соединились в форму первоначальных губок. К началу эксперимента имелись два разных живых организма. Встает вопрос: что в них оставалось живым, а что погибло в смешанном растворе? Все клетки остались живы, но на какой стадии мы имеем право приписывать каждому из этих организмов индивидуальную жизнь? И как объяснить тот странный факт, что несколько красных клеток благополучно встроились в желтую губку?
Можно оспорить право губок считаться отдельными организмами на том основании, что это скорее колонии, но вот Теодор Хаушка проделал необычный опыт с несомненным организмом – мышью. Он взял зародыши мыши на тринадцатый день внутриутробного развития и размолол их так мелко, что они смогли пройти сквозь тонкую иглу шприца. Раствор с зародышами он ввел в полости девственных женских особей той же породы. Через пять недель у всех этих животных обнаружились в брюшной полости координированные массы костей и тканей. Они достигали размера недельных зародышей. Очевидно, отдельные клетки оказались способны объединиться и развиваться в направлении образования законченных животных, только каких? Вероятно, мышей, но какого вида? Того же, какой сформировался бы в матке мыши-донора? А если нет, то что произошло с эмбрионами? Умерли?
Поведение индивидуальных клеток – ведущая нить всего клубка вопросов. В подходящих условиях многие типы клеток продолжают свободно размножаться вне тела. Технология выращивания тканей требует определенной температуры и сложного питательного раствора, содержащего до сотни различных ингредиентов. Большинство специалистов знают особые хитроумные приемы, помогающие началу процесса роста культуры. Клетки костного мозга или клетки слизистой кишечника свободно размножаются в самом теле, и поэтому весьма велика вероятность их роста и вне организма. Зародышевые клетки – тоже подходящие кандидаты, поскольку они начинают быстро расти еще до начала опыта и переносят, видимо, часть инерции роста в новую ситуацию.
За последние годы удалось вырастить ткани из клеток уток, кроликов, коров, овец, лошадей, мышей, крыс, морских свинок, обезьян и людей. Зародышевые клетки часто группируются в соответствующие данному биологическому виду структуры: например, мышцы или кости имеют нормальный размер и форму. Из изолированных клеток растений можно получить новый самостоятельный организм. Культура ткани, выращенной из одной-единственной клетки ростка табака, развилась в лабораторных условиях во взрослое растение, с корнями, листьями и цветами. В каждой клетке любого живого организма скрывается потенциальная возможность роста. В каждом ядре содержатся все необходимые инструкции для воспроизводства полностью функциональной комбинации клеток, повторяющей форму особей данного вида. Хотя целое животное пока еще не удалось вырастить, теоретически препятствий к созданию новых индивидов, полностью тождественных первоначальному донору, не существует.
На практике есть одна неувязка. Она известна как предел Хейфлика. Л.Хейфлик, специалист по выращиванию тканей из Вистаровского института в Филадельфии, обнаружил, что культура зародышевой клетки человека способна размножаться только на протяжении пятидесяти поколений. Даже в самых лучших условиях культура не может перешагнуть этот предел, и даже в самом теле клетка не способна размножаться дольше. Если мы вернемся к начальному моменту оплодотворения яйца, то сможем, пожалуй, добавить еще несколько поколений, а общая цифра в семьдесят поколений обеспечивает замену всех клеток тела 20 миллионов раз. Разумеется, этого более чем достаточно для любой человеческой жизни. Но мы не располагаем сейчас свидетельствами, что ограничение Хейфлика относится к клеткам, находящимся на своем законном месте. Однако нам ясно, что изолированно выращиваемые клетки утрачивают со временем свою жизнеспособность. Позже мы увидим, что уже выделен фактор, который исчезает при искусственном выращивании. Усовершенствование методов проведения опытов может привести, я полагаю, к сохранению или замене недостающего фактора и преодолению предела Хейфлика.
В области исследования тканей меня больше всего поражает открытие, связанное с поведением изолированной культуры, когда она приближается к названному пределу. Клетки, которые в начале их роста легко распознать как явно человеческие, утрачивают постепенно определенную принадлежность. Клетки, побуждаемые к многократному размножению, не ведущему к производству специфического для данного вида органа или структуры, как бы «забывают», что в них заложено. Предел Хейфлика различен для каждого отдельного вида, но, приближаясь к точке распада, клетки любого организма претерпевают одно и то же превращение – они, похоже, «теряют память». Длительный процесс культивирования придает всем клеткам, независимо от их происхождения, один и тот же вид. Очень различные по строению частички слюнных желез фруктовой мухи, яичников овцы, внутреннего уха мыши или лепестков цветка неизбежно превращаются в однородную массу, в аморфные чешуйчатые клетки, лишенные специфической формы и знаков своего происхождения или назначения. Они становятся своего рода произрастающими идиотами.
Эти анонимные изолированные клетки продолжают нести какие-то отпечатки генетического кода, они еще питаются и растут, их цитоплазма бьется и кипит, в нужный момент они делятся, но при этом остаются самовоспроизводящимися автоматами без определенной задачи. Они растеряли свою сущность и назначение и полностью утратили способность реализации потенциала, закодированного в их хромосомах. Код не затрагивается этим процессом. Он сохраняет все инструкции, необходимые для жизни, но клетки разучиваются читать.
Невежественные клетки возвращаются, по-видимому, в состояние, роднящее их с самыми первыми из когда-либо существовавших живых организмов. Они снова становятся чем-то вроде общих знаменателей низшего порядка, строительными блоками общего назначения, способными двигаться в любом направлении. Но в истощенной культуре они никуда не направляются, а просто умирают. Существует один-единственный способ их спасти – дать им новые инструкции. Если изгнанные из тела человеческие клетки подкармливать смесью, содержащей лошадиную серу, они начинают походить на клетки лошади и идут в этом направлении с обновленной энергией. Если же в одной из клеток происходит мутация, ситуацией овладевает новая линия, обладающая собственной энергией, и культура начинает расти уже за пределом Хейфлика. Именно это и происходит с раковой клеткой. Претерпев мутацию, она получает команды, отличные от инструкций родительских клеток, и с этого момента выходит из-под их влияния. Ткань принимает иной вид, имеющий свои ограничения, а они, в свою очередь, могут подвергаться дальнейшим изменениям и мутациям.
Еще один способ оживления ослабевшей культуры – возвратить ее в тело первоначального донора. Если клетки уже мутировали, они могут подчас породить злокачественные или раковые опухоли, но если генетический материал не претерпел никаких изменений, они начинают функционировать с прежней силой, вновь стремясь к определенной цели в полном соответствии со своим местонахождением в организме. Глазные клетки зародыша лягушки можно отделить от глазницы и поместить в какую-либо часть желудка лягушки, и там они будут производить слизистую желудка, а не внутренний глаз. В организме существует система координации, предусматривающая выполнение клетками того, что требуется в данной области тела, хотя каждая клетка потенциально способна выполнять любые другие задачи. Без такой координации группа клеток, пущенная в рост в каком-либо органе тела, породила бы нечто совершенно неподходящее. В какой постоянной тревоге мы бы жили, если незначительный порез или ссадина на локте могли спровоцировать неорганизованную регенерацию и появление на этом месте, скажем, младенца. Пример не так нелеп, как кажется, ведь существуют виды, например речная гидра, у которых именно так все и происходит. Бессмертные существа сохраняют ту свободу, которая позволяет каждой клетке воспроизводить целое, смертные же подчиняются общему проекту, который распространяется и на отдельные органы.
Координационные центры, выполняющие генетические команды, не ограничиваются мозгом или эндокринными железами; они никогда не принадлежали какому-то одному органу, присутствуя везде. Пример с табачной клеткой, которая выросла в целое правильно скоординированное растение, показывает, что управляющая сила должна присутствовать в отдельно взятой клетке. Возможно, этим свойством обладают все единичные клетки и в один прекрасный день мы создадим технологию, позволяющую вырастить любое растение или животное из любой, даже самой маленькой его частички. Пока что из изолированных клеток животных можно производить только ткани ограниченного размера, но мы сделали одно существенное открытие, имеющее далеко идущие последствия. Тот факт, что изолированные клетки со временем теряют свои биологические характеристики, утрачивают связь с жизнью, впервые позволяет нам глубоко проникнуть в природу жизни и смерти.
Мы увидели, что эти два состояния почти неразличимы, что они сосуществуют в различных сочетаниях на скользящей шкале, лишенной строго фиксированных точек. Мы охарактеризовали жизнь как состояние организации и обнаружили, что явно мертвые клетки часто обладают теми же свойствами, что и живые. Мы отказались считать простое воспроизводство необходимым критерием и наметили некоторые трудности, неизбежно сопровождающие попытку строгого отделения жизни от смерти. Мы предположили, что можно обнаружить жизнь в том или ином проявлении даже в материи, которая обычно считается мертвой. Теперь же, зная, что клетки, надолго предоставленные самим себе, превращаются из целенаправленных живых сущностей в дезорганизованных идиотов, мы получаем ядро теории, которая, по нашему убеждению, объясняет все имеющиеся факты.
Ошибка Ромео – путаница жизни и смерти – совершается столь часто потому, что между этими состояниями нет четкого различия. Они выступают как проявления одного и того же биологического процесса и различаются только по степени. Существует, однако, третье состояние, которое качественно отличается как от жизни, так и от смерти. Это состояние анонимности, близкое к состоянию клеток культуры вблизи предела Хейфлика. Такие клетки нельзя считать живыми в обычном смысле, поскольку в них отсутствуют специфические черты вида, к которому они прежде принадлежали; но они все же не мертвы, поскольку продолжают свою жизнеподобную деятельность. Они отличаются от живых клеток крови и мертвых клеток на поверхности кожи отсутствием характерной для данного вида организации. Такое отсутствие динамической модели и является преобладающей чертой третьего состояния, которое не квалифицируется ни как жизнь, ни как смерть, однако является вполне реальным, распознаваемым и законным и посему нуждается в именовании. Я предлагаю дать ему предварительное название «гота».
Корень «гот», если не считать его использования в качестве имени собственного для обозначения древнего тевтонского племени, ничего не означает в большинстве распространенных языков.
Итак, есть три состояния материи: жизнь, смерть и гота, но с точки зрения биологии мы реально имеем дело лишь с двумя. Материя находится либо в состоянии жизни, либо в состоянии готы. Все дело в присутствии или отсутствии модели координации, или организующего начала. Пока материя удерживает хотя бы слабые отзвуки органического водоворота, жизнь продолжается. Когда водоворот окончательно стихает – с течением времени или в результате изоляции, – жизнь переходит в готу. Если подвергнется разрушению сама материя, как это бывает в эпицентре термоядерного взрыва, жизнь, в нашем понимании, прекратится, но гота наступит лишь после разрушения организационной сферы.
Некоторые разновидности готы подобны состоянию полного биологического упадка, получившего название «абсолютной смерти». Мне нравится этот термин, и я думаю, что его можно с успехом применить по отношению к телу, подвергшемуся, например, кремации. Но в это понятие не входят те «зомбиподобные» состояния клеток, которые определяются как гота. Стадия, которую мы обычно называем смертью, точнее определяется как «клиническая смерть», и это понятие тоже полезно, если помнить, что оно обладает особой растяжимостью, позволяющей видеть в нем скорее ослабление жизненной силы, чем собственно биологическое состояние.
Неживая материя типа волоса или когтя, играющая в организме предписанную ей роль, расценивается как живая. В некоторых ситуациях позволительно даже включить в эту категорию часть магнитов и кристаллов. Такая мертвая материя, как ископаемые кости или бумажная пряжа, не обнаруживающие никакого порядка или ритма жизни, является готой. Организм может быть расщеплен вплоть до клеточных составляющих и все-таки сохранить жизнь, но когда изолированные единицы теряют свои характерные черты, организованность жизни уступает место дезорганизации готы. Состояния жизни и готы в какой-то мере пересекаются, и оба принадлежат континууму, простирающемуся от сложности интеллекта до относительной простоты самостоятельной молекулы. Смерть всего лишь стрелка, скользящая по воле наших верований или уровня технологии вдоль шкалы этого континуума. Смерть – состояние сознания, как давно уже догадывались многие философы.
Я полностью отдаю себе отчет, что понятие готы носит весьма предположительный характер и во многом является лишь экстраполяцией опытных данных, но, как биолог, я не могу не замечать непреодолимой противоречивости всех существующих объяснений жизни и смерти. Я не питаю склонности к тому, чтобы пускать в обращение новые слова и понятия ради собственного удовольствия, но когда существует громадный разрыв между общепринятой теорией и наблюдаемыми фактами, введение какого-то нового концепта оказывается необходимым и оправданным.
В своем стремлении вновь увидеть затронутую проблему в перспективе эволюции, я искал подтверждений и указаний, обращаясь подчас к неожиданным источникам. Я подбирал оборванные нити и разрозненные детали в самых разных местах и не хочу теперь оправдывать их происхождение, так как в последующих главах намерен показать, что все они могут быть сплетены воедино в связную и научную картину, проливающую свет на загадку смерти.
