От автономии к взаимозависимости - досье рака
Глава 1
ОТ АВТОНОМИИ К ВЗАИМОЗАВИСИМОСТИ
Вражда и дружба или гармония определяют отношения элементов тела.
Эмпедокл
Еще совсем недавно основной структурной единицей жизни считалась клетка, сопоставимая с одноклеточными организмами, например микробами. Совокупность клеток составляет две другие структурные и функциональные единицы многоклеточных организмов: ткани и органы. В человеческом организме насчитывается около 50 000 млрд. клеток.
Длительное время рак изучался только как болезнь органов, тканей и клеток. Однако эта теоретическая позиция десятилетиями обусловливала застой в изучении злокачественных опухолей.
Исследования, которые велись на двух других уровнях, молекулярном и целостного организма, послужили причиной решающего прогресса в онкологии на протяжении последних 20 лет. Ибо именно молекулы и целостный организм являются в действительности более значимыми структурными единицами жизни, чем клетка, ткань и орган *.
Цель моей вступительной главы — осветить взаимодействие этих структур в живом организме. Это позволит выявить возможные точки приложения канцерогенных веществ и воздействий, а также проанализировать ущерб, которому могут подвергнуться эти структуры, и показать возможности восстановительных процессов.
*С этим тезисом автора трудно согласиться. Учитывая существование различных уровней структурной организации живого, очевидно, нет оснований говорить о конкретной природе «структурных единиц жизни»,— Прим. pedt
НА ЗАРЕ ЖИЗНИ
Не все молекулы биосферы соответствуют нашему пониманию жизни, т. е. не все обладают способностью использовать энергию, самовоспроизводиться,[изменяться и передавать измененные признаки по наследству. Однако среди них имеются и такие, которые полностью соответствуют приведенному определению. Это так называемые «нуклеиновые кислоты» — основной материал ядра клетки. Нуклеиновые кислоты необходимы для жизни, поскольку при их повреждении погибают высокоорганизованные живые структуры, в состав которых они входят. В то же время молекулы нуклеиновых кислот, как показывают биохимические исследования,— вполне законченные структуры. Это положение подкрепляется тем, что, по данным изучения истории возникновения жизни на Земле, молекулы нуклеиновых кислот появились миллиарды лет назад, задолго до возникновения одноклеточных (3 млрд. лет назад) и многоклеточных организмов (примерно 1 млрд. лет назад).
Если длительность указанных периодов времени согласуется со сложностью структуры организмов, то она никак не объясняет, почему возникли подобные структуры. Их образование объясняется тем, что в примитивной атмосфере нашей планеты физические и химические условия благоприятствовали возникновению составных частей живых организмов. Со временем эти условия изменялись, причем изменялись не только сами элементы, но и периоды, в которых те или иные группы элементов были представлены.
Так, например, одним из основных химических элементов, без которых невозможно существование биологических структур, способных использовать энергию для осуществления работы, является кислород. Но, если бы в период появления простейших структур жизни в атмосфере Земли имелся свободный кислород, они тотчас бы сгорели.
По всей вероятности, кислород в незапамятные времена находился в атмосфере только в связанном состоянии с водородом. Так возникла молекула воды. В соединении с другими элементами атмосферы — углеродом, азотом и кислородом — важную роль играл водород, который способствовал образованию первых молекул: аммиака, углекислого газа и воды (все в газообразном состоянии).
Углерод обладает способностью соединяться с другими элементами в самых различных комбинациях, что объясняет крайнее разнообразие молекул жизни. Эти комбинации возникают в результате химических реакций, которые могут происходить только при активации энергией. Источниками такой энергии служили ультрафиолетовое излучение Солнца и электрические разряды в атмосфере.
Итак, Земля была окутана атмосферой из водяных паров, содержащих молекулы углеродистых соединений. Пары конденсировались в воду, образовались моря. В них растворились газы, а их соединения под влиянием солнечных лучей расщепились на водород, кислород, углерод, азот, которые вновь соединились с другими элементами, в частности с фосфором. Так возникли различные крупные молекулы, принадлежащие к углеводам, аминокислотам (составным элементам белков) и нуклеотидам (составным частям нуклеиновых кислот).
Хотя явления, которые обусловили их образование, еще не получили веского объяснения, они все же были воспроизведены лабораторным путем (Кальвин) * из молекул воды, окиси углерода, аммиака, водорода, фосфора и других соединений под воздействием ультрафиолетового и других видов излучений, электрических разрядов.
Каждая серия реакций была необходима, и каждой требовались миллионы лет, чтобы представился случай для ее проведения.
*В лаборатории акад. А. И. Опарина были впервые получены доказательства синтеза первых органических молекул из неорганических веществ в условиях, близких к периоду преджизни.—Прим. ред.
При разложении воды на кислород и водород последний рассеивался, а кислород превращался в озон (03), который задерживал ультрафиолетовое солнечное излучение, предохраняя от него вновь образовавшиеся молекулы, которые стали стабильными и локализовались на поверхности океанов.
Начался следующий этап- в результате дальнейших химических реакций нуклеотиды образовывали цепи полинуклеотидов (нуклеиновые кислоты), аминокислоты служили основой для формирования белков (протеинов).
Этот, так называемый «пребиотический» период также был воспроизведен в лаборатории: как подтвердилось, группы нуклеотидов, составляющие полинуклеотид, в результате механизма «спонтанного спаривания» приводят к образованию другого полинуклеотида, состоящего из групп дополнительных (комплементарных) элементов первичного нуклеотида с образованием двухнитчатой структуры нуклеиновых кислот.
Начальный процесс, описанный выше, был, конечно, сопряжен с неудачами и ошибками, поэтому изменения, происшедшие в группах нуклеиновых кислот, могли быть скопированы только под влиянием дополнительных воздействий. Однако он отвечает нашему пониманию жизни, как способности использовать энергию, самовоспроизводиться, изменяться и передавать измененные признаки потомству.
