«Разговор» митохондрий
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
В последние годы особое внимание биологов и медиков привлекает проблема клеточных контактов. Установлено, например, что характер клеточных взаимодействий заметно меняется на ранних стадиях перерождения нормальной ткани в раковую. Многие считают, что исследование клеточных контактов может помочь в ранней диагностике некоторых заболеваний.
В экспериментах обычно изучают взаимодействие между клетками с непосредственным участием межклеточной среды. Эта среда, богатая веществами, которые вышли из одной клетки и через некоторое время — может быть, видоизменившись — войдут в другую клетку, как раз и служит тем передаточным звеном, которое помогает клеткам обмениваться информацией. Несколько иначе представляются клеточные контакты через «непроницаемые» перегородки. Существование таких контактов доказано в достаточно большом количестве экспериментов. Они ведутся во многих лабораториях мира, несмотря на несколько скептическое отношение к подобным опытам.
Так недавно был проделан эксперимент, свидетельствующий о том, что контакты через перегородку возможны не только между клетками, но и между клеточными органеллами. Опыты велись на митохондриях, выделенных из клеток печени крыс. Митохондрии в клетках обеспечивают процессы дыхания.
Выделенные из живой клетки и помещенные в специальную среду митохондрии продолжают «дышать» и в пробирке, в них по-прежнему идут ферментативные процессы окисления — потребляется кислород и расходуется субстрат.
В проделанном опыте митохондрии помещали в небольшую кварцевую ячейку, которая, в свою очередь, вставлялась во внешнюю кювету объемом три кубических сантиметра. Кювету тоже заполняли субстратом. Исследователи непрерывно измеряли скорость потребления кислорода митохондриями во внутренней маленькой ячейке. Оказалось, что эта скорость значительно снижается, когда во внешнюю кювету также вносились митохондрии. В контрольном опыте, когда во внешней кювете митохондрий не было, скорость потребления кислорода менялась незначительно. Значит, митохондрии в малой ячейке реагировали на появление «соседей» за кварцевой перегородкой (ею служило дно ячейки) тем, что снижали свою активность.
Итак, исследователи зарегистрировали взаимодействие между митохондриями, разделенными перегородкой. Обсуждая физическую природу этого явления, ученые предполагают, что митохондрии, разделенные перегородкой, могут обмениваться квантами ультрафиолетового света (известно, что кварц в отличие от стекла пропускает ультрафиолетовые лучи). Процессы окисления в биологических системах идут с образованием свободных радикалов, и чувствительность митохондрий к ультрафиолетовым лучам принято объяснять именно этим фактом.