Для чого світить клітина?
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
У маленькій колбі почали гинути клітини курячого ембріона. Інфекція була занесена ззовні? Але як? Як вона потрапила в наглухо закритий посуд? Інфекція тут зовсім ні при чому, а винуватці загибелі клітин перебували в сусідній колбі – теж міцно закупореній. Досвід був поставлений просто: у двох кварцових колбах були вирощені клітини курячого ембріона. В одну колбу занесли вірус класичної чуми птахів. Потім колби з’єднали так, щоб клітини могли «бачити» одна одну, і помістили їх в темну кімнату. Два дні – термін здійснення чуда. Через два дні ураженими виявилися клітини і в тій колбі, куди вірус не був внесений.
Дійсно, чудо? Незрозуміле, надприродне, непізнаване? Містика? Ні, відповідають дослідники, зовсім не містика, хоча це явище поки що і не можна пояснити до кінця – точно і доказово.
ПРОМІННЯ ЖИТТЯ!
На початку 20-х років минулого століття почав свої досліди чудовий біолог Олександр Гаврилович Гурвич. Гурвич відразу поставив питання ребром – чому в організмі, що розвивається групи клітин розташовуються строго певним чином, складаються саме в око, вухо, нирку?
Це, звичайно, обумовлюється спеціальними інформаційними процесами. Але така складна і тонка система, як живий організм, повинна мати у своєму розпорядженні інформаційні механізми, що керують розвитком, які володіли б величезною ефективністю при мінімальних енергетичних витратах.
У 1904 році Альберт Ейнштейн висунув положення, згідно з яким атоми речовин переходять в збуджений стан і стають готовими до хімічних реакцій завдяки дії на них квантів світла. Для кожної реакції є «свої» кванти, зі своїми частотними властивостями. У цьому випадку світло відіграє двояку роль: з одного боку, воно являє собою енергію, з іншого – інформацію.
Так, може бути, і хімічними процесами в організмі управляє якесь випромінювання? Може бути, саме випромінювання орієнтує клітини в просторі подібно до того, як магнітне поле орієнтує залізні ошурки? Тільки звідки береться промениста енергія? А якщо припустити, що її генерують самі клітини?! Для дослідження Гурвич взяв корінець цибулі. Найбільш активний розподіл клітин відбувається в кінчику корінця; клітини ж стовбурової частини розмножуються не так швидко.
Взявши два корінці, Гурвич розташував їх так, що кінчик одного був націлений на стволову частину іншого. Через кілька годин Гурвич спостерігав вражаючий ефект – інтенсивне розмноження клітин на стовбуровій частині.
Що ж діяло в просторі між корінцями? Звичайно ж, випромінювання! Щоб дізнатися природу випромінювання, яку вчений назвав мітогенетичною (мітогенез – розподіл), він став поміщати між корінцями екрани з різних матеріалів. Екран за екраном – ефекту не було. Нарешті черга дійшла до кварцової пластини, що пропускає ультрафіолетові промені. І тут – ніби ніякого екрану не існувало – клітини і на стовбурі корінця знову почали активно ділитися! Отже, природа міжклітинного зв’язку – ультрафіолетове випромінювання.
ДИВОВИЖНЕ У КОЛБІ
– Ну і що? – Сказали деякі вчені, ознайомившись з роботами Гурвича. – Клітинний розподіл – тільки окремий приклад дії ультрафіолету. Хіба що-небудь доводить, що ультрафіолет відіграє саме інформаційну роль? Ніщо не доводить. І взагалі, навіщо шукати якісь нові регулятори життєвих процесів, коли відомі ферменти?
Через кілька десятиліть після відкриття Гурвича в цих сумнівах вирішили розібратися співробітники Новосибірського медичного інституту. Ось що показали розрахунки . У живій клітині відбувається величезна кількість біохімічних реакцій – до ста мільярдів в секунду. Якби тільки ферменти управляли цими реакціями, то їх вага перевищувала б вагу самої клітини.
Справа не обмежилася розрахунками. Під керівництвом ректора інституту – професора Влаіля Петровича Казначеєва провели експеримент з вірусом чуми, з якого починається ця стаття. Дві колби з кварцу – тепер зрозуміло, чому з кварцу? – На два дні були приставлені один до одного.
Потім молодший науковий співробітник Л. П. Михайлова вивчила препарати під мікроскопом. У «чумній» колбі вірус сумлінно зробив свою чорну справу – клітини ембріона зморщилися, ядра в них виявилися зруйновані, в деяких ділянках утворилися порожнечі. Але і в другій колбі, де не було ніякого вірусу, клітини були понівечені подібним же чином!
Може бути, в неї випадково проник вірус? Численні перевірки показали – у другій колбі вірусу немає! Середньовічний алхімік був би менше здивований, якби раптом виявив в колбі Гомункулюса. Не маючи жодного уявлення про те, що таке інформація, алхімік таки уклав би, що ефект отримано «з нічого». І будучи в якійсь мірі матеріалістом, він заявив би: хоч це і є, але цього бути не може! Тоді, спеціально для того, щоб переконати алхіміка, довелося б замінювати кварцове дно колби звичайним склом, що не пропускає ультрафіолет, і демонструвати відсутність ефекту. Так і зробили. І ефекту не отримали – клітини в другій колбі залишалися здоровими.
Треба віддати належне алхімікам – вони були допитливі й терплячі люди. Поправивши висілу на поясі колбу для вирощування Гомункулюсу, алхімік, звісно, одразу пішов би в бібліотеку і взяв би всі видання з біології останніх років. З’явившись в лабораторію через місяць, він сказав би: я ознайомився з деякими роботами. Білкові речовини, дійсно, світяться. Але ж віруси – це теж частково білки: спіраль нуклеїнової кислоти у них одягнена білковим чохлом. Ось вірус чуми і світиться, сам вбиває своїм ультрафіолетом здорові клітини через кварцову перегородку. «Інформаційне випромінювання» заражених клітин тут, може бути, зовсім ні причому. У всякому разі, дослід не чистий.
Це дуже резонне заперечення. Дослід повторили. Тільки замість чумного вірусу в колбу внесли сильну неорганічну отруту – сулему. І знову у другій колбі спостерігалася картина загибелі клітин. Алхімікові не залишилося б нічого іншого, як розбити свою колбу для вирощування Гомункулюса…
КОЛИ КРОВ СВІТИТЬСЯ
Сьогодні навіть люди, далекі від медицини, знають, що рак викликається порушенням інформаційних зв’язків між клітинами. Свого часу над цим багато думав Олександр Гурвич. Намагаючись розгадати загадку, він порівнював, як впливає кров здорових і хворих людей на ультрафіолетове світіння дріжджових клітин, що діляться. І виявив: сироватка крові хворих злоякісними пухлинами це світіння пригнічує. Гурвич припустив, що при раку в крові виникають особливі речовини – «гасники» і діють вони не тільки на штучно підставлені їм дріжджі, а й на власні клітини крові.
Але все це було лише дотепною гіпотезою. У той час не було приладів, які могли б зареєструвати ультрафіолетове світіння крові. Зате сьогоднішні квантометри вловлюють найслабкіші ультрафіолетові випромінювання білкових речовин. Професор В. П. Казначеєв вирішив перевірити гіпотезу Гурвича. Сироватку крові декількох сот хворих опромінили ультрафіолетом. Здорова кров відповідає на таке опромінення чітким спалахом власного світіння. Але при раку – ні в одному випадку квантометр не зареєстрував ефекту «висвічування». Значить, Гурвич був правий: у крові хворих містяться «гасники».
« … Інформація є мірою організації», – писав основоположник кібернетики Норберт Вінер. Дійсно, завдяки такому каналу інформації, як слово, виникло організоване людське суспільство. Завдяки міжклітинній інформації існує така організована система, як живий організм.
Є в Сибіру така місцевість – Білокуриха. Вона славиться мальовничими гірськими озерами і радоновими джерелами. Коли медики дізналися, що радонова вода має ряд цілющих властивостей, в Білокуріхі організували курорт. Але чому радонова вода зцілює?
У Білокуриху їде співробітник Новосибірського медичного інституту М. С. Набіулін. У процесі проведених досліджень він знаходить, що радонова вода випромінює ультрафіолет. Цілюща дія ультрафіолетових променів відома людям давно. Мабуть, важко сьогодні знайти таку поліклініку, де б не було кварцових ламп. Люди звикли: ультрафіолет – це корисна людському організму енергія. Але, можливо, це ще й засіб, що допомагає відновити порушену біологічну інформацію?
… Дев’ять років тому французькі мікробіологи Г. Роман і Ф. Жакоб провели дуже тонкий і оригінальний експеримент. Вони опромінили рентгеновими променями дріжджові спори. В результаті дві спори позбулися здатності синтезувати одну і ту ж амінокислоту. Потім спори злилися і утворили клітину. Але клітина виявилася дефективною – вона не давала потомства. Вчені злегка опромінили клітину ультрафіолетом, і дефект зник: клітина стала розмножуватися. Розірвані і примушенні рентгеновими ударами букви молекулярного коду знову вишикувалися в строгий ряд. І зробило це ультрафіолетове проміння!
І тут приваблива думка про управління біологічними процесами виявляється не такою вже фантастичною. Не одна хвороба пов’язана з порушенням міжклітинних зв’язків – із зміною ультрафіолетового випромінювання. Якщо дізнатися частотну характеристику «здорового» випромінювання, то принципово стане можливо генерувати потрібну хвилю і направляти її в хворе місце.
Автор: Б. Островський.