Клітини живого організму: які вони, як функціонують та багато іншого

Крок між великим і смішним однаковий в обидві сторони. І тому висміяна, на трьох десятках мов зганьблена затія, мрія-попелюшка часом повертається до нас прекрасною і дивно сучасною ідеєю. Тільки виглядає вона вже інакше: ідеї, як люди, підвладні часу. Так і з гомункулусом – штучним, в банці вирощеним чоловічком.

Жива істота в банці! Років триста потішалися вчені на цю божевільну затію Парацельса, а тепер всерйоз взялися за її здійснення. Ніхто, правда, не має наміру розводити людей в інкубаторах, так і сама думка про гомункулуса породжена не турботою про продовження людського роду. Природа вирішила цю задачу куди простіше і надійніше. Але в скляній, нічим, крім прозорих стінок, не обмеженій купелі розкривається одна з найбільш хвилюючих, пекучих таємниць життя: невидимий скульптор ліпить тут з різних тканин частини живого організму.

О, це було видовище! Такого біологи не бачили ще з дня створення мікроскопа. На їхніх очах клітинні громади, витісняючи один одного, насувалися пласт на пласт: швидкорослі, стрімкі, вони переповзали, обминали, а іноді втручалися в сусідні качани – і весь цей рухомий, безнадійно заплутаний клубок раптом визрівав в готову деталь: очі, нирки, серця…

Так ось куди направлена творчість природи: з безформної маси клітин вона ліпить закінчений, як морем відшліфований голяк, робочий орган. Зародкова плутанина – тільки видимість; юна, зародкова тканина неухильно, немов по рейках, просунеться до призначеного місця. І зіткнувшись з іншими паростками, вказує їм вірну дорогу, та й сама дізнається у сусідів, куди тримати шлях далі. Між динамічними, пліч-о-пліч зростаючими спільнотами клітин весь час йде якийсь загадковий діалог – він не припиняється до кінця життя.

Клітина – істота надзвичайно товариська. Хворим на променеву хворобу ввели у вену донорський кістковий мозок, кровотворні клітини спочатку розбрелися хто куди, але, помандрував, всі до єдиної зібралися в трубчастих кістках: тут їх законне місце. Така ж історія з фарбувальними, пігментними та й, мабуть, з усіма іншими клітинами. І як би не були вони часом різноликі (а в організмі немає і двох абсолютно однакових клітин), свої завжди знайдуть братів, зберуться разом.

На цій дивній здатності клітин возз’єднуватися в колективи – і тримається наше тіло. Справді, ми так звикли до нього, настільки впевнені в його міцності, що часом не гріх і подумати, який складний, на чому стоїть весь цей теплий, обвитий будинок, де судилося нам безвихідно прожити свій вік. Адже клітини живуть одна біля одної, збираються в органи тканини зовсім не тому, що міцно склеєні.

Поетам не потрібно шукати образ вічного руху, мінливості: він завжди перед нами, вірніше, в нас. Тіло не знає сталості, тут немає жодної навічно вбудованої деталі, жодної довічно замурованої клітини – всі зв’язки динамічні, на диво мінливі. Клітини в постійному русі, весь час перегруповуються. Ми навіть не підозрюємо про всі їхні мандри.

А внутрішній розпорядок незмінний. Як би клітини не метушилися, зібрані з них органи і тканини немов відлиті в майстерні скульптора. І головне завжди на своїх місцях. Рука залишається рукою, око – оком, ніс теж не змінює форми. Клітинні косяки подорожують по тілу від краю до краю, а воно незмінно. Зрозуміло, скажете ви, що ж тут особливого? Я – це завжди я, мій друг теж не хамелеон якийсь.

Згоден, але скільки змінилося у вас клітин. Однієї шкіри зійшло, напевно, півпуда. Організм все це заповнив і, головне, акуратно поклав кожну нову клітку до її одноплемінника.

Ні, нелегка ця справа – завжди залишатися самим собою. Міцний наш будинок, хоч і не зцементовані цеглини, та кладка ладна. З неї і почнемо; як клітини збираються воєдино? За якими прикметами впізнають вони побратимів, що утримують їх разом – м’язові з м’язовими, нервові з нервовими?

Динаміка живої клітини

Ледве народившись, клітина тут же повинна забезпечить себе їжею, налагодити власне виробництво білків і ферментів, приготуватися до продовження роду і на додаток до всього відшукувати собі подібних. Для такої роботи потрібен великий запас енергії і, звичайно, хороший двигун. Але в тому-то і справа, що навіть через електронний мікроскоп при величезному збільшенні не вдалося розгледіти нічого схожого на мотор. Ось загадка: рух без двигуна! Мрія фантаста, здійснена в найпростішому і древньому елементі життя.

Енергія не йде в клітині даремно, на тертя та інші непродуктивні витрати, – цілком перетворюється в рух. І не куди-небудь, не сліпе тикання в різні боки, а по вивіреному, ніби в анатомічному атласі підглянутому шляху. Жодна клітина не зловживає своєю свободою, незв’язна з товаришами по тканині, куди б її не занесло, прилаштовується до своїх.

Простенька істота – гідра, а варто вивернути її навиворіт, всі клітини разом приходять у рух: покривні поспішають назовні, внутрішні, травні спрямовуються всередину тіла. І жодна з них не сплутає дороги, не займе чужої площі. В людині клітини теж не сидять на місці, і хоч її, звичайно, не вивернеш, як рукавичку, є чимало прикладів їх спрямованого, цілеспрямованого руху. Лицевий нерв скажімо, ніколи не потягнеться до ока, блукаючий, всупереч своїй назві, не заблукає в біцепс або діафрагму. Серед сотень м’язів кожна нервова гілка відшукує свій та й обходячи перешкоди, наполегливо йде йому назустріч. Так що ж все-таки рухає і керує цими невгамовними мандрівницями?

Швидше за все оболонка – найтонший мішечок, в якому укладено все клітинне господарство. Раніше їй і уваги-то не приділяли: що особливого? – Звичайна упаковка, на кшталт целофанового кулька. І погляд мікроскопіста, націлений на ядро і його свиту, ковзав мимо вузької, в тисячні частки міліметра, прикордонної смуги. А на перевірку мішечок виявився з фокусом: в ньому самому приховані складні механізми, що керують клітиною.

Оболонка – це не просто обшивка, навіть не корпус утлого суденця клітини, тут її машинне відділення і рубка рульового. У клітинній стінці закладені відмінні навігаційні прилади і цілих два – на «носі» і «кормі» – моторні пристрої. Так що ядро з усім його оточенням – всього-на-всього пасажири, дуже важливі, впливові, але не такі вже незалежні: лопни оболонка – тут їм і кінець. А вона, хоч і міцна, дійсно, раз у раз дає протікання, ледь помітне, але здатне потопити весь цей мікроскопічний кораблик.

Але ні, не гине клітина, не ринула в її трюми стороння волога: навпаки, через пробоїни випливає протоплазма. Немов щупальці потягнулися від клітинного тіла, мить – і потягли його за собою.

Є у клітини «тягачі» і сильніші – ті, що встановлені на обох кінцях її. У них призначення особливе – розтягувати її, як гуму. Кожен двигун тягне клітину в свою сторону, а вона в цей час швидко нарощує білкові запаси, ділить порівну спадкову речовину і, нарешті, витягнувшись до відмови, розривається посередині: з одного життя стало два.

Проходить час, і ці дочірні клітини, як їх батько, починають готуватися до продовження роду. Знову працюють двигуни, розтягуючи їх перед поділом, знову подвоюється число спадкоємиць – так зростає жива тканина. А тягачі не просто тягнуть; повертаючи клітини, вони вирулюють їх, немов за компасом, на вірний курс – вся маса просувається до однієї мети. Тому-то в зростаючих тканинах такий суворий поділ маршрутів і грудний м’яз не сповзає на живіт, а кінці перебитого нерва повільно, але неухильно тягнуться один одному назустріч.

Сили, що тягнуть клітину в протилежні сторони, – хороші помічники її зростання, розмноження, але як вони її рухають? Це ж на кшталт гри в канат – хто перетягне? Якщо сили рівні, скоріше за все – ніхто: всі клітини повинні залишитися на місці. А вони непосиди, розштовхуючи на шляху зустрічних, наполегливо прагнуть до мети – то вистелити затягнену рану, то покриють скоринкою свіже садно – словом, завжди готові прибути до місця загибелі одноплемінниць, замінити їх. Звідки ця міжклітинна солідарність, що змушує вільні грудочки плоті жертвувати своєю незалежністю, вступати в тісну співдружність?

Найвинахідливіші експериментатори, витончені майстри біологічного досвіду не могли і краєм ока простежити за таємничими маневрами клітин в живому організмі. Поки цілий, він недоступний для мікроскопічних спостережень. Розтятий на найдрібніші частинки – схожий на купу битої цегли.

Ні, тіло – щось незмірно більше, ніж сума складових його частинок. Щоб зрозуміти життя, потрібно було спершу навчитися зберігати його під окуляром мікроскопа. Живу тканину стали вирощувати в скляних чашках. Підгодовуючи кров’яною сироваткою, вітамінами, солями – всім, що вона вимагала від своїх дослідників, її примушували роками жити поза організмом. І все ж секрети клітинних взаємодій залишалися за сімома печатками. Вивідати їх можна було лише у самих клітин. Але тепер це виявилося набагато простіше. Якщо великий шматок тканини вижив на штучній їжі, чому б не посадити в чашку частки дрібніші?

Нехай клітини шукають одна одну, возз’єднуються, а ми подивимося, що у них вийде, – вирішили дослідники. Вони витягли з зародка курчати по шматочку майбутньої нирки, печінки, хряща і, розщепивши особливим ферментом на безліч клітин, випустили їх на волю.

Що тут почалося! Велике переселення народів йшло, ймовірно, куди спокійніше. Насильно вирвані з тканин клітини не бажали жити на самоті, вони шукали старих друзів. Цілу добу йшло якесь загадкове самосортування, а на інший день всі були в зборі: печінкові зійшлися з печінковими, ниркові зі своїми, хрящові теж нікого зайвого до себе не підпустили. І найцікавіше, зібралися вони не безладними купками, а по-старому, з давніх-давен заданому плану – в печінкові часточки, ниркові канальця, шматочок хряща. А коли ці заново побудовані часточки і канальця повернули зародку, з них виросли органи, майже нічим не відміні від справжніх.

Виходить, архітектурні відмінності між тканинами закладені в кожній клітині. Зародок – це споруджуваний будинок, де будь-яка цегла несе в собі план майбутньої споруди. І той, що призначений в фундамент, не піде на кладку стін або перекриттів.

Клітина – цегла… Навіть прикро. Так де знайдете ви хоч дві цеглини, здатних вгадати своє призначення? І тут же акуратно його виконати? А клітини тільки тим і зайняті, що будуються по якомусь їм одним відомому плану. Ні виконробів тут, ні десятників, укладальника і то, жодного не видно. Все вмістилося в мікроскопічному клаптику живої тканини, що сам собі інженер, сам – тачка і підйомний кран. Око тільки встигай за цією чудовою «цеглою».

Ось він зіткнувся з сусіднім і відразу завмер на місці. Запущено механізм впізнавання. Клітини намагаються «розгледіти» одна одну, як перехожі в сутінках, по знайомим прикметами. Носові тягачі затихли, але проходить час, і кормові раптом дають повний назад: клітини не можуть з’єднатися, вони різні. Кормові тягачі швидко розтягують їх в сторони, кожна продовжує шлях. Але він не далекий. Клітин так багато, що тут же на них чекають нові зустрічі.

Але що це за міжклітинна сигналізація? Вона поки на рідкість загадкова. Це, як нині кажуть, один з «чорних ящиків» природи: ми бачимо результат якихось складних процесів, а що відбувається всередині ящика, чи то пак, в самій клітині, – невідомо. Бути може, клітини «спілкуються» за допомогою зарядів або молекул, розташованих на оболонці. Така техніка зв’язку цілком можлива, але спрацьовує вона лише при самому тісному контакті, а його-то часом і не видно: клітинам трапляється впізнавати одна одну з відстані дуже короткої, в долі міліметра, проте і не поруч. Значить, є якісь інші, ймовірно, хімічні посередники, речовини-депеші, що заздалегідь повідомляють клітині про наближення її родичок.

Здогад, що й казати, привабливий. Як тільки його перевірити? Поставили між двома спорідненими колоніями клітин заслін – целофанову платівку, і зв’язок відразу обірвався, взаємодії наче й не було – целофан не пропускає великі молекули, зв’язкова речовина зупинилася перед глухою перешкодою. Зате через великопористий агар молекули проходять легко – колонії знову налагодили двосторонню сигналізацію. Виходить, і справді є якісь хімічні гінці, молекули-кур’єри, що снують між клітинами.

Здогад про молекулярних посередників дав поштовх цілій серії дотепних дослідів, що навів біологів на цікаві думки. Зустрічі і контакти на клітинному рівні були так загадкові, що дослідники вирішили простежити їх крок за кроком, година за годиною. Апарат сповільненої зйомки увічнив події, що розігралися в чашці. Коли цю кінохроніку пустили зі звичайною швидкістю, героїні фільму заметушилися по екрану з кута в кут, вони зіштовхувалися, розходилися, знову наскакували на випадкових попутниць. Ніхто нікого не притягував і не відштовхував, але варто було зустрітися двом печінковим або нирковим клітинам, вони миттю зчіплювалися і завмирали на місці. Незабаром на них налізає третя – і відразу входить в контакт… До кінця фільму майже всі блукаючі клітини розмежувалися за належністю.

Як же вдалося їм знайти своє місце, хто вказав їм шлях? Швидше за все, речовина-зв’язковий, виділена оболонкою. Мабуть, у неї подвійне призначення: спочатку бути для подібних клітин чимось на зразок розпізнавального знака, а потім, зібравши їх разом, стати об’єднавчим цементом.

Не зле придумано: клітина виробляє речовину, їй же самій наказує, як і де розташовуватиметься! Креслення багатоярусної клітинної конструкції, план майбутньої тканини укладений в кожній її деталі. Подібні клітини як би будують ліси, за якими з них же споруджується будинок.

Смілива думка, але не така вже ризикована. Якщо розібратися, біологи давно визнали за хімічними речовинами роль міжклітинних посередників. В організмі діє ціла система молекулярних агентів життя. Одні, на зразок гормонів, користуючись кровотоком, долають великі відстані, подорожують від наднирників до мозку, від підшлункової залози до печінки; інші, подібно ферментам, працюють зазвичай неподалік від місця народження, частіше навіть всередині клітини, а іншим дісталася служба на її поверхні. Саме ці зовнішні, як би змащувальні клітину речовини і визначають її ставлення до сусідів.

Для них, до речі, не існує проблема несумісності тканин. Ниркові клітини з двох зародків – миші і курчати – відмінно вжилися в одній чашці і, як годиться, побудували справжні клубочки і канальці.

Ниркові клітини миші проявили прямо-таки дивну терпимість до курчачих побратимів. І геть, відкинули союз з шкірними та хрящовими клітинами своєї ж господині. Чужі, але однотипні виявилися їм ближче єдиноутробних, та взятих з сторонньої тканини.

Виходить, сигнали речовини-зв’язкового зрозумілі всім подібним клітинам, незалежно від їх першобатьків.

Відмінними сигнальниками обзавівся живий організм! І поки вони керують клітинним господарством, ніякі аварії йому не страшні. Зростаюча тканина завжди під наглядом потужних хімічних регуляторів. Як би не були рухливі її клітини, куди б не закинуло їх кочове життя, безперебійна служба зв’язку не дасть їм збитися зі шляху, обов’язково збере разом.

Але зібрати орган або тканину – це півсправи: треба ще їх налагодити, щоб з першої хвилини життя працювали безвідмовно, в повній згоді з іншими деталями тіла. Запустити, скажімо, разом всю нервову систему, та так, щоб один нерв рухав оком, інший ніс в мозок зорові сигнали, третій – больові відчуття… Готовність до життя – тут застава самого життя.

На монтажі нервової системи

Якщо лікарі проведуть коли-небудь змагання на точність діагностики, перший приз напевно дістанеться невропатологам: їх проникливість загальновідома. Чи не встигне інший пацієнт переступити поріг кабінету, ще рота не розкрив, а доктор з нервових хвороб наперед знає, про що піде мова. Хода хворого, поворот тулуба, ненавмисна гримаса часом говорять йому більше багатьох слів. Як годинниковий майстер визначає на слух поламану деталь, так лікар встановлює іноді діагноз, тільки-но глянувши на свого пацієнта.

З боку прямо-таки рентгенівські очі у колеги-невропатолога. А на перевірку справа куди простіше: він відмінно знає анатомію і як би тримає перед уявним поглядом атлас нервової системи людини. Ця монтажна схема провідних шляхів тіла – ключ до його поломок. Досвідчене око вловлює найменше випадання функцій – симптоми недуги, що перервала провідність нерва.

Набагато важче невропатологам дається лікування: нервові хвороби, мабуть, самі неподатливі з усіх недуг. Нейрохірурги не без таємної гордості кажуть, що не знають простих, легких операцій. Хто може заперечити: мозок та й периферичні нерви тіла не дуже пристосовані до ножа. Зате оголивши їх, досвідчений хірург дивно швидко розбирається в хитросплетінні пучків і волокон, природа як би винагородила його тяжку працю їх точною анатомією.

Не скажу, простий, та й не завжди однаковий монтаж нервової системи, але на рідкість точний. Навіть молодий оператор не сплутає в спинному мозку пучок больових нервів з волокнами глибокого м’язового почуття.

Поглянувши хоч раз на цю мережу різнокаліберних стовбурів і гілок, назавжди втратиш бажання порівнювати нерви з проводами. Який же кабель зуміє всякий раз так тонко визначити своє технічне призначення – підключитися до якогось мускулу, увійти в контакт з важливим органом. Адже навіть біохіміки зі своїми надточними реакціями не можуть знайти різниці між двома скелетними м’язами, відрізнити, скажімо, грудну від біцепса. А нервова система пречудово впізнає своїх «абонентів» і кожного викликає поіменно. Так що ліва рука може і не знати, що робить правиця твоя, зате мозок безвідмовно керує обома. Та й на додачу ще сотнями великих і малих м’язів.

Як же управляється він з цієї громадою м’язів, хто допомагає нервовій системі вперше встановити зв’язок з численними абонентами? Швидше за все, вони самі. Зв’язок між м’язами і мозком двосторонній, депеші йдуть в обидва кінці: зверху вниз – накази, в зворотному напрямку – доповіді про виконання. Але не тільки про виконання – спершу в центр надходить сигнал, що уточнює, який саме м’яз знаходиться «на дроті»; молодий м’яз-виконавець як би представляється мозку, мовляв, на цій лінії абонований литковий м’яз, врахуйте на майбутнє, надумаєте зігнути коліно – до ваших послуг.

Так юний мозок освоюється зі своїм неспокійним господарством. Подорослішавши, він керує ним ще впевненіше, часом навіть не замислюючись, як кажуть, рефлекторно. Лінії двостороннього зв’язку швидко з’єднують його з численними м’язами. Чи жене центр нападу м’яч, чи грає фортепіанний концерт Ріхтера, чи танцює балерина вмираючого лебедя, сотні м’язів на льоту підхоплюють команди з центру і, миттєво відрапортувавши про виконання, поспішають виконати нові накази. Техніка внутрішньої сигналізації відпрацьована на всі випадки життя. Тут кожен м’яз немов отримує телеграму з оплаченою відповіддю. І негайно зноситься з відправником: сигнал прийнятий, чекаю чергових.

Відмінний зв’язок! Важко навіть повірити, що мозок примудряється розіслати стільки важливих депеш, не сплутавши жодної адреси. Для перевірки вирішили підсунути йому додаткового абонента – пересадити на лапку кролика ще один м’яз, а нерви їх з’єднати разом. На виклик відповіли відразу два абонента: зігнулася лапка і в ту ж мить з точно такою ж силою скоротився пересаджений м’яз. Мозок встановив прямий зв’язок, незважаючи на незвичайне поєднання нервів.

Видно сам м’яз повідомив йому свою нову адресу. Пересаджений, він як би заново завів в ньому представництво. Тому-то нервові імпульси, відправлені лапці, одночасно прийшли і до неї. Так що мозок не помилився, він, можна сказати, на ім’я викликав м’яз лапки, так на тому ж номері виявився другий, не менш важливий абонент. Мозок з толку не зіб’єш, навіть кролячий не піддається ні на які хитрощі експериментаторів. Одного разу вони намагалися заплутати його, помінявши місцями нерви лівої і правої лапки. Операція пройшла вдало, і кролик, дійсно, кілька днів не міг зрозуміти, права-ліва де сторона. А потім освоївся і, як новобранець на стройових заняттях, потроху знову опанував техніку ходьби.

Не раз фізіологи відчували пристосовність, пластичність центральної нервової системи, але на то вона, мабуть, і центральна, щоб без осічок управляє тілом. У найскладніших, заплутаних ситуаціях мозок звертається до вірних помічників – периферійних нервів, і ті детально доповідають йому обстановку на місцях.

Точна інформація тут – запорука найтоншої настройки. Адже сила мозку в його вражаючій обізнаності про стан організму: голова керує тілом не наосліп, а чуйно прислухаючись до сигналів знизу, як кажуть, працює на принципі зворотного зв’язку. Все питання: як мозок цей зв’язок встановлює, чому чутливий нерв повідомляє про дотик, опік, запахи, руховий викликає скорочення, а не навпаки? Яким чином рухове волокно взагалі знаходить свій м’яз?

Є здогад, що воно зовсім нічого не шукає, росте саме по собі, а зустрівшись з м’язом, увійшовши в його плоть, подає в мозок перший сигнал: «на лінії литковий м’яз» або «тут – біцепс». З тієї пори безіменний нерв поступово стає моторним, збуджує завжди один і той же м’яз. А десь поруч вростає в шкіру інше волоконце і трохи згодом доносить центру: «холодно», «потепліло», – словом, спеціалізується на чутливому нерві.

Виходить, і справді можна обійтися без призначення, ніхто дорожніх знаків нервового волокна не розставляє, вросло в м’яз – і тут же стало освоювати його, навчатися керуванню. А до того було готове до зустрічі з будь-яким м’язом.

Схоже, я був неправий, коли питав, чому нерв знаходить свій м’яз – не волокно росте до обраного м’язу або заданого квадрату шкіри, а самі вони стають як би власністю врослого в них нерва. Попросту: нейрон народжується не майстром, а старанним учнем. І швидко освоює свою нову спеціальність.

То перше волоконце, що вплітається в зростаючий м’яз, служить як би початковою ланкою, запалом ланцюгової реакції між молодими нервовими клітинами. Отримавши від м’яза сигнал, контактний нейрон передає його сусідові, той наступному – і так до останнього, що йде вглиб мозку нервової клітини. Проскакуючи по цьому ланцюжку, імпульси навчають нейрони, спеціалізують їх знизу доверху на руховий нерв. Йде висхідна естафета сигналів від м’язу до мозку. І нарешті, настає момент, коли нейронна лінія передає команду з центру. Тепер зворотний зв’язок встановлений, мозок вступає в повновладне управління м’язом, оволодіває ним, як м’язом, заново пересадженим на кролячу лапу.

У кролика було навіть важче. Тут спеціалізація нервів давно закінчилася, зворотні зв’язки закріплені, і тому будь-яке нововведення вимагало від мозку якийсь перебудови. А зародок сам ще в ході будівництва, деталі його нейронної схеми розраховані не так вже точно, їх можна підбирати, прилаштовувати одна до одної. І ось це-то налагодження нейронних ліній цілком залежить від виборчої взаємодії однотипних клітин: рухові волокна «впізнають» лише собі подібних, чутливі теж об’єднуються тільки між собою. Тому нейрохірург ніколи і не плутає пучок больових нервів з волокнами глибокого м’язового відчуття.

Самооб’єднання подібних нейронів і починається монтаж складної з усіх систем організму – центральної нервової системи.

Як бачите, природа і тут не відмовилася від улюбленого прийому. Їй що ниркові, що нервові клітини – усі рівні перед законом: дозріли – об’єднуйтеся! На тому стоїть все живе.

Взаємодія клітин не просто монтажний прийом, ні – це прекрасне зодчество. Адже організм по суті – мозаїка клітинних культур, гармонійне, високоорганізоване співтовариство клітин. Порізно вони ніщо, купа безформних грудочок, разом – живе тіло. За ними невпинно стежить ціла система охоронних механізмів. І трохи помітила серйозне порушення, тут же відновлює міжтканинний розпорядок, повертає заблукалі клітини до місця «прописки».

Ця система починає керувати ростом і пересуванням тканин ще у зародка, коли організм закладає фундамент всіх майбутніх будівель – від серця до мізинця. Клітини проявляють тут надзвичайну активність. Поодинці і цілими родинами вони переміщаються до місця призначення, де їх вже чекають інші переселенці, і тут починаються перетворення. Купа клітин, немов підкоряючись якомусь наказу, раптом знаходить форму, стає зачатком нирки, ока або самого мозку. І ніякі сили не можуть змінити подальший хід подій: зачаток визріває в досконалий орган.

Кожен пласт зародка ніби заздалегідь знає, куди рухатися, щоб напевно зустріти тканину-спільницю, готову взяти участь в закладці якої-небудь частини тіла. Два ниркових качана, ще жодного разу не побачившись, від народження спрямовані один до одного. Здалеку, мало не через весь живий клубок зародка, вони пробиваються до місця зустрічі. Зійшлися – і ось вона майбутня нирка з усіма її канальцями і клубочками. Так на пайових засадах ведуться найважливіші будови тіла.

І знову колишні питання: хто ними керує, звідки у кожної новонародженої тканини така загадкова обізнаність про сусідів? Як вона вибирає собі гідну напарницю?

Тут ми зайшли в сокровенну область живої механіки тіла, про неї варто розповісти особливо. Стільки чудес бувало з жабами в казках, а такого не траплялося, щоб на спині виросло око. Зате біологи проробляли цей фокус вже не один раз. Пересадять жабеняті зачаток ока кудись нижче голови – серед м’язів виростає кришталик, рогівка… По столу стрибає не міфічний, а майже справжній циклоп, виготовлений в лабораторії.

Усунуті з насидженого місця очі звичайно, нічого не бачать, деталі їх розкидані, та й не вистачає їх, але важливо, що вони виросли, в пересадженому зародку був, мабуть, не тільки матеріал для споруди очей, але і «креслення» його деталей. Конструкція органу була тут вирішена, залишалося лише здійснити її, змусити очні клітини вишикуватися по заданому плану. Але в тому-то і справа, що не будь-якій тканині дана така влада. Нервова, м’язова та ще шкіра знає таємницю споруди ока, по сусідству з ними воно росте справно, а посади зачаток поруч зі шлунком або кісткою – нічого не вийде, конструкція так і залишиться в зародку.

Зате поруч з кісткою відмінно уживається хрящ. Між ними існує щось на зразок угоди про взаємодопомогу. Кость підтримує зростання хрящових клітин, зате і хрящ не залишається в боргу. Пересаджений в зародок амфібії поблизу від кістки, він викликав у неї посилене розростання клітин. І хоч підсаджений хрящик був зневоднений і мертвий, живі клітини слухняно будували навколо нього нову хрящову тканину. Як бджоли прилаштовують до штучним воскових стільників свіжі осередки, так клітини амфібії прилаштовували до мертвого хрящика тканину власного виготовлення.

Виходить, задатки задатками, а кожен початок має свій власний механізм запуску. Поруч зі зростаючою тканиною майже завжди рухається, наводить, та, що вказує клітинам шлях, допомагає їм визріти і розташуватися в строгому порядку. Немає між тканинами напарницями контакту, не спрацював пусковий механізм – не бути органу.

Коли хірург, що експериментував на амфібіях, зрушив зачаток нирки лишень не десяту частку міліметра в сторону, орган не визрів, хоча до завершення залишалося зовсім небагато; як тільки зачаток повернули на місце, нирка тут же була добудована. У мишачого зародка акуратно вирізали один з ниркових зачатків, інший ріс, та ще й без толку – нирки так і не вийшло. Але варто було залишити зародку хоч мікроскопічний шматочок віддаленого качана, виростав цілком нормальний орган.

Схоже, що зростаючі тканини, дійсно, тільки щільно можуть обмінюватися корисними відомостями, інформувати один одного, куди рости, що робити. Чи завжди у них така «короткозорість»?

Зачаток хряща був теж дуже вимогливий і розбірливий. Коли його і вабили з зародка і посадили в чашку, не став рости на штучній їжі. Скільки не додавали в неї солей, вітамінів, як не підбирали температуру, нічого не допомогло. Щоб стати справжнім хрящем, качану чогось не вистачало. Почали підсаджувати йому різні тканини: сполучну, м’язову, шкірну – все одно не росте. Але одного разу в чашку посадили скибочку спинного мозку – впертий початок тут же почав зростати, визрілі хрящові клітини прямо обліпили могутнього сусіда. Мабуть, в ньому і був прихований якийсь секрет їхнього росту. Нервова тканина виявилася для хряща навідною. І навіть відокремлена паперовою перегородкою, вона владно керувала підшефним качаном, змушувала його дозрівати до повної «стиглості». А накази, швидше за все, доставляла якась хімічна речовина, молекулярний регулятор росту.

Виходить, зародкова тканина іноді благополучно досягає зрілості без будь-яких контактів. Керована з відстані, вона не зраджує собі, стає повноцінною частиною тіла.

Зростаючі тканини підвладні багатьом впливам, але не так вже вони безпорадні, їх клітини часом знаходять місце призначення без сторонніх навідників, взагалі без будь-яких покажчиків. Пігментні, фарбують, наприклад, вперше явленого в нервовій тканині зародка, але потім, швидко порвав з ним, розсіюються в шкірі. І ніякі хитрощі експериментаторів не можуть збити їх зі шляху. Клітини рухаються завжди одні, немов накатаною дорогою.

Біологи намагалися заплутати їх, вводячи прямо в кровотік курчачого зародка, мовляв, звикли «танцювати» від нервової тканини, нехай-но знайдуть своє місце неходженим шляхом. Клітини поплутали, але все-таки знайшли постійний притулок: всі до єдиної осіли в пір’ї курчати.

Так що у взаємодії тканин шаблону немає. Одна росте під впливом хімічних речовин, вироблених сусідами; інша вимагає тісного контакту з навідною тканиною і, можливо, навіть реакції подібні її молекулам на клітинних оболонках; третя терпляче чекає поки в неї, подібно вірусу, вселиться білок, здатний перетворити вигляд кожної клітини… Втім, необов’язково білок, речовина ця може виявитися з породи нуклеїнових кислот, які розносять по організму багато важливої інформації, або просто якимось ферментом, прискорювачем зростання підшефної тканини. А інший початок і зовсім обходиться без всяких «шефів»: прийшов термін – він акуратно визріває в орган. Як це виходить – невідомо.

Та й взагалі поведінку клітин, їх мінливі зв’язки і далекі подорожі ще повні загадок, біолог проник нині в ультрамікроскопічний, навіть молекулярний світ живих клітин, але йому ще невідомі закони, що керують співдружністю цих рухливих грудочок плоті, він майже нічого не знає про механізми, що скріплюють безліч деталей в прекрасну споруду – живе людське тіло.

Суть життя, його динаміка, поки прихована. Тут на мапі науки ціла Антарктида. Вона чекає своїх першопрохідців.

Автор: Анатолій Шварц.