Жасушалар туралы 32 қызықты мәліметтер

Өмір оның барлық әртүрлілігінде – ең ұсақ бактериялардан бастап көк китке дейін – ғалымдарға тек ХІХ ғасырда ашылған бірыңғай іргелі принцип бойынша құрылған. Мүк пен адам, саңырауқұлақ пен секвойя арасындағы сыртқы айырмашылықтың артында жалаң көзге көрінбейтін құрылымда жүзеге асырылған бірыңғай сәулеттік логика жасырынып тұр. Жасуша – тіршіліктің ең кіші бірлігі, яғни өмірдің өмір сүре алатын, көбейе алатын және эволюциялана алатын ең аз кеңістігі. Жасушаның құрылымын түсіну медицинаны, биологияны және тірі табиғатқа деген философиялық көзқарасымызды атомның ашылуы физика мен химияны өзгерткендей түбегейлі өзгертті. Сонымен қатар, ғалымдар осы кішкентай құрылымды тереңірек зерттеген сайын, онда адам жасаған ең жетілген техникалық құрылғылардан да асып түсетін дәлдіктегі механизмдерді – күтпеген күрделілікті көбірек анықтайды. Төмендегі отыз екі дерек жасуша әлемін оның таңғажайып тереңдігімен ашады.

1. Жасушалық теория – барлық тірі ағзалар жасушалардан тұрады және әрбір жаңа жасуша тек бұрын болған жасушадан пайда болады деп тұжырымдайтын биологияның іргелі тұжырымдамасы – 1838-1839 жылдары неміс ғалымдары Маттиас Шлейден мен Теодор Шванн тарапынан тұжырымдалды. Роберт Вирхов оны 1855 жылы әйгілі «Omnis cellula e cellula» – «Әрбір жасуша жасушадан» постулатымен толықтырды. Бұл теория эволюциялық теория мен генетикамен қатар заманауи биологияның үш тірегінің бірі болып табылады.
2. Жасушаларды алғаш көрген адам 1665 жылы ағылшын ғалымы Роберт Гук болды – ол өздігінен жасаған микроскоппен тозаң кесіндісін қарап, өзіне монахтық кельяларды еске түсіретін реттелген ұяшықтарды көрді. Дәл «cellula» – латынша «кішкентай бөлме» сөзі осы құрылымға атау берді. Ирония сол – Гук тірі жасушаларды емес, өлі жасуша қабырғаларын бақылады.
3. Жасушалардың өлшемдері орасан зор ауқымда өзгереді – диаметрі шамамен екі жүз нанометр болатын ең кішкентай микоплазмалардан бастап, диаметрі шамамен он бес сантиметр болатын африкалық түйеқұстың жұмыртқа жасушасына дейін. Адам денесінің типтік жасушасының диаметрі шамамен он-жиырма микрометрді құрайды. Егер эритроцитті теннис добының өлшеміне дейін үлкейтсек, онда сондай үлкейту кезінде атом бұршақ өлшемінде болар еді.
4. Адам денесіндегі жасушалар саны әртүрлі бағаланды – ұзақ уақыт бойы жүз триллион саны аталды. 2013 жылғы дәлірек зерттеулер шамамен отыз жеті триллион жасуша нәтижесін берді. Сонымен бірге, біздің денемізде және денеміздегі бактериялар шамамен сонша немесе сәл көбірек – бұл арақатынас бұрын есептелгеннен әлдеқайда жақынырақ бірлікке.
5. Жасушалардың екі іргелі түрі бар – ресімделген ядросы жоқ прокариоттық және мембранамен қоршалған ядросы бар эукариоттық. Прокариоттар – бактериялар мен архебактериялар – Жер бетінде шамамен үш жарым миллиард жыл бұрын пайда болды. Эукариоттар әлдеқайда кейін – шамамен екі миллиард жыл бұрын – пайда болды және дәл олар барлық көпжасушалы ағзалардың бастауы болды.
6. Митохондриялар – жасушаның энергетикалық станциялары – бір кездері дербес бактериялар болған. Шамамен екі миллиард жыл бұрын ежелгі жасуша-иесі осы бактерияны жұтып алды, бірақ қорытудың орнына онымен симбиоздық қарым-қатынас орнатты. Бұл шығу тегінің куәсі ретінде митохондриялардың өз сақиналы ДНҚ-сы мен қос мембранасы қызмет етеді.
7. Біздің денеміздің жасушалары энергия тасымалдаушы молекула – АТФ-тың өздерінің жалпы салмақтық мөлшерін шамамен әрбір жиырма төрт сағат сайын өндіреді және тұтынады. Бір адамның бір күнде синтездейтін АТФ массасы оның өз дене массасына шамамен тең. Бұл митохондриялардың энергетикалық валютаның іс жүзінде толық айналым режимінде үнемі жұмыс істейтінін білдіреді.
8. Жасуша мембранасы жай ғана қабықша емес, қоршаған ортамен зат алмасуды дәл реттейтін жоғары ұйымдасқан динамикалық жүйе болып табылады. Ол мыңдаған ақуыз молекулалары – арналар, рецепторлар, насостар және ферменттер – тесіп өткен липидтердің қос қабатынан тұрады. Бір жасушаның мембранасының ауданын, егер оны жазып тастаса, бірнеше шаршы микрометрді құрар еді – бұл кішкентай сан, оның артында ерекше функционалдық күрделілік жасырынып тұр.
9. Адам жасушасының бір ядросындағы ДНҚ генетикалық кодтың әріптері – нуклеотидтер жұптарының шамамен үш миллиардын қамтиды. Егер бұл ақпаратты кәдімгі қаріппен жазса, шамамен жүз мың бет қажет болар еді. Сонымен бірге, барлық ДНҚ көп деңгейлі бүктелу арқасында диаметрі шамамен бес-он микрометр болатын ядроға тығыз қапталады.
10. Рибосомалар – нәруыздарды синтездейтін молекулалық машиналар – белсенді бөлінетін жасушадағы ең көп органеллалар болып табылады. Тек бір ішек таяқшасы жасушасы шамамен елу мың рибосомаға ие. Олардың әрқайсысы секунд сайын оннан жиырмаға дейін аминқышқылдарын қосып, нәруыз тізбегін таңғажайып жылдамдықпен жинай алады.
11. Адам денесінің жасушалары үнемі жаңартылады – кейбір түрлері тез, басқалары баяу жаңартылады. Ішек шырышты қабығының жасушалары шамамен үш-бес күн, тері жасушалары екі-төрт апта, эритроциттер шамамен жүз жиырма күн өмір сүреді. Миымыздың көптеген нейрондары, керісінше, адамның бүкіл өмірі бойы жаңартылмайды.
12. Апоптоз – жасушаның бағдарламаланған өлімі – ағзаның денсаулығын қолдайтын қалыпты және қажетті процесс болып табылады. Адам денесінде күн сайын осы механизм арқылы шамамен елу-жетпіс миллиард жасуша өледі. Апоптоздың бұзылуы қатерлі ісіктің дамуының негізгі себептерінің бірі болып табылады – қатерлі ісік жасушалары «өзін-өзі жою» бағдарламасын «өшіреді».
13. Нейрон – жүйке жүйесінің жасушасы – бір метрге дейінгі өсінділерге ие болуы мүмкін, мысалы, жұлын мен аяқ саусақтарын байланыстырады. Бұл нейронды табиғаттағы ең созылған жасушалардың біріне айналдырады. Сонымен бірге, нейронның өз денесінің диаметрі бар-жоғы бірнеше ондаған микрометрді құрайды.
14. Бұлшықет жасушалары басқа көптеген түрлерден түбегейлі ерекшеленеді – олар сигнал алған кезде бір-біріне қатысты сырғанай алатын арнайы актин және миозин нәруыздарын қамтиды. Дәл осы молекулалық сырғанау, мыңдаған жасушаларда қосылып, макроскопиялық бұлшықет жиырылуын тудырады. Бұл молекулалық оқиғалардың физикалық қозғалысты қалай тудыратынының ең әдемі мысалдарының бірі болып табылады.
15. Діңгек жасушалары әртүрлі мамандандырылған түрлерге – нейрондарға, кардиомиоциттерге, бауыр немесе тері жасушаларына – айнала алады. Дәл осы қасиет оларды қарқынды медициналық зерттеулердің нысанына айналдырады – потенциалды түрде олар зақымдалған мүшелерді алмастыру үшін тіндер көзі бола алады. Ең үлкен икемділікке кез келген түрдегі жасушаға айналуға қабілетті эмбрионалдық діңгек жасушалары ие.
16. Иммундық жасушалар – Т-лимфоциттер мен В-лимфоциттер – патогендерді «есте сақтаудың» бірегей қабілетіне ие. Бөгде антигенмен алғашқы контактіден кейін ағзада жылдар және ондаған жылдар бойы сақталатын жады жасушалары қалыптасады. Дәл осы принцип вакцинацияның негізінде жатыр – нақты аурусыз иммундық жадыны жасанды түрде жасау.
17. Эритроцит – қызыл қан жасушасы – адам ағзасындағы ең ерекше жасуша түрлерінің бірі болып табылады, себебі оның ядросы жоқ. Жетілу процесінде ол гемоглобиннің максималды мөлшері үшін орын босатып, ядросын итеріп шығарады. Функционалдылық үшін генетикалық материалдан жасалған мұндай құрбандық эритроцитті жасушалық маманданудың нағыз мысалына айналдырады.
18. Тромбоциттер – қанның ұюына қатысатын қан жасушалары – мегакариоциттер деп аталатын ірі алдыңғы жасушалардың фрагменттері болып табылады. Әрбір мегакариоцит цитоплазмасының бөліктерін бөліп, мыңнан үш мыңға дейін тромбоцит өндіреді. Жасушаларды «өндірудің» бұл ерекше тәсілі биологияда бірегей құбылыс болып табылады.
19. Қатерлі ісік жасушалары қалыпты жасушалардан бірқатар негізгі сипаттамаларымен ерекшеленеді – олар бөлінуді тоқтату сигналдарын елемейді, апоптоз командаларына жауап бермейді, өздерін қоректендіру үшін жаңа тамырлардың өсуін ынталандырады және басқа тіндерге миграциялана алады. Дәл осы қасиеттердің үйлесуі қатерлі ісіктерді соншалықты қауіпті етеді. Осы қасиеттердің барлығын иелену үшін жасушаға әдетте бірнеше спецификалық мутацияларды жинақтау қажет.
20. Теломералар – хромосомалардың қорғаныш ұштары – жасушаның әрбір бөлінуінде қысқарады және өткен бөлінулер санының молекулалық есептегіші қызметін атқарады. Теломералар критикалық аз ұзындыққа жеткенде, жасуша бөлінуді тоқтатып, қартаю күйіне енеді. Дәл осы механизм ағзаның қартаюының биологиялық негіздерінің бірі болып табылады.
21. Нейрон басқа жүйке жасушаларымен жүз мыңға дейін синаптикалық байланыстар құра алады. Ересек адамның миындағы синапстардың жалпы саны жүз-бес жүз триллион деп бағаланады. Дәл осы сенімсіз байланыс жадының, ойлаудың және сананың физикалық негізі болып табылады.
22. Жасушалар бір-бірімен химиялық сигналдар – гормондар, нейромедиаторлар, цитокиндер және басқа молекулалар – арқылы қарым-қатынас жасайды. Әрбір жасуша өз бетінде спецификалық сигналдық молекулаларды тануға қабілетті мыңдаған рецепторларды тасымалдайды. Осы коммуникациялық тізбектердің бұзылуы көптеген аурулардың негізінде жатыр.
23. Бауыр жасушалары – гепатоциттер – регенерацияға деген бірегей қабілетке ие. Бауырдың үштен екісі алынып тасталғаннан кейін, қалған үштен бірі бірнеше апта ішінде мүшені бастапқы өлшеміне дейін толығымен қалпына келтіре алады. Бұл феномен ежелгі грек мифіндегі бауыры түнде қайта өсетін Прометей туралы аңыздан белгілі.
24. Ішек жасушалары сорғыш беткі ауданды шамамен екі жүз шаршы метрге дейін – теннис кортының ауданына – ұлғайтатын бүрлер мен микробүрлерді түзеді. Микроскопиялық өсінділер арқылы ауданды ұлғайтудың бұл тәсілі қоректік заттардың сіңуін максималдау міндетіне арналған элегантты инженерлік шешім болып табылады. Бұл сәулеттік ерекшеліксіз тамақтану айтарлықтай аз тиімді болар еді.
25. Цитоскелет – жасушаның ішкі «қаңқасы» – жасуша пішінін қолдайтын, оның қозғалысын қамтамасыз ететін және бөлінуге қатысатын бірнеше типтегі ақуыз талшықтарынан тұрады. Дәл цитоскелет жасушаға белсенді қозғалуға, пішінін өзгертуге және бөліну кезінде хромосомаларды дәл бөлуге мүмкіндік береді. Бұл динамикалық құрылымсыз көпжасушалы ағзалардың өмірі мүмкін болмас еді.
26. Өсімдік жасушаларының хлоропластары – митохондриялар сияқты – шамамен полтора миллиард жыл бұрын ежелгі эукариоттар тарапынан жұтылған симбиоздық бактериялардан шыққан. Бұл органеллалар өз ДНҚ-сын және дербес бөліну қабілетін сақтап қалды. Дәл хлоропластардың арқасында өсімдіктер күн сәулесінің энергиясын ұстап, көмірқышқыл газын органикалық заттарға айналдыра алады.
27. Өсімдік жасушалары жануар жасушаларынан мембрана сыртындағы қатты целлюлоза қабырғасымен, үлкен орталық вакуольмен және хлоропластардың болуымен ерекшеленеді. Жетілген өсімдік жасушасының көлемінің тоқсан пайызына дейін алатын вакуоль су, қоректік заттар және уытты алмасу өнімдерін сақтау қызметін атқарады. Дәл вакуольдегі су қысымы – тургорлық қысым – жапырақтар мен сабақтардың серпімділігін қолдайды.
28. Жасушалық бөліну – митоз – биологиядағы ең күрделі және дәл үйлестірілген процестердің бірі болып табылады. Бөлінуге дейін жасуша өз ДНҚ-сын екі еселейді, содан кейін арнайы аппарат – митоздық ұршық – хромосомаларды екі еншілес жасуша арасында дәл бөледі. Бұл процестегі қателіктер хромосомалық аномалияларға және онкологиялық ауруларға әкелуі мүмкін.
29. Кейбір біржасушалы ағзалар – атап айтқанда, амебалар мен инфузориялар – бір ғана жасушадан тұратын тіршілік иесі үшін таңғажайып күрделі мінез-құлықты көрсетеді. Олар аң аулайды, қауіптен аулақ болады, химиялық градиенттерге реакция береді және тіпті үйренуге ұқсас нәрсені көрсетеді. Бұл факт интеллект пен сананың табиғаты туралы философиялық сұрақ қояды.
30. Нейрогенез – жаңа нейрондардың пайда болуы – ұзақ уақыт бойы ересек адамдарда мүмкін емес деп саналды, себебі жүйке жасушалары бөлінбейді. Дегенмен, 1990-2000 жылдардағы зерттеулер мидың бірнеше аймағында – атап айтқанда, гиппокампта – жаңа нейрондар бүкіл өмір бойы пайда болып тұратынын көрсетті. Физикалық жаттығулар мен интеллектуалды белсенділік бұл процесті ынталандырады.
31. Сперматозоидтар – еркек жыныс жасушалары – ағзадағы ең қозғалмалы жасушалар болып табылады және секунд сайын үш миллиметрге дейін жылдамдық дамыта алады. Сперматозоидтың құйрығы – талшық – АТФ есебінен жұмыс істейтін молекулалық мотор арқылы қозғалысқа келеді. Бұл жасушаларға енгізу нүктесінен жұмыртқа жасушасына дейін жүріп өтуге тиіс жол салыстырмалы бірліктерде бірнеше жүз метрді құрайды.
32. Геномды өңдеу технологиялары – ең алдымен CRISPR-Cas9 – ДНҚ-ға беспрецедентті дәлдікпен және қолжетімділікпен тірі жасушаларда нақты өзгерістер енгізуге мүмкіндік береді. Бұл генетикалық қателерді тікелей пациент жасушаларында түзету арқылы тұқым қуалайтын ауруларды емдеу мүмкіндіктерін ашады. Сонымен бірге, бұл технология адам геномына рұқсат етілген араласу шекаралары туралы өткір этикалық сұрақтар тудырады.

Жасуша бір мезгілде тіршіліктің ең кіші бірлігі және бізге белгілі барлық Әлемдегі ең күрделі жүйелердің бірі болып табылады – оның молекулалық механизмдері дәлдігі мен тиімділігі бойынша адам жасаған кез келген техникалық құрылғыдан асып түседі. Жасушалық биологияны түсіну медицинаны революциялады және бірнеше онжылдық бұрын емделмейтін деп саналған ауруларды емдеу жолдарын ашты. Осы саладағы әрбір жаңа ашылым тіпті тірі заттың ең негізгі деңгейінің күрделілігі қаншалықты таусылмайтынын көрсетеді. Жасуша – табиғаттың ең ұлы ғажайыптары галактикалар ауқымында емес, микроскопсыз көрінбейтін кеңістікте жасырынып тұрғанының тірі дәлелі болып табылады.