Код жизни. Как защитить себя от развития злокачественных новообразований и сохранить тело здоровым до глубокой старости - Джейсон Фанг
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Рак должен развить в себе и координировать сразу несколько «сверхспособностей», которые помогают ему выживать. Он растет. Он бессмертен. Он передвигается по организму и использует эффект Варбурга. Неужели все эти невероятные умения чудесным образом собираются в одном месте и в одно время благодаря лишь несчастливой случайности?
Вероятность этого примерно такая же, как если бы вы сбросили с самолета тонну кирпичей, и из них при падении на землю сложился дом. Более того, почему эта «несчастливая случайность» может произойти с абсолютно любой клеткой абсолютно любого многоклеточного организма? Если что-то кажется «глупым», но работает (выживает), то по самому определению оно глупым не является. Но мы тем не менее считали рак случайным скоплением глупых генетических ошибок. Да, глупостей было немало, только вот глупым тут был совсем не рак.
«Смехотворный редукционизм» – исследование только генетики рака – потерпел фиаско. Мы не видели за деревьями леса, но постепенно появлялась новая парадигма, которая наконец дала нам свежее, новое понимание вопроса о происхождении рака.
11
Происхождение жизни и происхождение рака
Космолог Пол Дэвис, привыкший размышлять о жизни на других планетах, задался вопросом: как рак вписывается в историю жизни на Земле? Поскольку рак – ровесник самой многоклеточной жизни, рассуждал он, то и происхождение рака должно быть связано с происхождением жизни.
Итак, давайте отступим на шаг. Как появилась жизнь на Земле?
Жизнь на Земле зародилась примерно 3,8 млрд лет назад, примерно через 750 млн лет после появления планеты[184]. Простые органические молекулы, возможно, спонтанно сформировались в древней атмосфере Земли. Знаменитые эксперименты Стэнли Миллера в 1950-х гг. показали, что электрические разряды, действующие на смесь кислорода, аммиака и воды, похожую по составу на древнюю атмосферу, могут создавать простые аминокислоты. Но эти органические молекулы еще не были клетками.
Самые первые клетки появились, когда самокопирующиеся молекулы – рибонуклеиновые кислоты (РНК) – оказались обернуты мембраной, которая называется фосфолипидным бислоем – этот бислой и по сей день служит основой для клеточных мембран человека. Мембрана защитила РНК от суровых внешних условий и помогла ей эффективно размножаться. Эти древние клетки жили в море питательных веществ, получая пищу и энергию прямо из окружающей среды. Пока питательные вещества были доступны, они выживали, но всегда оставались на грани вымирания.
Основополагающей директивой жизни, даже на такой ранней стадии эволюции, было «Плодитесь и размножайтесь». Размножение требует роста, генерации клеточной энергии и способности передвигаться, чтобы найти более благоприятную среду. Даже вирусы, неразумные частички нуклеиновых кислот, которые находятся где-то на границе между живыми и неживыми существами, имеют биологический императив – размножаться. Они, может быть, и не живые в полном смысле этого слова, но запрограммированы на размножение – для этого им требуется помощь клеток носителя.
Прокариоты – это первые, самые простые организмы, появившиеся из первичного бульона. Понадобилось еще 1–1,5 млрд лет, чтобы появились более сложные организмы – эукариоты, в клетках которых содержатся организованные механизмы вроде ядра и органелл. Специализированное ядро содержит все гены, необходимые для размножения. Органеллы (буквально «миниатюрные органы») – это субклеточные структуры, благодаря которым становится возможным обособление, необходимое для конкретных функций, например производства белков или выработки энергии.
Органелла, которая называется митохондрией, вырабатывает энергию в клетке. Считается, что, в отличие от остальных органелл, митохондрии когда-то были отдельными клетками-прокариотами. Когда ранние эукариотические клетки стали усложняться, митохондрии обнаружили, что могут жить внутри этих клеток, установив с ними взаимовыгодные отношения. Митохондрии, находясь внутри клеток, получали защиту, а взамен вырабатывали для них энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Эти взаимоотношения со временем эволюционировали, и сегодня клетки не могут выжить без митохондрий, и наоборот. Митохондрии есть во всех клетках млекопитающих, не считая эритроцитов.
Митохондрии содержат собственную ДНК, что говорит об их происхождении как отдельных клеток. Их главной функцией считается выработка АТФ с помощью окислительного фосфорилирования, но еще митохондрии – это ключевые регуляторы апоптоза, контролируемой клеточной смерти.
На начальном этапе истории Земли, в эпоху протерозоя, кислорода в атмосфере было очень мало, и большинство клеток вырабатывали энергию анаэробно (без кислорода). Атмосфера Земли начала меняться после появления фотосинтезирующих организмов. Энергия солнечного света вступала в реакцию с углекислым газом, побочным продуктом этого взаимодействия был кислород, и он начал медленно накапливаться в атмосфере.
Это стало огромной проблемой для других древних одноклеточных организмов, потому что кислород при неверном обращении токсичен. Именно по этой причине в нашем организме такие мощные механизмы антиоксидантной защиты. Митохондрии используют кислород для собственных нужд, перерабатывая глюкозу посредством окислительного фосфорилирования. Это позволяет более эффективно вырабатывать АТФ и одновременно нейтрализует часть ядовитого кислорода. В результате эволюции у современных клеток млекопитающих есть сигнальные пути и для аэробного (окислительное фосфорилирование), и для анаэробного (гликолиз) производства энергии, которые задействуются в разной степени в зависимости от потребностей в энергии.
Переход от простых прокариотических клеток к более сложным эукариотическим, со специализированными органеллами и митохондриями, стал огромным эволюционным скачком. Протисты[185] (например дрожжи) – это простые одноклеточные эукариоты, но их клетки намного сложнее и крупнее, чем клетки бактерий. Все живые существа в первой половине истории жизни на Земле были одноклеточными. Следующим большим эволюционным барьером стала многоклеточность.
Переход к многоклеточности
Одноклеточные организмы – эгоистичные существа: они живут, растут, размножаются и делают практически все остальное самостоятельно. Они никому не помогают, и никто не помогает им. Их главная директива – обеспечить собственное выживание и размножение. Чтобы быть успешным, одноклеточный организм конкурирует с окружающими клетками за ресурсы. Но клетки, которые работают вместе, имеют огромное преимущество над клетками, которые работают в одиночку.
Многоклеточные организмы появились примерно 1,7 млрд лет назад – скорее всего, поначалу это были простые скопления или
