Чтение книги потребует от вас определенных усилий. Я не предполагал, что уровень подготовки читателей будет выходить за рамки школьной программы, но многие уже давно закончили школу. Поэтому я постарался напомнить некоторые базовые сведения. Если что-то вам будет трудно даваться, лучше при первом чтении пропустить эти страницы.
Книга построена так, что о каждом предмете (части клетки, человеческом органе или системе жизнеобеспечения) говорится трижды. Сначала, в первой части, – как он устроен (например, как устроена митохондрия). Потом, во второй части, – как он стареет (например, как стареют митохондрии). Наконец, в третьей части – как противостоять процессу старения, например старению митохондрий. В этом смысле можно вделить последовательности глав, описывающих устройство (глава 1.2), старение (глава 2.2) и методы противодействия старению (глава 3.1) клетки и ее структур, а также устройство (глава 1.3), старение (глава 2.3) и методы противодействия старению глава 3.2) органов и систем организма. При этом в начале каждого раздела во второй и третьей частях приводятся необходимые сведения из соответствующих разделов предыдущих глав.
Тем, кто хочет без труда ознакомиться с идеологией борьбы со старением, можно предложить сначала прочесть главы 1.1, 2.1 и 3.3, а потом приступить к чтению всей книги.
Путь познания не легок, но и не так сложен, как может показаться на первый взгляд. А дело того стоит!
Часть 1. Устройство человека
Прочитав первую часть книги, вы поймете, как живет и работает гигантское сообщество клеток под названием «Человек». В простой и, надеюсь, увлекательной форме вы получите довольно полную информацию об устройстве клетки, таинственном процессе развития всего организма из единственной клетки, основных механизмах работы клетки и клеточных органелл. Вы сможете представить себе работу каждого вашего органа, систем жизнеобеспечения организма, иммунной, эндокринной и нервной систем, мозга и самого сознания, составляющего сущность личности Человека.
Глава 1.1. Из чего состоит, как развивается и работает человеческий организм
В этом разделе показано, что, подобно музыканту, который берёт аккорды на рояле, эпигенетика включает и выключает различные группы генов. Это определяет форму и функции каждого типа клетки, то есть эпигенетика задает программу развития человеческого организма из одной клетки. Мы узнаем, как из клеток образуются ткани, из тканей – органы, из органов – системы жизнеобеспечения и управления клеточным сообществом.
1.1.1. Человек как управляемое сообщество клеток
Человек, как и всякий живой организм, состоит из клеток, являющихся относительно самостоятельными существами. Клеточная теория играет в биологии заглавную роль. К счастью, как и всякая великая теория, она довольно проста и может быть передана в следующих четырех положениях:
1) все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток;
2) основные химические реакции, происходящие в живых организмах, локализованы внутри клеток;
3) все клетки происходят из других клеток;
4) в клетках в молекулах ДНК содержится наследственная информация, которая передается от одного поколения к следующему.
Рис. 1.1.1. Клетки тела человека
Все клетки человека, а их у среднего по весу человека около 60 трлн, произошли от одной клетки, образовавшейся из яйцеклетки и сперматозоида при зачатии.
Все клетки человека имеют одну и ту же ДНК с одинаковой наследственной информацией. Однако клетки печени разительно отличаются от нервных клеток (нейронов), а клетки мышц – от клеток крови (рис. 1.1.1).
Если ДНК, инструкция построения всего организма и каждой отдельной клетки, одинакова для всех клеток, откуда же такое их разнообразие? Ответ заключается в том, что форму клетки и ее функционирование определяет не набор генов, зашифрованных в ДНК, а активация или дезактивация тех или иных групп генов, (по-научному, экспрессия генов). То есть гены во всех клетках одни и те же, но в одних работает одна небольшая группа генов, в других – другая, и именно это определяет облик клетки и ее работу.
Если генетика изучает сами гены, то эпигенетика исследует закономерности экспрессии (активности) генов. Существует несколько механизмов включения и выключения, усиления и замедления работы конкретных генов. Если геном играет в клетке роль клавиш пианино, где гены – клавиши, то эпигенетические факторы – музыкант, нажимающий на эти клавиши и создающий мелодию. При этом эпигенетика может просто включить или выключить ген, а может включить его на 10, 50 или 75 %. То есть она может плавно менять интенсивность работы гена. В каждом типе клетки включены вполне определенные гены (эпигенетика берет аккорд), а остальные сильно приглушены или выключены. Именно определенный аккорд работающих генов создает тот или иной тип клетки по форме и функциям (почки, печень, мускулы, мозг и т. д.).
Каждый тип клеток соответствует своему эпигенетическому аккорду, локализуется в определенном органе и выполняет необходимые всему организму функции. Всего в теле человека функционирует около 230 типов клеток. Например, миоциты – клетки мышц, кардиомиоциты – сердца, нейроны – нервной системы и мозга, эритроциты, лейкоциты и тромбоциты – клетки крови и т. д. Некоторые наиболее распространенные названия клеток полезно запомнить. Мы будем вводить эти названия постепенно и расшифровывать их так, чтобы легче было запомнить.
Как и внешний вид клеток, их функции и сама жизнь очень различны. Например, клетки мозга (нейроны) и клетки сердца (кардиомиоциты) живут с человеком всю его жизнь и почти не обновляются[5]. Клетки печени обновляются примерно каждые 150 дней, то есть печень «рождается» заново один раз в пять месяцев. Она способна восстановиться полностью, даже если в результате операции человек потерял до двух третей органа. А вот клетки кожи, желудка, внешние клетки легких, языка и т. д., находящиеся в местах соприкосновения с внешней средой, живут всего несколько дней.
Рис. 1.1.2. Времена обновления органов человека[6]
Клетки, как люди или муравьи, общественные живые организмы. Каждая из них, а их в одном человеке примерно в десять миллионов раз больше, чем всё человечество, живет своей жизнью, возможно со своими стремлениями. Однако по сравнению с человеком и даже муравьем клетка гораздо более специализирована и подчинена общим интересам сообщества клеток и организма. Клетки, подобно муравьям и другим общественным насекомым (пчелам, термитам), обмениваются друг с другом сообщениями. Только муравьи используют для этого феромоны[7], а клетки – другие сигнальные молекулы.
Клетки очень альтруистичны, они гораздо больше, чем люди, действуют на благо всего сообщества клеток, а не для получения индивидуальных выгод. Клетки готовы отдать жизнь в интересах сообщества клеток, которым, по существу, и является наш организм. Такое поведение характерно для многих общественных насекомых, некоторых животных и даже людей. Только люди в этом случае считаются героями, а для клеток это нормальное поведение. Клетка по сигналу извне или по внутренней команде кончает жизнь самоубийством, которое называется красивым по звучанию и смыслу словом апоптоз (в переводе с древнегреческого «опадание листьев»). Такой сигнал подается, если клетка сильно повреждена, например произошли опасные для организма мутации, то есть повреждения ДНК, или в клетку пробрался и установил над ней контроль чужеродный организм.