Айзек Азимов - Вид с высоты
Еще в 1665 году английский ученый Роберт Гук опубликовал книгу, в которой описал наблюдения, сделанные им с помощью микроскопа. В частности, он изучил тонкий срез пробки и нашел, что она вся изрешечена крохотными прямоугольными дырочками. Он довольно удачно назвал эти дырочки «клетками».
Но пробка — это мертвая ткань даже тогда, когда она образуется на живом дереве. На протяжении последующих полутора столетий ученые изучали под микроскопом живые ткани или ткани, которые были живыми, до того как их подготовили для изучения. Они обнаружили, что такие ткани тоже разделены на крошечные ячейки. Название «клетка» сохранилось и для них, хотя в живой ткани такие ячейки уже не пустые дырочки, а заполнены веществом.
И только в 1830 году, основываясь на всех накопленных к тому времени данных, два немецких биолога, Маттиас Якоб Шлейден и Теодор Шванн, смогли подарить миру обобщение, которое гласило, что все живые организмы состоят из клеток.
Вот вам и структурное определение: «Живой организм состоит из клеток».
Хотя такое определение и звучит хорошо, но оно не допускает обратного толкования. Нельзя сказать, что предмет, состоящий из клеток, жив, так как мертвый организм точно так же состоит из клеток, только клетки его мертвы.
И нельзя исправить определение, сказав, что живой организм состоит из живых клеток, потому что это будет переливанием из пустого в порожнее. Кроме того, в организме, только что умершем, многие клетки, возможно даже большая их часть, живы, а организм все равно мертв.
Мы добьемся большего успеха, если, как в случае с определением того, что такое дом, подойдем к нашему определению одновременно со структурной и с функциональной точек зрения и скажем: «Живой организм состоит из клеток и характеризуется способностью ощущать среду и т. д.».
Это определение включает все столь различные между собой типы организмов, которые мы интуитивно называем живыми, и исключает все прочее, имитирующее функции, которые мы ассоциируем с жизнью, — вроде кристаллов, речных дельт, огня, роботов и абстракций: ведь все то, что мы перечислили, не имеет клеточного строения. В то же время определение исключает останки когда-то живших организмов (даже если они умерли только что): ведь мертвые предметы, хотя и состоят из клеток, не выполняют функций, связанных с жизнью.
* * *
Несколькими абзацами выше я упомянул «живые клетки». Что это значит?
В данном мною только что определении живого организма говорится, что он состоит из клеток. Но подразумевается ли при этом, что сами клетки тоже живые? Можно ли утверждать, что все части человеческого тела непременно живые и что все клетки, следовательно, должны быть живыми, поскольку они входят в живой человеческий организм?
Совершенно очевидно, что подобное утверждение было бы ошибочным. Волосы не являются живыми, хотя, они растут на нашем теле. Кожа наша покрыта слоем клеток, которые омертвели, хотя и не перестали быть частью живого организма.
Если мы хотим решить, живы ли клетки, мы не должны ставить выяснение этого вопроса в зависимость от определения живого организма. Мы должны применить соответствующий критерий жизни к самой клетке и задаться вопросом, может ли она ощущать среду и т. д., то есть отвечать по крайней мере функциональному определению живого.
Тут же напрашивается отрицательный ответ, так как многие клетки явно лишены некоторых существенных функций живого. Клетки нашей нервной системы, например, неспособны воспроизводиться. Мы рождаемся с тем же числом нервных клеток, которое имеем всю жизнь; любое изменение впоследствии ведет только к худшему, так как нервная клетка, переставшая выполнять свои функции, не заменяется.
В общем, ни одна из наших клеток, отделенная от своих соседок и предоставленная самой себе, не сможет жить и долго выполнять свои функции. В то же время различные клетки тела способны сами выполнять каждую из функций, связанных с жизнью. Некоторые клетки ощущают свою среду, другие соответственно реагируют на нее; некоторые управляют пищеварением, другие всасывают питательные вещества; все клетки ассимилируют, производят и используют энергию; некоторые клетки растут и воспроизводятся постоянно, всю жизнь, и даже в том случае, когда организм в целом перестает расти и воспроизводиться. Короче говоря, функции живого организма являются в некотором смысле суммой функций клеток, из которых он состоит.
Теперь мы можем сказать: «Живой является клетка, некоторым действенным образом способствующая функционированию организма, в который она входит». Сразу же возникает вопрос, что мы подразумеваем под «некоторым действенным образом», но это я выношу на ваш суд и скажу лишь, что определение призвано исключить вопрос о мертвых клетках кожи, которые служат нашему телу лишь в качестве защиты, но не выполняют каких-либо действенных функций. Поскольку клетка способна некоторое время продолжать привычную деятельность и после смерти организма, мы можем говорить о живых клетках в мертвом теле.
Но нам остается решить еще один немаловажный вопрос. Теперь у нас есть два разных определения: одно — для живой клетки, и другое — для живого организма. Это значит, что понятие о живой клетке человеческого организма отличается от понятия о человеке как существе. И в этом есть свой смысл, так как, несмотря на то что функции человеческого организма могут рассматриваться как сумма функций его клеток, жизнь человека — это все-таки нечто большее, чем сумма жизни его клеток.
Допустим на минуту, что можно взять живые клетки и произвольно соединить их, — все равно человека не получится. Человек не просто состоит из клеток. Не менее важна клеточная организация. Очень легко оборвать человеческую жизнь, разрушив клеточную организацию, но фактически не тронув ни одной из самих клеток.
Верно ли то, что сказано о человеческих клетках, также и для клеток других организмов? Да, по крайней мере для любого достаточно сложного организма.
Однако, по мере того как мы переходим к все более и более простым организмам, значение фактора клеточной организации постепенно уменьшается. Иными словами, чем проще многоклеточный организм, тем дальше может заходить разрушение организации без того, чтобы жизнь при этом прекратилась. Мы можем заново отрастить ноготь, а у рака отрастает оторванная клешня. Морскую звезду можно разрубить на куски, и каждый вырастет в морскую звезду, а если расчленить губку на клетки, то они заново сгруппируются и вновь образуют губку. В организме, состоящем более чем из одной клетки, клеточная организация всегда играет важную роль.
Но ведь существуют и организмы, состоящие всего из одной клетки. Их открыл голландский ученый Антон ван Левенгук. Такой одноклеточный организм, как амеба, отвечает всем функциональным требованиям, предъявляемым к живому организму, то есть способен ощущать среду и т. д. Но амеба не подходит под структурную часть определения, потому что не состоит из клеток. Она сама клетка.
Следовательно, наше определение нужно несколько видоизменить: «Живой организм состоит из одной и более клеток и характеризуется способностью ощущать среду и т. д.».
Из этого следует вывод, что клеточная организация не является непременным условием для всех без исключения типов живых организмов. По-видимому, для существования живого организма требуется только наличие самой клетки. Вот почему в XIX веке было принято говорить, что клетка — это «единица жизни», и с тех пор биологи прилагают все больше и больше усилий к ее дальнейшему изучению.
* * *
Теперь мы можем задаться вопросом, действительно ли клетка — это наименьшая единица жизни, или существует нечто еще более простое и все же живое.
Но прежде всего — что такое клетка? Грубо говоря, это организм, состоящий по крайней мере из трех частей. Во-первых, у него есть мембрана, которая отделяет клетку от внешнего мира, во-вторых, — маленькая внутренняя структура, называемая ядром, и, в-третьих, цитоплазма, заполняющая пространство между мембраной и ядром.
Правда, в теле человека есть клетки (например, клетки сердца), которые, собственно говоря, не отделены друг от друга мембранами, а есть и такие клетки, как эритроциты, которые не имеют ядер. Но это очень специализированные клетки многоклеточного организма, и, взятые отдельно, они не могут считаться живыми организмами.
А для тех клеток, которые действительно являются живыми организмами, мембрана, цитоплазма и ядро — это минимум необходимых составных частей. У некоторых особенно простых одноклеточных организмов, по-видимому, нет ядер, — примером тому служат бактерии и сине-зеленые морские водоросли. Однако и в этих клетках так или иначе содержится «ядерный материал», то есть вещество, которое химически реагирует точно так же, как ядра более сложных клеток. Значит, у бактерий и сине-зеленых водорослей все же есть ядра, но они распределены по всей клетке, а не собраны в одном месте.
