Таким образом, клетка является не только элементарной, но и функциональной, а также генетической (наследственной) основой всех живых организмов. В наши дни цитология (наука о клетке) находится в центре всех биологических наук. Цитология является своего рода «тяжелой индустрией» науки о живом, от уровня которой зависит успех в разработке кардинальных проблем биологии, медицины и сельского хозяйства. Без привлечения ее специальных методов невозможно решать такие практически и теоретически важные проблемы, как искусственный синтез органических веществ, в первую очередь белков, проблемы злокачественного роста (рака), заживление ран, действие различных веществ на организм, создание высокопродуктивных гибридных форм животных и растений.
Например, причиной образования опухолей, главным образом раковых, является нарушение процесса митотического деления. Эти нарушения могут происходить как под действием внутренних, так и внешних факторов. В настоящее время еще нет окончательного ответа на вопрос о причине превращения нормальной клетки в раковую. Но многие внешние факторы, вызывающие появление злокачественной опухоли, известны. Это различные так называемые концерогенные химические вещества, которые могут попадать в организм через дыхательные пути, с пищей, водой и т. д. Известно воздействие различных видов радиации и некоторых пластмасс.
Изучены изменения в раковых клетках. Эти клетки способны очень быстро делиться и образуют опухоль, которая продолжает расти даже в условиях голода, полного истощения организма. В отличие от нормальных клетки злокачественной опухоли приобретают атипическую форму и внутриклеточную структуру. Если нормальные клетки являются клетками-близнеца-ми, клетками-копиями, то раковые имеют разные формы, размеры, разное количество хромосом и т. д. В раковых клетках человека насчитывается от 60 до 80 хромосом (вместо обычных 46), при этом хромосомы имеют необычную форму. Для нормальных клеток резкое отклонение кариотипа (числа хромосом) от нормы является смертельным. А вот опухолевые клетки, наоборот, не только выживают при этом, но оказываются еще более жизнеспособными по сравнению с неопухолевыми. Они успешно размножаются и растут, приводя организм к гибели. Причины поразительной жизнеспособности опухолевых клеток с резко измененным кариотипом пока еще полностью не выяснены.
Одной из величайших проблем биологии было и остается изучение процессов синтеза органических веществ в клетке, а затем уже синтеза этих веществ искусственным путем. Незнание этих интимных процессов синтеза в клетке долгое время являлось сильным подспорьем для процветания религиозно-метафизического мировоззрения. Религия, а вслед за ней и религиозно мыслящие ученые, утверждали, что в живом организме существует какая-то особая нематериальная «жизненная сила», которая создает все органические вещества в клетке.
Но вот уже на рубеже XX столетия были вскрыты в основном процессы синтеза углеводов, жиров и других менее сложных органических веществ в живой клетке. Однако неразрешенной до последнего времени оставалась загадка синтеза самого необходимого вещества в клетке — белка. В настоящее время и этот барьер в основном взят наукой, поэтому последний оплот идеализма — «участие сверхъестественных сил» — в синтезе живого белка потерял под собой почву.
Белки — основа жизни
О значении белка писал еще Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел… Повсюду, где мы встречали жизнь, мы находили, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явления жизни»[7].
Белки в организме выполняют самые различные функции. Они составляют около половины всех органических веществ, содержащихся в протоплазме клеток. Поэтому белки являются основным строительным веществом в клетке. Они постоянно самообновляются. Это было установлено методом меченых аминокислот. Например, у человека половина белков всех тканей распадается и строится заново в среднем в течение восьмидесяти дней. Некоторые белки замещаются быстрее, другие медленнее. Так, белки печени и сыворотки крови обновляются наполовину каждые десять дней, белки мышц замещаются наполовину каждые сто восемьдесят дней.