Откуда клетка знает, что должна стать зубом, носом или пальцем на ноге?
Итак, не только наша видовая эволюция начинается с рыб. Первые дни своего существования мы тоже проводим как рыбы. Только на более поздних этапах в развитии наших клеток появляются изменения. Но каким образом? Откуда клетка знает, что должна стать рукой, лапой или плавником? Или клеткой мозга либо сердечной мышцы? Благодаря ДНК. В ней заключены все тайны нашего существования. В двухметровой молекуле ДНК хранится вся информация, позволяющая сделать Йоса Гротьеса из Дрила именно Йосом Гротьесом из Дрила, а бегонию — бегонией.
На что похожа ДНК?
Вообще с чем-либо сравнивать ДНК затруднительно. ДНК немножко похожа на генерала, который отдает приказы армии клеток Йоса Гротьеса или бегонии. Правда, несколькими главами ранее я сравнивал ДНК еще и с комплектом инструкций, где подробно записано, как надо строить Йоса Гротьеса или бегонию. И с кулинарным рецептом по приготовлению Йоса Гротьеса по-дрилски или бегонии по-подоконницки. Но можно рассматривать ДНК и как машину. Машину, которая вымешивает из разных элементов кости, мясо и органы, листья, корни и цветы. Или как компьютерную программу: «Сделай клетку. Удвой клетку. После двадцати удвоений формируй другие клетки». На самом деле ДНК ни то, ни другое, ни третье, ни четвертое, но понемногу от этого всего.
ДНК содержит правила поведения клетки: все задачи, какие клетка должна выполнять, полный комплект чертежей живого существа, или рецепт, по какому его надо «готовить». Она знает все способы построить нужные клетки, изменить их или убить и убрать.
Могут ли клетки общаться между собой?
Важнейшие части твоей ДНК — это гены, короткие участки с информацией в молекуле ДНК. Гены определяют, будут у тебя карие или голубые глаза, мех или перья, будешь ли ты состоять из одной клетки, как инфузория-туфелька, или из сотни квинтиллионов клеток, как человек. У генов есть что-то наподобие включателей и выключателей. С их помощью они запускают или останавливают выполнение задач вроде «сделай из аминокислот вот этот белок» или «уничтожь этот белок». Имея множество таких задач, они могут построить именно ту клетку, которая нужна в определенном месте. ДНК точно знает, в каком месте необходимо включить или выключить те или иные гены. А все потому, что клетки могут «общаться» друг с другом посредством белковых молекул.
Попросту говоря, клетки обмениваются информацией, посылая их друг другу. Так они узнают друг от друга, кто они, что должны делать или чем стать. Благодаря информации от окружающих клеток ДНК, например, «понимает», что определенная клетка должна стать клеткой кожи, разделиться надвое или остаться как есть. Таким образом из клеток вырастает бегония или Йос Гротьес. И не только. Они заботятся и о том, чтобы у тебя зажил порез на пальце. Обнаружив ранку, они обеспечивают поступление веществ, которые свертывают кровь, а затем выращивают новые кожные клетки, «герметизируют» твой палец.
Как сделать мушку с лишними крылышками?
Ученых очень интересует информация, заложенная в наших генах и ДНК. Им пока неизвестно, для чего конкретно предназначен каждый ген и что делает остальная ДНК. Но в ходе исследований они уже много чего выяснили. В первую очередь благодаря опытам с эмбрионами — так называются еще не рожденные животные. Например, они заставляли гены плодовой мушки, отвечающие за крылышки, заработать совсем в другом месте тельца эмбриона. И на этом месте вырастали крылышки. Или они расщепляли надвое клетки из только что отложенного яйца саламандры. И рождались две совершенно нормальные саламандры.
Всю эту возню с генами и эмбрионами ученые затевают не затем, чтобы мучить животных. А ради большой пользы. Благодаря знаниям, накопленным исследователями, теперь можно выращивать человеческие органы. Уже сейчас, например, есть люди, чей мочевой пузырь или почки были выращены таким образом.