AlterMedicine

Попытаемся проследить рост и развитие человеческого организма со стадии только что оплодотворенной яйцеклетки. Во время оплодотворения сперматозоид соединяется с яйцеклеткой. При этом образуется клетка, которая несет половину хромосом матери и половину — отца. Этот генетический материал содержит информацию, достаточную для полного построения всего человеческого тела. Одна-единственная клетка, начиная процесс саморепликации, вскоре трансформируется в плотный маленький шар, состоящий из многочисленных бесформенных, недифференцированных клеток. Они должны принять форму нерва, кости, мускула, соединительных тканей и мигрировать в определенное место, чтобы образовать полноценный человеческий организм.

Чтобы лучше понять, как происходит эта специализация, рассмотрим аналогию, например, между бейсбольной командой Малой Лиги и развитием клеток. Мы хотим из группы обычных маленьких детей сформировать полноценную бейсбольную команду. Допустим, что это дети школьного возраста, которые умеют читать, но не могут надолго концентрировать свое внимание. Чтобы научить их играть в бейсбол, мы прежде всего должны выбрать капитана, который распределит роли между игроками. Он раздаст каждому буклет под названием "Как играть в бейсбол". Так как возможность концентрировать внимание у детей ограничена, каждый из них получает книгу, в которой темной оберточной бумагой закрыты все страницы, не связанные напрямую с его ролью в команде. Первый базовый игрок получает книгу, где закрыты все страницы, кроме одной — "Как быть первым базовым игроком". Так же распределяются роли для каждого игрока.

Эта аналогия относится к ранней стадии развития человека. Как и в случае с командой Малой Лиги, формирование организма начинается с группы крошечных недифференцированных компонентов — в данном случае клеток. Подобно тому, что каждый игрок получает бейсбольный буклет, каждая клетка наделяется отцовской библиотекой "Как построить и поддерживать жизнедеятельность человеческого организма". Эти сведения заключены в генетическом коде ДНК в ядре каждой клетки. Клетка «читает» код, используя процесс, известный как транскрипция. Информация от ДНК транскрибируется (копируется) на промежуточную молекулу РНК, которая потом используется для точной компановки различных функциональных и структурных протеинов клетки. ДНК покрыта специальными протеинами (гистоны и негистоны), которые выполняют такую же функцию, как и темная бумага в бейсбольных буклетах. Эти уникальные протеины избирательно защищают от транскрипции генетического кода те участки, которые не описывают особенности функционирования данной конкретной клетки. Например, развивающаяся клетка мускула имеет аналог «бумажной» защиты, покрывающий все страницы «руководства» ДНК, кроме тех, которые поясняют "Как быть клеткой мускула". Описанный процесс известен как дифференциация клетки. Он аналогичен получению игроком определенного места и, роли в команде. Теперь эта клетка (как и игрок) знает свою специфическую функцию.

Современная молекулярная биология способна полностью объяснить, как процесс дифференциации происходит в развивающихся клетках растущего человеческого эмбриона. ДНК содержит всю информацию, необходимую для того, чтобы «указать» каждой клетке, как выполнять ее специфическую «работу», как производить протеины и т. д. Однако ДНК не объясняет, как только что "получившие свою роль" клетки передвигаются к определенному местоположению в развивающемся теле младенца. Чтобы понять, как это происходит, мы должны вернуться к нашей бейсбольной аналогии.