Очередное интервь ю рубрики «ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ МИРЫ» посвящено удивительным древним созданиям, которые сегодня живут в наших живых клетках, и, по сути, стали их энергетическими станциями, — митохондриям.
Первые общие наблюдения о внутриклеточных структурах, в том числе митохондриях, были опубликованы в научной литературе в 1840-х гг. Затем, в 1890 г. немецкий патолог и гистолог Ричард Альтман (Richard Altmann; 1852-1900) признал их клеточными органеллами и назвал “ биобластами ” . А вот сам термин “ митохондрия ” в современную науку ввел немецкий микробиолог Карл Бенда (Carl Benda; 1857-1932). Произошло это только в 1898 г. Бенда одним из первых применил микроскоп для изучения внутреннего строения клеток. Используя фиолетовые хрусталики, он открыл существование сотен крошечных тел в цитоплазме эукариотических клеток и предположил, что именно они усиливают структуру клеток. Из-за склонности к образованию длинных цепей первооткрыватель предложил название — митохондрия, то есть “ нитеподобная гранула ” .
Об огромном значении малых структур (органелл) в жизни каждой нашей клетки мы будем говорить с радиобиологом, биофизиком, доктором биологических наук, заведующей лабораторией клеточной радиобиологии Национального научного центра радиационной медицины НАМН Украины Галиной Лавренчук.
****
— Галина Иосифовна, знаю, что не первое десятилетие вы изучаете механизмы биологических эффектов у клеток и их потомков (in vitro), обусловленных воздействием ионизирующей и неионизирующей радиации. Можете сказать — “ Я вас чувствую на клеточном уровне ” ?
— Да. (Очаровательно, но сдержанно улыбается. — А.Р .)
— Будем выяснять… Одна из недавних новостей обеспокоила: умные люди хуже размножаются, в то время как уровень интеллекта будет продолжать падать. При нынешних темпах через пятьсот лет снижение IQ индивида составит минус 15 баллов, а падение IQ человеческой популяции потеряет 30 баллов — это упадок цивилизации. Как вы считаете, вернемся ли мы на пальмы?
— Не зря говорят: прошлое и будущее — это фантазии.
— Спасибо, Галина Иосифовна, что успокоили.
— Пожалуйста, обращайтесь.
— А по существу вопроса?
— Думаю, что на деревья мы не вернемся. Но это будет совсем другое общество. Как свидетельствуют последние исследования генетиков, человечество, похоже, действительно будет терять уровень IQ. Ведь мы очень мало читаем.
— Есть опасение, что мы разучимся использовать или накапливать и систематизировать знания?
— Получать новые знания. Ведь разум эволюцией дается, чтобы человек получал новые знания. Например, я никогда не забываю крылатое выражение Сократа: “Я знаю только то, что ничего не знаю, но другие даже этого не знают”. Когда все равно кто — индивид или общество утверждает: “Я знаю все”, они не останавливаются в развитии, а начинают деградировать.
— С другой стороны, эволюцию не остановить. Основными ее двигателями вы, современные ученые, называете такие: мутагенез (процесс появления новых мутаций), естественный отбор (избирательное генное размножение) и генетический дрейф. За что человечеству первым хвататься?
— Дело в том, что в отношении человечества естественный отбор не работает… Потому что нами движет не естественный отбор.
— Бинго!
— У человечества всегда есть шанс сохранить даже слабое, беспомощное, болезненное… ведь мы же — люди! Нам совесть и вера не подарит отказаться, скажем, от ребенка-аутиста, хотя мы действительно имеем дело с хромосомной аномалией. Поэтому за счет мутаций, за счет развития генетических изменений будет продолжаться эволюция человечества.
— Выяснили: естественный отбор не поможет…. Но свежая статистика неутешительна. Мужчины, склонные получить хорошее образование, до 30 лет не производят потомство. То есть, такие индивиды родителями становятся после 30-ти, а репродуктивный возраст женщины ограничен примерно 40 годами. Поэтому, чтобы оставить после себя гениальное потомство, времени нет.
— Здесь тоже преувеличение. Во-первых, современные женщины имеют значительно более длительный репродуктивный период, по крайней мере, дольше, чем у мужчин.
— От чего он зависит?
— От мужчин. (Играет улыбкой. — А.Р .) Так вот. Учитывая различные эндокринные дополнения, женщина способна и в 65, и в 70 лет родить ребенка, а в 50-55 лет — это вообще нормальный возраст. Во-вторых, если не забывать, что человечество стремится продлить возраст жизни омолаживающими курсами, newage-терапиями, то и сам репродуктивный возраст женщины естественно будет продолжаться. Хочу вернуться к началу вопроса…
— Пожалуйста.
— “Почему мужчины не заводят детей до 30 лет?” Кажется, что умные мужчины рождались во все века, а женились — в любом возрасте… Такие никогда не переживали — 20 им, 25, 30 или 35. С получением основательного образования проблема, похоже, не связана. Как по мне, чисто социальный аспект. Посмотрите сами… Сегодня и мужчины, и женщины стараются сначала сделать карьеру, а уже потом, как можно позже, рожать потомков.
— Похоже, что современная тенденция — карьеристками в основном стремятся стать именно молодые женщины…
— Вы правы, к сожалению. Учитывая социально вялых мужчин, часть женщин решает сами управлять собственной жизнью. Что в этом плохого?
— Интродукцию мы закончили, теперь, собственно, тема. Недавно меня поразила книга-бестселлер “ Биохакинг мозга ” американского предпринимателя, специалиста по питанию Дэйва Эспри (Dave Asprey; 1973). Автор предложил революционный метод, как за две недели прокачать мозг и “ сломать ” механизм старения. Вы что-то слышали об этом?
— Краем уха. Но, на мой взгляд, любое вмешательство в человеческий мозг будет иметь непредсказуемые последствия. Это палка о двух концах.
— Почему?
— Можем получить неожиданную, даже непредсказуемую реакцию мозга.
— Тем временем две независимые группы американских ученых проверили исследователя — до и после проведения эксперимента — и оказалось, что Дэйв Эспри увеличил IQ на 20 баллов и сбросил 30 кг. Такое возможно?
— В подобных случаях я всегда вспоминаю кинокомедию “Чародеи” режиссера Константина Бромберга: — “Вижу цель, не вижу препятствий”. (Смеюсь долго. — А.Р. ) Каждый человек, который имеет цель, действительно важную для него, своего рода мощный внутренний импульс, — стремиться ее достичь.
— Здесь мы подошли к самому главному. Согласно Дейву Эспри, все дело в мельчайших и самых древних обитателях наших клеток — митохондриях. Как ученый, который исследует этот праобраз первоначального компьютера, что расскажете о них?
— Скажем так, я исследую не сами митохондрии, а, вообще-то клетки: их структуру, функциональные свойства, морфологию. А митохондрии? Они — один из видов органелл. На самом деле, это очень интересная тема. Ведь в своем составе митохондрии содержат ДНК!
— Простите, я впервые слышу слово “ органелла ” . Можете объяснить, что это? Бактерия?
— Нет, не бактерия… Органелла (или: органоид) — это составляющая клетки, внутриклеточная структура, которая выполняет различные функции для поддержания деятельности самой клетки. Происхождение она ведет от прокариота, то есть от простейшей бактерии, одноклеточного живого организма, у которого отсутствует оформленное клеточное ядро. За время эволюции митохондрия настолько изменила структуру и физиологические процессы, которые в органелле происходят, что даже получила собственное ДНК. И это — в середине клетки.
— Насколько известно, на Земле митохондрии появились полтора миллиарда лет назад. Что было до них и какова история их происхождения?
— Думаю, что в составе клетки не определить так определенно возраст органеллы.
— Для человечества важно, что митохондрии научились поглощать кислород и вырабатывать вещество, известное как аденозинтрифосфорная кислота, или АТФ.
— В результате химических реакций из веществ, которые поступают в клетку, митохондрии могут синтезировать макроэрги (химические связи отдельных органических соединений, расщепление которых приводит к выделению большого количества энергии. — А.Р.). Другими словами, и аденозинтрифосфорную кислоту тоже. В свою очередь, именно АТФ дает возможность клетке делиться, совершать другие физиологические функции: синтезировать белки, синтезировать гормоны, синтезировать ДНК, другие биологически активные вещества.
— Митохондрии дают возможность или обеспечивают?
— Все эти и другие процессы в клетке они обеспечивают. Есть еще одна, очень важная вещь, которую в человеческой клетке проводят митохондрии! Это — окислительно-восстановительные реакции. А еще — бескислородный путь.
— Не понял, Галина Иосифовна…
— Если клетка попадает в затруднительное положение, скажем, повреждается, отравляется тяжелыми металлами или радиационным излучением, тогда в митохондриях она имеет возможность синтезировать макроэрги, даже без наличия кислорода!
— Невероятно, какой-то незаметный джин огромной мощности!
— Это достаточно сложный и очень медленный метод, но в нашей клетке эволюция его создала. Можно сказать, что митохондрии позволяют клеткам выживать в сверхсложных условиях.
— Что-то похожее на муравьев — санитаров леса?
— Нет, гораздо сложнее. Можно сказать так: митохондрии – это энергетические станции клеток. Не электрические, а именно энергетические! Ведь органеллы ответственны за все типы связей: химические, электрические, даже коммуникативные. Потому митохондрии способствуют переносу информации через мембраны клеток.
— Можно сказать: все движение, вся динамика человеческих клеток обеспечивается митохондриями?
— Скажу так: там, где клетка нуждается в энергии, появляются митохондрии.
— Мы уже, собственно, начали говорить о строении… Поправьте меня, если я ошибаюсь, митохондрии имеют две мембраны — внутреннюю (как по мне, это блок питания), и внешнюю — (монитор), а также собственный наследственный материал в виде ДНК (типа системный блок). Можно ли проводить такие параллели?
— Нет, такие простые параллели я бы не проводила. Органелла — намного более сложная структура, чем любой самый мощный компьютер. Гораздо сложнее…
— Что напоминает митохондрия?
— Для начала — о строении. Действительно, митохондрия состоит из двух фосфалюгидных мембран, но внутренняя мембрана имеет очень сложную структуру. Они называются кристы. Вот, видите. (Показывает в раскрытой заранее книжке. — А.Р. ) Именно на этих кристах и происходят различные химические, биохимические и физиологические процессы. Еще одно… По сравнению с количеством ДНК в ядре, клеток в митохондрии ДНК не так много, но органеллы имеют возможность сами синтезировать некоторые белки и ферменты, необходимые для функционирования самой митохондрии. Понимаете?
— Итак, митохондрия может сама себя обновить, не обращаясь за помощью к клетке?
— Действительно, это очень сложная структура. Органелла похожа на матрицу, наполненную веществами, белковыми структурами. Здесь происходит оживленное движение, обмен энергетическими материалами. Между прочим, если мы сегодня потребляем цифровую информацию через экран монитора, в митохондрии тоже нечто подобное наблюдается. Но, в отличие от компьютера, в органелле осуществляются также и материальные процессы. Общаясь с клеткой, митохондрии, например, активно поставляют ей цитоплазму.
— Это какой-то живой симбиоз на микроуровне?
— Именно! Клетка и митохондрия не могут жить друг без друга. Потому не обеспечивают друг друга, а работают в комплексе.
— И что это дает?
— Жизнь. (Задумчиво улыбаюсь: простые ответы на сложные вопросы всегда поражают. – А.Р.) Во всех ее проявлениях…
— Эти маленькие фиолетовые органеллы, не бактерии ( теперь и я — умный ), стали движущей силой генезиса всего живого…. В течение миллиардов лет новые гибридные клетки эволюционировали, превратившись в животных, а в конечном итоге, и в людей.
— Это очень упрощенная теория. Очень упрощенная. Вот смотрите: прокариоты существуют до сих пор. Как самостоятельные живые биологические единицы. И клетки, которые имеют только две митохондрии, — сперматозоиды, тоже имеют право на жизнь…
— Еще как имеют!
— … и спокойно живут с двумя, а не с полутора тысячами органелл. То, что благодаря митохондриям началась эволюция от низших до высших существ, — я бы не говорила. Такие процессы связаны с генетическим материалом, который хранится в ядре клетки. Это он отвечает за все, даже за сотрудничество с митохондриями. Поверьте, клетка — удивительно сложная структура. Если сравнить ее с компьютером, скажу: ни одна ЭВМ ни одной мощности по сложности никогда не приблизится к клетке. Компьютер — это машина, пусть в будущем он научится самостоятельно мыслить и все такое, но никогда он не догонит в развитии клетку.
— Существует ли отличие в количестве органелл, которые энергетически обеспечивают клетки мышц и клетки мозга?
— В мышцах их больше.
— А в клетках сетчатки глаза, клетках сердца?
— Конечно, они там есть в достаточном количестве. Впрочем, их там меньше. Во-первых, в тех органах продолжаются в основном биохимические процессы, обмен мессенджерами (первичными и вторичными посредниками), тогда как клетки мышц ко всему постоянно выдерживают физическую нагрузку. А это требует много энергии.
— Это основное отличие?
— Да. Остальные биохимические процессы практически одинаковы у митохондрий, которые работают в клетках разных органов человеческого тела. Разве что, в зависимости от ткани, органеллы могут быть более напряженнее или менее напряженнее.
— Можно ли сказать, что человеческая клетка в среднем содержит до двух тысяч митохондрий, но клетки мозга, сетчатки, сердца требуют больше энергии, поэтому содержат до десяти тысяч митохондрий?
— Не знаю. Такие подсчеты мне на глаза не попадались.
— Я читал об этом в американской научной прессе.
— Утверждать не берусь, возможно. Откровенно говоря, такой информации я не встречала. Может, внимания не обращала. Возможно, потому что клетки мышцы сердца или легких работают всю жизнь человека. А по логике вещей, клетки, которые много работают, должны иметь больше энергии.
— Есть версия, что в человеческом организме живет около квадриллиона митохондрий. Это значительно больше, чем в кишечнике! Резонно ли в данном случае говорить о каких-то количественных параметрах?
— Главное в другом: митохондрии обеспечивают клетку, и в частности весь организм энергией. Да и что нам, ученым, скажет это число — квадриллион? Обращает внимание другое: функции бактерий в кишечнике и функции органелл в клетке совсем разные.
— Именно здесь мы приблизились к главной проблеме. Самая распространенная причина ухудшения работы митохондрий — старение. В период от тридцати до семидесяти лет органеллы в человеческом теле вполовину снижают производительность! Какова причина?
— Не возраст, а отравление. Только хочу, чтобы вы поняли: речь идет не об отравлении некачественными продуктами, а отравлении в широком смысле этого слова. Речь идет о блокаторах определенных процессов, которые извне попадают в клетку.
— Какие именно блокаторы имеются в виду?
— Тяжелые металлы, радионуклиды, злоупотребление ультрафиолетом, неправильный температурный режим и прочее. Даже электромагнитные волны, которые излучают высоковольтные линии! Такие блокаторы искажают работу митохондрий, вызывая энергетический сбой всей жизнедеятельности клетки. Ведь мембраны в митохондрии — это те же проводники.
— Получается, в среднем семидесятилетний мужчина получает половину клеточной энергии по сравнению с тридцатилетним. Посоветуйте, Галина Иосифовна, как преждевременно не стать стариком?
— Весь ваш организм должен жить по правилам. Думаю, каждый их прекрасно знает: чистый воздух, свежая, высококалорийная еда, отсутствие стрессов. В последнем случае происходит образование свободных радикалов и стресс-факторов, которые тоже влияют на самочувствие человека.
— Это когда пелена перед глазами и голова идет кругом?
— У кого как. Когнитивный диссонанс — дело индивидуальное. С другой стороны, организм не может жить в идеальных условиях; всегда существуют колебания. Обратите внимание, насколько умна Природа: во время эволюции она предусмотрительно создала демпферную полосу, отклонение от которой не выводит из строя ни клетку, ни весь организм.
— Простите, если задам странный вопрос…
— Пожалуйста.
— Мир сейчас во всем ищет мораль. Как влияет моральное состояние человека на возраст и активность митохондрий?
— Как вам сказать… Напрямую — нет. Но при любом психологическом состоянии, которое является отклонением от морально-этических норм, человек оказывается в стрессовой ситуации, а значит, в организме вырабатываются определенные стрессовые вещества, для выведения которых из клетки требуется дополнительное количество энергии. Вопросом это еще никто не исследовал, но, похоже, такой вывод должен влиять.
— Интересно, а как ученые называют, как вы сказали, эти “ стрессовые вещества ”?
— Одним термином не определить. Белки шока, свободные радикалы, активные формы кислорода. Вы считаете, один механизм вызывает стресс в клетке?
— А что, нет?
— В том-то и дело. И каждый продуцирует собственные стрессовые вещества, которые в итоге блокируют и подавляют деятельность митохондрий. Уменьшается количество производимых макроэргов; как результат, понижается функциональная активность клетки. А это могут быть клетки мозга, клетки сердца, клетки эндокринной системы…
— Наблюдается ли зависимость между моральным состоянием индивида, продолжительностью жизни митохондрии и возрастом человека?
— Конечно, моральное состояние влияет на возраст жизни. Но эту зависимость одними лишь митохондриями не объяснить. Факторов много…
— Какое место митохондрий в этом комплексе причин?
— Скажем так: в самом начале.
— Сколько живут митохондрий? Как происходит их восстановление в клетке?
— Митохондрии размножаются методом почкования, что и свидетельствует об их происхождении от древних прокариот, то есть от простейших бактерий. Отпачковавшись друг от друга, органеллы способны образовывать структуры и цепи, таким образом они самостоятельно омолаживаться. О периоде жизни не скажу.
— Получается, причина не в том, что клетки стареют, а в том, что митохондрии не дают должного количества энергии клеткам?
— А почему они не дают?
— Я — не генетик, тем более, не биофизик.
— По моему мнению, в клетках человеческого тела продолжается накопление различных типов шлаков, веществ, которые мешают нормальному функционированию и блокируют важные процессы. Ведь наши с вами организмы не в коконах живут, а те внешние проблемы, в которые мы попадаем или которые мы переживаем, вызывают замедление работы митохондрий. Ведь с годами в них накапливаются продукты метаболизма, которые, между тем, могут и не выводиться.
— Причины митохондриальной дисфункции нами названы: дефицит питательных веществ, гормональный дефицит, токсины, стресс и тому подобное. Что вы посоветуете, как апгрейдить энергетическую станцию каждого человека?
— Сложно советовать, когда не видишь конкретного человека, не знаешь его образа жизни, психологического и физиологического состояния. Каждому индивиду присущи свои механизмы. Вот, например, появилась модная стресс-диета — похудение без еды и воды.
— Немного подробнее, Галина Иосифовна?
— Речь идет об аутофагии. Это принцип питания, который помогает сохранить молодость и здоровье. Его открыл японский ученый Йосинори Осуми (大隅 良典 О; 1945), за что три года назад получил Нобелевскую премию по медицине. Суть проста: когда мы голодаем определенное время, клетки перерабатывают все старое, ненужное, а в итоге — омолаживаются. Как показывают исследования, те, кто ест с 8:00 до 20:00, менее здоровы, чем те, кто ест с 8:00 до 14:00.
— Да, я читал: когда “ окно питания ” (период приема пищи) с 12-14 часов сокращается до 6-8 часов, меньше рисков заболеть диабетом, анемией, ожирением.
— В методике аутофагии теперь я не уверена.
— Почему?
— Сама, было, попробовала, к сожалению, никаких решительных изменений со мной не произошло.
— Хотите услышать, что американец Дэйв Эспри посоветовал всем тем, кто хочет избавиться от митохондриальных дисфункций и повысить активность органелл?
— Очень интересно.
— Цитирую по бестселлеру “ Биохакинг мозга ” : — “ Питание наивысшего качества; надлежащий водный баланс; кислородная терапия за счет выполнения дыхательных упражнений; улучшение кровообращения; стабилизация уровня сахара в крови; оптимизация уровня гормонов; детоксикация организма, дальнейшее избежания токсинов; использование более качественного освещения ” .
— Это я называю “здоровый образ жизни”. (Долго, очень долго смеюсь. — А.Р. ) И в данном случае речь идет об идеале: жизнь где-то на ферме, вне мегаполиса, подальше от цивилизации… У обычных людей такого не бывает. В принципе — быть не может.
— А если махнуть на другую планету, с чистой экологией?
— Разве что…
— Что в заключение разговора посоветуете читателям?
— Следите за собой, за состоянием собственного организма. Возможно, вы научитесь замечать энергетическое состояние клеток. Приведу такой простой пример. Выключите в любом частном доме электричество, что произойдет? Холодильник не работает, плита не работает, кондиционер не работает, водный насос не работает, телевизор не работает, компьютер и модем не работают, даже туалет не работает. Что мы делаем?
— Звоним в Киевоблэнерго и вопим: — “ Черт побери, включите мои митохондрии ”
— (Искренне смеемся )… Я забыла: телефон тоже не работает. Вот вам яркий пример, какое именно место занимают и какую роль играют органеллы в жизни человеческой клетки.
— Спасибо, Галина Иосифовна, за прекрасный разговор.
— Спасибо и вам.
***
— И напоследок, какую интересную тему мы с вами могли бы проанонсировать?
— Хотелось поговорить о “ Мести Сталина”.
— Не понял?
— Есть очень интересное растение. Завезли его в Украину, чтобы увеличить производство кормов для крупного рогатого скота. Но оказалось: получили не силосную культуру, а бомбу замедленного действия! Эта страшное растение у нас не только прижилось, но и заполнило целую нишу. Растет оно под два метра…
— Неужели борщевик?!?
— Да, на латыни он называется Heracleum. Если его случайно задеть, появляется волдырь с некрозной тканью… Этим летом я видела беззаботных подростков, которые играли возле плантаций борщевика, если они покроются соком «Мести Сталина”, детей не спасти.
— Страшно, но интересно. Впрочем, дальше — в другой раз.
— Хорошо.
Александр Рудяченко . Киев.
Фото из архива Галины Лавренчук
