Попробуем взглянуть на смерть в несколько ином ракурсе. Мы привыкли мыслить смерть как нечто ужасное, несправедливое, недолжное, как фундаментальное несовершенство живого, не согласующееся с нашими представлениями о благости Творца и Вседержителя мира. Но вот в конце 80-х годов появились весьма интересные исследования, которые, как мне представляется, должны принципиально изменить бытующий взгляд на феномен смерти. Усилиями представителей нескольких научных направлений (молекулярная биология, молекулярная генетика, онкология, биология развития) было открыто необычное явление — апоптоз (от греческого слова apoptosis — опадание листьев). Апоптоз можно определить как физиологическое самоубийство некоторых клеток, которое запрограммировано на генетическом уровне. Более того, было показано, что апоптоз принципиально отличается от обычной некротической гибели клеток, подвергшихся каким-либо повреждениям. Картина развертывания апоптоза иная. Это последовательная, подчиненная строгим правилам программа самоубийства некоторых клеток. Но их смерть не бессмысленна. Напротив, она является актом самопожертвования во имя интересов и блага всего организма. Как же это происходит? Основные этапы апоптоза таковы:
1. Вначале клетка получает особое биохимическое послание («черную метку», по выражению одного из исследователей) о том, что она должна погибнуть. Послание это приходит либо из межклеточного вещества, либо от клеток-соседей. Для его восприятия у каждой клетки есть особые «органы» — так называемые «рецепторы смерти». Это белковые молекулы, пронизывающие клеточную мембрану. Следовательно, любая клетка имеет специальный механизм, чтобы прочитать это роковое послание.
2. После получения послания внутриклеточные регуляторы изменяют работу ряда генов клетки таким образом, что в ней образуются или активируются особые ферменты (протеазы и нуклеазы), задача которых — разрушение клеточных белков и нуклеиновых кислот. Именно к этим действиям они и приступают.
3. Далее следует заключительный этап, связанный с деградацией ядерной ДНК (она распадается на фрагменты вплоть до олигонуклеотидов длиной порядка 180 пар). В конечном итоге клетка подвергается фрагментации, теряет целостность и уничтожается микрофагами или макрофагами, то есть становится своего рода питательным субстратом для других клеток. При этом фагоцитоз не сопровождается воспалительным процессом, как это бывает при некрозе.
Интересно отметить, что окончательное решение (образно говоря, где поставить запятую в фразе «казнить нельзя помиловать») принимается в прямом смысле «большинством голосов». Все зависит от соотношения концентрации белков, одни из которых «голосуют» за смертный приговор (это белки из семейства Bax, обладающие апоптозной активностью), в то время как другие готовы «даровать жизнь» (белки Bcl-2). Причина в том, что белки Bcl-2 могут образовывать димерные комплексы с белками Bax, тем самым нейтрализуя их, то есть предотвращая развертывание апоптозного сценария.
Следует сказать, что апоптоз — отнюдь не экзотический процесс. Скорее наоборот. Он — явление универсальное, свойственное всему живому. В настоящее время открыты и интенсивно исследуются: митоптоз — программированная гибель митохондрий (одного из органоидов клетки), апоптоз — программированная гибель целых клеток, органоптоз — программированная гибель органов и, наконец, феноптоз — программированная гибель особи.
Каковы же биологические функции апоптоза? Если кратко суммировать, то получим следующее:
обеспечение органогенеза и дифференцировки клеток;
поддержание тканевого гомеостаза;
защита от патогенных факторов.
Понятно, что функциональное значение этого механизма является жизненно важным как для клетки, так и для организма в целом. Наиболее ярким примером того, как путем апоптоза поддерживается точная регуляция количества клеток в организме, может служить червячок Caenorhabditis elegans. У него в процессе индивидуального развития образуется 1076 клеток, но далее ровно 131 из них обязательно гибнет, так что в конечном итоге его крохотное, размером не более одного миллиметра тельце будет состоять из 945 клеток, ни одной больше или меньше. Аналогичные процессы происходят также у животных и человека при формировании в эмбриогенезе различных органов, включая нервную систему. При этом избыточные клетки решительно подвергаются апоптозу. И это вполне понятно: существование лишних клеток не принесло бы организму ничего хорошего. Поэтому часть из них в самом прямом смысле приносит себя в жертву ради общего блага. В этом состоит высокий биологический смысл апоптоза.