Вообще палеонтологическая летопись, эта «раскрытая книга Бытия», как назвал ее в одном из своих стихотворений И. Бунин, бесстрастно зафиксировала всеобщность феномена смерти с самого начала развития живого на Земле. К моменту появления человека современного морфологического типа (а произошло это событие около 150–160 тысяч лет назад) ее недра уже были гигантской братской могилой, в которой упокоились представители многочисленных биологических видов. Таким образом, мы неизбежно должны признать, что смерть существовала в мире изначально, не делая исключений ни для кого из обитателей Земли. Эти выводы палеонтологии так же надежны, как и тот факт, что Земля имеет форму шара. И все же часто приходится слышать богословское мнение о том, что смерть поразила живое лишь после грехопадения наших прародителей, а в дочеловеческом мире ее не существовало вообще, то есть все без исключения многочисленные виды живых организмов были бессмертны. Есть ли в этом утверждении зерно истины?
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.
А вот нарушение процесса апоптоза влечет за собой многочисленные неприятные последствия, часто — с летальным исходом. Если говорить о человеке, то у него появляются злокачественные новообразования, различные аутоиммунные болезни (например, системная красная волчанка), нейродегенеративные заболевания (такие, как синдром Альцгеймера, болезнь Паркинсона), дефекты развития, а также прогрессируют вирусные инфекции. Кстати, многие вирусы, проникая в клетку, стараются в первую очередь нарушить механизм ее апоптоза, чтобы не быть уничтоженными вместе с зараженной ими клеткой-хозяином, которая ради блага организма стремится самоликвидироваться.
Наиболее глубокие исследования апоптоза принадлежат академику Владимиру Скулачеву. Он показал, что в клеточных реакциях атомы кислорода, которым дышит за редким исключением все живое, превращаются в радикалы гидроксила, являющиеся чрезвычайно активным окислителем. Эта ядовитая форма кислорода выступает как еще одна из причин апоптоза, то есть служит «орудием самоубийства». Эту систему самоликвидации Скулачев назвал «самурайским законом биологии». И выполняться этот закон начинает, когда в клетке накапливается слишком много генетических повреждений либо в «бездомных» клетках, которые покинули свою ткань и начали бессмысленное блуждание по организму. Следовательно, геном остается относительно неизменным в течение тысячелетий именно благодаря тому, что некоторые клетки делают себе «харакири». Однако исследованиями было показано, что не только отдельные клетки, но даже и органы могут ступить на путь самоликвидации. Ядовитые формы кислорода приводят к тому, что в процессе эмбриогенеза исчезают ставшие ненужными некоторые эмбриональные структуры, а также личиночные органы (например, хвост у лягушачьего головастика, наружные жабры и т. д.).
Дальнейшие исследования этого феномена дают основанияпредполагать, что генетическая программа апоптоза универсальна для всего живого, от бактерий до человека, поскольку были найдены многочисленные гомологичные гены, связанные с реализацией апоптозного сценария. Таким образом, программа самоубийства клетки, записанная в ее генах, по-видимому, является столь же древней (и при этом весьма консервативной), как и сам феномен жизни. Поистине этот факт достоин удивления.
Однако не менее интересным представляется следующее обстоятельство: и механизм апоптоза, и механизм деления клетки (митоз) регулируются одними и теми же белками. «Таким образом, системы регуляции клеточного деления и клеточной смерти оказываются тесно переплетенными между собой», — пишет известный вирусолог, профессор МГУ, член-корреспондент РАН В. И. Агол[60]. Жизнь и смерть оказываются двумя неразрывными процессами, один из которых (жизнь) не может нормально функционировать без другого (смерти). Самое большое, с нашей точки зрения, зло природного существования — смерть — вплетена в ткань жизни.
