Что кодируют оставшиеся 98,5 % нуклеотидов, достоверно пока неизвестно. Эту часть ДНК раньше ошибочно именовали «мусорной». Последние годы открывается важная, если не важнейшая, роль этой части ДНК. По всей вероятности, именно в этой части ДНК содержится программа построения всего организма. Конечно, эта программа не может иметь формы чертежа или плана. Простые математические расчеты показывают, что хранить информацию в такой форме в клетке невозможно, для этого нужно на порядки большее количество носителей информации.

Однако в математике и информатике известны другие формы представления знаний и программ развития. В системах искусственного интеллекта часто используется язык продукционных правил. Они имеют форму «если (условие) – то (событие)» и описывают знания в виде взаимосвязей «причина – следствие», «явление – реакция», «признак – факт» и т. п. Уже получили распространение языки программирования, хорошо приспособленные для описания системы продукционных правил.

Подобные правила часто используют в медицине. Собственно, современный подход к медицинским рекомендациям, основанный на стандартах, фактически состоит из продукционных правил. Например, если у пациента боль в горле, одновременно температура выше 37,5 и миндалины воспалены (покраснение) или трудно глотать, то диагноз – ангина и необходимы постельный режим и прием соответствующих лекарств.

По всем признакам, примерно так действует делящаяся клетка. Она как-то собирает доступную ей информацию, проверяет выполнение ряда условий, и на их основании активизируются или нет транскрипционные факторы, превращающие часть делящейся клетки в клетку, например, печени.

На основании какой же информации клетка может «принять решение» о начале превращения? Сразу скажем, что ни эта информация, ни сама программа развития организма науке пока неизвестны. В отрасли биологии, именуемой биологией развития, существуют только очень приблизительные гипотезы о программе развития человека из клетки. Однако в том, что, во-первых, такая программа существует и, во-вторых, она как-то закодирована в ДНК клетки, ученые не сомневаются.

Клетка имеет очень пластичную форму, напоминающую амебу или медузу. Она хорошо чувствует непосредственное окружение и может двигаться для того, чтобы занять более удобное положение. На поверхности клеток имеются отросточки – некоторые подобия рук (или ног), называемые псевдоподиями. При помощи этих отростков, похожих на щупальца, клетка может ощупывать свое окружение и переползать с места на место. Натяжение псевдоподий, нащупавших некоторый внешний объект, передается клетке и несет определенную информацию. Таким образом, клетка по сигналам от рецепторов на поверхности клетки и псевдоподий может получать информацию о своем положении относительно других клеток и межклеточных структур.

Клетки ведут активную общественную жизнь, постоянно обмениваясь сигналами (сигнальными молекулами). Эти сигналы клетка воспринимает через рецепторы и оценивает при «принятии решения» о превращении. Внешние рецепторы измеряют концентрации и перепады концентраций вне клетки, а внутренние – внутри клетки, причем в разных ее частях. По изменению концентраций некоторых химических веществ клетка может судить о числе делений, отделяющих эту клетку от первоначальной (зиготы). Кроме того, в клетке имеются встроенные счетчики числа делений (теломеры), о которых мы подробно будем говорить в следующей главе.

Анализируя имеющуюся у клетки информацию, мы можем представить себе структуру программы делящейся клетки в следующем виде:

ЕСЛИ прошло 23 деления И ЕСЛИ концентрация вещества А достигла 25, И ЕСЛИ концентрация вещества Б в левой части клетки меньше 100, И ЕСЛИ справа соседей нет и есть свободно пространство, ТО нужно активизировать регуляторы Р1, Р22 и Р45, которые создадут эпигенетический профиль клетки ПЕЧЕНИ.

Еще раз подчеркнем, что программа развития организма человека пока науке не известна, но мы уже можем представить себе ее вероятную структуру. Эта программа должна быть одинакова для всех клеток, но действует она в зависимости от истории клетки и ее окружения по-разному.

Как мы уже отмечали, клетки занимают в организме человека главное место. Можно даже сказать, что практически всё, что есть в организме человека, – клетки, произведенные клетками вещества и различные объединения взаимодействующих клеток.

Человечество существенно преобразовало Землю, приспособив ее для своей жизни. Ныне всю планету опутывают сети дорог, линий связи, электропередач, газопроводов. В узлах этих сетей расположены города, села, заводы, электростанции, другие объекты инфраструктуры и производства.

Примерно таким же образом сообщество клеток обустраивает свою жизнь в человеке. При этом инфраструктурной базой жизни клеток служит тело человека.

Человек создает производственные и инфраструктурные объекты из относительно небольшого набора материалов: кирпича, бетона, стекла и т. д. Клетки создают материалы для изготовления инфраструктуры (тела человека) из своих определенным образом сцепленных тел и специальных производимых клетками веществ.

Основным строительным материалом служат ткани, состоящие из клеток и производимых ими веществ. Принято выделять четыре основных вида тканей: соединительная, мышечная, нервная и эпителиальная. Органы человека – объединения клеток, выполняющие в организме определенные функции – чаще всего состоят из доминирующей ткани и соединительной. Например, сердце состоит преимущественно из мышечной ткани, поджелудочная, щитовидная и другие железы – из эпителиальной ткани, мозг – из нервной ткани и, конечно, во всех этих органах, в большем или меньшем количестве, присутствует соединительная ткань. Нервная ткань пронизывает практически все органы, придавая телу свойства управляемой из единого центра системы.

Основной формирующей тело человека конструкцией служит матрикс, что в переводе с латинского и означает «основа». Матрикс заполняет клеточное ядро, клетку, формируя ее цитоплазму, и межклеточное пространство. Внутриядерный, клеточный и межклеточный матрикс несколько отличается по составу, но в любом случае это жидкая среда, в которой находятся вещества, образующие пространственную сетевую структуру, служащую для опоры и защиты клеток и основной средой протекания большинства жизненно важных процессов. Матрикс можно сравнить с темной материей во Вселенной, которая формирует структуру галактик и галактических групп.

Совокупный объем и вес всех клеток организма человека составляет всего 20–25 % от объема или массы его тела. Однако в теле нет пустых мест. Всё остальное занимает межклеточный матрикс. Клетки фиксируются на своих местах, прикрепляясь к другим клеткам и к внеклеточному матриксу. Внутри тканей на основе матрикса формируются разнообразные межклеточные контакты, необходимые для функционирования клеток и для координации деятельности клеток в составе тканевых структур.

Внеклеточный матрикс – это трехмерная решетчатая структура, со всех сторон окружающая клетки органов. В состав матрикса входят белки коллаген и эластин, обеспечивающие его прочность и эластичность, гиалуроновая кислота, входящая в состав хрящей, слюны, кожи, и много других веществ. Вода составляет до 90 % матрикса в плазме крови и 25 % в костной ткани. Плазму крови и лимфу считают жидким внеклеточным матриксом, а кровь относят к жидкой соединительной ткани. Белки коллаген, эластин и другие вещества матрикса производятся клетками соединительной ткани фибробластами[13].

Межклеточный матрикс поддерживает клетки, формирует ткани и органы, обеспечивает питание и передачу разнообразных информационных сигналов. В сформированном внеклеточным матриксом межклеточном пространстве заканчиваются артериальные и берут начало венозные капилляры. Нервы так же начинаются и заканчиваются во внеклеточном матриксе, приводя в действие нервные сигналы или осуществляя сбор информации. В матриксе обитают многие иммунные клетки (макрофаги и тучные клетки), которые очищают и защищают организм. Структура внеклеточного матрикса организована таким образом, что она позволяет ему выполнять функцию биофизического фильтра. По внеклеточному матриксу могут передвигаться токсические вещества, которые затем выводятся из организма.