Пандемия COVID-19 внесла коррективы в наши планы развития. Думаю, всех поразила вопиющая биологическая безграмотность, когда в одночасье все стали «корифеями» вирусологии, иммунологии и медицины, с легкостью используя научные термины без понимания сути обсуждаемого вопроса. Сразу на ум приходили слова В. Вересаева: «Часовой механизм неизмеримо проще человеческого организма; а между тем могу ли я взяться за починку часов, если не знаю назначения хотя бы одного, самого ничтожного, колесика в часах?» (Викентий Вересаев)[5]. Вот об этих колесиках написано данное руководство пользователя организмом человека разумного, и направлено оно на повышение биологической и медицинской грамотности каждого, кто может читать. Более того, задачу повышения биологической грамотности мы внесли в программу развития университета в рамках запущенной правительством РФ программы «Приоритет 2030». Буду чрезмерно рад, если человек, далекий от биологии и медицины, поймет, как устроены и как взаимосвязанно работают клетки и все части его организма.

И наконец, если кто-то посчитает, что при изложении некоторых разделов я что-то слишком упростил и отступил от наукообразия, то отвечу ему словами великого русского писателя: «Кто не заметил, что учащиеся вообще употребляют гораздо больше трудных терминов, чем выучившиеся?» (Александр Иванович Герцен)[6]. Не побоюсь показаться нескромным, но мне кажется, что из категории учащихся я перешел в категорию выучившихся, по крайней мере, в той части биологии и медицины, которая рассматривается в этой книге.

Первыми читателями данной рукописи были мои дочери Вера и Валерия. Несмотря на разницу в возрасте и научных регалиях (Вера – дипломированный врач, защитившая во Франции PhD, а Валерия через два года оканчивает школу, увлекается биологией и очень хочет стать врачом), обе дочери сказали, что тексту не хватает рисунков. К счастью, я нашел два бесплатных сайта с биомедицинскими векторными иллюстрациями (https://smart.servier.com/ и https://biorender.com/). Практически все рисунки в книге, кроме нескольких черно-белых, нарисованных мною, сделаны при помощи векторной графики первого из перечисленных сайтов.

Есть три формы жизни.

Неклеточные формы жизни – это вирусы. У вируса есть только оболочка, окружающая дезоксирибонуклеиновую (ДНК) или рибонуклеиновую кислоту (РНК). Нуклеиновая кислота – это шпаргалка, в которой записана структура белка оболочки вируса. У вируса нет специального аппарата для выработки своих вирусных белков. Для этого вирусы используют ресурсы клетки.

Вирусы – внутриклеточные паразиты. Вирус залезает в клетку для размножения, чтобы из одного себя сделать сотню подобных. У каждого вируса есть свои любимые клетки-хозяйки, где он может размножиться. Вирус гепатита размножается только в клетках печени, а вирус гриппа – внутри эпителия трахеи. Внутри клетки вирус теряет свою оболочку. Из одной копии нуклеиновой кислоты образуются сотни одинаковых копий-шпаргалок. По записям в этих шпаргалках зараженная клетка-хозяйка, как безропотный раб, синтезирует вирусные белки. Вирусные белки окружают многочисленные новые вирусные нуклеиновые кислоты. Внутри клетки образуется сотня вирусов. Нафаршированная вирусами клетка не может нормально функционировать и погибает. Сотни вирусов выходят на свободу, чтобы заселиться и размножиться в новых клетках зараженного организма или переселиться для размножения в новый организм.

Для неклеточной формы жизни, или вирусов, нужны клетки, или клеточные формы жизни. Во всех клеточных формах жизни внутри клеток есть специальные маленькие органы – органоиды. У клеток наследственная информация записана в ДНК. ДНК может свободно лежать среди других органоидов, но может быть упакована в «конверт», который называют ядром клетки. Ядро по-гречески – карион (κάρυον). Клеточные формы жизни, у которых ДНК не запечатано в конверт, то есть нет ядра, называют доядерными клетками, или прокариотами. Те клетки, у которых есть ядра, – эукариоты.

Я и вы – эукариоты. Все живые существа вокруг нас, кроме бактерий, – тоже эукариоты, и каждого как-то называют. Меня зовут Киясов Андрей Павлович. Первое слово – фамилия – это общее имя семьи, где я родился. Второе слово – имя, которое дали мне родители, и этим я отличаюсь от моего брата Виктора. Третье слово – отчество, которое досталось и мне, и моему брату от имени нашего отца. Хорошо, что в России короткие полные имена и мы не перечисляем многочисленных предков, как в Испании. Мало кто сможет с первого раза запомнить полное имя художника Пабло Пикассо: Пабло Диего Хозе Франциск де Пауло Хуано Непомукено Криспиан Криспино дела Сантисимо Тринидад Мартиро Патрисио Руиз Пикассо. У меня, у вас, у Пикассо и у восьми миллиардов людей, живущих на Земле, есть еще одно общее имя. Нас всех объединяет видовое имя. Всех нас зовут: Эукариот, Животное, Многоклеточное, Хордовое, Позвоночное, Млекопитающее, Примат, Гоминид, Человек, Человек разумный.

Что означает каждое слово в нашем биологическом видовом имени?

Эукариот означает, что мы относимся к клеточным формам жизни, и у нас в клетках есть ядро.

Животное. В живом мире эукариотов выделяют несколько царств. Самые большие – это царство растений и царство животных. Мы с вами относимся к царству животных.

Многоклеточное. В царстве животных есть существа, все тело которых состоит лишь из одной клетки – это одноклеточные. Все, у кого клеток в теле больше, чем одна, как у нас с вами, – это многоклеточные.

Перед тем, как двигаться дальше по нашему видовому имени, поговорим о клетке, раз уж мы многоклеточные. О других словах из нашего видового имени и о том, что они обозначают, я расскажу позже, в других частях этой книги.

Клетки – это универсальные кирпичики, из которых построены все наши органы (рисунок 1).

Рисунок 1. Клетка

Все клетки разные, и их можно сравнить с заводами по производству белков, жиров и углеводов. Три главных компонента клетки (завода):

1) ядро (заводоуправление);

2) цитоплазма (территория завода);

3) мембрана клетки (забор на границе завода).

Граница, или мембрана, построена из двойного слоя липидов, или жиров. Почему мембрана сделана двойной? Потому что молекула липида состоит из двух частей: головки и хвостика. Головка «любит» воду, то есть гидрофильная: гидро (ὕδωρ) – вода, филия (φιλία) – любовь (рисунок 2). Если жир, например, подсолнечное масло, налить на воду, то на ее поверхности образуется пленка, при этом с водой будут контактировать головки, а наверх будут смотреть хвосты молекул жира подсолнечного масла. Хвостики боятся воды, они гидрофобны. Если бы вода была только снаружи или только внутри клетки, то можно было бы обойтись одним слоем липидов. Но вода есть и внутри, и снаружи клетки, к ней направлены головки липидов, а их хвосты прячутся внутри, за головками. Так получается двойной липидный слой, образующий мембраны клеток.

Рисунок 2. Молекула липида

Мембрана – не неприступная стена. Через мембрану происходит экспорт и импорт различных продуктов из и внутрь клетки. Через мембрану клетка взаимодействует с соседями и окружающей средой. Для этого в мембрану встроены белки и углеводы. Они, как айсберги в океане, плавают в двойном липидном слое мембраны (рисунок 3).