Планеты и жизнь

В этом взаимном притяжении и отталкивании клеток центральная роль принадлежит клеточной оболочке — мембране. Мембраны кровяных телец, эритроцитов, выполняют другую, не менее интересную работу. Они способны отличать ионы натрия от ионов калия. Ионы калия проникают в клетку, а ионы натрия мембрана «не пускает» внутрь. Иными словами, осуществляется активный перенос ионов. Кроме того, мембрана умеет механически втягивать в клетку большие молекулы и микроскопические частицы.

Внутри клетки, как мы уже говорили, находятся органеллы. Наиболее важные из них — хлоропласты клеток зеленых растений и митохондрии, встречающиеся как у животных, так и у растений. Эти органеллы — силовые станции всего живого на Земле. Именно в хлоропластах происходит связывание энергии солнечного света в процессе фотосинтеза. В митохондриях же извлекается энергия, заключенная в химических связях поступающих в клетку питательных веществ.

Для аккумуляции химической энергии в клетке природа выбрала только одно универсальное соединение с длинным и труднопроизносимым названием «аденозинтрифосфат», или, как его сокращенно принято называть, АТФ. Молекула АТФ — универсальное депо, распределяющее химическую энергию для самых различных нужд живой клетки.

Итак, митохондрии, хлоропласты, мембраны. Что еще есть внутри клетки? Органеллы, которые называются лизосомами. Как всякое живое существо, клетка должна питаться и переваривать поступающую в нее пищу.

Роль желудка в клетке и выполняют лизосомы, а роль желудочного сока специальные белки — ферменты, разрушающие большие молекулы — пищу клетки.

Интересно, что лизосома, в свою очередь, окружена тонкой мембраной. Для чего это нужно? Если бы не было мембраны, клетка быстро «съела» бы себя, поскольку ферменты лизосом очень активны. Разрыв мембраны лизосом и освобождение ферментов приводит к лизису (растворению) клеток.

Заметим, что почти все реакции в клетке происходят в жидкой фазе. Жидкость, заполняющая внутренность клетки, называется цитоплазмой.

В клетке существуют также небольшие гранулы, на которых происходит синтез белка, Они называются рибосомами.

И, наконец, клеточное ядро, хранилище генетической информации, генофонда, клеточной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Именно здесь и начинаются процессы деления клетки. Естественно, что ядро также имеет свою мембрану.

Создание современной картины строения клетки потребовало развития сложнейшей аппаратуры. Чтобы закончить описание анатомии клетки, нужно сказать несколько слов и о ее размерах. Такое простейшее, как, скажем, амеба, имеет размер в одну сотую часть сантиметра, то есть представляет собой довольно крупную и поэтому очень удобную для изучения клетку. Амеба в десять раз крупнее клетки ткани млекопитающего и в сто раз больше бактерии. Размер обычной бактерии составляет несколько микрон. А самые маленькие живые существа? Не будем сейчас говорить о вирусах, так как самостоятельной жизни они вести не могут. Известно, что только внутри клетки-хозяина вирусы проявляют свою активность. Поговорим о самых мелких живых системах — бактериях.

Еще в конце XIX века великий французский химик и микробиолог Л. Пастер, изучая плевропневмонию, воспаление легких крупного рогатого скота, пришел к выводу, что некие микроорганизмы являются возбудителями этой болезни. Но выделить их Пастеру не удалось. Только в 1931 году, когда в распоряжении бактериологов оказались фильтры, диаметры отверстий которых точно известны, было установлено, что возбудители плевропневмонии — крохотные бактерии, размером с вирус. Их диаметр всего одна десятая микрона.

Шли долгие споры, бактерия это или вирус. Сравнительно недавно, в 1962 году, были получены доказательства того, что это бактерии. Исследования показали, что микоплазмы, так были названы эти мельчайшие организмы, растут на специальных питательных средах и порождают копии самих себя, а значит, это не вирус, а бактерия.

Микоплазма в миллиард раз легче амебы. Для наглядности напомним, что амеба в миллиард раз легче небольшой крысы. Микоплазма даже меньше вируса коровьей оспы. И тем не менее микоплазма, этот самый маленький из известных на Земле живых организмов, умеет делать все, что делают более крупные клетки!

Существование таких крохотных и притом свободно функционирующих живых систем вызывает вполне естественный вопрос: а может быть, на Земле есть до сих пор не обнаруженные другие, еще более мелкие, чем микоплазмы, клетки? Это вопрос очень серьезный, потому что должны существовать какие-то теоретические ограничения на минимальный размер клеток. Точно так же, как звезды не могут быть меньше определенной величины, и клетка должна иметь какой-то минимальный диаметр.

Подумаем, каким образом можно оценить этот диаметр. Клетка обязательно должна иметь мембрану, хотя бы для сохранения своей собственной целостности.

Толщина известных сегодня мембран около 100 ангстрем (0,01 микрона). Именно поэтому «минимальная» клетка не может иметь диаметр менее 200−300 ангстрем, что составляет одну десятую часть диаметра микоплазмы.