Тайный язык жизни. Диалог с ученым о генах, геномах и наследственности - Константин Северинов

Во внутреннем оформлении использованы иллюстрации: Adnan4301 / Shutterstock / FOTODOM.

Используется по лицензии от Shutterstock / FOTODOM.

© Северинов К., текст, 2026

© Заборцева Е., иллюстрации, 2026

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2026

Мы почти всегда мгновенно отличаем живое от неживого – это делают даже маленькие дети, но дать всеобъемлющее определение живому непросто. Универсальной элементарной единицей жизни на Земле (а другой жизни мы не знаем) является клетка. Многие видели клетки в световой микроскоп на школьных занятиях, когда рассматривали окрашенную чешую лука. Клетка отделена от неживого (или от других клеток) полупроницаемой мембраной. Через эту мембрану в клетку из окружающей среды попадают питательные вещества. Внутри клетки они в результате разнообразных химических реакций превращаются в энергию и строительные блоки, необходимые для поддержания клетки в живом состоянии и для ее роста. Наружу из клетки выходят продукты ее жизнедеятельности.

Рис. 1. Образование двух дочерних клеток из материнской в результате деления

Клетки размножаются бинарным делением, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние, а сама материнская клетка исчезает (рис. 1). Дочерние клетки либо умирают, либо сами становятся материнскими клетками. Немецкий биолог Рудольф Вирхов провел значительную часть своей профессиональной жизни, наблюдая за клетками в микроскоп. Он ни разу не видел появления клеток из ничего – они всегда возникали в результате деления других клеток, что позволило ему сформулировать фундаментальный принцип: «Omnis cellula e cellula» – всякая клетка произошла из клетки.

Если бы можно было повернуть время вспять и начать двигаться от ныне живущих клеток к их матерям, а потом к матерям их матерей и так далее, то мы в конце концов пришли бы к одной-единственной клетке. Ученые называют ее LUCA (Last Universal Cellular Ancestor) – последний общий клеточный предок. Существовал он около четырех миллиардов лет назад и был, с нашей точки зрения, не особенно примечательной бактерией, жившей при температуре около 70 ºС. В ходе сотен миллионов лет эволюции потомки LUCA образовали три крупные группы, в которые попадают все живущие ныне организмы: бактерии, археи и эукариоты (рис. 2).

Рис. 2. LUCA – общий предок всего живого на Земле и разнообразие его потомков

Таким образом, все существа – жившие в прошлом, живущие сейчас и те, которые будут жить на Земле в будущем, – происходят из одного корня, и все мы – микробы, растения, животные, включая людей, – родственники друг другу. Из какой клетки произошел LUCA и жившие вместе с ним клетки, потомки которых не дошли до нас, мы не знаем.

Бактерий и архей относят к «прокариотам», это одноклеточные, относительно просто устроенные существа. Клетки эукариот возникли позже прокариот, они гораздо больше прокариотических клеток и гораздо сложнее устроены. В частности, в клетках эукариот присутствуют различные органеллы, например ядра и митохондрии (само слово «эукариот» означает «имеющий настоящее ядро») (рис. 3). По-видимому, первые эукариотические клетки возникли в результате слияния различных прокариотических клеток. Так, митохондрии, энергетические станции эукариотических клеток, являются далекими потомками бактерий, давным-давно захваченных предками современных эукариот. Митохондрии потеряли способность к самостоятельному существованию, но способны делиться, чтобы попадать в дочерние эукариотические клетки. Эукариотические организмы могут быть как одноклеточными (например, инфузория туфелька), так и многоклеточными, как человек.

Рис. 3. Сравнение прокариотической и эукариотической клеток

Каждый человек – результат серии делений одной оплодотворенной яйцеклетки, образованной во время зачатия. Как и положено, эта клетка делится, образуя две дочерние клетки. Они, в свою очередь, делятся, и клеток становится четыре, потом восемь, шестнадцать, тридцать две… В теле взрослого человека находятся, по оценкам ученых, десятки триллионов клеток, и все они являются потомками одной-единственной яйцеклетки. То есть каждый из нас – колония клеток, образованная в результате серии делений оплодотворенной яйцеклетки.

Рис. 4. От яйцеклетки диаметром чуть больше одной десятой миллиметра до взрослого человека несколько сотен делений

Количество делений, которое отделяет каждого из нас от исходной яйцеклетки, не очень большое (рис. 4). Помните легенду о шахматисте, который играл с правителем древнего государства и предложил ему в случае выигрыша дать сущий пустяк: на первую клетку доски положить одно зерно, на вторую – два, на третью – четыре и так далее? Оказалось, что количество зерна, которое правителю пришлось бы отдать за проигранную партию, превышало возможности государства. Ситуация с человеческим телом похожая. В принципе, для того чтобы получить более 10 триллионов клеток, достаточно 45 циклов деления исходной яйцеклетки и всех ее потомков. В реальности ситуация сложнее, потому что разные клетки нашего тела делятся с разной скоростью, и многие клетки умирают, не оставляя потомков. Поэтому некоторые клетки тела взрослого человека, например клетки крови, отстоят от оплодотворенной яйцеклетки на гораздо большое количество делений, чем другие: они постоянно умирают, и их нужно восполнять в течение всей жизни за счет деления стволовых кроветворных клеток, находящихся в костном мозге.

Дочерние клетки, как правило, похожи или даже идентичны материнской клетке. Нас не удивляет, что при делении клетки чумной палочки Yersinia pestis возникают клетки именно чумной палочки, а не, например, кишечной палочки Escherichia coli. Мы также ожидаем, что при делении клетки муравьеда образуются клетки муравьеда, а наше собственное тело состоит именно из человеческих клеток. Тем самым мы интуитивно признаем, что дочерние клетки наследуют свойства материнских клеток.

Когда мы говорим, что дочерние клетки похожи на родительские, мы немножко кривим душой. В случае одноклеточных организмов, таких как бактерии, действительно с очень большой точностью можно сказать, что потомки (и предки) конкретной клетки неотличимы друг от друга. Но в случае многоклеточных организмов ситуация, очевидно, не такая: несмотря на то что все