•рак-ошибка формообразования
| Вид материала | Документы |
- Ирпенская буквица, 1004.26kb.
- Рекомендации по квалификации ошибок Грамматическая ошибка, 169.05kb.
- Колоректальный рак, 145.42kb.
- Колоректальный рак в генезе острой хирургической патологии органов брюшной полости, 36.52kb.
- Классификация ошибок при проверке экзаменационных работ по русскому языку Грамматическая, 173.04kb.
- Сочинение размышление: Каким должен быть учитель?, 46.72kb.
- Современные аспекты онкологии и возможности применения продуктов витамакс при злокачественных, 305.75kb.
- Грамматическая ошибка, 163.52kb.
- Классификация ошибок, 93.06kb.
- Рак молочной железы: вопросы-ответы, 70.08kb.
• Наука движется вперед через предварительные ответы на ряд все более и более тонких вопросов, которые все более и более проникают в сущность природных явлений'.
Луи Пастер.
К сведению. Нынче для науки уже очевидно, что в нашем мире все существа обмениваются генами - и не случайно, а в соответствии с вызовами окружающей среды. А. Уго-лев едва ли не первым обосновал теорию эволюции как комбинирования (а по нашему мнению, здесь более уместен термин интеграция) ограниченного числа "универсальных функциональных блоков", идентичных, стоящих на разных уровнях биологического развития. К этой теории близко примыкает понятие о симбиогенезе, разработанное американской исследовательницей Линн Маргулис - включение генетического материала микроорганизмов в наследственный аппарат растений и животных. Ранее воспринятые крайне недоверчиво, в свете последних открытий такие мысли находят все больше и больше сторонников.
Как бы сложно не была организована эукариотиче-скдя клетка, в ее метаболических путях отражены все узловые этапы пройденного, информационные формы всех систем, некогда создавших пригодное для выживания клеточное содружество. И даже те его моменты, когда такое содружество еще только намечалось в виде комплементарных электромагнитных полей, создаваемых комплементарными же группами атомов в органических молекулах: они особенно важны.
Уже знакомый нам механизм РНК-интерференции - образование комплекса смысловой и антисмысловой РНК -это ответ на внедрение ретровирусов, которые для клетки могут оказаться опасными, - древнейшая иммунная систе[123] ма. Ярче всего этот механизм проявляется у растений, но свойственен он всем, без исключения, живым существам, в том числе и человеку.
Эволюционное развитие подпадает под триаду Тимофее-ва-Рессовского: сначала отбираются стандарты поведения и оптимальные структуры, потом они стабилизируются в соответствии с требованиями окружающей среды, после чего уничтожаются все промежуточные стадии. Именно этим можно объяснить эволюционные прыжки от таксона к таксону, от формы к форме. Но - это внешнее проявление процесса, а что остается в глубинах ДНК в качестве информационного материала для "возможного использования?"
Онтогенез повторяет филогенез, прежде всего, в виде "каналов информации", по которым проложили себе дорогу обменные процессы.
Возникшие миллионы лет тому назад организмы и сегодня являются господствующей формой жизни на нашей планете. Они совершенны - настолько, чтобы стать фундаментом дальнейшего развития жизни. И отшлифованные тогда формы структурогенеза лежат в основе функционирования человеческого организма. Проблема в одном: все должно проявляться "вовремя и к месту", выполняя свою функцию и не "вспоминая" о том, что "вспоминать" не следует. Хоть отраженная в ходе метаболических процессов клеточная "память" от жизни неотъемлема, она -составляющая сопряженного со временем информационного обмена, сопровождающего обмен веществ.
1. На что похожа раковая опухоль
Мы уже пришли к выводу, что жизнь - это непрерывная "рябь" метаболических процессов, выливающаяся в относительную стабильность структуры, а, следовательно, и формы. Очевидно, ее основы подпадают под общие закономерности, хорошо изученные кинетикой систем, пребывающих в состоянии динамического равновесия. Простей[124]ший пример - подсолка супа: в растворе молекулы NаСL непрерывно диссоциируют на ионы натрия и ионы хлора, которые, сталкиваясь, снова образуют молекулы NаСL.
На кратковременные воздействия все равновесные динамические системы реагируют так: отклонение от исходного параметра резкое, а возвращение к прежнему состоянию более медленное. Время захватывает даже находящиеся за пределами жизни процессы. Но живые системы неравновесные, и здесь возвращение к прежнему состоянию практически невозможно. В неживом мире информация неопределенна, и ее взаимодействие со временем направлено в одну сторону -упрощению системы в соответствии с законом минимума диссипации энергии. Солнечный луч приобретает качественные и количественные характеристики только тогда, когда падает на воспринимающее его живое вещество.
Ведь жизнь, в отличие от нежизни, насыщена не просто информацией, а информацией целенаправленной на обеспечение необходимых для функционирования системы процессов, поэтому сама является инициирующим определенные процессы фактором, и именно те, которые оказались полезными ей в прошлом. На основании неизменных биохимических констант - набора аминокислот и кодирующих их сочетаний нуклеотид, известных как буквы генетического кода, а также универсальных энергоносителей, этапы эволюционного пути интегрировались в новые структурные образования. А сами "информационные образы" всего промежуточного остались в глубинах ДНК.
В сложном государстве многоклеточного организма "никто не уволен" - каждому из составляющих отведена своя роль в гармонии общей деятельности. Так, на нынешнем этапе эволюции митохондрии - полуавтономное образование, но через миллионолетия от их относительной независимости, возможно, останутся только метаболические пути, приводящие к образованию продуктов, которые отдельно не могут быть синтезированы ни одним из некогда вступивших в симбиоз партнеров.
Но в природе, кроме ориентированного на будущее развитие, существует еще и "воспоминание о прошлом" – ата[125]визм. Это - появление у отдельных организмов признаков, существовавших у отдаленных предков и утраченных в процессе эволюции, хотя соответствующая генетическая запись о них осталась.
Мы сталкиваемся с этим явлением в виде волосяного покрова на человеческом теле или хвостика, с которым иногда рождается ребенок. Но ведь атавизм возможен и как подъем из глубин Вечности чего-то, некогда бывшего составляющей симбиоза разных информационных структур, принимавших участие в создании новой формы.
Интересно, что у существ, пребывающих на более низкой ступени эволюционного развития, атавизм возникает при регенерации утраченных особью органов, да это и понятно: ведь происходит преодоление временного барьера в процессе перехода от состояния детерминированности, сохраняющем генетическую память о целом биоценозе, к дифференцированности отдельных его составляющих.
Если существуют в нашем организме бессмертие, воплощенное в стволовых клетках, и смертность в соматических, то должны быть генетические следы перехода от первого ко второму через какие-то промежуточные стадии. И они могут проявиться как конкретная атавистическая структура, когда клетка, пребывая в состоянии детерминированности, еще не подлежит руководству нервной и лимфатической системами, а действует на заложенном предками информационном потенциале.
Форма клеток здоровой ткани может быть любой, но раковые клетки, как правило, округлые: некий информационный фактор заставляет срабатывать соответствующие гены и тогда, когда они рецессивные. Так, дрожжеподобные грибы рода СапсНс1а могут образовывать и округлые клетки, и псевдомицелий — в зависимости от условий выращивания. В однопроцентной пептонной воде вырастал псевдомицелий. Но когда Борис Билыч (Харьковский медицинский институт) добавлял в среду канцерогенные вещества, то вместо нитчатых форм образовывались исключительно круглые. Подобный эффект наблюдался и при пропускании че[126]рез питательную среду слабого электрического тока. Обращаем внимание на то, что протобионты также округлы.
Опухолевые клетки отличаются разнообразием формы ядра и повышенным количеством ДНК, часто соответствующим диплоидному и триплоидному набору хромосом. И это свойство ранних эукариот.
Участвующие в канцерогенезе клетки, с одной стороны, способны легко отделяться от конгломерата и отправиться в "самостоятельное путешествие", а с другой стороны, образование окружено оболочкой с порами, через которые выделяется атомарный кислород. Это архаичное явление или вторичное приспособление, приобретенное, чтобы прокладывать себе путь в чужеродном клеточном окружении?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно осознать особенности гликолиза, свойственного опухолевым, эмбриональным и некоторым фетальным тканям, безъядерным эритроцитам - довольно стойкого, хоть и малоэффективного способа добычи энергии. Названным системам гликолиз свойственен даже в присутствии достаточного количества кислорода, а у облигатных анаэробов - это единственный доставляющий энергию процесс.
Филогенетически гликолиз — наиболее древний путь расщепления углеводов. В норме, как правило, представляет собой предшествующую дыханию стадию - окислительный распад углеводов до углекислого газа и воды. Если учесть, что при этом образуется лишь 5% энергии, которая может быть добыта при полном окислении глюкозы до СО2 и НаО, то можно понять, почему раковая опухоль медленно растет, но быстро истощает организм, на котором паразитирует. А характерная для болезни мышечная слабость - результат накопления молочной кислоты.
По ходу отметим, что большинство гликолизных реакций обратимы, необратимые же поддаются "обходу" с помощью реакций глюконеогенезы, катализируемых группой известных науке ферментов. Это лишний раз свидетельствует о возможности поворота "вспять" канцерогенеза, что, не исключено, многократно осуществляется в сопротивля[127] ющемся патологии организме и объясняет химизм превращения активированных онкогенов в нормальные.
Откуда кислород в бурно растущем образовании? Если это вторичное приспособление, то почему эволюция пестует такое пагубное для жизни явление? А может, это все-таки естественная характеристика первичных жизненных форм?
Ведь раковая опухоль похожа на скопище протобионтов, пребывающих на пути превращения в многоклеточную структуру, когда связи между отдельными составляющими, принуждающими колонию действовать как единое целое, только формируются. Возникает соблазн поискать в живом мире модель - носитель научной информации, более выраженной, чем в сложнейших сплетениях процессов многоклеточного организма.
Их праотцем является вольвокс, вместе с делением протоплазмы на протоплазму тела и зародышевую изобретший и смерть как неизбежность. Кислород, выделяемый этой водорослью, является продуктом нормального фотосинтеза.
В общем-то, все живое питается энергией солнечного света, и весь эволюционный процесс шел в направлении совершенствования способов ее запасания и утилизации -либо непосредственно через хлорофилловое зерно, либо опосредствованно через добываемые автотрофами органические вещества, на которых благополучно процветают гетеротрофы, к которым принадлежит и человек. Автотрофы паразитируют на гетеротрофах.
Но в основе этих крайне сложных и далеко еще не постигнутых наукой превращений должен лежать первичный механизм вырабатывания кислорода, необходимого для более совершенного энергетического обмена. Здесь к месту вспомнить митогенетическое излучение, открытое в 30-е годы прошлого столетия А. Гурвичем, и представляющее собой кванты ультрафиолета, наблюдаемые в растущих структурах. Откуда они берутся?
В 1949 г. генетик Альберт Кельнер, бежавший из гитлеровской Германии в США, изучая микроорганизмы и яйца морской звезды, открыл явление фотореактивации – восста[128]новление поврежденных молекул либо их частей на свету. Осуществляющий этот процесс фермент назван фотолиазой.
В 1960 г. голландцы Р. Бьюкерс и Беренгле изучили химизм этого процесса. Оказалось, что в системе пиримиди-новых оснований (тимин-цитозин, цитозин-урацил) под действием ультрафиолета атомы оказываются соединенными одиночной связью, а в результате разрыва другой связи освобождается две валентности. От этого плоскости оснований теряют свою валентность с расстоянием 3,4Б и валентность между пятым и шестым атомами, расположенными рядами, замыкаются и формируют так называемое циклобутановое кольцо, известное как димер тимина, димер цитозина или тимин-цитозиновый димер. Если такой процесс происходит в РНК, то возникают димеры урацила - впрочем, они возможны и в ДНК, где обнаружены 5-метилпроизводные урацила.
Почему такое происходит именно с пиримидинами? Да потому, что по отношению к пуринам они являются реципиентами в процессе энергетических превращений. Здесь проявляется очень древний механизм захвата доступной энергии, и он остается действенным и ныне.
Это - единственный из внутриклеточных процессов, осуществляемый за счет энергии внешней среды без энергии химических связей. Поскольку димеры тимина соединяются через атом кислорода, то параллельно реактивация является и самым древним механизмом обогащения земной атмосферы кислородом. Ничего эволю-ционно более консервативного наука на сегодняшний день не знает. Очень возможно, что этот механизм действовал до появления митохондрий с их АТФ-АДФ-превращениями.
Если ДНК - это информационное "все во всем" на уровне целой живой системы в ее эволюционном развитии, то детерминированная клетка, повторяем, - это "все во всем" на уровне тканевой организации, где биологическое время имеет иной характер, а клетка дифференцированная - конкретика "мгновения, называемого жизнью". И древний механизм фотореактивации в этих отражениях трех временных ипостасей должен по-разному проявляться и выпол[129]нять разные функции. Если в ДНК поддающиеся димеризации пиримидины далеко отстоят друг от друга, то при снятии "рабочей копии", при сплайсинге и редактировании РНК они неминуемо сближаются, и по ним происходит вырезание того, что нужно для вечности, но является энергетически неоправданным грузом в ситуации "здесь и теперь", осуществляемое каждым связанным с нитронами экзоном, творящим соматическую клетку.
Митогенетическое излучение, особенно при клеточном делении, имеет исключительно высокую скорость распространения. Осмыслить такую скорость легче, если сопоставить размер клеточного ядра (единицы микрон), тем более - гена, и размер человеческого тела. К штатной ситуации живого организма вполне применимы эйнштейновские идеи: возможно, именно здесь, а не в межзвездных пространствах, они преимущественно и проявляются. Хочется напомнить также слова Ф. Крика, что для объяснения биологии развития необходимо понять то, что невозможно увидеть. Иного пути, кроме как теоретические размышления, пока что нет.
Димеры тимина-цитозина, образуемые от "дармовой", лежащей в основе жизни энергии нашего светила, - это отнюдь не досадная случайность, которую в темноте ликвидирует сам организм. Нам еще надлежит осмыслить идеи В. Вернадского и не совсем понятого С. Падолинского о возможности отказа человечества от пищи животного происхождения. Механизм захвата энергии из окружающей среды играет в функционировании человеческого организма куда большую роль, чем мы привыкли об этом думать, и "питание святым духом" -отнюдь не лишенная смысла формула. Плохо себя чувствующего человека тянет "на воздух" не потому, что в помещении мало кислорода. Он нуждается в притоке информации, которую несет свет, нормализующий течение обменных процессов. И механизмом переведения ее в материю является "рябь" из димеров тимина-цитозина, направляющая процессы в нужное русло, - древняя, как сама жизнь.
Если на ДНК эти димеры выщепливаются, то на РНК они сами становятся "тонкими местами", по которым про[130]исходит сплайсинг и редактирование, переводящее живую систему из универсума вечности в состояние "здесь и теперь". При репарации возможны сближения нуклеотидов, обеспечивающие самые неожиданные варианты реализации генетической информации.
Итак, фотореактивация ДНК сводится к восстановлению ее структуры. Но этот процесс является следствием чего-то древнего, эволюционно консервативного, свойственного переходу от автотрофного способа потребления энергии к гетеротрофному, эффективно интегрировавшегося в деятельность многоклеточной живой системы. Не что иное, как димеры тимина обеспечивают изменения геометрической конфигурации: воспринимая информацию из окружающей среды, они втягивают в игру жизни одни интроны, сближая их, и оставляя бездействовать другие на ДНК, позволяют РНК избавляться от "груза Вечности". Опыты с келлоидами Джорджио Пиккарди подводят к выводу, что поступь времени, материализуемая в космическом излучении, проявляется как непрерывные изменения того состояния, в котором пребывают обеспечивающие жизнь химические вещества.
Но любая регенерация, повторяем, - это вторичное развитие, и здесь возможны сбои. Для нас они носят случайный характер, хотя, не сомневаемся, в эту случайность заложена еще не понятая предопределенность, отвечающая на эволюционные вызовы согласно закону опережающего отражения.
Рак - вполне нормальное состояние жизни, но - извлеченное из глубин Вечности. Отсюда и странно-толерантное отношение к нему обреченного на гибель организма, и тенденция эволюционного развития взаимоотношений двух систем - хозяина и паразита.
2. Как это происходит?
При "сшивании" тиминов образуется циклобутановое производное, блокирующее репликацию. Но возникает вопрос: а всегда ли? Неужели у столь изобретательной природы нет в запасе возможностей преодолеть этот энергети[131] ческий тупик "в обход" химических процессов, свойственных жизни на сегодняшнем этапе?
В 1968 году американцы У. Рапи и Н. Ховард Фландере исследовали поведение у бактерий ответственных за синтез оксинуклеаз генов, поврежденных ультрафиолетом. По логике вещей, ведущая репликацию полимераза не могла перейти через невырезанный димер тимина, и процесс должен был остановиться. Фермент действительно застывал на месте, но... через 10 секунд возобновлял работу, и так повторялось возле каждого димера тимина. В результате сформировалась дочерняя ДНК с брешами, которые в РНК заполнились, как и следовало ожидать, уридинами - производными урацила и рибозы.
Итак, обход димера тимина принципиально возможен. Каким образом? Очевидно, через изменение геометрической конфигурации: участок ДНК выпетливается, и при этом рядом могут оказаться два стоп-кодона ТАА, ТОА (без стоп-кодона при фотореактивации обойтись невозможно), взаимодействие между которыми приводит к образованию соседнего глутаминового кодона - процесс, легко осуществляемый при редактировании РНК.
Но ведь 10 секунд - это огромная трата времени, если учесть, что процесс репликации происходит со скоростью около 1000 нуклеотидов в секунду! Это явление, переведенное в соответствующие масштабы, вполне соизмеримо с длительностью целого эволюционного процесса, остановленного на эоцене!
В науке были попытки на основании квантово-механических расчетов обосновать нарушение энантиомерного равновесия на раннем этапе молекулярной эволюции, в частности, хирализацию биомолекул. Начало таким расчетам положил А. Керимбеков, предложив схему синтеза аминокислот в грозовых тучах из молекул газов первичной атмосферы. В работах В. Гусева предложен механизм синтеза органических соединений в водных каплях первичной атмосферы под действием электромагнитного поля молнии. Если длительность одной молнии 0,02 секунды, то процесс [132] полного преобразования занимает, согласно формулам, примерно 0,5 миллиарда лет.
Меньше всего мы собираемся ставить эту цифру под сомнение - для нас важен сам факт увязывания времени с конкретикой эволюционного процесса, ускоряемого в меру усложнения систем. Охотно допускаем, что глутамин появился позже серина, либо какой-то другой аминокислоты, да и не это является предметом нашего исследования. Но именно глутамин, благодаря доступности и малозатратное™ энергетических превращений, стал ключевой составляющей биохимии регенерационной системы, включающей и сигнал, и ответ на него, которые в процессе усложнения многоклеточных организмов разделились в пространстве и времени, хотя генетическая запись об их единстве осталась.
Носителем научной информации здесь может быть парамеция. Время накладывает следы на это примитивное существо, заставляя изменяться группы атомов в ее органических молекулах, и два стоп-кодона в ее ДНК, работающие в режиме глутаминовых, - это древняя система, обеспечивающая процессы плановой регенерации. С появлением нитронов, с вовлечением их в метаболические процессы существ, где смерть является неизбежностью, возникла необходимость в гибком механизме, обеспечивающем регенерацию, порожденную случайными травмами с их непредвиденными характеристиками, необходимость в механизме самозапуска и самоограничения. Он и осуществился через нуклеотиды, легко изменяющие свое содержание в процессе несложных химических превращений. Стоп-кодоны вовремя останавливали процесс, а в случае нужды они же и расширяли его возможности. Очевидно, в меру обогащения генома сложно устроенных организмов в такие превращения будут вовлекаться и другие нуклеотиды.
Теперь известно, что репликацию ДНК осуществляет не одна только полимераза III, а комплекс из нескольких десятков белков, функции которых еще не расшифрованы. Можно догадываться, что там должны быть и такие, которые блокируют память о переходе от простых спо[133] собов добычи энергии к более сложным и эффективным. Если время репарации затягивается, метаболические процессы могут пойти по архаическому информационному пути, вылившись в нечто атавистическое, претендующее на самостоятельное существование, но явно к нему неприспособленное. Это - раковая опухоль. В процессе ее развития образуется не биоценоз, где часть подчинена целому, а смесь дифференцирующихся "на ходу" клеток. При отсутствии признаков альтруистического поведения, свойственного нормальным соматическим клеткам, там возможен отбор на выживание в процессе смены поколений, а, следовательно, и появление форм, стойких к лекарственным препаратам с последующим горизонтальным разносом генов. Поэтому так важно найти первопричину канцерогенеза.
В медицине известны случаи исследования метаболической зависимости этой болезни от аминокислот: так, разработанная в свое время терапия, садящая опухоль на "аспарагиновую диету" в некоторых случаях оказывалась эффективной.
Считаем, что необходимо заняться веществом, чья полифункциональность указывает на его эволюционную консервативность. Оно играет определенную роль в расширении "поля возможностей" для клеточного метаболизма через изменение содержания двух стоп-кодонов, легко превращающихся в глутаминовые. Какой-то из них, либо оба сразу становятся подобны "залипшей кнопке" - сигнал бедствия. Это и есть "костяк" того механизма, на который организм реагирует вполне адекватно, но неадекватно оценивая свое состояние: нарушение в петле обратной связи.
Да простят нам специалисты "поэтические вольности", но мы позволим себе еще одну. В карпатских легендах есть образ нявки. Это погибшие во время стихийных бедствий девушки, умоляющие живых о помощи. Кто пойдет, движимый таким естественным чувством сострадания, на этот зов и вовремя не остановится, - обречен.
Где же находится этот "взывающий о помощи фантом" в живой клетке?