Чергове інтерв`ю рубрики «ПАРАЛЕЛЬНІ СВІТИ» присвячене дивним прадавнім створінням, які сьогодні мешкають у наших живих клітинах, і по суті, стали їх енергетичними станціями - мітохондріям.
Перші загальні спостереження про внутрішньоклітинні структури, у тому числі мітохондрії, були опубліковані у науковій літературі у 1840-х рр. Затим, у 1890 р. німецький патолог і гістолог Річард Альтман (Richard Altmann; 1852-1900) визнав їх клітинними органелами та назвав “біобластами”. А ось сам термін “мітохондрія” у сучасну науку запровадив німецький мікробіолог Карл Бенда (Carl Benda; 1857-1932). Сталося це лише у 1898 р. Бенда одним із перших застосував мікроскоп для вивчення внутрішньої будови клітин. Використовуючи фіолетові кришталики, він відкрив існування сотень крихітних тіл у цитоплазмі еукаріотичних клітин і припустив, що саме вони підсилюють структуру клітин. Через схильність до утворення довгих ланцюгів першовідкривач запропонував назву - мітохондрія, тобто “ниткоподібна гранула”.
Про величезне значення малих структур (органел) у житті кожної нашої клітини ми спілкуватимемося з радіобіологом, біофізиком, доктором біологічних наук, завідувачкою лабораторією клітинної радіобіології Національного наукового центру радіаційної медицини НАМН України Галиною Лавренчук.
****
- Галино Йосипівно, знаю, що не перше десятиліття ви вивчаєте механізми біологічних ефектів у клітин та їхніх нащадків (in vitro), зумовлених впливом радіації. Можете сказати - “Я вас відчуваю на клітинному рівні”?
- Так. (Чарівно, але стримано усміхається. - О.Р.)
- Будемо з’ясовувати… Одна з недавніх новин занепокоїла: розумні люди гірше розмножуються, тоді як рівень інтелекту падатиме й надалі. За нинішніх темпів через п’ятсот років зниження IQ індивіда складе мінус 15 балів, а падіння IQ людської популяції втратить 30 балів - це занепад цивілізації. Як ви вважаєте, чи повернемося ми на пальми?
- Не дарма кажуть: минуле і майбутнє - це фантазії.
- Дякую, Галино Йосипівно, що заспокоїли.
- Прошу, звертайтеся.
- А по суті питання?
- Думаю, що на дерева ми не повернемося. Але це буде зовсім інше суспільство. Як свідчать останні дослідження генетиків, людство, схоже на те, справді втрачатиме рівень IQ. Адже ми дуже мало читаємо.
- Є острах, що ми розучимося споживати чи накопичувати і систематизувати знання?
- Отримувати нові знання. Бо ж розум еволюцією дається, аби людина здобувала нові знання. Наприклад, я ніколи не забуваю крилатий вислів Сократа: “Я знаю тільки те, що нічого не знаю, але інші навіть цього не знають”. Коли байдуже - індивід чи суспільство стверджує: “Я знаю все”, вони не зупиняються у розвитку, а починають деградувати.
- З іншого боку, еволюцію не зупинити. Основними її рушіями ви, сучасні вчені, називаєте такі: мутагенез (процес появи нових мутацій), природний відбір (виборче генне розмноження) і генетичний дрейф. За що людству першим хапатися?
- Справа в тому, що у відношенні до людства природній відбір не працює… Тому що нами рухає не природній відбір.
- Бінго!
- У людства завжди є шанс зберегти навіть слабке, безпомічне, хворобливе… Бо ми ж - люди! Нам совість і віра не подарує відмовитися, скажімо, від дитини-аутиста, хоча ми справді маємо справу із хромосомною аномалією. Тому за рахунок мутацій, за рахунок розвитку генетичних змін і надалі триватиме еволюція людства.
- З’ясували: природній відбір не зарадить…. Але свіжа статистика невтішна. Чоловіки, схильні отримати ґрунтовну освіту, до 30 років не продукують потомство. Тобто такі індивіди батьками стають після 30-ти, а репродуктивний вік жінки обмежений приблизно 40-ка роками. Тож, аби залишити по собі геніальне потомство, часу катма.
- Тут теж перебільшення. По-перше, сучасні жінки мають значно довший репродуктивний період, принаймні - довший, ніж у чоловіків.
- Від чого він залежить?
- Від чоловіків. (Грає усмішкою. - О.Р.) Так ось. Зважаючи на різні ендокринні доповнення, жінка здатна і в 65, і 70 років народити дитину, а 50-55 років - це, взагалі, нормальний вік. По-друге, якщо не забувати, що людство прагне подовжити вік життя омолоджувальними курсами, newage-терапіями, то і сам репродуктивний вік жінки природньо продовжуватиметься. Хочу повернутися до початку запитання…
- Будь ласка.
- “Чому чоловіки не заводять дітей до 30 років?” Здається, що розумні чоловіки народжувались у всі віки, а одружувались - у будь-якому віці… Такі ніколи не переймалися - їм 20, 25, 30 чи 35. Із здобуттям ґрунтовної освіти проблема, схоже, не пов’язана. Як на мене, то суто соціальний аспект. Подивіться самі… Сьогодні і чоловіки, і жінки намагаються спочатку зробити кар’єру, а вже потім, якомога пізніше - народжувати нащадків.
- Схожа, що сучасна тенденція - кар’єристками здебільшого прагнуть стати саме молоді жінки…
- Ви маєте рацію, на жаль. Дивлячись на соціально млявих чоловіків, частина жінок вирішує особисто кермувати власним життям. Що в цьому поганого?
- Інтродукцію ми завершили, тепер, власне, - тема. Нещодавно мене вразила книжка-бестселер “Біохакінґ мозку” американського підприємця, спеціаліста із харчування Дейва Еспрі (Dave Asprey; 1973). Автор запропонував революційну методу, як за два тижні прокачати мозок і “зламати” механізм старіння. Ви щось чули про це?
- Краєм вуха. Але, як на мій погляд, будь-яке втручання в людський мозок, матиме непередбачувані наслідки. Це - як палиця з двома кінцями.
- Чому?
- Можемо отримати несподівану, навіть непередбачувану реакцію мозку.
- Тим часом дві незалежні групи американських науковців перевірили дослідника - до і після проведення експерименту - і виявилося, що Дейв Еспрі збільшив IQ на 20 балів та скинув 30 кг. Таке можливо?
- У подібних випадках я завжди згадую кінокомедію “Чародії” режисера Костянтина Бромберга: - “Бачу мету, не бачу перешкод”. (Сміюся довго. - О.Р.) Кожна людина, яка має мету, справді важливу для неї, такий собі потужний внутрішній імпульс, - прагнутиме її досягти.
- Тут ми підійшли до найголовнішого. За Дейвом Еспрі, вся справа у найдрібніших і найдавніших мешканцях наших клітин - мітохондріях. Як науковець, який досліджує той праобраз первісного комп’ютера, що розкажете про них?
- Скажімо так, я досліджую не самі мітохондрії, а, взагалі-то, клітини: їхню структуру, функціональні властивості, морфологію. А мітохондрії? Вони - один із видів органел. Насправді це надзвичайно цікава тема. Адже у своєму складі мітохондрії містять ДНК!
- Перепрошу, я вперше чую слово “органела”. Можете пояснити, що це? Бактерія?
- Ні, не бактерія… Органела (або: органоїд) - це складова клітини, внутрішньоклітинна структура, яка виконує різні функції для підтримки діяльності самої клітини. Походження вона веде від прокаріота, тобто від найпростішої бактерії, одноклітинного живого організму, у якого відсутнє оформлене клітинне ядро. За час еволюції мітохондрія настільки змінила структуру і фізіологічні процеси, які в органелі відбуваються, що навіть набула власне ДНК. І це - в середині клітини.
- Наскільки відомо, на Землі мітохондрії з’явилися півтора мільярда років тому. Що було до них і яка історія їхнього походження?
- Думаю, що в складі клітини не визначити так впевнено вік органели.
- Для людства важливо, що мітохондрії навчилися поглинати кисень і виробляти речовину, відому як аденозинтрифосфорна кислота, або АТФ.
- У результаті хімічних реакцій із речовин, які надходять в клітину, мітохондрії можуть синтезувати макроерги (хімічні зв’язки окремих органічних сполук, розщеплення яких призводить до виділення великої кількості енергії. - О.Р.). Іншими словами, й аденозинтрифосфорну кислоту також. У свою чергу, саме АТФ дає можливість клітині ділитися, здійснювати інші фізіологічні функції: синтезувати білки, синтезувати гормони, синтезувати ДНК, інші біологічно активні речовини.
- Мітохондрії дають можливість чи забезпечують?
- Всі ці та інші процеси у клітині вони забезпечують. Є ще одна, украй важлива річ, яку у людській клітині проводять мітохондрії! Це - окисно-відновлювальні реакції. А ще - безкисневий шлях.
- Не зрозумів, Галино Йосипівно...
- Якщо клітина потрапляє в скрутне становище, скажімо, пошкоджується, отруюється важкими металами чи радіаційним випроміненням, тоді в мітохондріях вона має можливість синтезувати макроерги, навіть без наявності кисню!
- Неймовірно, то якийсь непомітний джин велетенської потужності!
- Це досить складний і дуже повільний метод, але в нашій клітині еволюція його створила. Можна сказати, що мітохондрії дозволяють клітинам виживати у надскладних умовах.
- Щось схоже на мурах - санітарів лісу?
- Ні, набагато складніше. Можна сказати так: мітохондрії – це енергетичні станції клітин. Не електричні, а саме енергетичні! Адже органели відповідальні за всі типи зв’язків: хімічні, електричні, навіть комунікативні. Бо мітохондрії сприяють перенесенню інформації через мембрани клітин.
- Чи можна сказати: весь рух, уся динаміка людських клітин забезпечується мітохондріями?
- Скажу так: там, де клітина потребує енергії, з’являються мітохондрії.
- Ми вже, власне, почали говорити про будову… Виправте мене, якщо я помиляюся, мітохондрії мають дві мембрани (внутрішню, як на мене, це - блок живлення), і зовнішню - (монітор), а також власний спадковий матеріал у вигляді ДНК (типу системний блок). Чи такі паралелі можна проводити?
- Ні, такі прості паралелі я би не проводила. Органела - набагато складніша структура, аніж будь-який найпотужніший комп’ютер. Набагато складніша…
- Що нагадує мітохондрія?
- Для початку - про будову. Справді, мітохондрія складається із двох фосфалюгідних мембран, але внутрішня мембрана має надзвичайно складну структуру. Вони називаються кристи. Ось, бачите. (Показує у розгорнутій заздалегідь книжці. - О.Р.) Саме на цих кристах і відбуваються різні хімічні, біохімічні та фізіологічні процеси. Ще одне… Порівняно із кількістю ДНК в ядрі, клітин у мітохондрії ДНК не стільки багато, але органели мають можливість самі синтезувати деякі білки та ферменти, необхідні для функціонування самої мітохондрії. Розумієте?
- Отже, мітохондрія може сама себе полагодити, не звертаючись за допомогою до клітини?
- Справді, це надзвичайно складна структура. Органела схожа на матрицю, наповнену речовинами: білковими структурами. Тут відбувається жвавий рух, обмін енергетичними матеріалами. Між іншим, якщо ми сьогодні споживаємо цифрову інформацію через екран монітора, в мітохондрії теж щось подібне спостерігається. Але, на відміну від комп’ютера в органелі здійснюються також і матеріальні процеси. Спілкуючись із клітиною, мітохондрії, наприклад, активно постачають їй цитоплазму.
- Це якийсь живий симбіоз на мікрорівні?
- Саме так! Клітина і мітохондрія не можуть жити одне без одного. Бо не забезпечують одне одного, а працюють в комплексі.
- І що це дає?
- Життя. (У задумі усміхаюся: прості відповіді на складні питання завжди вражають. – О.Р.) У всіх його проявах…
- Ці маленькі фіолетові органели, не бактерії (тепер і я - розумний), стали рушієм генезису всього живого…. Протягом мільярдів років нові гібридні клітини еволюціонували, перетворившись на тварин, а зрештою, і людей.
- Це дуже спрощена теорія. Дуже спрощена. Ось дивіться: прокаріоти існують досі. Як самостійні живі біологічні одиниці. І клітини, які мають лише дві мітохондрії, - сперматозоїди, також мають право на життя…
- Ще й як мають!
- … і спокійно живуть з двома, а не з півтора тисячами органел. Те, що завдяки мітохондріям почалася еволюція від нижчих до вищих істот, - я би не говорила. Такі процеси пов’язані із генетичним матеріалом, що зберігається в ядрі клітини. Це він відповідає за все, навіть за співпрацю із мітохондріями. Повірте, клітина - навдивовижу складна структура. Якщо порівняти її із комп’ютером, скажу: жодна ЕОМ, будь-якої потужності, за складністю ніколи не наблизиться до клітини. Комп’ютер - то машина, хай у майбутньому він навчиться самостійно мислити і таке інше, але ніколи він не наздожене у розвитку клітину.
- Чи існує відмінність у кількості органел, які енергетично забезпечують клітини м’язів і клітини мозку?
- У м’язах їх більше.
- А в клітинах сітківки ока, клітинах серця?
- Звісно, вони там є у достатній кількості. Утім, їх там менше. По-перше, у тих органах тривають в основному біохімічні процеси, обмін месенджерами (первинними та вторинними посередниками), тоді як клітини м’язів до всього ж постійно тримають фізичне навантаження. А це потребує багато енергії.
- Це основна відмінність?
- Так. Решта біохімічних процесів практично однакові у мітохондрій, що працюють у клітинах різних органів людського тіла. Хіба що, в залежності від тканини, органели можуть бути більш напруженішими, або менш напруженішими.
- Чи можна сказати, що людська клітина у середньому містить до двох тисяч мітохондрій, але клітини мозку, сітківки, серця вимагають більше енергії, тому містять до десяти тисяч мітохондрій?
- Не знаю. Такі підрахунки мені на очі не потрапляли.
- Я читав про це в американській науковій пресі.
- Стверджувати не беруся, можливо. Відверто кажучи, таких повідомлень я не зустрічала. Може, уваги не звертала. Може бути, бо клітини м’язу серця чи легенів працюють усе життя людини. А за логікою речей, клітини, які багато працюють, мусять мати більше енергії.
- Є версія, що в людському організмі живе близько квадрильйона мітохондрій. Це значно більше, ніж у кишковику! Чи резонно у даному випадку говорити про якісь кількісні параметри?
- Головне в іншому: мітохондрії забезпечують і клітину зокрема, і весь організм енергією. Та й що нам, вченим, скаже оте число - квадрильйон? Звертає увагу інше: функції бактерій у кишковику та функції органел у клітині зовсім різні.
- Тут саме ми наблизилися до головної проблеми. Найрозповсюдженіша причина погіршення роботи мітохондрій - старіння. У період від тридцяти до сімдесяти років органели у людському тілі вполовину знижують продуктивність! Яка причина?
- Не вік, а отруєння. Тільки хочу, щоб ви зрозуміли, йдеться не про отруєння неякісними харчами, а отруєння в широкому сенсі того слова. Йдеться про блокатори певних процесів, які ззовні потрапляють у клітину.
- Які саме блокатори маються на увазі?
- Важкі метали, радіонукліди, зловживання ультрафіолетом, неправильний температурний режим і таке інше. Навіть електромагнітні хвилі, що випромінюють високовольтні лінії! Такі блокатори викривляють роботу мітохондрій, викликаючи енергетичний збій всієї життєдіяльності клітини. Адже мембрани у мітохондрії - це ті ж самі провідники.
- Отож, у середньому сімдесятирічний чоловік отримує половину клітинної енергії в порівнянні з тридцятирічним. Дайте пораду, Галино Йосипівно, як завчасно не ставати стариганем?
- Весь ваш організм має жити за правилами. Думаю, кожен їх прекрасно знає: чисте повітря, свіжа, висококалорійна їжа, відсутність стресів. В останньому випадку відбувається утворення вільних радикалів і стрес-факторів, які теж впливають на самопочуття людини.
- Це коли імла в очах та голова макітриться?
- У кого - як. Когнітивний дисонанс - діло індивідуальне. З іншого боку, організм не може жити в ідеальних умовах; завжди існують коливання. Зверніть увагу, наскільки розумна Природа: під час еволюції вона завбачливо створила демпферну смугу, відхилення від якої не виводить із ладу ні клітину, ні весь організм.
- Перепрошую, якщо поставлю дивне запитання…
- Будь ласка.
- Світ тепер в усьому шукає мораль. Як впливає моральний стан людини на вік та активність мітохондрій?
- Як вам сказати... Безпосередньо - ні. Але за будь-якого психологічного стану, який є відхиленням від морально-етичних норм, людина опиняється у стресовій ситуації, а значить, в організмі виробляються певні стресові речовини, для виведення яких із клітини потрібна додаткова кількість енергії. Питанням це ще ніхто не досліджував, але, схоже, такий висновок має впливати.
- Цікаво, а як науковці називають, як ви сказали, оті “стресові речовини”?
- Одним терміном не визначити. Білки шоку, вільні радикали, активні форми кисню. Ви вважаєте, один механізм викликає стрес у клітині?
- А що: ні?
- У тім-то й справа. І кожен продукує власні стресові речовини, які в підсумку блокують і пригнічують діяльність мітохондрій. Зменшується кількість вироблених макроергів; як результат, нижчає функціональна активність клітини. А це можуть бути клітини мозку, клітини серця, клітини ендокринної системи…
- Чи спостерігається залежність між моральним станом індивіда, тривалістю життя мітохондрій та віком людини?
- Звісно, моральний стан впливає на вік життя. Але цю залежність лише одними мітохондріями не пояснити. Факторів чимало…
- Яке місце мітохондрій у цьому комплексі причин?
- Скажімо так: на самому початку.
- Скільки живуть мітохондрій? Як відбувається їхнє відновлення в клітині?
- Мітохондрії розмножуються методом брунькування, що і свідчить про їхнє походження від прадавніх прокаріот, тобто від найпростіших бактерій. Відбруньковуючись одна від одної, органели здатні утворювали структури та ланцюги, у такий спосіб вони самостійно омолоджуватися. Про період життя - не скажу.
- Виходить, причина не в тому, що клітини старіють, а в тому, що мітохондрії не дають належної кількості енергії клітинам?
- А чому вони не дають?
- Я - не генетик, тим паче, не біофізик.
- На мою думку, у клітинах людського тіла триває накопичення різних типів шлаків - речовин, що заважають нормальному функціонуванню і блокують важливі процеси. Адже наші з вами організми не в коконах живуть, а ті зовнішні негаразди, в які ми потрапляємо чи які ми переживаємо, спричиняють сповільнення роботи мітохондрій. Адже з роками в них нагромаджуються продукти метаболізму, які, між іншим, можуть і не виводитися.
- Причини мітохондріальної дисфункції нами названі: дефіцит поживних речовин, гормональний дефіцит, токсини, стрес тощо. Що ви порадите, як обґрейдити приватну енергетичну станцію кожної людини?
- Важко давати поради, коли не бачиш конкретної людини, не знаєш її способу життя, психологічного та фізіологічного стану. Кожному індивіду властиві свої механізми. Ось, наприклад, з’явилася модна стрес-дієта - схуднення без їжі та води.
- Трохи детальніше, Галино Йосипівно?
- Йдеться про аутофаґію. Це принцип харчування, що допомагає зберегти молодість і здоров’я. Його відкрив японський вчений Йосінорі Осумі (大隅 良典 О; 1945), за що три роки тому отримав Нобелівську премію з медицини. Суть проста: коли ми голодуємо певний час, клітини переробляють все старе, непотрібне, а в підсумку - омолоджуються. Як свідчать дослідження , ті, хто вживає їжу з 8:00 до 20:00, менш здорові, ніж ті, хто харчується з 8:00 до 14:00.
- Так, я читав: коли “вікно харчування” (період вживання їжі) із 12-14 годин скорочується до 6-8 годин, менше ризиків захворіти на діабет, анемією, ожиріння.
- У методиці аутофаґії тепер я не впевнена.
- Чому?
- Сама, було, спробувала, на жаль, ніяких рішучих змін зі мною не відбулося.
- Хочете почути, що американець Дейв Еспрі порадив усім тим, хто прагне позбутися мітохондріальних дисфункцій та підвищити активність органел?
- Дуже цікаво.
- Цитую за бестселером “Біохакінґ мозку”: - “Харчування найвищої якості; належний водний баланс; киснева терапія за рахунок виконання дихальних вправ; поліпшення кровообігу; стабілізація рівня цукру в крові; оптимізація рівня гормонів; детоксикація організму, подальше уникнення токсинів; використання більш якісного освітлення”.
- Це я називаю “здоровий спосіб життя”. (Довго, дуже довго сміюся. - О.Р.) Та в даному випадку йдеться про ідеал: життя десь на фермі, поза мегаполісом, подалі від цивілізації… У звичайних людей такого не буває. У принципі - бути не може.
- А якщо гайнути на іншу планету, із чистою екологією?
- Хіба що…
- Що на закінчення розмови порадите читачам?
- Стежте за собою, за станом власного організму. Можливо, ви навчитеся помічати енергетичний стан клітин. Наведу такий простий приклад. Вимкніть у будь-якому приватному будинку електрику, що відбудеться? Холодильник не працює, плита не працює, кондиціонер не працює, водний насос не працює, телевізор не працює, комп’ютер і модем не працюють, навіть туалет не працює. Що ми робимо?
- Телефонуємо в Київобленерго і волаємо: - “Трясця його матері, увімкніть мої мітохондрії”
- (Щиро сміємося)… Я забула: телефон теж не працює. Ось вам яскравий приклад, яке саме місце посідають і яку роль відіграють органели у житті людської клітини.
- Дякую, Галино Йосипівно, за прекрасну розмову.
- Спасибі і вам.
***
- І наостанку, яку цікаву тему ми з вами могли б проанонсувати?
- Хотілося поговорити про “Помсту Сталіна”.
- Не зрозумів?
- Є дуже цікава рослина. Завезли її в Україну, аби збільшити виробництво кормів для великої рогатої худоби. Але виявилося: отримали не силосну культуру, а бомбу уповільненої дії! Ця страшна рослина у нас не лише прижилась, а заповнила цілу нішу. Росте вона під два метри…
- Невже борщовик?!?
- Так, латиною він називається Heracleum. Якщо його випадково зачепити, з’являється пухир із некрозною тканиною… Цього літа я бачила безтурботних підлітків, які бавилися біля плантацій борщовика, якщо вони вкриються соком "Помсти Сталіна”, - дітей не врятувати.
- Жахливо, але цікаво. Утім, далі - іншим разом.
- Гаразд.
Олександр Рудяченко. Київ.
Фото з архіву Галини Лавренчук