«Феноптоз, або Запрограмована смерть організму»

Самогубство бактерій

• Самурайський закон біології
• Загадка дифтерійного токсину
• Септичний шок
• Старіння організму — особливий випадок феноптозу?
• Ще раз про теломери
• Інфаркт, інсульт, рак: хвороба чи закономірність?
• Ув’язнення

Ми здатні побачити тільки те,

що одного разу вже десь бачили.

Ф. Пешоа

Історія питання

Понад вісімнадцять століть тому римський лікар і природознавець Гален запропонував термін «апоптоз», що в перекладі з грецької означає «листопад». Так він назвав процес, що обумовлює опадіння листя восени. З добре відомого факту, що листя опадає тільки з живих дерев, зламані ж йдуть в зиму з побурілою, але неопалим листям, Гален зробив висновок про «запрограмованість» (кажучи сучасною мовою) осіннього відмирання листя. Очевидний його біологічний сенс: зимові сніги зламають гілки, якщо вони своєчасно не позбудуться листя.

Сьогодні в загальних рисах ясний механізм явища, на яке звернув увагу стародавній вчений. В урочний день і годину клітини, що формують основу черешка листа, здійснюють акт самогубства. В результаті механічна міцність кріплення зменшується, лист вже не може втриматися а гілці, і його забирає порив осіннього вітру.

Численні дослідження останніх двадцяти років переконливо показали, що здатність до самогубства притаманна не тільки клітинам черешка. Швидше це невід’ємна властивість живих клітин, що належать до самих різних типів, і у рослин, і у тварин (не виключаючи і людини). З легкої руки Галена апоптозом стали називати всі випадки запрограмованої смерті клітин. Самоліквідуються, наприклад, багато ембріональних клітин, що стали непотрібними в процесі розвитку; клітини імунної системи, що виробляють антитіла до своїх власних білків; клітини з пошкодженим геномом, а також «бездомні» клітини, що випадково опинилися поза рідною тканиною. Останній випадок особливо цікавий. Виявилося, що в міжклітинній рідині є особливі білки, специфічні для кожної тканини. Ці білки сорбуються на поверхні клітини і придушують в них якусь систему, що генерує сигнал самогубства. Покинувши свою тканину, клітина втрачає ці білки, заборона зникає, і в результаті клітина закінчує з собою. У якомусь сенсі клітина багатоклітинного організму нагадує глибокого іпохондрика, якого потрібно постійно утримувати від спокуси покінчити рахунки з життям, вмовляти: «Живи далі!»

Апоптоз — це складний процес, жорстко регламентований у часі і просторі. Його здійснює велика група білків, спеціально створених в ході еволюції. При апоптозі клітина розбирає складові її біополімери (білки, нуклеїнові кислоти тощо) на мономери, які потім використовуються іншими клітинами.

Програми самоліквідації діють не тільки на рівні клітини, але також на субклітинному і надклітинних рівнях. Нещодавно з’ясувалося, що самознищуватися можуть мітохондрії — внутрішньоклітинні органели, відповідальні за енергозабезпечення. Вони окисляють поживні речовини киснем, а вивільнену при цьому енергію перетворюють на універсальну енергетичну валюту — АТФ. Самогубство мітохондрій я назвав мітозом з анології з апоптозом. Мітоптоз відбувається, наприклад, якщо мітохондрія починає утворювати з кисню не воду, а супероксид O₂ — попередник вельми отруйного гідроксильного радикала ОН^—. Поява ОН^— запускає програму, що веде до самоліквідації мітохондрії, що «впала в єресь».

Водночас добре відомо, що в процесі індивідуального розвитку деякі органи виникають, щоб потім зникнути. Нещодавно з’ясувалося, як зникає хвіст у пуголовка, що перетворюється на жаба: сигналом служить гормон тироксин. Гормон посилає в апоптоз клітини хвоста, а звільнений «будівельний матеріал» використовується потім для зростання і розвитку жаби. Процес запрограмованого зникнення органів можна назвати органоптозом.

Отже, запрограмована смерть органели, клітини, органу. А чи може бути запрограмованою смерть всього організму і якщо так, то як її назвати? Продовжуючи аналогію, самогубство організму можна було б визначити як феноптоз. До випадків феноптозу слід було б віднести тільки такі смертельні наслідки, причина яких — активація якоїсь закладеної в організм програми. Нижче я спробую переконати читача в тому, що такі програми дійсно існують і парадоксальним чином відіграють істотну роль у підтримці земного життя та еволюції.

Закономірне питання: який може бути біологічний сенс феноптозу? На перший погляд смерть особини — збиток для популяції та виду. Однак це не завжди так, якщо особина існує не ізольовано від сородичів, а є членом спільноти. У цьому випадку можна уявити собі ситуацію, коли альтруїстична смерть індивідуума принесе користь групі. У принципі феноптоз міг би служити способом очищення спільноти від індивідуумів, що приносять шкоду або просто стали зайвими. Питання лише в тому, чи існують вроджені програми самогубства і чи дійсно вони включаються, коли особина стає небажаним членом спільноти.

Текст статті люб «язно надано редакцією журналу» Хімія і життя «.