Андрей Сазонов - Мифы о микробах и вирусах. Как живет наш внутренний мир

Колонии микроорганизмов, с одной стороны, имеют сходство с многоклеточным организмом, а с другой – с социальной организацией таких многоклеточных организмов, как, например, муравьи. Почему и с муравьями тоже? Да потому что однотипные клетки многоклеточного организма выполняют одинаковые функции, а одинаковые муравьи могут выполнять разные функции, совсем как микроорганизмы. Если в нашем теле клетки печени существенно отличаются от клеток кожи, то защитные пленки образуют не какие-то особые бактерии, а те же самые, которых эти пленки защищают.

Знакомо ли вам слово «матрикс»?

Матрикс– это не матрица, а вещество, заполняющее определенное пространство. Матрикс бывает разным. Так, например, ядерный матрикс формирует основу клеточного ядра. Клеточный матрикс заполняет клетку. А есть еще и внеклеточный или межклеточный матрикс – смесь различных веществ, в которой находятся клетки одноклеточных и многоклеточных организмов.

В чем заключается революционный, точнее – эволюционный смысл внеклеточного матрикса? В том, что его образование явилось решительным, если можно так выразиться, шагом к объединению разобщенных клеток в единое целое. Клетки начали формировать общую среду, которая объединяла их в единое целое (колонию), защищала их и давала возможность общаться друг с другом – ведь именно во внеклеточный матрикс выделялись «сигнальные» вещества дистанционного действия.

И вы после этого продолжаете считать микроорганизмы «просто отдельными клетками и ничем больше»? В таком случае вы сильно заблуждаетесь.

Не стоит наделять микроорганизмы неким разумом, но и не стоит считать их колонии сборищем обособленных клеток. Истина, как это часто бывает, находится где-то посередине. Маятник качнулся вправо, затем – влево, а вот там, где он остановится, и нужно искать истину.

В общем и целом мы в этом вопросе разобрались. Теперь давайте рассмотрим несколько интересных примеров.

Не так давно у некоторых бактерий, например у условно-патогенной [10] Условно-патогенной – то есть могущей при определенных условиях (но не обязательно), например при снижении иммунной защиты, вызывать заболевания у человека или животных. Условно-патогенные микроорганизмы являются нашими естественными «сожителями». палочковидной бактерии Алкалигенес фекалис (из названия должно быть ясно, где ее впервые обнаружили), была найдена такая структура, как экстрацеллюлярные, то есть внеклеточные, газовые баллоны. Эти баллоны представляют собой заполненные газами (например, кислородом) пузыри, расположенные во внеклеточном пространстве.

Нетрудно догадаться, для чего нужны клеткам подобные структуры. В водной среде экстрацеллюлярные газовые баллоны играют роль надувных лодок, повышая плавучесть сгруппировавшихся вокруг них клеток и облегчая их транспортировку. Кроме этого, баллоны хранят нужные клеткам для жизнедеятельности газы. Не для конкретной клетки хранят, а для группы клеток! Экстрацеллюлярные газовые баллоны – это общественное достояние, точнее – имущество. С этими баллонами могут быть структурно связаны гемосомы – небольшие тельца, содержащие аналог гемоглобина флавогемоглобин.

Скажите, пожалуйста, прообраз чего представляет собой расположенный во внеклеточном матриксе эстрацеллюлярный газовый баллон, окруженный гемосомами?

На что это похоже?

Конечно же на легкие (баллон), кровь (внеклеточный матрикс) и эритроциты (гемосомы). Каналы между клетками, объединяющие их внутреннюю среду в единое целое, являются прообразом кровеносной системы. А оболочки, покрывающие колонии микроорганизмов, это прообраз кожного покрова. Эволюция, как уже было сказано, идет от простого к сложному, от одноклеточных колоний с «общественным имуществом» к многоклеточным организмам с набором органов и систем.

Вот вам еще одно «концептуальное» сходство колоний одноклеточных организмов с многоклеточными организмами – в ходе своего существования многие колонии последовательно проходят стадии медленного, но постепенно усиливающегося роста, бурного роста, замедления роста вплоть до полного его прекращения и стадию, в которой отмирание клеток может сочетаться со спорообразованием. Что это как не смена периода эмбрионального развития молодостью, молодости – зрелостью, а зрелости – старостью?

При всем сходстве между колониями одноклеточных и многоклеточными организмами есть одно существенное различие, которое предостерегает от прямолинейного параллелизма. Если программа развития многоклеточного организма заложена в его генах, то есть предопределена от рождения (так же, впрочем, как и программа развития одноклеточного организма), то рост и развитие колонии определяется в первую и главную очередь воздействием факторов окружающей среды. Вот грубый пример – если колония микроорганизмов получает достаточное питание, то она в подавляющем большинстве будет представлена вегетативными (то есть обычными) клетками. По мере ухудшения питания в колонии будет набирать обороты процесс спорообразования, все большее количество вегетативных клеток будет образовывать споры для того, чтобы переждать голодные времена. Если питание вновь станет достаточным, споры начнут превращаться в вегетативные клетки.