Клетката – основата на живота

Когато вземем един микроскоп и поставим под него неподвижната материя, ще бъдем удивени от живота, който кипи вътре, както и от огромно му многообразие.

Колкото повече разширяваме резолюцията на микроскопа, толкова и повече нови форми ще се появяват, които са една в друга във фрактални модели, тъй като в природата съществува основният принцип, че „частта се съдържа в цялото, както и цялото се съдържа в една част.“

Независимо колко сложен и многопластов е нашият организъм, той е изграден от клетката и въпреки микроскопичните си размери, тя притежава цялата информация за нас в своето ядро.

Клетката е основната структурна, физиологична и генетична единица на растителните и животинските организми и в нея се осъществяват проявите на живота.

Клетъчната теория

Многоклетъчният организъм съществува, благодарение на съгласуваността и взаимовръзката между неговите съставни компоненти. В резултат на дългата земна еволюция, животът се е усъвършенствал, но тази сложна организация се крепи върху основата на клетката.

Клетката е главната насока в еволюционните процеси, като често я наричат „най-малката единица живот“. Тя притежава своя автономност, като може да съществува самостоятелно или да влиза в състава на много по-сложни системи.

С изобретяването на микроскопа е станало известно, че всички клетки са произлезли от предшестваща ги клетка. Според теорията обаче няма точна дефиниция за първата клетка, от която произлиза живата материя.

„Omnis cellula e cellula“

Всяка клетка възниква от вече съществуваща клетка.

Микроскопията е позволила на учените да вникнат по-надълбоко в устройството на природата и да открият, че животът не е възникнал спонтанно от неживата материя, а е произлязъл от живот.

Клетката – тази миниатюрна жизнена структура, проявяваща основните белези на живота, е открита благодарение на Робърт Хук, който е изобретателят на сложния микроскоп през 1665 година.

Той е този, който въвежда термина „клетка“, след като наблюдава малки пори, които приличат на килийки в срез от корк. Описанието на тези миниатюрни клетъчни структури Хук представя в своя труд Micrographia (книгата, в която той описва и изобразява с илюстрации наблюденията си под микроскоп).

Малко по-късно, през 1674 година, Антони Ван Льовенхук, нидерландски естественик и търговец, който имал страстното увлечение да изследва живата природа, забелязва непознат дотогава цял един нов свят.

Той пръв вижда клетка на живата материя, като наблюдава под своя микроскоп водораслото Spirogyra и нарича движещите се миниатюрни обекти „малки животинки“.

Льовенхук изпраща писмо до Кралското дружество в Лондон, в което описва този пълен с живот, микроскопичен свят, с което запалва огромен интерес сред кралските особи, които му идват на крака в дома, за да наблюдават революционното откритие.

Идеята, че основната структурна и функционална единица на живите организми е клетката, е на Теодор Шван (германски биолог) и Матиас Шлайден (германски ботаник). Клетъчната теория преобръща напълно представите за организацията на живота и поставя фундамента на съвременната биология.

Тя се доразвива от Рудолф Вирхов (германски патологоанатом и хистолог) и Робърт Ремарк (еврейски невролог и ембриолог), които откриват, че произходът на клетките идва от деленето на вече съществуващи клетки, с което и клетъчната теория се оформя от три основни постулата:

1.  Всички живи организми са съставени от една или повече клетки.
2.  Клетката е основната единица на живота.
3. „Omnis cellula e cellula“ – всички клетки възникват от вече съществуващи клетки.

Единният произход на материята

С този пробив в биологията, учените стигат до извода, че всичко живо произтича от единен източник, както гласят и възгледите на древните философски системи.

Многоклетъчните организми са изградени от специализирани клетки, формиращи по-сложни нива на организация в тъкани, органи и органни системи, но и продължаващи да поддържат своите автономни процеси.

Въпреки че клетките в сложните организми са различни и специализирани в структурно и функционално отношение, всички те произхождат от деленето на зиготата – оплодената от сперматозоида яйцеклетка, съдържаща гените и на двамата родители.

Генетичният материал се комбинира и зиготата преминава през бързи митози (делене на клетката, чрез равното разпределение на генетичния материал от майчината клетка на две дъщерни).

Зиготата се дели на 2, 4, 8, 16, 32, 64 и така нататък, като първите две делителни бразди възникват по вертикалата на зиготата, а третата по екватора й.

Така се образуват морулата (16-32 клетки), които съставят бластулата – сферичното образувание, от което се развива многоклетъчният организъм.

Чрез сложни промени на нагъване тя се превръща в гаструла, с което започва и органогенезата (диференцирането на клетките и формирането на тъканите и органите).

Първите 8 клетки са единствените, които остават през целия живот на човека от зачатието до смъртта му, а всички останали близо 30 трилиона клетки преминават през свой жизнен цикъл и се обновяват на всеки 7 години.

За да изпълняват функциите си, ембрионалните стволови клетки преминават през диференциация – специално обучение, след което заемат своето специфично място в организма. Стволовите клетки са основната суровина на тялото, като при възрастния организъм се намират в костния мозък.

Строеж на клетката

В зависимост от отредената си роля в организма, клетките се различават помежду си като строеж и състав, но при всички се съдържат три основни компонента:

• Клетъчна мембрана – граничната среда на клетката, през която преминават вода и хранителни вещества. Тя притежава свойството избирателна пропускливост, като решава кои молекули могат да влизат в клетката и кои да излизат.
• Наследствено вещество – дали ще е РНК или ДНК, ще бъде в обособено ядро или не, всички организми и микроорганизми са получили пакет с информация и команди от предшествениците си.
• Цитоплазмена среда – вътрешната течна среда, която представлява полутечна смес, наподобяваща суров яйчен белтък, в която протичат жизнените процеси на клетката.

Сред клетъчните органели са:

• Рибозоми – участват в синтеза на белтъци.
• Центрозома – има функция при митозата (клетъчното делене)
• Лизозоми – изпълняват литични (разграждащи функции), чрез които се смилат приетите вещества в клетката.
• Цитоскелет – скелета на клетката, изграден от белтъчни нишки.
• Зърнест и гладък ендоплазмен ретикулум – синтез на триглицериди, фосфолипиди, стероидни хормони, протеини и др.
• Апарат на Голджи – изпълнява функции на модифициране и пакетиране на белтъците и др.
• Митохондрии – в тях се преобразуват приетите хранителни вещества в енергия, като често ги наричат енергийните фабрики. Интересното при тях е, че те имат собствена ДНК и мембрана.

Според някои хипотези митохондриите са едноклетъчни организми, които преди много години са започнали да живеят с нас в симбиоза. Те преобразуват в енергия поетата храна, но и изискват разход над 50%.

Академик Миронова и нейният екип са наблюдавали, че след период на гладуване митохондриите напускат клетките и се активира центрозомата, която прехвърля тялото към друг източник на енергия от пространството или известен още като прана.

• Клетъчно ядро – в него се съдържа генетичният материал – ДНК, под формата на старателно опаковани и силно преплетени една в друга нишки – хромозоми. В ядрото се осъществява жизненоважният процес на репликация – удвояването на ДНК, при който участва огромен комплекс от ензими и белтъци, следящи за правилното протичане на процеса.

Този процес осигурява точно копие от генетичния материал, който се предава на всяка клетка, както и от поколение на поколение, затова и той е един от най-сложните процеси, в които всеки ангажиран ензим следи процеса да се случи с голяма точност.

• Ядърце – суборганел в клетъчното ядро, в което се схраняват рибозоми, РНК и белтъци.
• Хроматин – комплекс от ДНК и белтъци, който подпомага спирализацията на ДНК в компактна форма и предотвратява рисковете от увреждането й.

Еукариоти, прокариоти и археи

В зависимост от това дали генетичният материал е разположен в ядро, клетките се разделят на два основни типа:

1. еукариотни (съдържащи ядро)
2. прокариотни (не съдържащи ядро)

След откриването на архебактериите, които имат сходства както с прокариотите, така и с еукариотите, се обособява ново царство на археите.

Интересното при тях е, че те живеят на изключително екстремни места като геотермални извори, в алкални или кисели води, нефтени и радиоактивни отпадъци и дори някои от тях се намират в Марианската падина.

Според някои учени археите (архе – древен) са предшествениците на еукариотите и прокариотите, поради условията, в които живеят (предполага се, че в ранните етапи атмосферата се е състояла от сероводород, метан, амоняк и др. токсични за нас газове).

Според други изследователи и трите вида имат общ прародител, който се разделя на трите клона – прокариотни, археи и еукариотни.

Клетъчна комуникация

В нашето тяло има над 30-40 трилиона специализирани клетки. Въпреки това главозамайващо число, клетките в един организъм са в постоянно взаимодействие и синхрон, като общуват помежду си.

Благодарение на този процес, известен като клетъчно сигнализиране, се запазва стабилна вътрешна среда – хомеостаза.

За да осъществяват взаимодействие и да предават информация помежду си, клетките имат специфични методи. От съгласуваността и взаимната координация между различните клетки, зависи цялостното състояние на организма. Клетъчната комуникация бива:

• междуклетъчна – предаване на сигнали между клетките
• вътреклетъчна – предаване на сигнали вътре в клетките

Предаването на информация между клетките в организма се осъществява чрез различни химични пратеници, които играят ролята на вестоносци из различните части на тялото. Те биват:

• хормони
• невротрансмитери
• цитокини
• електрически стимули

Клетъчната сигнализация е много важна за многоклетъчния организъм, без която просто би настъпил пълен хаос. Чрез този процес се запазва оптималното състояние на организма и се осъществяват жизненоважни процеси като:

• имунен отговор
• клетъчно делене
• генна транскрипция
• възприятие на светлина и др.

Заключение

С откриването на клетката пред човечеството се открива и цяла една нова вселена, която съществува едновременно в нас, както и ние в нея.

Неслучайно Фридрих Енгелс, един от основоположниците на марксизма, определя клетъчната теория сред най-значимите открития на 19 век.

Ако можехме и ние като индивиди в обществото да намерим такъв невероятен синхрон и взаимна координация, като нашите клетки в организма, може би щяхме да живеем в един много по-добър свят.