Всё о науке за 60 минут - Марти Джопсон

class="p1">Регенерация частей тела с давних пор была весьма популярной темой научно-фантастических рассказов и комиксов, но появилась она гораздо раньше и при этом в анналах науки. В 1744 году швейцарский учитель, а позднее довольно известный натуралист, Абрахам Трамбле, обучая детей знатного голландского политика, заметил нескольких необычных микроскопических существ в образце воды из пруда. Он назвал эти крошечные желеобразные сгустки гидрами, поскольку их многочисленные щупальца напомнили ему многоголового монстра из древнегреческих мифов. Не довольствуясь одним лишь наблюдением за этими странными существами, Трамбле решил с ними поэкспериментировать. В традициях науки XVIII века самым очевидным решением было разрубить одну из гидр пополам и посмотреть, что получится. К удивлению швейцарца и последующему шоку научного сообщества, гидра после этого не умерла, а превратилась в две новые гидры. Каждая половинка стала целым.

С тех пор был открыт целый ряд различных видов животных, которые имеют способность отращивать конечности или восстанавливать другие части тела. Самым известным примером, вероятно, является геккон – ящерица, которая обладает сразу несколькими замечательными «умениями». Прежде всего, она отлично передвигается по вертикальным стенам, что само по себе очень здорово, но не имеет никакого отношения к регенерации. Для нас же важнее то, что геккон может отбросить свой хвост при нападении хищника или другой угрозе, а затем отрастить новый в течение нескольких недель. Более того, оказывается, гекконы действительно успешно отращивают не только хвосты. Известно, что у них отрастают ноги, челюсти, внутренние органы и даже глаза. Если укус хищника не убивает геккона сразу, последний может восстановить те части, которые были потеряны или повреждены.

Немного больше о регенерации мы знаем из опытов с саламандрами, близкими родственниками гекконов. Саламандры обладают теми же регенеративными способностями, что и гекконы, хотя и не могут взбираться на вертикальные стены. Если саламандра теряет конечность, на ее месте образуется слой кожи, а затем клетки кожи превращаются в эмбриональные стволовые клетки. У стволовых клеток есть особый потенциал: вырастая, они могут трансформироваться в любой вид клеток, присутствующих в организме, и формировать различные типы тканей, такие как мышцы, кости, нервы и кожа. Стволовые клетки, способные создавать множество типов тканей, действительно необычны для взрослых особей животных. Но у человека есть несколько типов клеток, которые могут проделывать это, пусть и в ограниченном масштабе. Например, клетки костного мозга способны превратиться в любой из дюжины типов клеток крови, как красных, так и белых. И все же в организме взрослого человека нет клеток, которые могут создавать весь диапазон тканей, необходимых для восстановления конечности. Каким именно образом кожа над обрубком потерянной конечности саламандры трансформирует нужные клетки, до сих пор остается загадкой. Решающий сигнал межклеточного обмена еще не идентифицирован.

Кроме того, мы не понимаем, как происходит координация процесса отрастания конечности. После того как из слоя новой кожи формируются стволовые клетки, некоторые из них превращаются в мышцы, другие – в кости. И мы не знаем, что заставляет их это делать. Также большая загадка, как эмбриональные стволовые клетки определяют, где именно в конечности они находятся, когда начинать отращивать ногу, а когда прекращать. Пока множество вопросов остаются без ответов.

Не было известно ни одного примера такого явления у млекопитающих, пока на научную сцену не вышла колючая мышь. В 2012 году специалисты по биологии развития из Университета штата Флорида в США опубликовали свою работу о паре видов африканских колючих мышей. Эти довольно милые зверьки отличаются жесткими волосками вместо мягкой шерстки, отсюда и их название. Оказалось, что колючие мыши могут сбрасывать большие куски кожи и даже мышцы под ними в ответ на укус хищника, а затем отращивать кожу в этих местах без видимых рубцов.

Итак, некоторые млекопитающие, почти все ящерицы и желеобразные гидры из пруда могут регенерировать потерянные части тела, но мы, люди, на существующем уровне развития науки, на это не способны. Возможно, это в принципе недоступно человеческому телу. Одна из теорий заключается в том, что регенерация становится фатальной, если вы живете дольше крошечной мыши. Наличие системы, которая позволяет взрослым клеткам снова начать расти, может привести к потенциально смертельному раку, если что-то пойдет не так. А значит, чем дольше вы живете, тем выше риск того, что это произойдет, так что наша эволюция не зря закрыла для нас любую возможность такой регенерации, как у саламандры или геккона.

Мечта о восстановлении наших тел все еще далека от реальности. Наш путь эволюции в качестве долгоживущих позвоночных млекопитающих означает, что способность создавать стволовые клетки должна быть у нас заблокирована. Следовательно, оказавшись на этом пути, мы не имеем возможности «выращивать» многие из различных типов тканей, которые составляют наши тела, и в настоящее время мы не способны отрастить новую конечность. И все же не исключено, что однажды у нас получится разработать сыворотку вроде той, которой пользовался Курт Коннорс, враг Человека-паука из вселенной Marvel. К сожалению, хотя сыворотка и позволила ему регенерировать руку, она также превратила его в суперзлодейскую ящерицу. И я подозреваю, что органы по контролю за лекарственными препаратами, вероятно, не одобрят подобный побочный эффект.

05 Наука в окружающем нас мире

Драгметаллы на дорогах

В нижней части вашего автомобиля, скорее всего прямо под двигателем, скрывается стальная коробка, подключенная к выхлопной системе. Эти коробки впервые начали появляться в машинах еще в середине семидесятых годов, но теперь они распространены повсеместно и ими оборудованы все легковые автомобили, фургоны и грузовики. Внутри каждой такой коробки находится керамическая сотовая структура, покрытие которой содержит примерно три или четыре грамма платины и столь же блестящие и дорогие металлы: палладий и родий. Они способствуют прохождению химических реакций в выхлопных газах и превращают потенциально вредные газы в преимущественно безвредные. Платина и другие металлы действуют как катализаторы. Они не расходуются в ходе этих реакций, и требуется очень малое их количество, чтобы дать толчок реакциям дожигания. Именно присутствие этих драгоценных металлов объясняет, почему стальная коробка, о которой идет речь, называется каталитическим нейтрализатором.

Блок каталитического нейтрализатора керамический и химически инертный, с большой площадью поверхности. Через него могут проходить выхлопные газы. Он не представляет собой монолита в строгом смысле этого слова, так как имеет тысячи крошечных сквозных каналов, обычно квадратных в поперечном сечении. Платина, палладий и родий появляются в конструкции, когда этот блок погружают в раствор, содержащий соли этих драгоценных металлов. Металлы покрывают внутреннюю поверхность каналов блока и, когда высыхают, оставляют после себя микроскопически бугристую поверхность. Смысл всех этих усилий состоит в