Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
Волны последовавших за взрывом смертей имели три пика. От семидесяти до восьмидесяти тысяч человек – примерно 30 % населения города – сгорели заживо почти мгновенно. “Я пытался описать гриб [облако], эту турбулентную массу, – писал один из артиллеристов самолета. – Я видел огонь, вспыхивавший в разных местах, как на угольном пласте… как будто лава или патока накрыла весь город и потекла наружу, к подножиям холмов, где маленькие долины переходили в равнину, и повсюду начинался огонь”4.
Потом пришла вторая волна смертей – от лучевой болезни (“болезни атомной бомбы”, как ее назвали первоначально). Психиатр Роберт Джей Лифтон писал: “Выжившие замечали у себя странную болезнь. Она заключалась в тошноте, рвоте и потере аппетита, была кровавая диарея, лихорадка и слабость, на разных частях тела от кожных кровотечений появлялись лиловые точки… воспаление и изъязвление ротовой полости, гортани и десен”5.
Но была еще и третья волна. У людей, получивших самую низкую дозу облучения, начал вырождаться костный мозг, что приводило к хронической анемии. Количество белых клеток в их крови резко выросло, потом стало уменьшаться и через несколько месяцев сократилось катастрофически. Как писали исследователи Ирвинг Вайсман и Джудит Шицуру, “те, кто умер от минимальной летальной дозы облучения, почти наверняка умерли от нарушения гемопоэза [процесса кроветворения]”6. Этих людей убила не внезапная гибель клеток крови, а невозможность постоянно их возобновлять — коллапс гомеостаза крови. Нарушилось равновесие между возобновлением и гибелью. Перефразируя Боба Дилана, можно сказать, что клетки, которые не были заняты рождением, были заняты умиранием.
Чудовищная бомбардировка Хиросимы доказала, что в человеческом теле есть клетки, которые постоянно производят кровь – не одномоментно, но на протяжении длительного периода во взрослом возрасте. Если уничтожить эти клетки, как произошло в Хиросиме, в конечном итоге распадется система крови в целом, поскольку не сможет поддерживать равновесие между скоростью естественного отмирания и обновления. Клетки, способные омолаживать кровь, были названы кроветворными (гемопоэтическими) стволовыми клетками, или клетками-предшественниками.
Понимание функции стволовых клеток родилось парадоксальным образом – из чудовищного акта насилия в попытке восстановить мир в конце немыслимо жестокой войны. Но и сами стволовые клетки тоже парадоксальны. Их две основные функции на первый взгляд кажутся диаметрально противоположными друг другу. С одной стороны, стволовые клетки должны производить функционально “дифференцированные” клетки; в частности, стволовые клетки крови дают начало клеткам, из которых образуются зрелые элементы крови – лейкоциты, эритроциты, тромбоциты. С другой стороны, они должны воспроизводить сами себя, т. е. новые стволовые клетки. Если бы стволовые клетки выполняли лишь функцию дифференцировки, превращаясь в зрелые функциональные клетки, источник возобновления постепенно истощился бы. В таком случае во взрослой жизни количество клеток в нашей крови неуклонно сокращалось бы год от года, пока они не исчезли бы совсем. А если бы стволовые клетки только воспроизводили сами себя (это явление называется самообновлением), не было бы крови.
Именно акробатическое равновесие между самообновлением и самопожертвованием (воспроизведением самих себя и дифференцировкой) делает стволовые клетки незаменимыми в организме и обеспечивает гомеостаз таких тканей, как кровь. Как писала эссеист Синтия Озик, древние люди думали, что влажный след слизи, оставленный улиткой, является частью самой улитки7. Потихоньку, по мере того как слизь стирается, улитка “иссякает”, пока организм не исчезает окончательно. Стволовые клетки (в случае улитки это клетки, производящие слизь) гарантируют, что влажный след (т. е. новые клетки) образуется постоянно – и улитка не стирается и не исчезает.
Позвольте провести необычную аналогию. Легко представить себе стволовую клетку как прапрапрадедушку или прапрапрабабушку. Их потомство дало собственное потомство, ставшее началом обширной клеточной линии, возникшей из одной прародительской клетки.
Но стволовая клетка – очень необычный предок. Она должна создать копию самой себя, чтобы продолжать подпитывать линию. Этот прапрапрародитель не только произвел на свет дитя (ставшее родоначальником гигантской клеточной линии), но и скопировал самого себя – создал своего вечно живого близнеца. А если существует такой самовозобновляющийся прапрапрародитель, процесс возобновления становится бесконечным. В этом есть что-то мифическое, и в мифах действительно часто описываются попытки богов или королей создавать собственные копии (куклы вуду, души, тайно обитающие в телах животных, амулеты с заключенными в них двойниками), чтобы сохраниться самим и сохранить свой род в случае каких-нибудь ужасных бедствий. Как и многие реальные стволовые клетки, эти мифические копии обычно находятся в спящем состоянии – до тех пор, пока их не разбудит несчастье. И тогда они пробуждаются и восстанавливают весь род. Здесь речь идет не о рождении, а о перерождении.
У всех ли взрослых организмов есть стволовые клетки? Существуют ли эти клетки во всех тканях или лишь в некоторых? В науке, как и в моде, распространены тренды, которые популярны в данный момент, а в следующий угасают. В 1868 году немецкий эмбриолог Эрнст Геккель выдвинул предположение о том, что все многоклеточные организмы появились из одной клетки – самой первой8. По логике такая первая клетка должна была иметь возможность дифференцироваться, превращаясь в клетки любого типа – крови, мышц, кишечника, нервной ткани. Именно Геккель впервые использовал термин Stammzellen (“стволовая клетка”) для описания этой первой клетки. Но оставалась неопределенность: очевидно, что первая клетка произвела целый организм, но создала ли она также собственную копию?
В 1890-е годы биологи продолжали спорить, есть ли такие тотипотентные (способные дать начало всем тканям тела) клетки во взрослом организме (в каком-то смысле женские особи обладают предшественником такой клетки – яйцеклеткой; после оплодотворения яйцеклетка дает начало всем тканям нового организма, хотя, к сожалению, не воспроизводит саму мать). В 1892 году зоолог Валентин Гекер изучал эмбриогенез многоклеточной пресноводной блохи[139]Cyclops9, названной именем древнегреческого монстра, имеющего единственный глаз. Гекер обнаружил клетку, делящуюся таким образом, что одна дочерняя клетка давала начало слоям ткани, из которых формировались внутренние части тела, а другая становилась зародышевой клеткой, способной в будущем дать начало всем тканям организма; следовательно, эта клетка была стволовой. Гекер
