Наш мозг способен на невероятные вещи, но ему мешает сознание
жүктеу/скачать 2.08 Mb.
|
|
Группа А состоит из 3-х пар аутосом ядра (1,2,3) и, по нашим данным, отвечает за начальный, наиболее высокий по интенсивности развития, уровень реактивности организма (от 1 года до 10 лет). Она, вероятно, ответственна и за пренатальный период развития плода. Детство. Группа В состоит из 2-х пар аутосом (4 и 5), обеспечивает видовую фенотипическую функцию организма в период от 11 до 24 лет включительно. Юность. Группа С по количеству аутосом наиболее многочисленная. Состоит она из 7 пар (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12), в то время как в других шести квалификационных группах число аутосом находится в пределах 2-3-х пар. Семипарная аутосомная С-группа соответствует периоду жизни человека от 25 до 38 лет. Это период репродуктивной зрелости организма мужчины и женщины, состояние гармоничного функционирования и полного развития анатомо-физиологических систем человека. В этом сложном, многоголосном физиологическом ансамбле зрелого организма манифестирующее положение принадлежит эндокринной функции половых желез. Следует считать, что половая Х-хромосома не случайно причисляется к аутосомам этой группы. Таким образом, расцвет и зрелость половой функции человека начинается с 25 лет и генетически исчерпывается 38 годами. Молодость. Группа D-аутосом состоит из 3-х пар (13,14,15) и функционально обеспечивает возрастной период от 39 до 52 лет. Этот период обладает еще достаточно высоким жизненным потенциалом. Зрелость. В группу Е также входят 3 пары аутосом (16, 17, 18). Эта группа обеспечивает функционирование систем организма в возрасте от 53 до 66 лет. Согласно классификационной характеристике первая (16) пара аутосом по строению и структуре отличается от двух других почти медианной локализацией центромеры. Согласно нашим клинико-статистическим исследованиям, с 53 года жизни человека начинается стремительное замедление скорости заживления случайных ран. Об этом явлении нами ранее сообщалось в тематических публикациях. Поздняя зрелость. Группа F состоит из 2 пар аутосом (19 и 20). Аутосомы этой группы очень малы, имеют метацентрическое расположение центромеры, обеспечивают фенотипические признаки организма человека в возрасте от 67 до 80 лет. Старость. Группа G содержит самые малые акроцентрические пары аутосом (21 и 22). Мы полагаем, что она ответственна за генетическую регуляцию организма человека в возрасте от 81 года до 94 лет. Хромососмы этой группы обладают спутниковыми перетяжками аутосомного плеча [1]. Наличием сателлита (спутника) в этой группе аутосом ядра, вероятно, можно объяснить тот факт, что у отдельных людей жизненный цикл может превышать предельно запрограммированный 94-летний возраст. Данное утверждение не бесспорно, так как и аутосомы D-группы также акроцентричны и имеют спутниковые перетяжки аутосом. Таким образом, мы кратко проанализировали в сопоставительном плане вероятную зависимость установленных нами с е м и возрастных периодов скорости заживления ран с с е м ь ю номенклатурными группами аутосом ядра человека по международной Денверской классификации. Дряхлость. Опираясь на установленную нами возрастную периодичность смены скоростного режима заживления ран, мы попытаемся перебросить мостик между размерами аутосом и количеством кинетической энергии, вероятно, заключенной в них. Известно, что основу аутосом ядра клетки составляют неодинаковой длины молекулы ДНК, особым образом упакованные в белковые и иные органические структуры. К упаковочному материалу ДНК относят сложный комплекс хроматина, гистоны, негистоновые белки, РНК. Если роль ДНК в хромосомах ядра клетки относительно изучена, остается пока не установленным назначение упаковочного материала. Исходя из сопоставления величины аутосом ядра и скорости заживления ран, следует предположить, что размеры аутосом зависят от массы заключенного в них энергетического материала. Отсюда следует, что параметры аутосом олицетворяют величину кинетической энергии, заключенной в массе энергетического материала. Наибольшая масса энергетического материала, а следовательно, и величина кинетической энергии, содержится в первой – А –классификационной группе аутосом ядра клетки человека. Она обеспечивает скорость регенерации поврежденных тканей в первом возрастном периоде – от 1 года до 10 лет. Уменьшение размеров аутосом (снижение энергетической массы) в последующих группах приводит к снижению регенеративно-восстановительных возможностей поврежденных тканей организма. Причем эти два явления (масса хромосом и скорость заживления ран) между собой исключительно синхронизированы. Основываясь на имеющемся сходстве убывания размеров групповых пар аутосом и возрастных периодов снижения скорости заживления ран, классификационные группы аутосом ядра клетки следует рассматривать как относительно аутономные энергоблоки с количественно запрограммированной мощностью. Каждый энергоблок аутосом ядра ответственен за функцию конкретного возрастного периода жизни человека. Механизм энергоблочного регулирования хромосом ядра клетки в онтогенезе человека можно представить следующим образом. С момента зарождения организма спонтанно включается энергоблок группы аутосом А. Ресурсы этого энергоблока сначала используются для внутриутробного формирования эмбриона и развития плода, а затем переключаются на обеспечение роста и развития родившегося человека включительно до 10-летнего периода его жизни. Исчерпав энергоресурсы (?) на данном этапе, энергоблок А спонтанно отключается. Затем так же самопроизвольно происходит включение на следующий 14-летний период второго энергоблока (классификационная группа В), а, следовательно, и на последующие периоды. Отключение седьмого – G – блока знаменует терминальный период организма человека.
В приведенных аргументах дается только общее представление о вероятной взаимозависимости возрастных периодов скорости заживления ран у человека со структурными элементами классификационных групп аутосом ядра соматической клетки в онтогенезе человека. Мы полагаем, что в дальнейшем целенаправленное изучение параметров, структуры, массы и химического состава "упаковочного" материала аутосом, длины молекулы ДНК (аутор считает, что ее укорочение начинается с 39-52 летнего возрастного периода и в последующем, по мере старения организма продолжается), ориентированное на установленные нами возрастно-групповые периоды скорости регенерации поврежденных тканей, позволит генетикам окончательно решить данную научную проблему биологии человека. Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы. 1. Скорость регенерации случайно поврежденных тканей как интегральный показатель уровня инволюционирования организма в различные возрастные периоды жизни является функционально-морфологическим и биохимическим выражением преобразований организма в онтогенезе человека. 2. Инволюционирование организма человека происходит не по часам, суткам, месяцам и даже не по отдельным годам, а сцепленно – по конкретным возрастным периодам. В полномасштабной жизни человека следует различать 7 возрастных периодов: один десятилетний (от 1 года до 10 лет включительно) и шесть последующих – 14-летних – от 11 до 24 лет; от 25 до 38; от 39 до 52; от 53 до 66; от 67 до 80 и от 81 года до 94 лет. 3. Переход от одного периода к следующему возрастному периоду происходит дискретно, скачкообразно. 4. Каждый возрастной период, с точки зрения скорости заживления раны, следует рассматривать как состояние гомеостаза – постоянства внутренней среды организма на данный отрезок времени. Гомеостаз в течение жизненного цикла меняется семикратно, каждый раз приобретая иное устойчивое анатомо-функциональное выражение. 5. Семь возрастных периодов скорости заживления ран по анатомо-функциональному проявлению соответствуют семи группам международной классификации аутосом ядра соматической клетки, что составляет предполагаемую основу выдвигаемой нами гипотезы связи хромосомно-генетической программы с возрастными периодами жизни человека. Мелешевич А.В Гродненский государственный университет им. Янки Купалы Генетическая связь между семью группами аутосом кариотипа соматической клетки международной Денверской классификации и семью биологическими периодами онтогенеза человека Семигрупповая международная Денверская классификация хромосом кариотипа соматической клетки человека – выдающееся достижение современных ученых-генетиков. [3]. Возможность научного распределения структур аутосом на группы стала реальной благодаря возросшему уровню знаний о генотипе человека и высокому совершенствованию биомикрометрических технологий. Однако заложенный в ней научный смысл до сих пор остается не раскрытым, в связи с чем существующая классификация хромосом остается невостребованной современной биологической наукой [ 1]. Рассматривая семиэтапную периодизацию онтогенеза человека как генетически детерминированное биологическое явление, мы решили провести сравнительную параллель между структурами семи групп аутосом Денверской классификации с открытыми нами семью биологическими периодами онтогенеза человека [ 2]. В результате последовательного сопоставительного анализа (см.табл.) групп аутосом и биологических периодов, каждый из которых имеет только ему свойственныйй скоростной режим заживления ран, обнаружено между ними исключительное сходство. Внешнее подобие прежде всего проявилось в одинаковом количественном составе: 7 групп аутосом (А,В,C,D,E,F,G) и 7 периодов онтогенеза человека (І,ІІ,ІІІ,IV,V,VI,VII); в относительной структурной обособленности состава отдельных групп аутосом и биологических периодов, т.е. в отсутствии переходных форм в промежутках между классификационными группами и периодами онтогенеза. Параллелизм упомянутых явлений наглядно иллюстрируется показателями таблицы. Так, самым большим по размерам аутосомам в группе А соответствует самое короткое по времени заживление кожных ран в первом периоде онтогенеза – 4,26 ± 0,31 суток (возраст больных до 10 лет). Меньшему размеру аутосом в группе В (по сравнению с размерами аутосом группы А) соответствует двухкратное замедление скорости заживления аналогичных ран во втором периоде онтогенеза – 8,45±0,17 суток (возраст больных от 11 до 24 лет). Подобная закономерность дискретного снижения скорости заживления кожных ран сохраняется и на остальных сравниваемых хромосомо-соматических классификационных уровнях. Наименьшим по величине аутосомам в группе G свойственна наиболее слабая регенеративная способность поврежденных тканей – 30,0±0,50 дней (возраст больных от 81 до 94 лет). Таким образом, в классификационных группах Денверской классификации заложен полный суммарный жизненный потенциал человека. Величина этого потенциала распределена по убывающему признаку в пределах семи групп аутосом, в которых генетически детерминированы семь периодов онтогенеза человека. Согласно суточным значениям заживления ран наибольшая величина генетического потенциала содержится в первой А классификационной группе, затем он поэтапно убывает от периода к периоду. Полное его истощение наступает в седьмой Gклассификационной группе, соответствующей седьмому (терминальному) периоду жизни человека. Литература 1. Мелешевич А.В. Материалы к обоснованию онтогенеза человека в плане процесса скорости регенерации поврежденных тканей. //Веснік Гродзенскага дзяржаўнага універсітэта імя Янкі Купалы. – Гродна, 2001. – Серыя 2. - № 6. - С. 95-105. 2. Мелешевич А.В. О синхронизации биологических периодов онтогенеза человека с классификационными группами хромосом кариотипа соматической клетки. //Материалы Международной конференции и дискуссионного научного клуба. «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии//. – Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2006. – С.307-310. 3. An international system for human cytogenetic nomenclature . – Cytogenet. Cell. Genet., 1978. – vol. 21. – p. 309-404. Таблица Соотношение параметров аутосом кариотипа соматической клетки со скоростью заживления ран в суточном измерении в течение семи биологических периодов онтогенеза человека Порядковый номер периода 7 возрастных биологических периодов онтогенеза человека (календарные границы) 7 групп аутосом кариотипа соматической клетки человека. (международная Денверская классификация, США, 1960) Закономерность убывания параметров аутосом в классификационных группах 7 скоростных режимов продолжительности заживления ран в сутках (n = 3198) m±М Символы групп аутосом I 1- 10 лет 4,26 0,31 A II
8,45 0,17 B III 25 - 38 10,12 0,13 C IV
12,77 0,20 D V 53 - 66 15,50 0,41 E VI
17,47 0,81 F VII 81 - 94 30,0 0,50 G
КЛЕТКИ.
Но Фризен, специалист по биологии стволовых клеток Каролинского института Швеции, нашел также объяснение того, почему люди ведут себя в соответствии с паспортным возрастом, а не физическим возрастом своих клеток: некоторые клетки не обновляются с рождения до смерти, и в это меньшинство входят некоторые или все клетки коры головного мозга(?) Давно прошли те времена, когда считалось, что нервные клетки не восстанавливаются, то есть что мы до смерти живём с теми нейронами, которые у нас образовались к зрелому возрасту — и которые постепенно отмирают, отмирают и отмирают. Уже несколько десятилетий известно о «взрослом» нейрогенезе: оказалось, что у птиц и зверей нейроны в мозге могут образовываться в течение всей жизни. Правда, нервные клетки возникают не во всём мозге, а всего в двух областях — в субвентрикулярной зоне и в гиппокампе(который, напомним, считается одним из главнейших центров памяти). У млекопитающих нервные клетки, родившиеся в субвентрикулярной зоне, направляются к обонятельной луковице. Обоняние в жизни зверей играет первостепенную роль, и обновление нейронов соответствующего тракта поддерживает его на должном уровне. У человека в субвентрикулярной зоне тоже образуются нейроны, однако ни в какую обонятельную луковицу они не идут. Что же в таком случае с ними происходит? Кора и подкорковые структуры человеческого мозга; полосатое тело (striatum) окрашено зелёным. (Иллюстрация BoehringerIngelheim.) Йонас Фризен (Jonas Frisén) и его коллеги из Каролинского института и Уппсальского университета (оба — Швеция) предположили, что у человека эти клетки уходят в полосатое тело, которое очень кстати расположено поблизости. Функции этой сложноустроенной подкорковой структуры разнообразны: она контролирует рефлексы, сложные двигательные реакции, пищевое поведение; от неё, возможно, вообще зависит сознание. Поскольку когнитивная пластичность и адаптивность поведения, способность сравнивать, сопоставлять, анализировать и т. д. у приматов важнее обоняния, то вполне логичным было бы перемещение новых нейронов именно на такой «фронт работ». Для начала исследователи проанализировали данные о транскриптомах, то бишь наборах РНК, синтезируемых в полосатом теле человека на протяжении всей жизни. Оказалось, что молекулярные следы, указывающие на присутствие нейробластов (предшественников нервных клеток), действительно появляются в полосатом теле у человека на протяжении жизни — как и в гиппокампе, и в субвентрикулярной зоне. Кроме того, клетки полосатого тела, которые несли признаки нейробластов, почти не содержали пигмента липофусцина, накапливающегося в нейронах со временем и указывающего на их возраст. Затем учёные проанализировали мозговые ткани раковых пациентов, получавших йододезоксиуридин — модифицированный нуклеозид, который встраивается в ДНК раковых клеток и делает её особо чувствительной к радиотерапии. Этот нуклеозид будет появляться в ДНК любых клеток, которые активно делятся, и его находили как раз в клетках полосатого тела, что указывало на их недавнее происхождение. Наконец, авторы работы использовали метод, о котором мы писали в прошлом году: с его помощью этой же группе удалось доказать существование взрослого нейрогенеза у человека. Метод представляет собой вариацию изотопного анализа, когда оценивают содержание в ДНК изотопа 14С, количество которого на Земле заметно увеличилось после испытаний ядерного оружия, происходивших в середине ХХ века. Иначе говоря, нынешняя статья, опубликованная в журнале Cell, стала логическим продолжением материала годичной давности с доказательством взрослого нейрогенеза. На сей раз данные радиоуглеродного анализа показали, что старые нейроны в полосатом теле регулярно заменяются новыми. Единственным исключением стали люди с болезнью Хантингтона, которая поражает как раз эту область: у таких больных нейроны в полосатом теле не обновлялись. Получается, что обновление нейронов происходит у нас ещё и в полосатом теле, куда новые клетки приходят, видимо, из расположенной рядом субвентрикулярной зоны. Впрочем, исследователям стоит уточнить, происходит ли такое обновление в полосатом теле только у человека или, скажем, у человекообразных обезьян тоже. Если окажется, что это сугубо человеческая особенность, то тогда можно будет рассуждать на тему связи психического развития человека с особенностями обновления наших нервных клеток. Ну а с медицинской точки зрения хорошо бы подумать о том, можно ли как-то усилить или ускорить нейрогенез у взрослых людей с учётом новых сведений. Подготовлено по материалам Каролинского института. Именно спор о том, производит ли кора новые клетки, заставил Фризена искать новый способ определения действительного возраста человеческих клеток. Существующие методики, связанные с тем, что ДНК метят химическими веществами, далеки от совершенства. Заинтересовавшись тем, не существует ли природных меток, Фризен вспомнил, что во время подземных ядерных испытаний, проводившихся до 1963 года, в атмосферу выбрасывался радиоактивный углерод С-14. Его поглощали растения, ели люди и животные во всем мире, и С-14 попадает в ДНК клеток каждый раз, когда клетки делятся. Большинство молекул в клетке постоянно заменяются, но не ДНК. С-14 в клеточной ДНК появляется при рождении клетки, в день, когда родительская клетка делится. Фризен на этом основании пришел к выводу, что концентрацию С-14 можно использовать при определении возраста клетки. На практике методика применяется на тканях, а не на отдельных клетках, поскольку С-14 в каждой отдельной клетке недостаточно для определения ее возраста. Затем Фризен разработал шкалу перевода концентрации С-14 в календарные сроки, измерив количество С-14 в кольцах на спилах шведских сосен. Проверив методику разными способами, он и его коллеги 15 июля опубликовали в журнале Cell результаты первых исследований на человеческих тканях. Возраст клеток реберных мышц, взятых у людей, которым под сорок, оказался 15,1 года. Жизнь клеток эпителия, выстилающего кишечник, трудна, и, по другим оценкам, они живут всего пять дней. Не учитывая эти поверхностные клетки, Фризен установил, что средний возраст кишечника 15,9 года. Затем ученые обратились к мозгу, вопрос обновления клеток которого вызывает самые большие разногласия. Пока преобладает мнение, что мозг не создает новые нейроны после того, как его структура сформирована. В особенности это относится к обонятельной луковице и гиппокампу, куда откладываются первоначальные впечатления о лицах и местах. Это общее мнение несколько лет назад попыталась оспорить Элизабет Гоулд из Принстона, которая сообщила, что обнаружила новые нейроны в коре головного мозга, и высказала элегантную гипотезу о том, что воспоминания каждого дня записываются на нейронах, появившихся в этот день. Метод Фризена даст возможность определить возраст всех отделов мозга и увидеть, появляются ли новые нейроны. Пока он проверил методику только на клетках визуальной коры. По его оценке, их возраст соответствует паспортному возрасту человека, и это свидетельствует о том, что в данном отделе коры новые нейроны после рождения не образуются, а если и образуются, то в незначительном количестве. Клетки мозжечка немного моложе клеток коры, и это укладывается в гипотезу о том, что развитие мозжечка продолжается и после рождения, пишет The New York Times. Споры вызывает и вопрос о том, производит ли сердце новые мышечные клетки после рождения. Распространенное мнение о том, что не производит, недавно поставил под сомнение Пьеро Анверса из Нью-Йоркского медицинского колледжа в Валгалле. Фризен установил, что сердце в целом создает новые клетки, но еще не высчитал уровень обновления клеток сердечной мышцы. Хотя люди могут считать свой организм вполне устоявшейся структурой, его значительная часть постоянно находится в движении: старые клетки уходят, им на смену приходят новые. Как уже говорилось, клетки, выстилающие желудок, живут всего пять дней. Красные кровяные тельца, совершающие путешествие длиной в 1 тыс. миль по лабиринтам системы кровообращения, в среднем живут 120 дней, а потом отправляются на кладбище, в селезенку. Эпидермис, поверхностный слой кожи, обновляется раз в две недели. Что касается печени, которая выводит из организма растительные яды и лекарства, то ее жизнь в условиях этой химической войны коротка. Печень взрослого человека, по-видимому, обновляется за 300-500 дней, заявил Маркус Громп, специалист по стволовым клеткам печени из Университета Орегона. Жизнь тканей человеческого организма измеряется годами, а не днями, но и они не вечны. Даже кости претерпевают постоянные изменения. Полагают, что скелет у взрослых полностью меняется каждые 10 лет. По нынешним данным, на протяжении всей жизни нам служат только нейроны, клетки хрусталика глаза и, возможно, клетки сердечной мышцы. Клетки хрусталика формируются у эмбриона, а затем становятся инертными. Но если наш организм вечно молод и бодр и постоянно обновляет свои ткани, то почему регенерация не длится вечно? Некоторые эксперты полагают, что в ДНК накапливаются мутации, и ее информация постепенно деградирует. Другие винят ДНК митохондрии, в которой отсутствует механизм восстановления хромосом. Согласно третьей гипотезе, стволовые клетки, являющиеся источником новых клеток для всех тканей, с возрастом становятся слабыми. "Гипотеза о том, что стволовые клетки стареют и утрачивают способность производить потомство, находит все больше сторонников", - отмечает Фризен. Он надеется увидеть, замедляется ли восстановление тканей с возрастом, а это может указывать на то, что стволовые клетки являются ахиллесовой пятой, единственным, что препятствует бессмертию, заключает The New York Times. По материалам сайтов InoPressa.Ru и NEWSru.com. Рождение и смерть часто воспринимаются нами на бытовом, а порой и на философском уровнях – как две стороны одной медали. Одно явление якобы неотделимо от другого. Появление на свет неизбежно влечет за собой старение и уход из жизни. Между тем это не совсем так. Живая клетка как своеобразная молекулярная фабрика способна работать и воспроизводиться без всяких признаков усталости или старения бесконечно долго. Хороший тому пример – все одноклеточные существа, размножающиеся исключительно бесполым способом. Разумеется, известную всем амебу без труда можно лишить жизни – отравить, сварить, высушить, раздавить, наконец. Однако если ее кормить, холить и лелеять (то есть регулярно менять культуральную среду на новую и добавлять пищу), то она будет без устали делиться и никогда не состарится. В этом смысле амеба бессмертна. Если бы клетки нашего тела были подобны амебам, о пенсионном возрасте речь бы, возможно, не заходила. В первой четверти XX в. из водоема была выловлена крошечная инфузория Tetrahymena pyriformis, которая, как и все ее собратья, размножалась путем обычных делений пополам, но в силу некоторых отклонений от нормы не могла вступать в половой процесс с себе подобными*. Так вот, потомки той клетки до сих пор прекрасно чувствуют себя во многих лабораториях мира, хотя, по самым скромным оценкам, от клетки-прародительницы их отделяет уже более двухсот тысяч делений-поколений. Иначе говоря, клон (штамм) этих инфузорий практически бессмертен. жүктеу/скачать 2.08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|