Почему бактерии бессмертны, а мы нет? Лекция антрополога Елены Судариковой

• Лекция посвящена естественной смерти, теме, которая в природе встречается редко.  

• Смерть рассматривается как культурное достижение, не заложенное природой.  

• Растения являются продуцентами, производящими сахар и кислород из света и воды.  

• Планктон в океане активно фотосинтезирует, увеличивая вклад в атмосферу.  

• У растений есть жёсткие программы умирания, например, у тюльпанов, которые быстро растут, размножаются и умирают.  

• Гигантские секвойи могут жить тысячи лет, но часто умирают от паразитов, болезней или пожаров.  

• У некоторых животных естественная смерть является частью жизненного цикла.  

• У людей нет явной запрограммированной смерти, но биологи продолжают изучать эту тему.  

• Бактерии размножаются делением, сохраняя генетический материал, но не имеют личности и памяти.  

• При благоприятных условиях бактерии могут жить бесконечно долго.  

• Протисты, такие как инфузории и амебы, имеют жизненный опыт и могут реагировать на внешние стимулы.  

• Амебы живут 50–52 дня, но в природе обычно умирают раньше из-за хищников или паразитов.  

• Грибы сложно классифицировать как индивиды из-за их структуры мицелия.  

• Их бессмертность или смертность сложно определить из-за сложности выделения отдельных особей.  

• Археи — древние бактерии с уникальными особенностями, такими как сложно упакованное ядро и гистоны.  

• Эти особенности не влияют на смертность человека, поэтому их изучение не является приоритетом в данной лекции.  

• Кишечнополостные, такие как медузы, полипы и кораллы, являются двухслойными организмами, в отличие от трёхслойных животных.  

• Двухслойность обеспечивает им преимущество в выживании.  

• На Земле кишечнополостных в два раза больше, чем трёхслойных животных.  

• В детских книжках часто изображают экзотических животных, таких как носороги и какаду, но разнообразие членистоногих и рыб часто игнорируется.  

• Поднимается вопрос о будущем питания человека в условиях сокращения разнообразия животных.  

• Бактерии имеют простой геном, состоящий из кольцевой ДНК, содержащей только необходимые гены.  

• Рибосомы в цитоплазме бактерий собирают белки по инструкциям генома.  

• Белки бактерий обычно расщепляют внешние вещества для получения энергии.  

• Эукариотические клетки животных имеют мягкую стенку и способны к фагоцитозу.  

• У животных клетки сложнее устроены и содержат больше генов.  

• Примерное количество генов у человека — 22–23 тысячи.  

• В эукариотических клетках большая часть ДНК состоит из «мусорной» ДНК, которая не используется.  

• «Мусорная» ДНК накапливает мутации и обеспечивает защиту от них.  

• Сложность эукариотических клеток требует дополнительной защиты от ошибок.  

• Автор приводит пример с клавиатурой, иллюстрирующий, как сложность увеличивает риск поломок.  

• Эукариотические клетки используют «мусорную» ДНК для накопления мутаций, которые не влияют на функционирование клетки.  

• Гены сравниваются с чиновниками, принимающими законы, а рибосомы — с рабочими, выполняющими эти законы.  

• В ядре клетки 92% генов принимают бесполезные законы, которые не исполняются.  

• Это механизм защиты от множества бесполезных законов, принимаемых ежедневно.  

• Ядро клетки содержит ДНК, с которой считываются молекулы, превращающиеся в белки на рибосомах.  

• У ядра две оболочки, что вызывает интерес у учёных.  

• Наличие двух оболочек может указывать на поглощение другого организма в прошлом.  

• Митохондрии и хлоропласты имеют две оболочки, что исследовалось учёными.  

• Митохондрии присутствуют у всех эукариотических организмов, а хлоропласты — только у фотосинтезирующих организмов.  

• Существует теория, что ядро клетки также могло быть поглощённым организмом.  

• Лин Маргулис предложила идею симбиогенеза, но её теория не во всём оказалась верной.  

• Бактерии адаптированы к жёстким условиям и не могут потерять клеточную стенку.  

• Версия Маргулис была модернизирована: стенка могла быть продырявлена, а не потеряна.  

• Митохондрии нейтрализуют кислород и выделяют энергию, необходимую для жизни клеток.  

• Предковая клетка «приручила» митохондрии для защиты от агрессивного кислорода.  

• Отношения между клеткой и митохондриями сложились без попытки поглощения.  

• Двойная мембрана ядра образовалась из-за потери клеточной стенки предковой клетки.  

• Существуют версии, что ядро могло быть поглощено археей.  

• Симбиотическая теория предполагает слияние различных организмов для формирования ядра.  

• Эукариотические клетки отличаются от бактериальных наличием митохондрий.  

• Митохондрии обеспечивают защиту от кислорода и выделение энергии.  

• Без митохондрий эукариотические клетки не смогли бы позволить себе сложное ядро.  

• Митохондрии производят энергию, необходимую для всех клеток тела.  

• Энергия конвертируется в молекулу АТФ, которая используется как источник энергии.  

• Питание и дыхание необходимы для работы митохондрий.  

• Биосфера разнообразна, но человек не занимает первое место.  

• Сложные клетки появились как ответ на накопление кислорода в среде.  

• Архейские предковые клетки защитились от кислорода с помощью митохондрий.  

• Бактериальные клетки независимы и покрыты твёрдой оболочкой.  

• Эукариотические клетки мягкие и могут взаимодействовать друг с другом.  

• Многоклеточность позволила создавать сложные организмы.  

• Толерантность клеток друг к другу и большое количество генов.  

• Метахондрии обеспечивают энергию, позволяя накапливать много генов.  

• Специализация клеток позволяет эффективно использовать ресурсы.  

• Кишечнополостные имеют кожно-мускульные, пищеварительные и нервные клетки.  

• Низкая специализация клеток позволяет им регенерировать.  

• Учёные изучают кишечнополостных для понимания регенерации.  

• Португальский кораблик быстро эволюционирует в океане.  

• Каждый кусочек медузы — аналог гидры с редуцированными тканями.  

• Специализация клеток ведёт к созданию многоклеточных организмов.  

• Все клетки тела можно считать клонами друг друга.  

• Стволовые клетки являются базовыми для организма.  

• Многоклеточность имеет свою цену.  

• Клетки отвечают не только за смерть, но и за половое размножение и другие процессы.  

• Многоклеточные организмы вынуждены избавляться от дефектных клеток из-за сложности системы.  

• У клеток есть два варианта смерти: некроз и апоптоз.  

• Некроз — это внешняя смерть клетки, вызванная внешними факторами, например, травмой.  

• При некрозе клетка выделяет ферменты, повреждающие соседние клетки.  

• Многоклеточные организмы стараются избегать некротических повреждений, но полностью избежать их невозможно.  

• Апоптоз — это саморазрушение клетки, которое происходит, когда она не справляется со своими задачами.  

• Сигналы к апоптозу передаются через белки, выделяемые клеткой.  

• В процессе апоптоза клетка выпускает ферменты каспазы, которые разрезают её на кусочки, которые затем поглощаются соседними клетками.  

• Апоптоз помогает удалять плохо работающие клетки, предотвращая развитие раковых заболеваний.  

• Исследования показывают, что количество клеток в тканях уменьшается с возрастом, что позволяет определять хронологический возраст человека.  

• Это открытие важно для антропологов и биологов, так как помогает точно определять возраст древних находок.  

• Каждая клетка должна быть готова к апоптозу, чтобы организм мог адаптироваться к изменениям.  

• Эволюция рассматривает отдельные организмы как незначимые для глобального процесса, фокусируясь на генах.  

• Ричард Докинз подчёркивает идею генетической мимикрии, объясняя, что для эволюции важны только гены, а не отдельные организмы.  

• Популяции животных адаптируются к среде через естественный отбор.  

• Признаки популяции меняются: особи становятся выше, пушистее или ленивее в зависимости от условий.  

• Докинс критиковал эту теорию, подчёркивая важность генетического уровня.  

• Древние лошади в Америке были маленькими, с четырьмя пальцами на передних ногах и тремя на задних.  

• Изменение климата привело к адаптации: потеря пальцев, появление копыт, увеличение размера и зубов.  

• Лошади стали более быстрыми и приспособленными к траве.  

• Докинс утверждает, что отбираются гены, а не только признаки.  

• Гены, более пригодные к среде, порождают признаки, делающие животных большими, быстрыми и способными усваивать траву.  

• Исследование генов важно, но пока недостаточно изучено.  

• Х-гены определяют структуру тела эмбриона, включая расположение головы и зада.  

• Эти гены передаются вместе и легко исследуются на ранних стадиях развития.  

• С усложнением организма появляются дополнительные пакеты генов.  

• Инстинктивное поведение обусловлено наследственными факторами и внешними условиями.  

• Пример с бобрёнком, выращенным в лабораторных условиях, показывает, что инстинктивное поведение может быть нарушено.  

• У человека инстинкты менее выражены, чем у животных.  

• Половой отбор отбирает признаки, способствующие передаче генов, например, красоту у животных.  

• Докинс подчёркивает важность изучения генов, а не только признаков, для понимания полового отбора.  

• Примеры полового отбора включают количество глазков на хвосте у павлинов.  

• Многоклеточные организмы передают слишком много генов для передачи следующему поколению.  

• Человеческий организм — одноразовая машина для передачи половых клеток.  

• Половые клетки потенциально бессмертны и могут передать гены следующему поколению.  

• Эволюция жизни на Земле — это потоки генов, некоторые из которых становятся ненужными.  

• Примеры генов, которые больше не работают в современных организмах: гены древних амфибий.  

• Передача генов тесно связана со смертью.  

• Подка: насекомое, которое живёт один день и умирает после размножения.  

• Лососёвые рыбы: живут долго, но умирают после нереста из-за гормонального взрыва.  

• Голые землекопы — африканские грызуны, которые живут долго и не стареют.  

• У них есть матка, которая активно размножается, и рабочие, которые живут до 30 лет.  

• Рабочие землекопы не передают свои гены дальше.  

• Некоторые организмы умирают после размножения, минуя стадию старения.  

• Гипотеза о том, что старение у млекопитающих — следствие слишком долгой жизни после пубертата.  

• Природа работает с генами, и животные должны обновляться для передачи новых генов.  

• После пубертата гормоны остаются на высоком уровне, что изнашивает ткани.  

• Продолжительная жизнь после пубертата приводит к истощению организма.  

• Ткани не могут поддерживать гормональный фон, что постепенно убивает организм.  

• ДНК в клетках обычно находится в виде хроматина, а не хромосом.  

• При делении клетки ДНК организуется в хромосомы, которые имеют теломеры — концы, состоящие из повторяющихся кусочков ДНК.  

• Теломеры постепенно укорачиваются при каждом делении клетки.  

• Клетка может делиться ограниченное количество раз, после чего теломеры заканчиваются.  

• Предел Хейфлика составляет около 48–50 делений.  

• Фермент теломераза позволяет раковым клеткам делиться бесконечно, но в здоровых тканях его применение пока не дало ожидаемых результатов.  

• Эксперименты с теломеразой в лабораториях пока не привели к ожидаемым результатам из-за накопления ошибок в геноме и истощения клеток.  

• Лечение только теломер не решает проблему старения тканей в целом.  

• Старение тканей связано с потерей клеток и их износом.  

• Стрессы могут ускорять старение, выматывая ткани и организм.  

• Негативные факторы среды также способствуют износу организма.  

• Механизмы, защищающие от рака, могут приводить к старению тканей из-за накопления ошибок.  

• Сложность организма затрудняет передачу генов.  

• Существует несколько версий причин старения, но пока сложно определить наиболее надёжную.