Клетки строят тело. Биомимикрия

Дифференцированные клетки в клеточном сообществе сродни ремесленникам. Ремесленники в человеческом обществе объединялись в гильдии; так же поступали и дифференцированные клетки тканей и органов, услуги которых необходимы для выживания всего клеточного сообщества. Например, дифференцированная клетка сердечной мышцы является специалистом по сокращению, и организованная гильдия таких клеток составляет сердце. В обмен на свою специализированную сердечно-сосудистую деятельность эти клетки получают услуги других высокопрофессиональных гильдий: питательные вещества от пищеварительной системы, кислород от дыхательной системы, защиту от иммунной системы, переработку отходов от системы выделения и сводки новостей от нервной системы.

Формируя функциональное целое, клетки разделены четкими границами на сообщества, которые мы различаем как отдельные ткани и органы. Каждое такое сообщество имеет свою задачу, или миссию, – реализует собственный особый талант, способствуя выживанию всего тела.

Каждой отдельной клетке в громадной многоклеточной цивилизации присущи те же физиологические функции, потребности и желания, что и отдельному человеку в обществе. Клетки суть микроскопические эквиваленты людей; у каждой из них своя личная жизнь, а также свое место в совместном опыте сообщества. Каждая клетка индивидуальна, и в то же время они все добросовестно поддерживают друг друга.

Клетки, населяющие тот или иной орган, могут отличаться внешне от других клеток, обитающих совсем рядом – прямо за границей органа, и жить по другим законам. И ценность работы разных клеточных сообществ в большей степени обусловлена различиями между ними, чем сходством, а мерилом успеха работы отдельного органа служит то, насколько эффективно каждый из них сотрудничает с другими системами.

Наблюдение за повседневной деятельностью наших граждан-клеток наводит на мысль, что всё, чем мы занимаемся, включая развитие технологий, наши клетки начали делать гораздо раньше нас и до сих пор делают это намного лучше. Поэтому ради достижения таких же высот, люди развили целую научную отрасль, называемую биомимикрия, которая внимательно изучает высокотехнологичные инженерные изобретения Природы. Например, у клеток есть система контроля за средой, обеспечивающая очищение воздуха и воды при помощи таких продвинутых технологий, какие пока еще и не снились людям. То же самое касается систем обогрева и охлаждения.

Едва в мире появлялись те или иные технологические инновации, оказывалось, что клетки были уже давно знакомы с ними. Биологи часто сравнивали новую технологию с механизмами, присутствующими в организме человека. Когда была изобретена паровая машина, ведущие физиологи сравнили её узлы с механическими системами тела. Когда физики впервые обуздали электричество, биологи отождествили электросети с нервной системой. Нейробиологи сравнивают мозг с суперкомпьютером. А компьютерные разработчики настолько зачарованы технологиями обработки информации, которые задействованы в клетках, что пытаются вырастить нервные клетки на компьютерных чипах в надежде увеличить эффективность последних.......

Люди используют материалы со специально заданными свойствами в строительстве своих зданий, – и клетки поступают точно так же. Вот лишь несколько примеров.

Приблизительно половину массы человеческого тела составляют внеклеточные вещества под названием коллагены. Коллаген – это выделяемый клетками нитевидный протеин (белок).......

Коллаген – универсальный протеиновый материал. Из этих органических нитей можно сплести ткань, мягкую, как шелк. Однако, если изменить способ её плетения, получится структура, сопоставимая по прочности с пуленепробиваемым кевларом – материалом, из которого делают бронежилеты. А канатоподобные ткани из коллагенных волокон (например, те, что работают в сухожилиях и связках) обладают намного большей прочностью и гибкостью при гораздо меньшем весе, чем стальные тросы аналогичного размера.

А вот как формируется скелет. Специализированные клетки-архитекторы под названием остеобласты строят из коллагена структуры, подобные величественным стальным остовам небоскребов. В процессе монтажа получаются легчайшие и очень прочные кальцинированные колагенные структуры – кости.

Хондроциты – это клетки, формирующие хрящевые ткани (используемый телом эквивалент бетона). Из них создаются нос, ушные раковины и пр. Хрящ, подобно бетону, хрупок. Поэтому, чтобы он не крошился от больших нагрузок, его усилили сталеподобным наполнителем из коллагена. Получился волокнистый хрящ – органический аналог усиленного арматурой железобетона, из которого сделаны межпозвоночные диски.

Клетки человеческого тела подобны морским обитателям, которые живут и дышат в водной среде. Искусно сработанные водопроводная и очистительная сети (они включают в себя системы кровеносных и лимфатических сосудов) постоянно очищают воду в нашем организме. Клеточные технологии, применяемые в печени, почках, легких, лимфатических узлах и в селезенке, представляют собой самую совершенную и эффективную очистительную систему на Планете. Эти органы удаляют из тела отходы и токсины, восстанавливают содержание необходимых для жизни компонентов и защищают от организмов-агрессоров.

К числу сложнейших инженерных находок относятся гидравлические и механические клапаны, осмотические насосы, противоточные обменные системы, системы механических рычагов, используемых в суставах и связках, и саморегулирующиеся информационные цепи прямой и обратной связи.......

Человеческий глаз – орган, созданный для восприятия света, – самый ценный и удивительный дар Природы. Он оборудован такой же системой воспроизведения образов (с использованием трех основных цветов – красного, желтого и синего), что и созданные людьми цветные телевизоры.......

Конец ознакомительного варианта фрагмента книги