О ПЕРВОМ ПОСТУЛАТЕ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ

140 УДК 576.3 О ПЕРВОМ ПОСТУЛАТЕ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ Мирабдуллаев И.М., Институт зоологии АН РУз., Ташкент. e-mail: imirabdullayev[email protected] Матмуратов М.А. Каракалпакский государственный университет, Нукус. e-mail: [email protected] DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17749776 Аннотация Современные формулировки клеточной теории (КТ) характеризуются известной вольностью, что в значительной мере обусловлено ее уже историческим характером. Не клетка, а скорее стандартный генетический код – свидетельство единства жизни. Поэтому вирусы являются безусловными биологическими объектами – они «родня» всем клеточным объектам. Эукариотные клетки относительно прокариотных в свете эндосимбиотической теории являются многоклеточными конструкциями и в этом смысле не полностью гомологичными клеткам прокариот. Постулат КТ («клетка только от клетки») обусловлен генетической непрерывностью трех основных компонентов клетки – генетического аппарата, мембран и протоплазмы (~цитозоль, ~гиалоплазма) - «хромосомы только от хромосом», «мембраны только от мембран», «протоплазма только от протоплазмы». Ключевые слова: клеточная теория, клетка, эукариоты, вирусы. Abstract Modern formulations of cell theory (CT) are characterized by a certain freedom which is largely due to its historical nature. Not a cell, but rather a standard genetic code - a testament to the unity of life. Therefore, viruses are unconditional biological objects - they are "native" to all cellular objects. Eukaryotic cells, compared to prokaryotic cells, are multicellular structures in the light of the endosymbiotic theory and, in this sense, are not entirely homologous to prokaryotic cells. CT postulate ("cell only from cell") is due to the genetic continuity of three main components of the cell - the genetic apparatus, membranes, and protoplasm (~cytosol, ~hyaloplasm) - "chromosomes only from chromosomes," "membranes only from membranes," "protoplasm only from protoplasm." Keywords: cell theory, cell, eukaryotes, viruses. В настоящее время общепризнано, что клеточная теория (КТ) является одной из основополагающих идей современной биологии [1, 3, и др. ]. Растительные клетки впервые были описаны, как известно, в 1665 г. Р. Гуком. Изучая строение пробки, на тонких срезах он нашёл правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «клетями или кельями» (cella, cellulae) и не представлял их живыми. Клетки изображал на своих рисунках и голландский микроскопист А. Левенгук. Он же первым открыл мир 141 одноклеточных организмов — «зверюшечек» («animalcula»). Исследователям XVII века клетки представлялись в качестве пустот, камер в непрерывной массе растительных тканей. Термин «клетка» тогда понимался буквально как «пространство, ограниченное стенками». Стенки клеток представлялись как волокна, поэтому был введен термин «ткань», по аналогии с текстильной тканью. В дальнейшем ошибочные переоценка значения клеточной стенки (растений) и недооценка важной роли протоплазмы (и ядра) в организации клетки были преодолены. В 1840-1860-е гг. изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток (Моль, Ценковский, Лейдиг, Кон, Гексли), что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.: «Клетка — это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром». Согласно этой КТ все живые существа – животные, растения, простейшие организмы – состоят из клеток и их производных. Клетка считается элементарной единицей живого, как бы «кирпичиком» жизни. Затем клеточная теория была распространена на одноклеточные организмы - протистов и бактерий, которые были признаны свободно живущими клетками. Т. Шванн в 1839 г. обобщил свои и М. Шлейдена наблюдения в трех положениях КТ [5]: 1. Клетка является единицей структуры, физиологии и биологической организации. 2. Клетка сохраняет двойное существование как отдельная сущность и строительный блок в построении организмов. 3. Клетки образуются путем формирования свободных клеток, аналогично образованию кристаллов. После формулирования КТ наука пришла к важным открытиям и обобщениям: 1. Теория естественного отбора Ч. Дарвина (1859). 2. Законы генетики (Менделя) (1900). 3. Концепция А. Клёйвера о «биохимическом единстве жизни» [7]. 4. Ультраструктурные исследования (1950-е–1960-е гг.). 5. Фундаментальные различия между бактериями и вирусами [6]. 6. Фундаментальные различия между эукариотами и прокариотами. 142 7. Универсальный генетический код и Центральная догма молекуляр ной биологии (1950-е–1960-е гг.). 8. Эндосимбиотическая теория. 9. Филогеномика. Обнаружение третьего домена филогенетического древа жизни – архебактерий. 10. Может что-нибудь еще. Это потребовало необходимость переоценить, переформулировать КТ. Ее пытались дополнить следующими разумными положениями: • Поток энергии происходит внутри клеток [4]. • Информация о наследственности (ДНК) передается от клетки к клетке [4]. • Все клетки имеют одинаковый основной химический состав [4]. • Все известные живые существа состоят из одной или нескольких клеток. • Клетка является фундаментальной структурной и функциональной единицей всех живых организмов. • Активность организма зависит от суммарной активности независимых клеток. • Клетки содержат ДНК, которая находится конкретно в хромосоме, и РНК, обнаруженную в клеточном ядре и цитоплазме. Современные формулировки КТ характеризуются известной вольность ю, что в значительной мере обусловлено ее уже историческим характером, потерей, как мне кажется, в определенной степени актуальности, метафизичностью трактовки ряда вопросов. Первый постулат КТ («Клетка является единицей структуры, физиологии и биологической организации») обычно трактуют как то, что вне клетки нет жизни. Но вирусы являются безусловными биологическими объектами – они «родня» всем клеточным объектам поскольку пользуются тем же стандартным генетическим кодом, записанным в нуклеиновых кислотах, им нужны белки. Не клетка, а скорее стандартный генетический код – свидетельство единства жизни. Это позволяет распространить «единство жизни» и на вирусы. Обычно говорят, что вирусы не живые организмы, если за необходимое и достаточное свойство организмов принять обмен веществ (и энергии). Но по правде говоря у них есть обмен веществ – когда они активируются в клетке! Все как у всех. А то что мы видим на супермикрофотографиях или реконструкциях – это их покоящиеся стадии. Как зерна растений, яйца глистов или цисты инфузорий. Говорят, еще, что вирусы не способны слишком на многое самостоятельно (репликация там, обмен веществ и энергий и пр.). Но ведь они облигатные 143 первичные паразиты. Они и не должны ничего делать самостоятельно. Все за чужой счет. Вирусы являются и объектом, и субъектом биологической эволюции. Собственно, вирусы являются самыми многочисленными биологическими объектами на этой планете. Вероятно, можно говорить о «клеточном меньшинстве». Это, между прочим, и о нас с вами. Так что первый постулат КТ касается только клеточных организмов. Но тогда он должен бы быть сформулирован как: «Клетка — это элементарная, структурно-функциональная единица всех клеточных организмов»? Из первого постулата КТ обычно делают вывод, что клетка гомологична (принципиально сравнима) клетке [1]. Но, так ли это? Имеются два типа клеток – прокариотные и эукариотные [7], конструктивно различающиеся. Э. Геккель был, пожалуй, первым биологом, сгруппировавшим вместе бактерии и синезеленые водоросли как организмы (Monera), лишенные ядра. Эукариотные клетки относительно прокариотных в свете эндосимбиотической теории являются многоклеточными конструкциями, суперорганизмами, «complex cells» [2, и др.] и в этом смысле не полностью гомологичными клеткам прокариот. Еще Э. Геккель в 1904 г. предполагал, что клетки возникли в результате симбиоза между зеленым (фототрофным) и фаготро фным компаньонами (“a symbiosis between a plasmodomonous green and plas mophagus not-green сompanions”). В ряде случаев эукариотные протисты сравнимы с «матрешкой», где прокариотные и эукариотные клетки оказываются как бы «вложенными» друг в друга. Клетки прокариот (архебактерии и эубактерии) соответствуют («гомологичны») митохондриям и хлоропластам, и очевидно клетке «уркари ота» (протоэукариота) К. Вуза (=нуклеоцитоплазме, =ядерноцитоплазматич ескому компоненту), происходящим как мы сейчас знаем от асгардархебакте рий [10]. Кстати, непосредственная филогенетическая связь эукариотов с одной из групп архебактерий разрушает концепцию К. Вуза о трех доменах клеточных организмов. Доменов только два: архебактерии и эубактерии [9]. Концепция пресловутого прогенота также выглядит уже не столь убедитель но. Однако, что есть клетка? Можно выделить 3 основных ее компонента: плазматическая мембрана, цитоплазма и генетический аппарат. Плазматическая мембрана отвечает за отграничивание внутриклеточного пространства (цитоплазма) от внеклеточного и их взаимодействия (Цитоплазма отвечает за метаболизм и биосинтез белка. Генетический аппарат (ДНК) отвечает за информационное обеспечение биосинтеза белка. Постулат КТ («клетка только 144 от клетки») обусловлен генетической непрерывностью трех основных компонентов клетки – генетического аппарата, мембран и протоплазмы (~цитозоль, ~гиалоплазма) - «хромосомы только от хромосом», «мембраны только от мембран», «протоплазма только от протоплазмы». После формулирования КТ наши знания о клетке кардинально расшири лись и углубились и требуют дальнейшего осмысления. В целом следует признать, что КТ принадлежит выдающееся, но по большей части уже истори ческое значение. Использованная литература 1. Вермель Е.М. История учения о клетке. - М.: Наука, 1970. - 259 с. 2. Мирабдуллаев И.М., Матмуратов М.А. Многоклеточность клетки. - В кн.: Рациональное использование природных ресурсов Южного Приаралья. Нукус: ККГУ, 2018. - С. 36-38. 3. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. - Москва: ИКЦ Академ книга, 2004. - 495 с. 4. Bailey R. Cell Theory: a core principle of biology. 2020. https://www. thoughtco. com/celltheory-373300. 5. Korn R.W. Biological organization – a new look at an old problem. BioScience. - 1999. - V. 49. - P. 51-57. 6. Lwoff A. The concept of virus. J. Gen. Microbiol. 1957. - V. 17. - P. 239-253. 7. Stanier R.Y., van Niel C.B. The concept of a bacterium. Arch. Mikrobiol.- 1962. - V. 42. - P. 17-35. 8. Van Niel C.B. The classification and natural relationships of bacteria. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 1946. - V. 11. - P. 285-301. 9. Williams T.A., Foster P.G., Cox C.J., Embley T.M. An archaeal origin of eukaryotes supports only two primary domains of life. Nature. - 2013. - V. 504. - P. 231-236. 10. Zaremba-Niedzwiedzka K., Caceres E.F., Jimmy H. Saw, Disa Bäckström et al. Nature. - 2017. - V. 541. - P. 353–358.