Увиденное невидимое

Шипы с куста розы

Существует множество легенд о внезапных открытиях. Стоило будто бы Ньютону увидеть падение яблока, как появился закон всемирного тяготения. Достаточно было однажды попасть в комнату Флемминга плесени, из-за которой погибли растущие у него в специальных чашках микробы, и человечество получило целебный пенициллин… Таких случаев можно привести немало. Но так ли открытия действительно неожиданны и случайны? Ведь нет человека, который бы не видел падающего с дерева яблока. А плесень, наверно, много раз портила опыты ученых. Но почему-то на этот раз те же события привели к выдающимся открытиям.

На самом деле каждое открытие готовится многолетними работами ученого. Оно подготавливается сотнями опытов, чтением многих книг, бессонными ночами… Требуется сопоставить разные явления природы, обдумать все, что уже сделано другими исследователями. Иногда кажется, что не хватает самой малости. Но без этой "малости" не появляется открытия. А потом оно возникает "вдруг". Вроде бы совершенно случайно.

Об одном таком, казалось бы случайном, открытии мы здесь расскажем. Сделал его замечательный русский ученый Илья Ильич Мечников еще в прошлом веке — в 1883 году.

Как это произошло, мы знаем из воспоминаний самого Мечникова.

Однажды вся семья Ильи Ильича отправилась в цирк смотреть дрессированных обезьян. А он остался дома один и, по своему обыкновению, смотрел в микроскоп. На этот раз он наблюдал за личинками морских звезд. Они прозрачны, как вода, и поэтому хорошо видно, что в них происходит. У этих личинок нет крови, а значит, и нет сосудов, по которым она движется. Но зато у них есть подвижные клетки. Они блуждают по всему телу личинки. И вот тут-то Мечникову вдруг пришла мысль, что эти двигающиеся клетки должны выполнять в организме особую роль. Мечников заподозрил, что в движении этих клеток кроется нечто особенно интересное. Он предположил, что клетки двигаются, чтобы противостоять вредным воздействиям. Эти соображения очень взволновали ученого. Он не находил себе места. Если его предположение правильно, то заноза, вставленная в тело личинки морской звезды, должна быть за короткое время окружена подошедшими к ней блуждающими клетками.

Это надо было немедленно проверить! Но что использовать в качестве занозы, чтобы не повредить нежную личинку? Мечников ходил по саду, думая о проверке своего предположения. Его взгляд остановился на кусте розы. Он сорвал с него несколько шипов и вставил их в личинку.

Всю ночь Мечников не спал, с нетерпением ожидая результата, а на следующий день, рано утром, Мечников увидел, что шипы действительно окружены подвижными клетками. Его предположение оправдалось!

Этот опыт положил начало учению Мечникова о клетках, которые защищают организм: очищают его от попавших в него разных посторонних частичек.

Изучению таких клеток Мечников посвятил последующие двадцать пять лет своей жизни.

Чистота и порядок

Не только в школе, дома и на улице требуется уборка. Чистота и порядок необходимы везде. Они должны соблюдаться и в организме.

На первый взгляд может показаться странным, о какой уборке в организме может идти речь. Какие посторонние частички попадают в организм и что за беспорядки могут быть у клеток? Но, подумав немного, можно ответить на эти вопросы. Пыль и даже кусочки угля заносятся вместе с вдыхаемым воздухом. А сколько заноз было у каждого из нас — и не сосчитать! Что касается беспорядка среди клеток… он возникает при ушибе, царапине.

В организме чистоту и порядок соблюдают специальные клетки. Они готовы в любой момент приступить к своим обязанностям. Что не так — они тут как тут. Но блюстителем порядка может стать не любая клетка, а лишь лейкоциты — белые кровяные клетки и еще некоторые клетки соединительной ткани. Эти клетки становятся уборщиками, только если в организме что-то не в порядке. Они бросаются наводить порядок, ловить и выкидывать из организма все ненужное. Но как же они делают это? Прежде всего, как они передвигаются? Ножками, но непостоянными. То в одном месте клетки выступает ножка, и клетка как бы переливается за ней. Потом возникает другая ножка, и опять клетка продвигается. Это так называемые ложноножки. Пусть и ложные, но с их помощью можно двигаться в определенном направлении. Ложноножками передвигались и клетки за которыми наблюдал Мечников, когда они двигались к шипам розы. Точно так двигаются и амебы — микроскопические организмы, состоящие всего-навсего из одной клетки. Поэтому такое движение и стали называть амебоидным, а клетки с амебоидным движением — амебоцитами. У личинок морских звезд амебоциты блуждали по всему телу. А у высших животных и у человека они циркулируют по сосудам, являясь частью крови. Лейкоциты, как амебы и амебоциты, образуют ложноножки и с их помощью двигаются к посторонним частичкам. Они не всегда ограничиваются окружением: подойдя совсем близко к посторонней частичке, они могут втащить её в себя. Мечников назвал их "фагоцитами", что на греческом языке и означает "клетки-пожиратели". Эти клетки прямо-таки пожирают — фагоцитируют — ненужные частички. Происходит фагоцитоз — захват фагоцитами твердых частиц. Клетки-пожиратели поглощают не только посторонние мелкие частички, которые случайно попали в организм. Благодаря фагоцитам из организма удаляются и погибшие клетки.

Кроме того, фагоциты следят, чтобы клетки находились там, где им положено. Вот красным кровяным клеткам — эритроцитам — надо двигаться по сосудам. Но если сосуд лопается и эритроциты из него выпадают — это уже не порядок. Вне сосудов они чужие. Их необходимо убрать, очистить от них этот участок. И фагоциты без промедления приступают к своим обязанностям. Те, что оказались вблизи, первыми достигают эритроцитов. За ними следуют более отдаленные. Заработали ложноножки. Скорей, скорей! Лейкоциты, которые раньше мирно текли по сосудам с эритроцитами, теперь выходят из неповрежденных сосудов и поглощают своих бывших соседей. Обычные лейкоциты превратились в фагоцитов, в пожирателей.

Вплотную подходят фагоциты к тому, что им надо убрать. Но как попасть внутрь фагоцита кусочку угля или мертвой клетке? Ведь сквозь его оболочку не пройти. Она, правда, не сплошная, в ней, как и в оболочках всех клеток, имеются кое-где отверстия, но они в тысячи раз мельче поглощаемых частичек. Их можно увидеть только в электронном микроскопе. Через них не смогут пролезть даже совсем маленькие частички. Вход в клетку надежно закрыт. Как же в фагоците оказываются целые клетки или довольно крупные по сравнению с ним обломки клетки и разные посторонние частички? Каким образом они оказались внутри его? Как только поглощаемая частичка коснется фагоцита, ее сразу окружают ложноножки. Они будто ковшом захватывают ее. Постепенно ложноножки удлиняются и полностью смыкаются над нею. Все. Теперь никуда не денется! В фагоцит можно попасть и другим путем. Постороннее тело в него иногда просто как бы вдавливается. Но и в этом случае над ним все равно сомкнутся свободные края фагоцита. Вот так и оказывается внутри фагоцита частичка почти с него величиной.

Клетки многоклеточных организмов не переваривают пищу внутри себя, как это происходит у клетки-организма амебы. Она переваривается у них в пищеварительном канале. Клетки всасывают уже готовые питательные растворы. Фагоциты — исключительные клетки: в них самих может происходить переваривание. Но оно нужно им не для питания, как у амебы, а только для защиты организма. Ну, а если в фагоцит попадает что-нибудь несъедобное, например частичка угля, то он, разумеется, не может ее переварить. Но и в этом случае фагоцит защищает организм, изолируя частичку от остальных клеток. Фагоциты, заполненные непереваренными частичками, путешествуют по организму и в конце концов удаляются из него.

Благодаря фагоцитозу в организме поддерживается чистота и порядок!

Охотники за микробами

Было время, когда не только не знали, как бороться с микробами, но даже не подозревали об их существовании. Самым первым охотником за микробами был голландец Антоний ван Левенгук. Он достиг небывалого совершенства в искусстве шлифования оптических стекол. Это было его увлечением, его страстью. Левенгук, не окончивший даже школы, делал линзы лучше самых прославленных мастеров этого ремесла. Изо дня в день. Из года в год. Два десятилетия он изготовлял линзы и наводил их на все, что попадалось под руку. Жало пчелы, чешуйки собственной кожи, глаза быка, волосы овцы и многое другое рассматривал Левенгук сквозь увеличительные стекла. Он научился изготовлять линзы, которые давали увеличение в 300 раз. Это превосходило увеличение существующих тогда микроскопов в 20–60 раз.

Такие линзы дали возможность Левенгуку обнаружить новый мир живых существ. В воздухе, в капле лужи, в пище, в организме животных и человека — повсюду Левенгук находил мельчайшие живые существа, которые невозможно увидеть простым глазом. Более трехсот лет тому назад — в 1674 году — в письмах в Лондонское королевское общество Левенгук сообщал об открывшемся перед ним мире: "Зрелище это я наблюдал с жадностью и ненасытностью". Настойчивость и труд обеспечили успех наблюдений Левенгука. Описания, которые он делал, отличались безукоризненной точностью.

Сам Левенгук ни разу не высказал мнения о возможной вредности открытых им существ, хотя он видел их и в питьевой воде, и во рту, и в кишечнике лошади… Но открытия Левенгука помогли другим исследователям установить, что тысячи видов микроорганизмов-микробы — являются возбудителями разных болезней. Попадая в организм животного или человека, они заражают его.

Микробы гораздо опасней таких посторонних частичек, как, допустим, пылинки или угольки. Каждый микроб выделяет вредные, отравляющие вещества. Но в организме есть охотники за микробами. Это — фагоциты, клетки-пожиратели. Пока они движутся по сосудам — они только готовятся к предстоящей охоте. Сигнал к началу ее дают сами же микробы. Выделяемые ими яды служат как бы приманкой для лейкоцитов. По кровяному руслу к месту заражения направляются целые полчища лейкоцитов — их привлекают ядовитые выделения микробов. Но не так-то просто пройти сквозь стенку сосуда! В первых рядах лейкоциты, ядра которых состоят из отдельных удлиненных долек, соединенных тончайшими перемычками. Таким клеткам гораздо легче проходить по узким межклеточным пространствам, чем лейкоцитам с одним крупным округлым ядром. Вот и протискивается одна доля, за ней другая…

Вышедшие из сосудов лейкоциты и не узнать: округлости как не бывало. И не определить, какой они формы: то тут, то там появляются у них ложноножки. Лейкоциты готовы к фагоцитозу — к поглощению микробов и к последующему их перевариванию.

Не только подвижные лейкоциты, но и вполне оседлые клетки становятся фагоцитами, как только организму угрожает опасность. Оседлая жизнь их сразу прекращается. С помощью ложноножек и они спешат к опасным участкам. Такие клетки называют "блуждающими". Впрочем, они не бесцельно блуждают, а двигаются по направлению к микробам, на охоту за ними.

Охота фагоцитов за микробами очень важна для организма. Чем энергичнее работают фагоциты, тем успешней идет борьба организма с заболеванием. Микробы очень быстро размножаются. Иногда их становится так много, что фагоциты не в состоянии с ними справиться. Случается, что фагоциты поглотили всех микробов, но не могут их переварить. Более того, микробы могут продолжать размножаться внутри фагоцитов и даже переноситься вместе с ними в другие места организма. Бывает, что погибают и сами охотники. В неравной борьбе с микробами они оказываются побежденными. Гной — это и есть скопление погибших фагоцитов. К нему подойдут другие фагоциты и начнут заниматься уборкой до восстановления полного порядка.

Теперь наукой доказано, что, помимо фагоцитоза, имеются и другие способы защиты. При попадании в организм чужеродных веществ в нем возникают так называемые антитела, обезвреживающие эти вещества.