Перші загальні спостереження про внутрішньоклітинні структури, зокрема, мітохондрії, були опубліковані у науковій літературі у 1840-х роках.

Затим, у 1890 р. німецький патолог і гістолог Річард Альтман (Richard Altmann; 1852-1900) визнав їх клітинними органелами та назвав «біобластами». А ось сам термін «мітохондрія» у сучасну науку запровадив німецький мікробіолог Карл Бенда (Carl Benda; 1857-1932). Сталося це лише у 1898 р. Бенда одним з перших застосував мікроскоп для вивчення внутрішньої будови клітин. Використовуючи фіолетові кришталики, він відкрив існування сотень крихітних тіл у цитоплазмі еукаріотичних клітин і припустив, що саме вони підсилюють структуру клітин. Через схильність до утворення довгих ланцюгів першовідкривач запропонував назву – мітохондрія, тобто, «ниткоподібна гранула».

Про величезне значення малих структур (органел) у житті кожної нашої клітини ми спілкуватимемося з радіобіологом, біофізиком, доктором біологічних наук, завідувачкою лабораторією клітинної радіобіології Національного наукового центру радіаційної медицини НАМН України Галиною Лавренчук.

****

– Галино Йосипівно, знаю, що не перше десятиріччя ви вивчаєте механізми біологічних ефектів у клітин та їхніх нащадків (in vitro), зумовлених впливом радіації. Можете сказати – «Я вас відчуваю на клітинному рівні»?

– Так. (Чарівно, але стримано усміхається. – О. Р.)

– Будемо з’ясовувати… Одна з недавніх новин занепокоїла: розумні люди гірше розмножуються, а от рівень інтелекту падатиме й надалі. За нинішніх темпів через п’ятсот років зниження IQ індивіда складе мінус 15 балів, а падіння IQ людської популяції втратить 30 балів – це занепад цивілізації. Як ви вважаєте, чи повернемося ми на пальми?

– Недарма кажуть: минуле і майбутнє – це фантазії.

– Дякую, Галино Йосипівно, що заспокоїли.

– Прошу, звертайтеся.

– А по суті питання?

– Думаю, що на дерева ми не повернемося. Але це буде зовсім інше суспільство. Як свідчать останні дослідження генетиків, людство, схоже на те, справді втрачатиме рівень IQ. Адже ми дуже мало читаємо.

– Є острах, що ми розучимося споживати чи накопичувати і систематизувати знання?

– Отримувати нові знання. Бо ж розум еволюцією дається, аби людина здобувала нові знання. Наприклад, я ніколи не забуваю крилатий вислів Сократа: «Я знаю тільки те, що нічого не знаю, але інші навіть цього не знають». Коли байдуже – індивід чи суспільство стверджує: «Я знаю все», вони не зупиняються у розвитку, а починають деградувати.

– З іншого боку, еволюцію не зупинити. Основними її рушіями ви, сучасні вчені, називаєте такі: мутагенез (процес появи нових мутацій), природний відбір (виборче генне розмноження) і генетичний дрейф. За що людству найперше хапатися?

– Справа в тому, що стосовно людства природній відбір не працює… Тому що нами рухає не природній відбір.

– Бінго!

– У людства завжди є шанс зберегти навіть слабке, безпомічне, хворобливе… Бо ми ж – люди! Нам совість і віра не подарують відмовитися, скажімо, від дитини-аутиста, хоча ми справді маємо справу з хромосомною аномалією. Тому за рахунок мутацій, за рахунок розвитку генетичних змін і надалі триватиме еволюція людства.

– З’ясували: природній відбір не зарадить…. Але свіжа статистика невтішна. Чоловіки, схильні отримати ґрунтовну освіту, до 30 років не продукують потомство. Тобто, такі індивіди батьками стають після 30-ти, а репродуктивний вік жінки обмежений приблизно 40-ка роками. Тож, аби залишити по собі геніальне потомство, часу катма.

– Тут теж перебільшення. По-перше, сучасні жінки мають значно довший репродуктивний період, принаймні, довший, ніж у чоловіків.

– Від чого він залежить?

– Від чоловіків. (Посміхається). Так ось. Зважаючи на різні ендокринні доповнення, жінка здатна і в 65, і 70 років народити дитину, а 50-55 років – це, взагалі, нормальний вік. По-друге, якщо не забувати, що людство прагне подовжити вік життя омолоджувальними курсами, newage-терапіями, то і сам репродуктивний вік жінки природно продовжуватиметься.

Хочу повернутися до початку запитання… «Чому чоловіки не планують створювати сім’ю і народжувати дітей до 30 років?» Здається, що розумні чоловіки народжувались у всі віки, а одружувались – у будь-якому віці… Такі ніколи не переймалися – їм 20, 25, 30 чи 35. Із здобуттям ґрунтовної освіти проблема, схоже, не пов’язана. Як на мене, то суто соціальний аспект. Подивіться самі… Сьогодні і чоловіки, і жінки намагаються спочатку зробити кар’єру, а вже потім, якомога пізніше, – народжувати нащадків.

– Схоже, сучасна тенденція, що кар’єристками, здебільшого, прагнуть стати саме молоді жінки…

– Ви маєте рацію, на жаль. Дивлячись на соціально млявих чоловіків, частина жінок вирішують особисто кермувати власним життям. Що в цьому поганого?

– Інтродукцію ми завершили, тепер, власне, – тема. Нещодавно мене вразила книжка-бестселер «Біохакінґ мозку» американського підприємця, спеціаліста з харчування Дейва Еспрі (Dave Asprey; 1973). Автор запропонував революційну методу, як за два тижні прокачати мозок і «зламати» механізм старіння. Ви щось чули про це?

– Краєм вуха. Але, як на мій погляд, будь-яке втручання в людський мозок матиме непередбачувані наслідки. Це – як палиця з двома кінцями.

– Чому?

– Можемо отримати несподівану, навіть непередбачувану реакцію мозку.

– Тим часом дві незалежні групи американських науковців перевірили дослідника – до і після проведення експерименту – і виявилося, що Дейв Еспрі збільшив IQ на 20 балів та скинув 30 кг. Таке можливо?

– У подібних випадках я завжди згадую кінокомедію «Чародії» режисера Костянтина Бромберга: «Бачу мету, не бачу перешкод». Кожна людина, яка має мету, справді важливу для неї, такий собі потужний внутрішній імпульс, прагнутиме її досягти.

– Тут ми підійшли до найголовнішого. За Дейвом Еспрі, вся справа у найдрібніших і найдавніших мешканцях наших клітин – мітохондріях. Як науковець, який досліджує той праобраз первісного комп’ютера, що розкажете про них?

– Скажімо так, я досліджую не самі мітохондрії, а взагалі клітини: їхню структуру, функціональні властивості, морфологію. А мітохондрії? Вони – один з видів органел. Насправді це надзвичайно цікава тема. Адже у своєму складі мітохондрії містять ДНК!

– Перепрошу, я вперше чую слово «органела». Можете пояснити, що це? Бактерія?

– Ні, не бактерія… Органела (або: органоїд) – це складова клітини, внутрішньоклітинна структура, яка виконує різні функції для підтримки діяльності самої клітини. Походження вона веде від прокаріота, тобто, від найпростішої бактерії, одноклітинного живого організму, в якого відсутнє оформлене клітинне ядро. За час еволюції мітохондрія настільки змінила структуру і фізіологічні процеси, які в органелі відбуваються, що навіть набула власне ДНК. І це – всередині клітини.

– Наскільки відомо, на Землі мітохондрії з’явилися півтора мільярда років тому. Що було до них і яка історія їхнього походження?

– Думаю, що в складі клітини не визначити так впевнено вік органели.

– Для людства важливо, що мітохондрії навчилися поглинати кисень і виробляти речовину, відому як аденозинтрифосфорна кислота або АТФ.

– У результаті хімічних реакцій з речовин, які надходять у клітину, мітохондрії можуть синтезувати макроерги (хімічні зв’язки окремих органічних сполук, розщеплення яких призводить до виділення великої кількості енергії. – О. Р.). Іншими словами, й аденозинтрифосфорну кислоту також. Своєю чергою, саме АТФ дає можливість клітині ділитися, здійснювати інші фізіологічні функції: синтезувати білки, синтезувати гормони, синтезувати ДНК, інші біологічно активні речовини.

– Мітохондрії дають можливість чи забезпечують?

– Всі ці та інші процеси у клітині вони забезпечують. Є ще одна, вкрай важлива річ, яку в людській клітині проводять мітохондрії! Це – окисно-відновлювальні реакції. А ще – безкисневий шлях.

– Не зрозумів, Галино Йосипівно...

– Якщо клітина потрапляє в скрутне становище, скажімо, пошкоджується, отруюється важкими металами чи радіаційним випроміненням, тоді в мітохондріях вона має можливість синтезувати макроерги, навіть без наявності кисню!

– Неймовірно, то якийсь непомітний джин велетенської потужності!

– Це досить складний і дуже повільний метод, але в нашій клітині еволюція його створила. Можна сказати, що мітохондрії дозволяють клітинам виживати у надскладних умовах.

– Щось схоже на мурах – санітарів лісу?

– Ні, значно складніше. Можна сказати так: мітохондрії – це енергетичні станції клітин. Не електричні, а саме енергетичні! Адже органели відповідальні за всі типи зв’язків: хімічні, електричні, навіть комунікативні. Бо мітохондрії сприяють перенесенню інформації через мембрани клітин.

– Чи можна сказати: весь рух, уся динаміка людських клітин забезпечується мітохондріями?

– Скажу так: там, де клітина потребує енергії, з’являються мітохондрії.

– Ми вже, власне, почали говорити про будову… Виправте мене, якщо я помиляюся, мітохондрії мають дві мембрани (внутрішню, як на мене, це – блок живлення), і зовнішню – (монітор), а також власний спадковий матеріал у вигляді ДНК (на кшталт системного блока). Чи такі паралелі можна проводити?

– Ні, такі прості паралелі я би не проводила. Органела – значно складніша структура, ніж будь-який найпотужніший комп’ютер. Значно складніша…

– Що нагадує мітохондрія?

– Для початку – про будову. Справді, мітохондрія складається з двох фосфалюгідних мембран, але внутрішня мембрана має надзвичайно складну структуру. Вони називаються кристи. Ось, бачите. (Показує у розгорнутій заздалегідь книжці. – О. Р.) Саме на цих кристах і відбуваються різні хімічні, біохімічні та фізіологічні процеси. Ще одне… Порівняно з кількістю ДНК в ядрі, клітин у мітохондрії ДНК не стільки багато, але органели мають можливість самі синтезувати деякі білки та ферменти, необхідні для функціонування самої мітохондрії. Розумієте?

– Отже, мітохондрія може сама себе полагодити, не звертаючись за допомогою до клітини?

– Справді, це надзвичайно складна структура. Органела схожа на матрицю,
наповнену речовинами: білковими структурами. Тут відбувається жвавий рух, обмін енергетичними матеріалами. Між іншим, якщо ми сьогодні споживаємо цифрову інформацію через екран монітора, в мітохондрії теж щось подібне спостерігається. Але, на відміну від комп’ютера в органелі здійснюються також і матеріальні процеси. Взаємодіючи з клітиною, мітохондрії, наприклад, активно постачають їй цитоплазму.

– Це якийсь живий симбіоз на мікрорівні?

– Саме так! Клітина і мітохондрія не можуть жити одна без одної. Бо не забезпечують одна одну, а працюють у комплексі.

– І що це дає?

– Життя. (У задумі усміхаюся: прості відповіді на складні питання завжди вражають. – О. Р.) У всіх його проявах…

– Ці маленькі фіолетові органели, не бактерії (тепер і я – розумний), стали рушієм генезису всього живого… Протягом мільярдів років нові гібридні клітини еволюціонували, перетворившись на тварин, а зрештою, і людей.

– Це – дуже спрощена теорія. Дуже спрощена. Ось дивіться: прокаріоти існують досі. Як самостійні живі біологічні одиниці. І клітини, які мають лише дві мітохондрії, – сперматозоїди, також мають право на життя…

– Ще й як мають!

– … і спокійно живуть із двома, а не з півтора тисячами органел. Те, що завдяки мітохондріям почалася еволюція від нижчих до вищих істот, – я би не говорила. Такі процеси пов’язані з генетичним матеріалом, що зберігається в ядрі клітини. Це він відповідає за все, навіть за співпрацю з мітохондріями. Повірте, клітина – навдивовижу складна структура. Якщо порівняти її з комп’ютером, скажу: жодна ЕОМ, будь-якої потужності, за складністю ніколи не наблизиться до клітини. Комп’ютер – то машина, хай у майбутньому він навчиться самостійно мислити і таке інше, але ніколи він не наздожене у розвитку клітину.

– Чи існує відмінність у кількості органел, які енергетично забезпечують клітини м’язів і клітини мозку?

– У м’язах їх більше.

– А в клітинах сітківки ока, клітинах серця?

– Звісно, вони там є у достатній кількості. Утім, їх там менше. По-перше, у тих органах тривають, здебільшого, біохімічні процеси, обмін месенджерами (первинними та вторинними посередниками), тоді як клітини м’язів до всього ж постійно тримають фізичне навантаження. А це потребує багато енергії.

– Це – основна відмінність?

– Так. Решта біохімічних процесів практично однакові у мітохондрій, що працюють у клітинах різних органів людського тіла. Хіба що, залежно від тканини, органели можуть бути більш напруженішими або менш напруженішими.

– Чи можна сказати, що людська клітина, у середньому, містить до двох тисяч мітохондрій, але клітини мозку, сітківки, серця вимагають більше енергії, тому містять до десяти тисяч мітохондрій?

– Не знаю. Такі підрахунки мені на очі не потрапляли.

– Я читав про це в американській науковій пресі.

– Стверджувати не беруся, можливо. Відверто кажучи, таких повідомлень я не бачила. Може, увагу не звертала. Може бути, бо клітини м’язу серця чи легенів працюють усе життя людини. А за логікою речей, клітини, які багато працюють, мусять мати більше енергії.

– Є версія, що в людському організмі живе близько квадрильйона мітохондрій. Це значно більше, ніж у кишківнику! Чи резонно у даному випадку говорити про якісь кількісні параметри?

– Головне в іншому: мітохондрії забезпечують і клітину зокрема, і весь організм енергією. Та й що нам, вченим, засвідчить оте число – квадрильйон? Звертає увагу інше: функції бактерій у кишківнику та функції органел у клітині зовсім різні.

– Тут саме ми наблизилися до головної проблеми. Найрозповсюдженіша причина погіршення роботи мітохондрій – старіння. У період від тридцяти до сімдесяти років органели у людському тілі вполовину знижують продуктивність! Яка причина?

– Не вік, а отруєння. Тільки хочу, щоб ви зрозуміли: йдеться не про отруєння неякісними харчами, а отруєння в широкому сенсі того слова. Йдеться про блокатори певних процесів, які ззовні потрапляють у клітину.

– Які саме блокатори маються на увазі?

– Важкі метали, радіонукліди, зловживання ультрафіолетом, неправильний температурний режим і таке інше. Навіть електромагнітні хвилі, що випромінюють високовольтні лінії! Такі блокатори викривляють роботу мітохондрій, викликаючи енергетичний збій усієї життєдіяльності клітини. Адже мембрани у мітохондрії – це ті ж самі провідники.

– Отож, у середньому, сімдесятирічний чоловік отримує половину клітинної енергії порівняно з тридцятирічним. Дайте пораду, Галино Йосипівно, як завчасно не ставати стариганем?

– Весь ваш організм має жити за правилами. Думаю, кожен їх прекрасно знає: чисте повітря, свіжа висококалорійна їжа, відсутність стресів. В останньому випадку відбувається утворення вільних радикалів і стрес-факторів, які теж впливають на самопочуття людини.

– Це коли імла в очах та голова макітриться?

– У кого – як. Когнітивний дисонанс – справа індивідуальна. З іншого боку, організм не може жити в ідеальних умовах; завжди існують коливання. Зверніть увагу, наскільки розумна Природа: під час еволюції вона завбачливо створила демпферну смугу, відхилення від якої не виводить з ладу ні клітину, ні весь організм.

– Перепрошую, якщо поставлю дивне запитання… Світ тепер в усьому шукає мораль. Як впливає моральний стан людини на вік та активність мітохондрій?

– Як вам сказати... Безпосередньо – ні. Але за будь-якого психологічного стану, який є відхиленням від морально-етичних норм, людина опиняється у стресовій ситуації, а значить, в організмі виробляються певні стресові речовини, для виведення яких із клітини потрібна додаткова кількість енергії. Питання це ще ніхто не досліджував, але, схоже, такий висновок має випливати.

– Цікаво, а як науковці називають, як ви сказали, оті «стресові речовини»?

– Одним терміном не визначити. Білки шоку, вільні радикали, активні форми кисню. Ви вважаєте, один механізм викликає стрес у клітині?

– А що: ні?

– У тім-то й справа. І кожен продукує власні стресові речовини, які, в підсумку, блокують і пригнічують діяльність мітохондрій. Зменшується кількість вироблених макроергів; як результат, нижчає функціональна активність клітини. А це можуть бути клітини мозку, клітини серця, клітини ендокринної системи…

– Чи спостерігається залежність між моральним станом індивіда, тривалістю життя мітохондрій та віком людини?

– Звісно, моральний стан впливає на вік життя. Але цю залежність лише одними мітохондріями не пояснити. Факторів чимало…

– Яке місце мітохондрій у цьому комплексі причин?

– Скажімо так: на самому початку.

– Скільки живуть мітохондрії? Як відбувається їхнє відновлення в клітині?

– Мітохондрії розмножуються методом брунькування, що і свідчить про їхнє походження від прадавніх прокаріот, тобто, від найпростіших бактерій. Відбруньковуючись одна від одної, органели здатні утворювали структури та ланцюги, у такий спосіб вони можуть самостійно омолоджуватися. Про період життя – не скажу.

– Виходить, причина не в тому, що клітини старіють, а в тому, що мітохондрії не дають належної кількості енергії клітинам?

– А чому вони не дають?

– Я – не генетик, тим паче, не біофізик.

– На мою думку, у клітинах людського тіла триває накопичення різних типів шлаків – речовин, що заважають нормальному функціонуванню і блокують важливі процеси. Адже наші з вами організми не в коконах живуть, а ті зовнішні негаразди, в які ми потрапляємо чи які ми переживаємо, спричиняють сповільнення роботи мітохондрій. Адже з роками в них нагромаджуються продукти метаболізму, які, між іншим, можуть і не виводитися.

– Причини мітохондріальної дисфункції нами названі: дефіцит поживних речовин, гормональний дефіцит, токсини, стрес тощо. Що ви порадите, як обґрейдити приватну енергетичну станцію кожної людини?

– Важко давати поради, коли не бачиш конкретної людини, не знаєш її способу життя, психологічного та фізіологічного стану. Кожному індивіду властиві свої механізми. Ось, наприклад, з’явилася модна стрес-дієта – схуднення без їжі та води.

– Трохи детальніше, Галино Йосипівно?

– Йдеться про аутофаґію. Це – принцип харчування, що допомагає зберегти молодість і здоров’я. Його відкрив японський вчений Йосінорі Осумі (大隅 良典 О; 1945), за що три роки тому отримав Нобелівську премію з медицини. Суть проста: коли ми голодуємо певний час, клітини переробляють все старе, непотрібне, а в підсумку – омолоджуються. Як свідчать дослідження, ті, хто вживає їжу з 8:00 до 20:00, менш здорові, ніж ті, хто харчується з 8:00 до 14:00.

– Так, я читав: коли «вікно харчування» (період вживання їжі) з 12-14 годин скорочується до 6-8 годин, менше ризиків захворіти на діабет, анемією, ожиріння.

– У методиці аутофаґії тепер я не впевнена.

– Чому?

– Сама, було, спробувала, на жаль, жодних рішучих змін зі мною не відбулося.

– Хочете почути, що американець Дейв Еспрі порадив усім тим, хто прагне позбутися мітохондріальних дисфункцій та підвищити активність органел?

– Дуже цікаво.

– Цитую за бестселером «Біохакінґ мозку»: – «Харчування найвищої якості; належний водний баланс; киснева терапія за рахунок виконання дихальних вправ; поліпшення кровообігу; стабілізація рівня цукру в крові; оптимізація рівня гормонів; детоксикація організму, подальше уникнення токсинів; використання більш якісного освітлення».

– Це я називаю «здоровий спосіб життя». Та в даному випадку йдеться про ідеал: життя десь на фермі, поза мегаполісом, подалі від цивілізації… У звичайних людей такого не буває. У принципі – бути не може.

– А якщо гайнути на іншу планету, з чистою екологією?

– Хіба що…

– Що на закінчення розмови порадите читачам?

– Слідкуйте за собою, за станом власного організму. Можливо, ви навчитеся помічати енергетичний стан клітин. Наведу такий простий приклад. Вимкніть у будь-якому приватному будинку електрику, що відбудеться? Холодильник не працює, плита не працює, кондиціонер не працює, водний насос не працює, телевізор не працює, комп’ютер і модем не працюють, навіть туалет не працює. Що ми робимо?

– Телефонуємо в Київобленерго і волаємо: «Трясця його матері, увімкніть мої мітохондрії».

– (Щиро сміємося)… Я забула: телефон теж не працює. Ось вам яскравий приклад, яке саме місце посідають і яку роль відіграють органели у житті людської клітини.

– Дякую, Галино Йосипівно, за прекрасну розмову.

– Дякую і вам.

***

– І наостанку, яку цікаву тему ми з вами могли б проанонсувати?

– Хотілося поговорити про «Помсту Сталіна».

– Не зрозумів?

– Є дуже цікава рослина. Завезли її в Україну, аби збільшити виробництво кормів для великої рогатої худоби. Але виявилося: отримали не силосну культуру, а бомбу вповільненої дії! Ця страшна рослина у нас не лише прижилась, а заповнила цілу нішу. Росте вона під два метри…

– Невже борщовик?!?

– Так, латиною він називається Heracleum. Якщо його випадково зачепити, з’являється пухир з некрозною тканиною… Цього літа я бачила безтурботних підлітків, які бавилися біля плантацій борщовика, якщо вони вкриються соком «Помсти Сталіна», – дітей не врятувати.

– Жахливо, але цікаво. Утім, далі – іншим разом.

– Гаразд.

Фото з архіву Галини Лавренчук

Автор: Олександр Рудяченко, Київ.

Джерело: «Укрінформ» (https://www.ukrinform.ua/rubric-culture/2807940-galina-lavrencuk-radiobiolog.html)