I.Grīnberga: ‘Šūnu attīstības priekšnoteikums – sadarbība’

Dabā nekas nav spējīgs dzīvot un attīstīties pilnīgā nošķirtībā, bet mēģinājumi nodalīt sevi no apkārtējās vides noved pie iznīcības. Jebkuras būtnes attīstības pamatā ir konstruktīva sadarbība.
Vidē mums apkārt pastāv miljoniem dažāda veida enerģijas un informācijas vienības. To neskaitāmās kombinācijas veido mums redzamo, rupjāko matēriju – cilvēkus, zemi, ūdeni, kā arī vairumam neredzamus, nedzirdamus – daudz smalkākus enerģijas un informācijas vienību salikumus.

Bija laiks, kad doma vien par to, ka mūsu organisma šūnas spēj savā starpā sazināties: raidīt un uztvert ziņas, liktu šo uzskatu paudēju uzskatīt par traku un izraidīt no zinātnes aprindām. Pētniecības iekārtām pilnveidojoties, zinātnieku izdarītie atklājumi ļāva secināt, ka informācijas apmaiņa tomēr notiek. Bet – tikai starp nervu šūnām. Pastāvēja pat uzskats, ka visaktīvāk sazinās smadzeņu un mugurkaula nervu šūnas. Vēlāk zinātniekiem nācās atzīt, ka sazinās arī imūnsistēmas šūnas, bet tikai pēdējos gados zinātnieki atzīst to, ka sazināties ir spējīgas visas organisma šūnas, neatkarīgi no to veicamajiem uzdevumiem vai atrašanās vietas. Un viņas ne tikai to spēj, bet arī aktīvi dara, lai nodrošinātu uzdevumu izpildi un pilnveidotos.

Šūnas sazinās cita ar citu
Spilgts šūnu saziņas piemērs ir cilmes šūnas, kas var pārveidoties par jebkuru organisma šūnu. Ja, piemēram, vajadzīgs, lai cilmes šūna izaugtu par neironu, tā ir jāievieto vidē, kur atrodas neirona izveidei nepieciešamās ziņas, šajā gadījumā cilmes šūnas tuvumā jābūt glijas šūnām1, astrocītiem2, kas kalpo par cilmes šūnām vajadzīgo ziņu avotu. Rezultātā cilmes šūna izveidojas par neironu.

Latvijas Organiskās sintēzes institūtā prof. Ivara Kalviņa vadībā šūnu saziņa novērota eksperimentāli. Imunoloģiskajā platē 64 lauciņos tika ievietotas audzēju šūnas. Pēc tam šūnām, kas atradās plates pirmajā rindā, tika pievienota šūnu inde – pretvēža preparāts. Rezultātā 24h laikā audzēju šūnas pirmajā rindā aizgāja bojā. Par pārsteigumu pētniekiem pēc 24h nomira arī nākamā šūnu rinda, kurām netika pievienota inde, bet pēc vēl 24h – bojā aizgāja audzēja šūnu trešā rinda utt.

Pirmajā pētījumā šūnu rindas citu no citas atdalīja plate no caurspīdīga materiāla, bet nākamajā eksperimentā – šūnu rindas savā starpā norobežoja gaismu necaurlaidīga plate no keramiska materiāla. Taču, saindējot pirmo šūnu rindu, šūnas nākamajās rindās vairs nenomira.

Trešajā pētījumā no vienas plates uz otru tika novilkts optiskās šķiedras kabelis. Abās platēs šūnas aizgāja bojā gandrīz vienlaicīgi. Pētnieki izdarīja secinājumu, ka šajā gadījumā šūnas ziņas cita citai nodod optisko signālu veidā. Zinātnē šūnu spēju uztvert optiskos signālus un uz tiem atbildēt sauc par cell talking, latviski – šūnu saziņa.

Šūnām piemīt saprāts
Aplūkosim dažus piemērus, kā izpaužas šūnu saprāts. Spermatozoīds, kas ir viena no organisma mazākajām šūnām, nokļūstot sievietes organismā, nekavējoties uzsāk sev uzticēto pienākumu izpildi – virzību pretim olšūnai, turklāt, apzinoties, ka viņam ātrumā un precizitātē ir jāsacenšas ar vēl 200 – 300 miljoniem konkurentu – citu spermatozoīdu. Spermatozoīda darbības norāda, cik maldīgs ir uzskats, ka uz sapratīgu rīcību ir spējīgas tikai būtnes, kuru galvenais ziņu apstrādes centrs ir smadzenes, kā, piemēram, cilvēkam. Apmēram 0,06 mm garais spermatozoīds ir ne tikai spējīgs uztvert informāciju par telpu, kurā atrodas, bet arī mērķi – kurā virzienā jādodas, lai sastaptos ar olšūnu. Tātad – viņš spēj arī saprātīgi rīkoties.

Savukārt eksperimenti ar T-limfocītu šūnām, kas ir atbildīgas par imunitātes veidošanos, pierāda, ka šīs šūnas spēj atcerēties biomolekulas, ar kurām tās ir jau tikušās, jo nākamajā tikšanās reizē T-limfocīti reaģē daudz ātrāk un citādāk nekā to darīja iepriekš. Tas nozīmē, ka šīs šūnas ir saglabājušas ziņas par konkrētajām biomolekulām no pirmās tikšanās reizes un izstrādājušas rīcības plānu nākamajai tikšanās reizei. Diemžēl šādas analīzes spējas nereti pietrūkst pat cilvēkiem, kas bieži nepamatoti sevi uzskata par visaugstāk attīstītajām būtnēm uz Zemes, kamēr šūnai šāda saprāta pietiek.

Vai organisma izveidei pietiek ar ģenētisko informāciju?
Ilgāku laiku zinātnē pastāvēja uzskats, ka kopš brīža, kad apvienojas olšūna un spermatozoīds, organisma izveide notiek, izmantojot šo divu šūnu hromosomās esošās ziņas. Pārsteidzošs liekas fakts, ka tik milzīgs ziņu apjoms, kāds vajadzīgs, lai, piemēram, izveidotu cilvēku, varētu ietilpt tik maza izmēra šūnās. Veidojot cilvēka organismu, vajadzīga olbaltumvielu sintēze, pēc tam tiek veidoti atsevišķi orgāni, turklāt šis ārkārtīgi sarežģītais darbs notiek, ievērojot stingri noteiktu kārtību. Salīdzinot cilvēka organisma izveidi ar automašīnas būvniecību, pēdējais – liekas tīrais nieks.

Bez tam zinātnieki ir konstatējuši faktu, ka, pārstādot apaugļotu olšūnu citas mātes ķermenī, bērns izaug līdzīgs ne tikai savai bioloģiskajai mātei, bet arī savai neīstajai (jaunajai) mātei. Tātad – olšūna attīstās izmantojot arī tās ziņas, ko tā saņem no jaunās mātes. Jāņem vērā arī tas, ka gēnos ir ierakstīta tikai aminoskābju secība, pēc prof. I.Kalviņa teiktā, 40-140 tūkstošiem olbaltumvielu, bet, auglim augot, veidojas miljoniem citu savienojumu, kuri nav ģenētiski kodēti. Secinājums: cilvēks attīstās pēc programmām, kas nav ierakstītas tikai gēnos!

Pirms vairākiem gadiem bioloģijas zinātņu doktora P.Garjajeva vadībā notika kāds eksperiments. Divās kamerās biologi ievietoja apaugļotus varžu ikrus. Abās tika radīti varžu dzīves videi līdzīgi apstākļi – temperatūra, mitrums, ūdens, atmosfēras sastāvs u.tml. Atšķirība bija tajā, ka viena kamera bija veidota no permaloja, materiāla, kas nelaiž cauri ne radio, ne elektromagnētiskos viļņus, bet otra sastāvēja no materiāla bez ekranējošām (aizsardzība no elektriskā un magnētiskā lauka, starojumiem u.tml.) īpašībām. Rezultātā parastajā kamerā attīstījās normālas vardes, kamēr permolaja kamerā izveidojās kropli organismi, kas ātri aizgāja bojā. Arī šis piemērs liecina par to, ka apaugļotajā šūnā neglabājas visas organisma izveidei vajadzīgās ziņas!

Šūnas darbībai ar gēniem nepietiek
Katra cilvēka šūna satur ~ 2 m garu DNS molekulu, kura sastāv no ~3 miljardiem nukleotīdu (ģenētiskā koda burtu). DNS molekulas kopā ar olbaltumvielām, veido hromosomas, kuras ar citu olbaltumvielu palīdzību ir sakārtotas apļveida struktūrā – hromatīnā – un novietotas šūnas kodolā.

Noteiktas DNS molekulas daļas sauc par gēniem, kas glabā ziņas par konkrētas olbaltumvielas molekulas sintēzi. Interesants ir fakts, ka gēni glabā informāciju tikai par aminoskābju secību tajās olbaltumvielu ķēdēs, ko tie kodē. Bet, kur tādā gadījumā atrodas tās ziņas, kas attiecas uz citām biomolekulām? Cilvēks sastāv no miljardiem dažādu molekulu un proteīnu (olbaltumvielu), no kurām lielākajai daļai izejmateriāls nav atrodams mūsu organismā.

Bez tam gēni kodē tikai olbaltumvielu struktūru, bet ne to, kā šīs olbaltumvielas savienojas (5 – 100 gab.), pārvēršoties par “mašīnām” un vēl jo mazāk – kā šīs “mašīnas” veido “šūnu fabrikas” (šūnu organellas).
Turklāt šūnas no vienādiem gēniem var veidot un arī izveido pilnīgi atšķirīgas olbaltumvielu “mašīnas” un “rūpnīcas”. Šūnu rīcības scenāriji ir mainīgi, un tās spēj pieskaņoties konkrētā mirkļa vajadzībām, jo vienā situācijā vajadzīgie gēni var atrasties dažādās hromosomās un šūna pati izvēlas, kas kurā brīdī tai ir vajadzīgs. Tātad genoma (visa organisma gēnu kopums) nolasīšana notiek, izmantojot informāciju, ko šūna saņem no kāda nezināma avota. Agrāk bija uzskats, ka “mašīnu” un “rūpnīcu” konstruēšana šūnās notiek automātiski, taču šobrīd ir skaidrs, ka šo procesu vada kādas speciālas programmas.

Kas nosaka šūnas darbību?
Centrālā nervu sistēma ir tā, kas ar atbilstošu programmu palīdzību kontrolē un uzrauga precīzu un saskaņotu dažādu sistēmu darbību cilvēkā – sākot no vismazākajiem mikroorganismiem un beidzot ar lielākajām organisma sistēmām. Ar to arī viss būtu izskaidrots, ja vien … smadzeņu šūnu jeb neironu skaits nebūtu par mazu, lai apstrādātu to ziņu apjomu, kas vajadzīgs, lai nodrošinātu cilvēka dzīvotspēju. Daudzi zinātnieki, meklējot situācijas skaidrojumu, ir secinājuši, ka cilvēkam piemīt nemateriāla rakstura ziņu (informatīvais) lauks, ko latviski sauc par dvēseli un, kas, pirmkārt, informatīvi iedarbojoties uz Centrālo nervu sistēmu, nosaka cilvēka darbību, tātad veic lielākās daļas ziņu apstrādi cilvēkā, kas vajadzīgs tā dzīvotspējai un attīstībai. Otrs nozīmīgs šī ziņu lauka uzdevums ir nodrošināt cilvēkam pieeju dažādiem Visuma ziņu avotiem.

Ar to arī izskaidrojami fakti, no kurienes tikko apaugļotā olšūna saņem parējos jaunā organisma izveidei vajadzīgos ziņu un enerģijas savienojumus, kā arī to, kāpēc no ārējās vides norobežotie varžu mazuļi aizgāja bojā. Jo tikai ar gēnos ierakstītajām ziņām normāla organisma attīstība nevar notikt.

Savukārt visus procesus katrā šūnā vada šūnas kodols, kura darbību nodrošina ziņu salikumi (programmas), kas regulē pareizu šūnas darbību, savukārt enerģija – virza visus procesus. Ziņu un enerģijas salikumus šūna var saņemt no dažādiem iekšējiem un ārējiem avotiem. Bet tieši tāpat kā cilvēkam, kam piemīt dvēsele, līdzīgs nemateriāla rakstura ziņu lauks ir arī katrai šūnai.

Minētie piemēri norāda, ka šūnu informatīvai mijiedarbībai ar apkārtējo vidi, ir eksistenciāla nozīme, tieši tāpat kā tas ir citām būtnēm neatkarīgi no tās attīstības līmeņa vai veicamajiem uzdevumiem. Bet apzinoties to, ka dabā pastāv simtiem informācijas un enerģijas avotu, kas ietekmē ne tikai mūs – kā cilvēka – darba kvalitāti, bet pat katras mūsu šūnas darbību, nāktos rūpīgāk izvēlēties vidi, kurā uzturamies, cilvēkus, ar ko sadarbojamies, pārtiku, ko lietojam un citus apstākļus, lai nodrošinātu augstvērtīgu katras organisma šūnas un visa cilvēka kopējo darbību.


Inta Grīnberga

  1. Glijas šūnas – nervu sistēmas šūnu veids; tās balsta, aizsargā, izolē neironus un veic starpnieka funkciju starp kapilāriem un neironiem; []
  2. Astrocīti – nervu šūnas, kas atbild par to, lai smadzeņu šķidrumā glikozes daudzums būtu 20 – 30% no tās sastāva asinīs. Kad smadzenēm rodas vajadzība pēc glikozes, to vajadzīgajā daudzumā piegādā astrocīti. []

  • Ļoti labs raksts! Paldies autoram un publicētājam!

    Kopsavilkums precīzi atbilst “Lekciju par sabiedrības drošību” pamatdomai:

    “Viss un visi procesi visumā ir savstarpēji saistīti un tiem ir svārstību raksturs.
    Nekas nepastāv ārpus konteksta.
    Matērija pārveidojas informācijas iedarbībās rezultātā.”

Lai varētu pievienot komentāru, vajadzīgs iežurnalēties.