|
Реферат: Антропогенез: эволюционная теория происхождения человека (Биология)
Академия труда и социальных отношений
Кафедра культурологии
Домашнее задание на тему:
Антропогенез: эволюционная теория происхождения человека
Студент первого курса, социально –
экономического факультета, кафедры
связей с общественностью.
Дианов В.А.
Москва, 2005 г.
План:
1. Введение
2. Ранние предки человека
3. Предгоминидная стадия
4. Архантропы (древнейшие люди)
5. Палеоантропы (древние люди)
6. Неоантропы (новые люди)
7. Заключение
8. Список литературы
Введение
Каждого человека, как только он начинал осознавать себя личностью,
посещал вопрос «откуда мы взялись». Несмотря на то, что вопрос звучит
абсолютно банально, среди разных людей на него существует множество
совершенно отличных друг от друга ответов. В научном мире есть группа
ученых, занимающихся проблемой возникновения человека, которая на основе
теории Дарвина создала науку антропологию, имеющую такое понятие, как
«антропогенез».
Антропогенезом ученые-дарвинисты называют процесс выделения человека
из мира животных. Ими было предположено, что отдаленными предками человека
являются человекообразные обезьяны, прошедшие несколько стадий развития на
пути к формированию конечного результата.
В данной работе мы коснемся эволюционной теории происхождения человека
и рассмотрим основные стадии антропогенеза.
Ранние предки человека
Как считают приверженцы теории эволюции, примерно около 60 миллионов
лет назад на Земле из насекомоядных млекопитающих в результате влияния
природной среды и естественного отбора развились полуобезьяны, которые
затем довольно быстро разделились на две ветви. Первая из них вела к
широконосым обезьянам, а вторая к узконосым, из которых яко бы позднее
сформировался человек.
Разъясняя свою теорию, ученые предположили, что современные обезьяны
отнюдь не предки человека, хотя они и появились на Земле раньше человека
(более 30 миллионов лет назад), а так же что человекообразные тоже
произошли от полуобезьян в середине третичного периода (начало его отстоит
от нашего времени приблизительно на 70 миллионов лет). За несколько
десятков миллионов лет полуобезьяны постепенно превратились в древесных
обезьян, из которых, как говорит теория эволюции, возникли виды высших
человекоподобных (антропоморфных) обезьян. Одни из древнейших
антропоморфных обезьян стали предками современных шимпанзе и горилл, а
другие положили начало линии, которая яко бы привела к человеку.
Как считают эволюционисты, по многим признакам древнейшие обезьяны
были сходны с современными, в особенности, с шимпанзе и гориллой, но у них
имелись существенные отличия. Руки обезьяноподобных существ были короче, а
ноги длиннее, чем у современных обезьян; отличались они и размерами мозга,
и положением клыков.
У эволюционистов имеются находки, сделанные в городе ЭльФайюма,
расположенном в 20 километрах южнее Каира (Египет). Из них особенно
интересно для них животное парапитек (предобезьяна) Фраасов. От этого (или
от очень близкого ему) существа ведет начало ветвь к узконосым обезьянам.
Следующий этап появление проплиопитеков (предков более развитых
обезьян). По сравнению со своими ближайшими предшественниками они
представляют собой определенный шаг вперед и являются прародителями рода
плиопитековых (более развитых обезьян). Плиопитеки в свою очередь дали
начало роду древесных обезьян дриопитеков. Под этим названием объединяют
большую группу животных, которые, в отличие от своих предшественников,
имели одинаковую основную схему строения нижних коренных зубов.
Эволюционисты считают, что дриопитеки уже весьма близки к той форме, от
которой, по их представлению, впоследствии развились некоторые современные
обезьяны и человек.
Когда теория эволюции говорит о происхождении дриопитеков и их
дальнейшей эволюции, то она имеет в виду, что развитие обезьян на нашей
планете шло во многих местах. Причем дриопитеки далеко не единственная
известная ученым сегодня ископаемая форма древних обезьян. Есть и другие
подобные находки, например сивапитек в Индии, удабнопитек в Грузии. А
раньше в тропических лесах, фантазируют эволюционисты, жили и другие высшие
и низшие обезьяны, костные останки которых наверняка лежат где-то в
третичных отложениях Евразиатского материка. Однако для эволюционистов и
удабнопитек, и сивапитек не имеют такого важного значения, как дриопитек.
Мы упомянули их только для того, чтобы показать, как трудно было
дарвинистам разобраться во всех этих ответвлениях и выделить основную линию
развития человека. В конечном итоге эволюционная теория вынесла
предположение об основных этапах формирования человека из мира животных,
которые мы рассмотрим ниже.
Как гласит теория эволюции, одним из важнейших факторов развития всего
живого на Земле служили изменения природной среды. Особенно сильно
воздействие их сказывалось на сравнительно недавно возникших организмах.
Приспособление к новым условиям на первых порах не вызывает каких-либо
ощутимых физиологических изменений, но со временем оно приводит к явно
заметным сдвигам в строении тела. В конечном счете, говорит теория, такие
факторы оказали свое влияние на эволюцию обезьяны, превращение ее в
человека.
Далее теория рассказывает историю, что свыше 20 миллионов лет назад
дриопитеки разделились на две группы. Первые почти без изменений дожили до
современности и навсегда остались в царстве животных (гориллы, шимпанзе).
Судьба вторых иная: они сначала обитали на окраине лесов, а позже оказались
в лесостепных районах с очень небольшим количеством леса. Перемещение их
было вызвано тем, что в третичном периоде произошло некоторое похолодание
климата. Оно явилось предвестником приближающейся эпохи оледенения
четвертичного периода. В результате похолодания площади, занятые джунглями,
сокращались и отступали к югу. Часть дриопитеков переселялась в эти леса. А
оставшиеся на старых местах вынуждены были приспосабливаться к жизни в
травянистой степи с отдельными группами деревьев. Перемены природных
условий вызывали, гласит теория, изменения и в образе жизни дриопитеков.
Так, предки этих обезьян издавна привыкли питаться плодами и ягодами,
молодыми побегами, корнями и клубнями. Иногда они прибавляли к своему столу
насекомых, птичьи яйца, червей, личинок, мелких млекопитающих. Причем
большую часть жизни они проводили на деревьях, где сооружали себе и своим
детенышам убежища, спасались от хищников. Теперь же дриопитеки вынуждены
были, во-первых, постепенно перейти от лазания по деревьям и хождения на
четвереньках к прямохождению по ровной местности, во-вторых, изменить
ассортимент добываемых продуктов питания.
Сегодня ученые-эволюционисты склоняются к мысли, что наиболее
вероятным предком обезьян, развивавшихся в направлении человека, является
рамапитек. Останки его были найдены в Индии. (Находку назвали „рамапитек" в
честь индийского бога Рамы: Рама и "питекос" греческое слово означает
«обезьяна») Это, по мнению дарвинистов, точка, в которой пути эволюции
человека и высших обезьян разошлись. Рамапитек, по-видимому, жил в редком
лесу и некоторую часть времени еще проводил на деревьях.
Теория антропогенеза говорит, что прямохождение через многие миллионы
лет привело к специализации конечностей древних обезьян. Задние конечности
распрямились в коленном суставе, кости удлинились, окрепли, пальцы
укоротились, выработалась упругая сводчатая стопа. Став упругой, стопа
изменила походку: уменьшились толчки при хождении. Менялась форма и
положение пяточной кости, большой палец ноги стал толще и примкнул к
остальным; развились сильные икроножные мышцы. А передние конечности
оказались свободными. Ими можно было хватать и удерживать добычу, брать
камень или палку и т. п. Фигура обезьяны все более выпрямлялась; руки стали
укорачиваться, плечи расправляться. В результате этого процесса
происходили изменения и в строении кистей рук: развивался большой палец;
движения руки стали более пластичными. В конце концов, предполагают
эволюционисты, рука оказалась органом, хорошо приспособленным к труду.
Далее следует предположение о том, что прямохождение вызывало и многие
другие изменения в организме обезьян, и все процессы подобного рода
совершались постепенно на протяжении большого периода времени.
Огромная роль в совершавшихся изменениях принадлежала яко бы и образу
питания. Эволюционисты объясняют, что недостаток растительной пищи в
степных или полустепных зонах нужно было как-то компенсировать. Выход был
найден в употреблении все большего количества мяса, в результате чего
возникла необходимость в охоте на животных. Охота, особенно на крупных
животных, в свою очередь, требовала смекалки, хитрости, а главное,
объединения усилий отдельных особей. Так начали складываться сперва стада,
затем сообщества древних обезьян.
Далее дарвинисты предполагают, что обезьяны не отличались ни особой
силой, ни острыми когтями и клыками. Скорость бега их тоже была невелика.
Защищаться и охотиться обезьянам помогала их стадная жизнь. Причем с
освобождением передних конечностей они умножали свою силу, используя палки,
большие кости и камни. Это был процесс перехода к зачаточным формам труда.
Он возникал и развивался во многих стадах и постоянно упрочивался,
становился жизненно необходимым, закреплялся в потомстве. Основное здесь
заключалось в том, что эти животные постепенно переходили от употребления
случайно найденных палок или камней к выбору более удобных, а затем и
изготовляемых, хотя и примитивных, орудий.
Коллективная охота и использование орудий труда требовали новых, более
совершенных способов передачи информации друг другу. Поначалу это,
очевидно, были нечленораздельные выкрики, рычание и т. п. Потом, по
предположению дарвинистов, появились уже членораздельные сигналы,
обозначавшие вполне определенные предметы или действия.
В заключение этой части приверженцы эволюции считают, что коллективная
жизнь и труд, общение в стаде обусловили еще одно важнейшее качество
развитой мозг, что в дальнейшем яко бы привело к возникновению и развитию
человеческого мышления. Теория говорит, что зарождение и развитие этого
свойства оказывало огромное влияние на формирование разных видов обезьян:
оно позволяло им успешно приспосабливаться к изменяющимся условиям.
Так в общих чертах по теории эволюции выглядит схема развития
гоминидов представителей группы человекообразных обезьян, у которых уже
появились признаки, свойственные человеку.
Предгоминидная стадия
Теория эволюции предполагает, что на нашей Земле примерно от двух до
пяти миллионов лет назад обитало несколько видов древних обезьян. Ученые-
дарвинисты сегодня имеют некоторые останки, по их мнению, одного из
представителей сравнительно развитых обезьян австралопитека (южная
обезьяна). Впервые его костные останки были обнаружены в 1924 году в
Африке.
Существо, называемое австралопитеком по величине было равно примерно
современному павиану, тело его было выпрямлено, они постоянно передвигались
на двух ногах, руки были свободными. Мозг был достаточно велик: около 600
кубических сантиметров.
К прямым предкам современного человека теория эволюции относит
австралопитеков не только из-за телесного сходства с ним. Эти существа яко
бы уже могли изготавливать орудия труда, хотя еще чрезвычайно примитивные.
До недавнего времени считалось, что австралопитеки жили на Земле около
миллиона лет назад. Но в 1960 году научный мир облетела весть об открытии
английского археолога Л. Лики. При раскопках в Олдовайском ущелье
(Восточная Африка) он обнаружил останки древнего существа, которое назвал
зинджантропом (восточно африканский человек). Размеры мозга зинджантропа не
превышали размеров мозга австралопитеков. Но некоторые особенности в
строении тела показывали, что он более древняя форма. Древнее были и те
геологические отложения, в которых обнаружены останки ископаемого существа.
Вскоре Лики нашел еще одно существо. Его останки залегали на большей
глубине, чем останки ранее открытых существ. Особенно поразил
исследователей объем мозга. Он равнялся 670680 кубическим сантиметрам, то
есть был больше, чем у австралопитека. По эволюционной системе мозг, как
никакой другой орган характеризует положение существ на эволюционной
лестнице. Удивил ученых и возраст находки, по их мнению, около 2 миллионов
лет.
На территории Африки теперь известно уже около 100 местонахождений
древнейших обезьян. Наиболее древнее из них лежит юго-западнее озера
Рудольф (Кения). Ученые относят его к эпохе, отстоящей от нас почти на 5
500 000 лет.
В слоях почвы, где находились останки презинджантропа, были найдены
также грубые орудия труда из расколотой речной гальки, заостренной при
помощи нескольких сколов. Теория антропогенеза предполагает, что они
использовались презинджантропом.
Среди эволюционистов много раз обсуждался вопрос о времени
возникновения труда у древних обезьян. Некоторые из них не считали труд
отличительной чертой человеческого существа и говорили, что коренное
отличие человека от животных определяется более высоким уровнем
психического развития. Другие эволюционисты не отрицали такого
отличительного признака и предполагали, что высокий уровень человеческого
сознания зависел от трудовой деятельности.
Архантропы (древнейшие люди)
Еще Геккель в своей книге „Естественная история и сотворение мира"
(1868) предполагал, что в ходе эволюции между обезьяной и человеком должно
было существовать какое-то переходное звено, обладавшее как человеческими,
так и обезьяньими признаками. Это недостающее звено он назвал питекантропом
(обезьяночеловеком). В конце прошлого века многие ученые стали искать это
“недостающее звено". Голландский антрополог Э. Дюбуа в 1891 году нашел на
острове Ява на глубине 15 метров коренной зуб и черепную крышку, а спустя
год еще два фрагмента скелета обезьяноподобного существа. В 1894 году
Дюбуа опубликовал описание своего открытия, которое назвал «питекантропом с
острова Ява». Через несколько десятков лет (с 1936 по 1939 год) на той же
Яве были обнаружены еще несколько останков некоторого животного, а рядом с
ними грубые каменные орудия, в том числе одно, напоминающее ручное рубило.
Установлено, что питекантроп был значительно крупнее австралопитека: его
рост не менее 170 сантиметров, объем мозга 850900 кубических сантиметров.
Вспомним для сравнения, что объем мозга современных обезьян равен 600, а
человека примерно 14001600 кубическим сантиметрам. Из-за этого теория
эволюции считает, питекантропа переходным звеном от обезьяны к человеку. Он
жил на Земле, говорит теория, 500800 тысяч лет тому назад.
В 20х годах в Китае были найдены останки еще одной древней обезьяны,
названной синантропом (китайский человек). Он жил приблизительно в то же
время, что и питекантроп, а объем его мозга был несколько больше.
Рядом с останками синантропов обнаружены разнообразные орудия труда,
изготовленные из кварца, кварцита, кремниевой гальки, из оленьего рога и
трубчатых костей. Как предполагают эволюционисты, в пищу синантропы
употребляли мясо около 70 видов млекопитающих, поджаривая его огне.
Некоторые черепа животных оказались обработанными и напоминают сосуды.
Теория антропогенеза говорит, что огромным достижением синантропов
явилось систематическое использование огня для обогрева и приготовления
пищи. Она обосновывает это тем, что в одной из пещер слой золы от кострища
достигал толщины 7 метров. Далее следует забавное измышление, что добывать
огонь эти существа еще не умели и костер в пещере горел беспрерывно, а для
разжигания его синантропы могли использовать, например, огонь лесных
пожаров, возникших от удара молнии. Речи синантропы, как и питекантропы,
еще не знали. Они способны были издавать различные звуки, а может быть,
могли различать и звуковые интонации. Уровень организации их общества был
стадный. Относительно антропогенеза, это самая древняя форма общественной
жизни.
Палеоантропы (древние люди)
Следующий важнейший этап в теории эволюции - это неандерталец,
названный так по месту первой находки останков этого существа. История
находки его такова.
В Западной Германии, близ впадения в Рейн реки Дюссель, есть долина
Неандерталь. В 1856 году здесь начали разрабатывать известковый карьер и
при этом наткнулись на пещеру. В ней рабочие обнаружили 14 частей некоего
скелета, но не обратили на них внимания и выбросили все кости в долину.
Местный учитель И. К. Фульрот собрал их и в следующем году выступил на
съезде естествоиспытателей и врачей в Бонне с предположением о том, что это
останки вымершего типа человека.
Шли годы. К этому времени подоспели и новые находки останков
обезьяноподобных животных. В 1887 году в Бельгии, в пещере БекоРош Пюид,
были найдены останки двух скелетов, схожих с человеческим, а вместе с ними
много кремниевых орудий и костей мамонта, пещерного медведя, шерстистого
носорога и других животных. Кости скелетов, особенно черепа, были очень
похожи на кости существа из Неандерталя.
К настоящему времени останки неандертальцев найдены во многих частях
Старого Света в Германии, Бельгии, Франции, Хорватии, Англии,
Чехословакии, Испании, СССР, а также в Африке, на Яве и в других местах.
Изучение останков неандертальцев и предметов, найденных рядом с ними
дает эволюционистам возможность предполагать, что по уровню организации они
стояли значительно ниже современных людей. Самые заметные различия
обнаруживаются в строении и форме черепа. У неандертальца лоб, например,
был очень покатый, надбровные дуги сильно развиты, черепная коробка низкая,
подбородок лишен выступа. Зато отличие от питекантропа разительное. Левая
лобная доля у неандертальца была несколько больше правой. Отмеченная деталь
говорит о том, что неандерталец был правшой. Вообще лобные доли черепа у
неандертальцев гораздо больше, чем у других древних обезьян, что, возможно,
обозначает более высокий уровень интеллекта. Но они компенсировались хорошо
развитыми анализаторами органов чувств, о чем можно предположить по
расширенным затылочным, теменным и височным долям.
Как считают приверженцы антропогенеза, неандерталец еще не обладал
развитой членораздельной речью. Вероятнее всего, он только-только начинал
осваивать ее. Неандертальцы, по теории, создали свою своеобразную культуру
так называемую мустьерскую культуру каменного века (15040 тысяч лет назад).
Далее следует дарвинистское измышление о том, что в период великого
оледенения неандертальцы, чтобы спастись от холода и свирепых хищников,
часто селились в пещерах. Они умели изготовлять уже довольно хорошо
отделанные орудия из кремня, кости и дерева, охотились на таких больших и
сильных животных, как мамонты и пещерные медведи, уже научились добывать
огонь и использовать шкуры животных как одежду.
Чрезвычайно заинтересовали эволюционистов погребения, которые они
приписывают к неандертальским. Многие исследователи сегодня считают, что
такие погребения доказательство существования
у неандертальцев каких-то нравственных норм. Один из крупнейших
советских археологов, академик А. П. Окладников, открывший на территории
нашей страны первое такое погребение, пишет: „В середине и в конце
мустьерского времени, к которым относятся перечисленные погребения, впервые
появляется определенное и совершенно новое отношение к умершим, выраженное
в намеренных и уже достаточно сложных по характеру действиях в
захоронениях трупов. В основе этого отношения лежала, несомненно, забота о
сочлене своего коллектива, вытекающая из всего жизненного строя первобытной
общины, из всех неписаных законов и норм поведения того времени. Это было
бесспорное выражение того чувства неразрывной кровной связи между
сородичами, которое проходит красной нитью через всю первобытную эпоху
истории человечества".
Далее теория антропогенеза измышляет, что к концу мустьерского времени
неандертальцы уже расселились на обширных пространствах Европы, Азии и
Африки. В некоторых же местах они достигли даже Полярного круга, суровый
климат не пугал их и они могли к нему приспосабливаться.
Неандертальцы и созданная ими культура явились, по мнению
дарвинистов, предшественниками современного человека и культур верхнего
палеолита (позднего каменного века). Это предполагается из-за находок,
которые показывают, что многие черты мустьерских памятников характерны и
для более поздних культур. Постепенно неандертальцы исчезали с лица Земли.
Некоторые из их видов вымерли. Процесс становления современного человека,
по теории эволюции, в большой степени связан с приспособлением к
разнообразным изменениям климата, происходившим в те эпохи на Земле.
Выживали те виды существ, которые могли лучше приспособиться к жизни в
суровых условиях планеты, те, кто был в состоянии формировать сообщество,
преодолевать дикие инстинкты, совершенствовать орудия труда. Как считает
теория антропогенеза, к этому времени в объединениях обезьяноподобных
существ естественный отбор уже терял свое былое значение.
Неоантропы (новые люди)
Homo sapiens (человек разумный) – такое название дает теория эволюции
современному человеческому существу. По месту первой находки его назвали
кроманьонцем (1868 год, пещера КроМаньон во Франции).
Это были крупные люди высотой до 180 сантиметров, с объемом черепа до
1600 кубических сантиметров. Жили они примерно от 50 до 15 тысяч лет назад.
По своему внешнему виду кроманьонцы отличались от неандертальцев: лоб
прямой, вместо надглазного валика надбровные дуги, явно выраженный
подбородочный выступ. Это уже облик современного человека. Они изготовляли
разные орудия из камня, кости и рога, в том числе составные орудия. Как
гласит теория антропогенеза, кроманьонец является последней ветвью в
развитии человека, представителей которого мы можем наблюдать и по сей
день.
Заключение
На сегодняшний день в мире распространено множество различных теорий
происхождений человека и вместе с ними, существует эволюционный взгляд на
этот вопрос. Среди простых людей есть немало тех, кто считает себя
убежденными приверженцами антропогенеза, но, несмотря на большое число его
почитателей, существует колоссальное количество ученых и простых
обывателей, признающих теорию несостоятельной и приводящих веские,
неоспоримые аргументы против эволюционного взгляда на мир. Авторитетная
часть ученых воспринимает эволюционную теорию не иначе, как мифологию,
основанную более на философских измышлениях, чем на научных данных.
Благодаря этому в современном научном мире продолжаются непрекращающиеся
дискуссии о причинах возникновения мира и человека, которые порой даже
выливаются во взаимную вражду. Тем не менее, теория эволюции все еще
существует и вполне заслуживает рассмотрения, хотя и не серьезного.
Список литературы
1. Якимов В. П. Ближайшие предшественники человека. - У истоков
человечества. – М., 1964.
2. Рогинский Я. Я. Проблемы антропогенеза. - М., 1969.
3. Хомличер В. Человек в научной картоне мира. - М., 1971.
4. Ливанов Н. А. Пути эволюции животного мира. - М., 1955.
Реферат на тему: Апоптоз - программируемая клеточная смерть
У многоклеточных организмов – животных, растений и грибов – генетически
заложена программа гибели клеток. Формообразовательные процессы в
онтогенезе, позитивная и негативная селекция Т- и В-лимфоцитов у животных,
гиперчувствительный ответ растений на вторжение патогена, осенний листопад
– лишь несколько примеров программируемой клеточной смерти (ПКС). ПКС
способствует сохранению порядка и нормального функционирования
биологической системы, очищая от невостребованных, больных, закончивших
свой жизненный цикл или появившихся врезультате мутаций потенциально
опасных клеток.
7октября 2002 г. Нобелевский комитет по физиологии и медицине в Каролинском
институте Стокгольма объявил о присуждении премии С.Бреннеру , X.P.Xopвицу
и Дж.Салстону «за открытие в области генетической регуляции развития
органов и запрограммированной смерти клетки».
Тот факт, что онтогенез находится под генетическим контролем, вряд ли мог
кого-то удивить даже в далекие уже 70-е годы ушедшего XX в. Такой контроль
должен был быть, и нашел его Бреннер Двое других «нобелевцев» открыли «гены
смерти».
Давно уже было очевидно, что онтогенез невозможен без ликвидации отдельных
клеток, участков тканей и даже целых органов, возникающих на определенных
этапах индивидуального развития, чтобы затем исчезнуть при формировании
взрослого организма. Неясно было лишь, происходит такая ликвидация
посредством фагоцитоза или каким-то другим, пока неизвестным путем.
Свои эксперементы ученые проводили на нематоде Caenorhabditis
elegans.Этот объект
огромные преимущества :
a)очень мала (длиной около 1 мм )
б) прозрачна
в) живет всего пару недель. По этому было просто проследить судьбу каждой
из составляющих ее 959 от оплодотворенной яйцеклетки вплоть до взрослой
особи.Бреннер использовали мутаген(метилэтансульфонат) и получил мутации,
останавливающие развитие отдельны этапов онтогенеза, и идентифицировал
гены, ответственные за них.
Салстон обратил внимание на то, что взрослая нематода должна была бы
состоять из 1090кл. а не из 959 т. е. 131 кл. погибает в ходе онтогенеза
встав на путь запрограммированной смерти (апоптоза). Салон идентифицировал
первый ген клеточного самоубийства — nuc--1, небходимый для деградации ДНК
в умирающей клетке. В те же 70-е Хорвиц продол-ил исследование Бреннера
он открыл гены ced-З и ced-4, необходимые для клеточного самоубийства.
Впоследствии Хорвиц описол также ген ced-9, удерживающий клетку от
апоптоза, пока не пришло время, и нашел соответствующие гены у высших
животных и человека.
Апоптоз и некроз – два варианта клеточной смерти
Существует два различных вида клеточной смерти у животных – апоптоза и
некроза.
Картина апоптоза у животных – это переход фосфатидилсерина из внутреннего
монослоя цитоплазматической мембраны в наружный монослой, уменьшение объема
клетки, сморщивание цитоплазматической мембраны, конденсация
ядра(кариорексис и кариопикноз: кариорексис-маргинация гетерохроматина и
образование кольца из отдельных глыбок ; пикноз-сжатие ядер), разрывы нити
ядерной ДНК и последующий распад ядра на части, фрагментация клетки на
мембранные везикулы с внутриклеточным содержимым (апоптозные тельца),
фагоцитирующиеся макрофагами и клетками-соседями. Такая же участь постигает
клетку, когда в ней произошла мутация, которая может привести к опухолевому
разрастанию ткани, когда она становится ненужной для организма, например, в
процессе онтогенетического развития или, применительно к лимфоцитам, на
заключительных этапах инфекционного процесса, когда организм уже не
нуждается в дальнейшей выработке антител [5–7].
Есть и другая, патологическая, форма клеточной смерти – некроз. Такая
смерть постигает клетку, когда Т-киллер своевременно не распорядился
судьбой инфицированной клетки, наставив ее на путь апоптоза. Вирус или иной
паразит, размножившись в клетке, разрушает ее: клетка лизируется, ее
содержимое изливается наружу, в межклеточное пространство. Некоторые
внутриклеточные паразиты, включая простейшее Toxoplasma gondii (возбудитель
токсоплазмоза), способны к подавлению апоптоза . Новое поколение паразитов
устремляется в соседние клетки, нанося все больший и больший ущерб
организму. Начинается воспалительный процесс, исходом которого может быть
как выздоровление, так и гибель организма. Некротическую гибель могут
вызывать физические или химические повреждения, например, обморожение или
ожог, органические растворители, гипоксия, отравление, гипотонический шок и
др.
Наличие или отсутствие воспаления у животных используется как признак,
позволяющий отличить апоптоз от некроза.
Некроз характеризуется разрывом цитоплазматической и внутриклеточных
мембран, что приводит к разрушению органелл, высвобождению лизосомальных
ферментов и выходу содержимого цитоплазмы в межклеточное пространство (рис.
1). При апоптозе сохраняется целостность мембран, органеллы выглядят
морфологически интактными, а продукты дробления клетки, апоптозные тельца
(или везикулы) представляют собой отдельные фрагменты, окруженные мембраной
(рис. 1).
[pic]
Рис. 1. Изменение ультраструктуры клеток животных при некрозе и апоптозе. 1
– нормальная клетка, 2 – апоптотическое сморщивание клетки с образованием
пузырчатых выростов, 3 – фрагментация клетки с образованием апоптотических
везикул, 4 – набухание клетки при некрозе, 5 – некротическая дезинтеграция
клетки
Большинство ученых сходятся в мнении, что апоптоз наступает в результате
энзиматического распада хроматина в ядре клетки, при этом эндонуклеазы
клетки начинают разрезать молекулу ДНК с образованием моно- и олигомеров.
Нуклеазной атаке подвергаются не только эухроматиновые , но и
спирализованные уплотненные гетерохроматиновые участки ядра. Для того чтобы
запустить этот процесс клетка должна произвести ферменты - нуклеазы, а для
этого, в свою очередь, в клетке происходит усиление процессов транскрипции
(биосинтез РНК) и трансляции (биосинтез белка). Имеются данные, что
ингибиторы белкового синтеза - циклогексамид и пуромицин - предотвращают
энзиматический распад хроматина и могут предотвратить или отсрочить процесс
апоптоза. На даный момент известно несколько путей для апоптоза.
Во-первых это путь энзиматического переваривания межнуклеосомных
пространств и нарезание фрагментов размером в 200 нуклеотидов
2) во вторых это гетерохроматизация хроматина без разрезания ДНК
[pic]
1 ЭТАП - Воздействие на хроматин ядра нуклеазами и (или) ферментами
конденсации
2 ЭТАП - Образование фрагментов ДНК и (или) конденсация хроматина
3 ЭТАП - Резорбция хроматина (кариорексис и карилизис)
Как установлено интерфазная картина хромосом:
По этим представлениям в основе надхромосомной организации ядер у эукариот
лежит общее периферическое распределение интерфазных хромосом вблизи от
ядерной мембраны с прикреплением к ней участков хромосом, несущих
гетерохроматиновые блоки . Места прикрепления, как правило, связаны с
особой функциональной активностью тех или иных участков генома.
Ассоциированная с мембраной ДНК имеет более высокий уровень повторяющихся
последовательностей, чем основная часть ядерной ДНК. Как оказалось, в
результате апоптоза в первую очередь страдает именно эта часть молекулы
ДНК, примыкающая к ядерной мембране.
Молекулярные механизмы апоптоза
Апоптоз – многоэтапный процесс. Первый этап – прием сигнала, предвестника
гибели в виде информации, поступающей к клетке извне или возникающей в
недрах самой клетки. Сигнал воспринимается рецептором и подвергается
анализу.
Далее через рецепторы или их сочетания полученный сигнал последовательно
передается молекулам-посредникам (мессенджерам) различного порядка и в
конечном итоге достигает ядра, где и происходит включение программы
клеточного самоубийства путем активации летальных и/или репрессии
антилетальных генов. Однако существование ПКС (программируемая клеточная
смерть) в безъядерных системах (цитопластах – клетках, лишенных ядра)
показывает, что наличие ядра не является обязательным для реализации
процесса ].
Применительно к клеткам животных и человека апоптоз в большинстве случаев
связан с протеолитической активацией каскада каспаз – семейства эволюционно
консервативных цистеиновых протеаз, которые специфически расщепляют белки
после остатков аспарагиновой кислоты .
На основе структурной гомологии каспазы подразделяются на подсемейства
а) каспазы-1 (каспазы 1, 4, 5),
б) каспазы-2 (каспаза-2) и
в) каспазы-3 (каспазы 3, 6–10) .
Цистеиновые протеазы, по-видимому, участвуют также в ПКС у растений .
Однако апоптоз возможен и без участия каспаз: сверхсинтез белков-промоторов
апоптоза Bax и Bak индуцирует ПКС в присутствии ингибиторов каспаз .
В результате действия каспаз происходит:
1.активация прокаспаз с образованием каспаз;
2.расщепление антиапоптозных белков семейства Bcl-2. Подвергается
протеолизу ингибитор ДНКазы, ответственный за фрагментацию ДНК. В
нормальных клетках апоптозная ДНКаза CAD (caspase-activated DNase) образует
неактивный комплекс с ингибитором CAD, обозначаемым ICAD или . При апоптозе
ингибитор ICAD с участием каспаз 3 или 7 инактивируется , и свободная CAD,
вызывая межнуклеосомальные разрывы хроматина, ведет к образованию
фрагментов ДНК с молекулярной массой, кратной молекулярной массе ДНК в
нуклеосомных частицах – 180-200 пар нуклеотидов.
Апоптоз возможен и без фрагментации ДНК . Обнаружен ядерный белок Acinus
(apoptotic chromatin condensation inducer in the nucleus), из которого при
комбинированном действии каспазы-3 (протеолиз при Asp 1093) и
неидентифицированной протеазы (протеолиз при Ser 987) образуется фрагмент
Ser 987 – Asp 1093. Этот фрагмент в присутствии дополнительных неядерных
факторов вызывает апоптотическую конденсацию хроматина и фрагментацию ядра
(кариорексис) без фрагментации ДНК ;
3.гидролиз белков ламинов, армирующих ядерную мембрану. Это ведет к
конденсации хроматина;
4.разрушение белков, участвующих в регуляции цитоскелета;
5.инактивация и нарушение регуляции белков, участвующих в репарации ДНК,
сплайсинге мРНК, репликации ДНК.
(((Мишенью каспаз является поли(ADP-рибозо)полимераза (ПАРП). Этот фермент
участвует в репарации ДНК, катализируя поли(ADP-рибозилирование) белков,
связанных с ДНК (см. обзоры [3,11]). Донором ADP-рибозы является NAD+.
Активность ПАРП возрастает в 500 раз и более при связывании с участками
разрыва ДНК. Апоптотическая гибель клетки сопровождается расщеплением ПАРП
каспазами. Чрезмерная активация ПАРП при массированных разрывах ДНК, сильно
снижая содержание внутриклеточного NAD+, ведет к подавлению гликолиза и
митохондриального дыхания и вызывает гибель клетки по варианту некроза.
))))
Существует несколько путей реализации программы ПКС .
Среди них важное место занимает путь, опосредованный физиологическими
индукторами, действие которых реализуется через клеточные рецепторы,
специально предназначенные для включения программы апоптоза. Этот путь
передачи сигнала ПКС схематически можно изобразить следующим образом:
индукторы ’ рецепторы ’ адаптеры ’ каспазы первого эшелона ’ регуляторы ’
каспазы второго эшелона. Так, рецептор, обозначаемый Fas, взаимодействуя с
соответствующим лигандом (лигандом FasL), трансмембранным белком Т-киллера,
активируется и запускает программу смерти клетки, инфицированной вирусом.
Тем же путем при взаимодействии с лигандом FasL на поверхности ТН-1-
лимфоцитов или с антителом к Fas-рецептору погибают ставшие ненужными
выздоровевшему организму В-лимфоциты, продуценты антител, несущие Fas-
рецептор. FasL– лиганд, относящийся к многочисленному семейству фактора
некроза опухолей TNF. Это семейство гомотримерных лигандов, кроме FasL и
TNFa , включает TNFb (лимфотоксин).
Fas – член семейства рецепторов TNF. Все они представлены трансмембранными
белками, которые внеклеточными участками взаимодействуют с тримерами
лигандов-индукторов . Взаимодействие рецептора и лиганда приводит к
образованию кластеров рецепторных молекул и связыванию их внутриклеточных
участков с адаптерами. Адаптер, связавшись с рецептором, вступает во
взаимодействие с эффекторами, пока еще неактивными предшественниками
протеаз из семейства каспаз первого эшелона (инициирующих каспаз).
Взаимодействие адаптера с рецептором и эффектором осуществляется через
гомофильные белок-белковые взаимодействия небольших доменов: DD (death
domain – домен смерти), DED (death-effector domain – домен эффектора
смерти), CARD (– домен активации и рекрутирования каспазы). Все они имеют
сходную структуру, содержат по шесть a-спиральных участков. Домены DD(домен
смерти) участвуют во взаимодействии рецептора Fas c адаптером FADD (Fas-
associated DD-protein). Домены DED участвуют во взаимодействии адаптера
FADD с прокаспазами 8 и 10.
[pic]
Рис. 2. Зависимый от Fas-рецептора апоптоз клетки-мишени при действии
цитотоксического Т-лимфоцита (Т-киллера)
Наиболее подробно охарактеризована прокаспаза-8, рекрутируемая рецептором
Fas через адаптeр FADD. Образуются агрегаты FasL – Fas – FADD – прокаспаза-
8. Подобные агрегаты, в которых происходит активация каспаз, названы
апоптосомами , апоптозными шаперонами , или сигнальными комплексами,
индуцирующими смерть.
Прокаспазы обладают незначительной протеолитической активностью,
составляющей 1–2% активности зрелой каспазы. Будучи в мономерной форме,
прокаспазы, концентрация которых в клетке ничтожна, находятся в латентном
состоянии. Предполагается, что пространственное сближение молекул прокaспаз
при их агрегации ведет к образованию активных каспаз через механизм
протеолитического само- и перекрестного расщепления (ауто- или транс-
процессинга)]. В результате от прокаспазы (молекулярная масса 30–50 кДа)
отделяется регуляторный N-концевой домен (продомен), а оставшаяся часть
молекулы разделяется на большую (~20 кДа) и малую (~10 кДа) субъединицы
(рис. 3). Затем происходит ассоциация большой и малой субъединиц. Два
гетеродимера образуют тетрамер с двумя каталитическими участками,
действующими независимо друг от друга. Таким образом прокаспаза-8
активируется и высвобождается в цитоплазму в виде каспазы-8. Существуют
другие пути активации каспазы-8 – с участием рецепторов TNFR1 и DR3.
На этапе активации каспаз первого эшелона жизнь клетки еще можно сохранить.
Существуют регуляторы, которые блокируют или, напротив, усиливают
разрушительное действие каспаз первого эшелона. К ним относятся белки Bcl-2
(ингибиторы апоптоза: A1, Bcl-2, Bcl-W, Bcl-XL, Brag-1, Mcl-1 и NR13) и Bax
(промоторы апоптоза: Bad, Bak, Bax, Bcl-XS, Bid, Bik, Bim, Hrk, Mtd). Эти
белки эволюционно консервативны: гомолог Bcl-2 обнаружен даже у губок, у
которых апоптоз необходим для морфогенеза .
Каспаза-8 активирует каспазу второго эшелона (эффекторную каспазу): путем
протеолиза из прокаспазы-3 образуется каспаза-3, после чего процесс,
запущенный программой смерти, оказывается необратимым.
Каспаза-3 способна в дальнейшем к самостоятельной активации (автокатализу
или автопроцессингу), активирует ряд других протеаз семейства каспаз,
активирует фактор фрагментации ДНК, ведет к необратимому распаду ДНК на
нуклеосомальные фрагменты. Так запускается каскад протеолитических
ферментов,осуществляющих апоптоз.
2.Второй путь реализации программы ПКС.
В клетках, подвергшихся воздействию индуктора апоптоза, резко снижается
мембранный потенциал (Dy)митохондрий . Падение Dy обусловлено увеличением
проницаемости внутренней мембраны митохондрий вследствие образования
гигантских пор . Разнообразны факторы, вызывающие раскрытие пор . К ним
относятся истощение клеток восстановленным глутатионом, NAD(P)H, ATP и ADP,
образование активных форм кислорода, разобщение окислительного
фосфорелирования протонофорными соединениями, увеличение содержания Ca2+ в
цитоплазме. Образование пор в митохондриях можно вызвать церамидом, NO,
каспазами, амфипатическими пептидами, жирными кислотами . Поры имеют
диаметр 2,9 нм, позволяющий пересекать мембрану веществам с молекулярной
массой 1,5 кДа и ниже. Следствием раскрытия поры является набухание
митохондриального матрикса, разрыв наружной мембраны митохондрий и
высвобождение растворимых белков межмембранного объема . Среди этих белков
– ряд апоптогенных факторов: цитохром с , прокаспазы 2, 3 и 9 , белок AIF
(apoptosis inducing factor), представляющий собой флавопротеин с
молекулярной массой 57 кДа [69].
Образование гигантских пор не является единственным механизмом выхода
межмембранных белков митохондрий в цитоплазму. Предполагается , что разрыв
наружной мембраны митохондрий может быть вызван гиперполяризацией
внутренней мембраны. Возможен и альтернативный механизм, без разрыва
мембраны, – раскрытие гигантского белкового канала в самой наружной
мембране, способного пропускать цитохром с и другие белки из межмембранного
пространства .
Высвобождаемый из митохондрий цитохром с вместе с цитоплазматическим
фактором APAF-1 (apoptosis protease activating factor-1) участвует в
активации каспазы-9 .
APAF-1 – белок с молекулярной массой 130 кДа, содержащий CARD-домен
(caspase activation and recruitment domain) образует комплекс с прокаспазой-
9 в присутствии цитохрома с и dATP или АТР. Из этих субъединиц собираются
жесткие, симметричные структуры, наподобие веера или пропеллера .APAF-1
играет роль арматуры, на которой происходит аутокаталитический процессинг
каспазы-9 . Предполагается, что в результате зависимого от гидролиза dATP
(или АТР) конформационного изменения APAF-1 приобретает способность
связывать цитохром с (рис. 5). Связав цитохром с, APAF-1 претерпевает
дальнейшее конформационное изменение, способствующее его олигомеризации и
открывающее доступ CARD-домена APAF-1 для прокаспазы-9, которая тоже
содержит CARD-домен. Так образуется конструкция, называемая тоже
апоптосомой, с молекулярной массой > 1,3 млн дальтон, в составе которой –
не менее 8 субъединиц APAF-1 . Благодаря гомофильному CARD-CARD-
взаимодействию с APAF-1 в эквимолярном соотношении связывается прокаспаза-
9, а затем прокаспаза-9 связывает прокаспазу-3. Пространственное сближение
молекул прокаспазы-9 на мультимерной арматуре из APAF-1-цитохром-с-
комплексов, по-видимому, приводит к межмолекулярному протеолитическому
процессингу прокаспазы-9 с образованием активной каспазы-9. Зрелая каспаза-
9 затем расщепляет и активирует прокаспазу-3. [pic]
Флавопротеин AIF, будучи добавленным к изолированным ядрам из клеток HeLa,
вызывает конденсацию хроматина и фрагментацию ДНК, а при добавлении к
изолированным митохондриям печени крыс – высвобождение цитохрома с и
каспазы- AIF является митохондриальным эффектором ПКС у животных,
действующим независимо от каспаз .
Кроме рассмотренных компонентов, при нарушении наружной мембраны
митохондрий из межмембранного объема выделяется термолабильный фактор,
вызывающий необратимое превращение ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу .
Ксантиндегидрогеназа катализирует зависимое от NAD+ окисление ксантина до
гипоксантина и последующее окисление гипоксантина до мочевой кислоты.
Ксантиноксидаза катализирует те же реакции, но не с NAD+, а с О2 в
качестве акцептора электронов. При этом образуются О2A, Н2О2, а из них – и
другие активные формы кислорода (АФК), которые разрушают митохондрии и
являются мощными индукторами апоптоза. Механизмы образования АФК, конечно,
не ограничиваются ксантиноксидазной реакцией. Главным источником АФК в
клетках являются митохондрии. Резкое увеличение АФК происходит при
возрастании мембранного потенциала в митохондриях, когда снижено
потребление ATP и скорость дыхания лимитируется ADP . Цитоплазматическая
мембрана макрофагов и нейтрофилов содержит О2A – генерирующую NADPH-
оксидазу.
В зависимости от пути, по которому осуществляется активация каспаз,
различают разные типы клеток [82]. Клетки типа I (в частности, линия
лимфобластоидных В-клеток SKW и T-клетки линии Н9) подвергаются ПКС по
пути, зависимому от апоптозных рецепторов плазматической мембраны без
участия митохондриальных белков. Клетки типа II (например, линии Т-клеток
Jurkat и СЕМ) погибают по пути апоптоза, зависимому от митохондриального
цитохрома с. ПКС, вызванная химиотерапевтическими соединениями, УФ- или і-
облучением, по-видимому, напрямую связана с апоптозной функцией
митохондрий.
Некоторые клетки, например, клетки эмбриональной нервной системы, включают
механизмы апоптоза, если они испытывают дефицит апоптозподавляющих сигналов
(называемых также факторами выживания) от других клеток. Физиологический
смысл процесса – в элиминации избыточных нервных клеток, конкурирующих за
ограниченный фонд факторов выживания. Эпителиальные клетки при отделении от
внеклеточного матрикса, вырабатывающего факторы выживания, тоже обречены на
ПКС. Факторы выживания связываются соответствующими цитоплазматическими
рецепторами, активируя синтез подавляющих апоптоз агентов и блокируя
стимуляторы апоптоза . Некоторые вещества (например, стероидные гормоны)
оказывают дифференцированный эффект на различные типы клеток –
предотвращают апоптоз одних типов клеток и индуцируют его у других
[2].((((Так, при наличии во внеклеточном матриксе факторов роста PDGF
(platelet-derived growth factor – тромбоцитарный фактор роста) или NGF
(nerve growth factor – фактор роста нервов) и цитокина интерлейкина-3 (IL-
3) проапоптозный белок Bad не активен .Факторы роста, связавшись со своим
рецептором на плазматической мембране, вызывают активацию цитозольной
протеинкиназы В, и катализирующей фосфорилирование Bad по Ser-136. IL-3
тоже связывается со своим рецептором на плазматической мембране и
активирует митохондриальную cAMP-зависимую протеинкиназу А , катализирующую
фосфорилирование Bad по Ser-112. Будучи фосфорилированным по обоим остаткам
серина, Bad образует комплекс с белком 14-3-3, располагающийся в
цитоплазме. Дефицит факторов роста и IL-3 воспринимается клеткой как сигнал
к апоптозу: происходит дефосфорилирование Bad, его внедрение в наружную
мембрану митохондрий, выход цитохрома с из митохондрий и последующая
активация каспазы-9 через APAF-1-зависимый механизм. )))))
3. В ряде случаев ПКС реализуется в результате комбинированного действия
двух путей – с участием и рецепторов плазматической мембраны, и
митохондриального цитохрома с. Так, повреждение ДНК ведет к накоплению в
клетке белкового продукта гена р53, который может останавливать деление
клеток и/или индуцировать апоптоз Белок р53 является фактором транскрипции,
регулирующим активность ряда генов. Предполагается, что ответная реакция на
образование белка р53 зависит от степени нарушения клеточного генома . При
умеренном нарушении генома происходит остановка клеточного деления,
осуществляется репарация ДНК, и клетка продолжает свое существование. При
чрезмерном нарушении генома, когда ДНК уже не поддается репарации,
включаются рецепторный и цитохром с-зависимый апоптозные каскады активации
каспаз.
4. Также Существует путь передачи сигнала ПКС с участием
эндоплазматического ретикулума (ЭР) . В ЭР локализована прокаспаза-12.
Нарушение внутриклеточного Ca2+-гомеостаза добавкой тапсигаргина или Ca2+-
ионофорного антибиотика А23187 ведет к апоптозу клеток, вызванному
превращением прокаспазы-12 в каспазу-12. ЭР-зависимый апоптоз связан с
болезнью Альцгеймера.
5. Цитотоксические лимфоциты, Т-киллеры, могут вызывать апоптоз у
инфицированных клеток с помощью белка перфорина. Полимеризуясь, перфорин
образует в цитоплазматической мембране клетки-мишени трансмембранные
каналы, по которым внутрь клетки поступают TNFb , гранзимы (фрагментины) –
смесь сериновых протеаз. Существенным компонентом этой смеси является
гранзим В – протеолитический фермент, превращающий прокаспазу-3 в активную
каспазу-3 .
6. Взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом осуществляется с помощью
интегринов. Интегрины – большое семейство гетеродимерных мембранных белков,
которые участвуют в адгезии клеток, связывая внутриклеточный цитоскелет с
лигандами внеклеточного матрикса. Нарушение адгезии клеток индуцирует
апоптоз.
7. Особую форму апоптоза претерпевают эритроциты млекопитающих. Биогенез
эритроцитов из плюрипотентной стволовой клетки в костном мозге включает ряд
промежуточных этапов. На этапе эритробласта ядро изгоняется (выталкивается)
из клетки и пожирается макрофагом . Альтернативный вариант: кариорексис
(деструкция ядра) с образованием телец Жолли и их последующий распад и
лизис внутри клетки . Безъядерная клетка, называемая ретикулоцитом, в
дальнейшем теряет митохондрии и рибосомы и превращается в эритроцит. Потерю
ядра эритробластом можно рассматривать как особую форму ядерного апоптоза.
Выяснение его механизма позволило бы применить его для обезвреживания
опухолевых клеток.
Генетический контроль.
Существует две альтернативные точки зрения на генетический контроль
апоптоза. Согласно первой из них апоптоз представляет собой вариант
реализации генетических программ пролиферации и дифференцировки клетки. Об
этом, в частности, свидетельствует участие в апоптозе серинтреониновой
киназы, фактора транскрипции NF-kB, протоонкогена c-myc и других
регуляторов клеточного цикла. Согласно другой апоптоз имеет собственную
генетическую программу и механизм ее реализации.
Программированная смерть у растений.
Мало известно о механизме ПКС у растений. В сравнении с естественными
индукторами ПКС химические и физические воздействия методически более
привлекательны, поскольку вызывают синхронный апоптоз с высоким выходом
погибших клеток, что облегчает последующий анализ результатов. Так, апоптоз
у растений можно вызвать обработкой CN–, менадионом , тепловым воздействием
.
Показано , что NaCN (и менадион) вызывает разрушение ядер в эпидермальных и
устьичных клетках листьев гороха. Устьичные клетки значительно устойчивее к
CN–, чем эпидермальные. Свет ускоряет CN.-индуцированноеразрушение ядер в
устьичных клетках. Эффект света незначителен на эпидермальных клетках,
которые, в отличие от устьичных клеток, не содержат хлоропластов. Эти
данные могут указывать на возможное участие хлоропластов в CN–-
индуцированной гибели устьичных клеток. Антиоксиданты (ионол и витамин Е)
тормозят CN–-индуцированное разрушение ядер в эпидермальных клетках.
Витамин Е в значительной степени снимает эффект CN– на устьичные клетки.
Предполагается, что CN–, ингибируя каталазу и пероксидазы, приводит к
образованию и накоплению АФК, индуцирующих апоптоз. Подобно митохондриям,
играющим важную роль в апоптозе животных, возможно участие хлоропластов в
апоптозе растений .
Гиперчувствительный ответ на заражение патогенными возбудителями тоже
сопровождается накоплением АФК в клетках растений. Это обусловлено
подавлением экспрессии аскорбатпероксидазы и каталазы. Трансгенные растения
табака, у которых синтез этих ферментов подавлен, гиперчувствительны к
патогенам: у них ПКС вызывается низкими дозами патогенов, которые не
оказывают влияния на контрольные растения [103].
Действие менадиона как индуктора апоптоза, по-видимому, тоже связано с
образованием АФК: восстанавливаясь компонентами дыхательной цепи
митохондрий, менадион спонтанно окисляется О2 в одноэлектронной реакции.
Обработка протопластов табака менадионом ведет к выходу цитохрома с из
митохондрий в цитоплазму, деградации поли(ADP-рибозо)полимеразы (ПАРП),
фрагментации ДНК Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют об
общности механизмов ПКС у животных и растений.
СТАРЕНИЕ И АПОПТОЗ
Известный американский ученый Л.Хейфлик [2] в Медицинском центре детской
больницы Северной Каролины впервые доказал, что естественная
продолжительность жизни человека обусловлена числом митозов, которое могут
совершить клетки данного организма. Он брал кусочки кожи от эмбриона,
новорожденного и взрослого человека, разбивал их на отдельные клетки и
культивировал в специальной питательной среде. Оказалось, что клетки
эмбриона могут совершить около 50 делений, а затем в них наблюдаются все
признаки апоптотической смерти . У взрослого человека клетки могли
совершить уже не 50 а гораздо меньше делений, в зависимости от возраста
обследуемого пациента. Впоследствии было показано,что механизм старческого
апоптоза запускается и находиться в ядре.
В настоящее время для объяснения молекулярно-генетических механизмов
старения организма предложено три гипотезы.
1. Первая гипотеза особенно отчетливо развита в трудах профессора Ж.
Медведева, а также Л. Орджелом из Института им. Солка в США. Эти
исследователи считают, что старение это процесс накопления ошибок в
процессах транскрипции и трансляции и возникновении ферментов с дефектным
функционированием. При этом механизмы репарации не могут справится со все
возрастающим количеством дефектов.
2.Согласно второй гипотезе, предложенной также Ж.Медведевым 0,4% информации
содержащейся в ДНК клеточного ядра, используется клеткой постоянно на
протяжении ее жизни. Кроме того, многие гены в молекуле ДНК повторяются,
делая генетическую информацию в высокой степени избыточной. Ж. Медведев
предположил, что повторяющиеся последовательности обычно репрессированы, но
в случае значительного повреждения активного гена он заменяется одним из
идентичных резервных генов. Избыточность ДНК может, следовательно, служить
гарантией против внутренне присущей подверженности системы случайным
молекулярным повреждениям. Однако постепенно весь резерв генов будет
исчерпан и тогда начинают возникать патофизиологические изменения, которые
приведут к гибели клетки. Таким образом чем больше избыточной ДНК, тем
больше продолжительность жизни данного вида.
3.Третья гипотеза постулирует, что возрастные изменения представляют собой
продолжение нормальных генетических сигналов, регулирующих развитие
животного от момента его зачатия до полового созревания. Быть может даже
есть "гены старения" которые замедляют или даже закрывают биохимические
пути один за другим и ведут к предсказуемым возрастным изменениям. При этом
снижаются функциональные возможности клеток. Старение организма - это по
существу старение и апоптоз ключевых клеток, гибель которых способна
повлиять на физиологию всего организма.
| |
