Являются ли две клетки, происходящие из одной клетки, «сестрами-близнецами» или «матерью и дочерью»? Другими словами, может ли клетка действительно быть разделена, чтобы жить «бессмертной» жизнью, или репродукция клетки является реальностью клеточной жизни, которая объясняет разницу в возрасте клеток между двумя последовательными поколениями, связанное со старением клетки старение при воспроизведении клеток и выживание клеточной линии после отмирание старых клеток.
Во-первых, у эукариот (насколько мне известно) более старые клетки можно отличить от более молодых за счет укорочения теломер , поэтому идет процесс старения. Клетки HeLa, упомянутые @Gary Chou, имеют более активную теломеразу , которая уменьшает укорочение теломер, позволяя клеткам продолжать делиться бесконечно. Я думаю, это очень интересный вопрос, устраняет ли это бессмертие какое-либо ощущение «старых» и «младших» клеток в культуре клеток HeLa. Подозреваю, что нет, но в деталях не уверен.
В общем, этот вопрос будет зависеть от того, как делится организм (с этого момента мы будем говорить об одноклеточных организмах). Например, дрожжи Saccharomyces cerevisiae являются почкующимися дрожжами, что означает, что они делятся, отпочковываясь от более крупной клетки. Это явно позволяет интерпретировать «материнские клетки» и более мелкие «дочерние клетки». Действительно, как показали многие исследования старения S. cerevisiae , материнская клетка не только становится больше, но и подвергается репликативному старению : со временем материнская клетка теряет способность к росту и делению — она стареет!
Возможно, самый интересный случай из всех (и, возможно, тот, который вы имели в виду) — это когда организм делится симметрично, подобно бактериям, которые подвергаются бинарному делению . На протяжении десятилетий, насколько могли судить ученые, две клетки, которые были продуктом деления одной бактерии, выглядели идентичными, и все измерения, казалось, указывали на то, что эти клетки были «сестрами», то есть совершенно одинаковыми, обе новорожденные. Таким образом, если в правильных условиях бактерии могли продолжать делиться бесконечно, казалось, что бактерии бессмертны, поскольку каждое деление сбрасывает часы старения для каждой бактерии.
Однако основополагающее исследование 2005 г. (1) изменило эту точку зрения. Исследователи сняли в режиме замедленной съемки под микроскопом колонию кишечной палочки из одной клетки. E. coli имеет палочковидную форму, поэтому при делении она должна синтезировать два новых конца или полюса , по одному для каждой клетки, так что сразу после деления каждая клетка имеет «новый полюс», образовавшийся в процессе этого деления, и «старый полюс», возникший раньше. В этом исследовании Stewart et al.отслеживали старые полюса в растущей колонии и определяли возраст клетки как возраст ее старого полюса. Они обнаружили, что более старые клетки (то есть клетки с более старыми полюсами) демонстрировали репликативное старение, как и дрожжи! Они росли медленнее и были менее способны к делению. Это было тщательно изучено Wang et al. (2)в «материнской машине», в которой бактерии могли расти в постоянных питательных условиях (за счет пропускания через них свежей среды) в тупиковых каналах. Ячейка в тупике канала всегда наследовала старый полюс и поэтому была «матерью» для всех будущих ячеек. Они обнаружили, что, несмотря на то, что клеточная линия способна расти в течение очень длительных периодов времени абсолютно стабильно, после сотен поколений у клеток повышается вероятность проявления признаков стресса. Они объясняют накоплением токсических факторов в материнской клетке с течением времени. Таким образом, даже в клетках, делящихся бинарным делением, между двумя клетками, возникающими в результате деления, существует некоторая разница в зависимости от того, насколько стар полюс, который они наследуют.
Эти эффекты у бактерий невелики, и для их выявления требуется наблюдение за многими поколениями. Даже в свете этих результатов многие исследователи по-прежнему будут называть «материнской» клеткой клетку, готовую к делению, а «дочернюю клетку» — клеткой, полученной в результате деления, подразумевая, что между «дочерьми» нет разницы. Стюарт и др. заявляют, что на основании их работы эта концепция бактериального деления должна быть пересмотрена и что вместо деления образуются две идентичные дочери,
старую полюсную клетку следует рассматривать как стареющую родительницу, многократно дающую омоложенное потомство.
Кроме того, они добавляют приятное философское прикосновение к своим выводам:
Эти результаты показывают, что ни одна жизненная стратегия не застрахована от последствий старения, и поэтому бессмертие может быть либо слишком дорогостоящим, либо механически невозможным в естественных организмах.
(2): Ван П. и др. (2010) Устойчивый рост Escherichia coli . Курс. биол. 20(12): 1099-1103.
Что касается эукариотических клеток, то большинство из них смертны и действительно стареют (например, знаменитая последовательность теломер). Однако из-за мутации некоторые клетки достигают бессмертия, например, клеточная линия HeLa, широко используемая в биологических исследованиях.
СтефУнна
СтефУнна
А. Кеннард