От зачеването до раждането ти, от първата клетка до първото ти вдишване – това е твоята история, разказана така, както не си я чувал никога досега. Присъедини се към д-р Катарина Вестре от Университета в Осло и поеми на това изключително пътешествие, отнасящо те към твоите първи мигове - в книгата й "Първата загадка".
Първата голяма загадка, пред която се изправя всяко човешко същество: Откъде си произлязъл? Как клетките са успели да те изградят? От какво са направени костите ти? Кога са се появили отделните ти органи и са започнали да функционират?
Знаеше ли, че са били необходими три опита, за да се образуват бъбреците ти? Или че хълцането вероятно е наследство от нашите древни подводни предци? Или как сперматозоидите се ориентират накъде да плуват?
Очарователна, забавна, достъпна и приобщаваща, книгата разказва за човешкия зародиш и неговата еволюция. Номинирана е за най-голямата литературна награда на Норвегия и за две години е преведена на 23 езика.
Нашето начало. Една клетка и съвкупност от биохимични реакции, процеси и явления. Една единствена точица и… накрая, хоп, ето те и теб!
Катарина Вестре – биохимик, докторант в катедрата по биология, Университет в Осло, Норвегия, чрез научни изследвания, множество наблюдения и доказателства и с лек хумор проследява човешкия зародиш и неговата еволюция.
В хронологичен ред са разгледани значителен брой химични, биологични и генетични промени, през които преминава зародишът за 280 дни. Девет месеца – един чуден процес на развитие на оплодената клетка. Разказът - забавен, увлекателен и научно подкрепен, ни отнася в един свят, в който ТИ си свидетел на всичко, което се случва в утробата на майка ти при твоето пребиване там. От зачеването до раждането си прекият и единствен наблюдател на еволюирането на клетката и достигане на нейното съвършенство; на появата, оформянето и развитието на всяка част от твоето тяло. Клетката еволюира и ние сякаш виждаме как тя преминава по спиралата на своето развитие, за да достигне върха на съвършенството си.
Паралелното разглеждане на същите процеси на развитие на ембриона при нашите прадеди и при някои животни като: мишки, риби, плодови мухи, маймуни, кенгура и други и направената сравнителна характеристика внасят още по-голяма яснота и обогатяват познанията ни, освежават разказа и той става още по-интересен и забавен.
Катарина Вестре много умело съчетава научен и художествен текст, в който читателят е главният герой, а разказвачът е друго лице. Умерената и ненатрапчива употреба на термини, лирическите отклонения, множеството описания на опити и научни изследвания правят текста интересен, увлекателен, четивен и достъпен за широк кръг читатели. С помощта на научната информация по биология, химия, генетика и ембриология получаваме точен, конкретен и изчерпателен отговор на множеството въпроси, наглед лесни, но в същото време сложни и загадъчни, относно появата ни на света.
"Първата загадка" е невероятен разказ за "живота ни в нашето собствено море от солена околоплодна вода" до първата глътка въздух.
Прочетете откъси от "Първата загадка" от Катарина Вестре, която излиза от издателство Книги за всички в превод на Илка Чечова. >>>
Аристотел вярвал, че живите същества можели да възникват по съвсем различни начини. Насекомите можели да се появяват от росата по листата, молците – от вълната, докато стридите се формирали от слузеста кал. Почти 2 000 години по-късно идеите му били все още популярни. През XVII век химикът Ян Батист ван Хелмонт формулирал няколко изключително креативни и забавни рецепти за това как човек сам може да сътвори различни форми на живот. Да кажем например, че искате да отгледате няколко мишки в собствения си дом. Тогава рецептата е лесна. Сложете мръсна, малко потна риза в кутия, пълна с пшеница. Изчакайте 21 дни и… пшеницата се е превърнала в душещи, пълзящи мишки от плът и кръв.
Един от най-добрите майстори на микроскопи в края на XVII век бил холандският търговец Антони ван Льовенхук. Нищо не подсказвало, че Льовенхук ще се превърне в учен, тъй като нямал нито университетско образование, нито средства. Планът му всъщност бил да изследва качеството на платовете, които продавал, но един ден Льовенхук проявил любопитство и поставил капка вода под микроскопската леща. Това, което видял тогава, променило живота му завинаги. В малката прозрачна капка открил множество загадъчни създания във всякакви възможни форми. Льовенхук им дал названието анималкули – малки животни. Скоро започнал да изследва всичко, на което се натъкнел: водата, която пиел, локвите, в които стъпвал, да, дори слоя по зъбите си. Навсякъде намирал малките животни. Забрави за екзотичните острови, забрави за Космоса! Льовенхук можел да надзърне в една тайна вселена, която била съвсем бегло изследвана и се намирала точно под носа му.
Слуховете за впечатляващите микроскопи на Льовенхук се разпространили бързо. Един ден го посетил студент по медицина, който носел семенна проба от болен пациент. От известно време Льовенхук отказвал да изследва семенни проби. Бидейки силно религиозен, той се опасявал, че това би могло да се възприеме като неприлично. Но от друга страна, този път ставало дума за медицински случай… В крайна сметка Льовенхук решил да погледне. Въпреки че пробата, която проучвал, не била много по-голяма от песъчинка, той видял над хиляда малки създания под лещата. Имали кръгли глави и дълги прозрачни опашки – като малки попови лъжички. Дали се били появили заради болестта, или може би пробата била съхранявана прекалено дълго?
Като един добър учен, Льовенхук прозрял, че било нужно да сравни това, което видял, с контролна проба от здрав човек. През 1677-а той представил откритията си в писмо до Кралското общество в Лондон, една от тогавашните водещи изследователски институции. В писмото си направил подробно описание на малките животинки, които наблюдавал в пробата, и написал, че тя била изследвана „непосредствено след еякулация, преди шестия удар на сърцето“. След това побързал да подчертае, че пробата, разбира се, не била набавена по някакъв грешен начин, ами „е взета по напълно естествен начин чрез съпружеска дейност“. На съпругата му едва ли й е било лесно. В края на писмото си Льовенхук горещо молел председателя на обществото да запази писмото за себе си, ако сметне, че наблюденията могат да събудят възмущение сред учените. Последното нещо, което искал, било да предизвика скандал.
Льовенхук бил убеден, че семето трябва да играе определяща роля в зараждането на живота. Понеже това не била някаква си празна течност – тя била пълна с жужащ микроскопичен живот! Дали не било възможно именно тук да се намира миниатюрният човек? Най-вероятно му липсвал достатъчно добър микроскоп, с който да го види.
Голямата тайна на клетката не е била миниатюрен човек, а молекула. И разказът за тази молекула започва със слуз и швейцарски химик. През 1869-а Фридрих Мишер се свързва с хирургическа клиника, която се намира досами лабораторията му. Дали биха могли да му осигурят няколко използвани бинта от пациентите си? С възможно най-много слуз. Мишер търсел бели кръвни клетки, а те се намирали в изобилие в жълто-бялата течност, която излизала от раните. Това е останалото от полесражението – белите кръвни клетки работят за защитата на имунитета и много от тях жертват живота си в борбата срещу бактериите. Мишер събира слузта, филтрира клетките и прави обстойни химически анализи, за да открие какви протеини има в тях. Един ден забелязва лепкаво млечнобяло вещество, което се различава от останалата смес, когато се добави киселина. След като прави още проучвания, осъзнава, че това не може да е протеин. Той нарича новото вещество нуклеин, тъй като то се намира в ядрото на клетката, нуклеус. Мишер открива, че има извънредно много нуклеин в сперматозоидите, и разбира, че веществото трябва да играе главна роля в зараждането на живота. По негово време наследствеността все още била загадка, задвижвана от невидими сили, които хората не разбирали. За средностатистическия човек било невъзможно да си представи, че наследственият материал е специфична молекула, която може да се претегли и премери. Но самият Мишер бил ревностен застъпник на тази идея. Той предположил, че информацията, съдържаща се в наследствения материал, се съхранява като химически код. Идеята била революционна, но дълго след смъртта на Мишер никой не можел да оцени колко близо се намирал той до отговора.
През следващите години повече изследователи проучват веществото нуклеин отблизо. Те откриват, че той съдържа вид захар, наречена дезоксирибоза, която е киселинна. Затова му се дава по-точното наименование дезоксирибонуклеинова киселина, съкратено ДНК. В продължение на много години се възприема, че е помощно вещество, което държи нещата на мястото им в ядрото на клетката. Изследователите откриват, че гените са в хромозомите, но дори тогава ДНК молекулата не получава признанието, което заслужава. Понеже хромозомите се състоят от ДНК и протеини, учените смятали, че наследствеността се управлява от протеините. От химична гледна точка протеините били много по-интересни. Имало ги в най-различни форми, както киселинни, така и алкални, с високи и ниски точки на топене. Затова пък се считало, че ДНК е била еднаква за всички клетки на земята. Но когато учените правят експерименти с бактерии през 40-те години на ХХ век, резултатите показват това, което всички са смятали за невъзможно – а именно, че гените са направени от ДНК. Как може това просто вещество да създаде изобилието от характеристики, които намираме в природата? Бели и розови растителни цветове, къдрава и права козина, остри и кръгли носове – нима всичко това се побира в същата молекула?
Едва когато Уотсън и Крик представят своя модел на структурата на ДНК молекулата през 1953 г., нещата си идват по местата. ДНК не е безцелна, неорганизирана маса. Тя е химически код. Молекулата се състои от дълги вериги от четири различни основи: аденин, тимин, цитозин и гуанин: А, T, C и G, които са свързани със захар и фосфат. Две вериги се свързват в спираловидна стълба от двойки основи. Захарта и фосфатът образуват перилата, а двойките основи формират стъпалата нагоре. Когато основите се свързват по този начин, те следват строги правила. А винаги се закрепя за Т, докато С винаги се съединява с G. Затова, ако знаеш каква е структурата на едната страна на стълбата, можеш да подредиш и другата. Клетката може да отвори молекулата по средата и да чете тези основи, буква по буква, като книга. Закрепяйки съответстващите букви от всяка страна, клетката може да създаде две абсолютно идентични копия на рецептата, които се предават нататък. Клетка след клетка, поколение след поколение. А, Т, C, G. Това са буквите, които са необходими. Те могат да кодират очи, нокти на ръцете, трапчинки, букове, медузи, водорасли, слонове, мъх, пеперуди. Химически погледнато, това, което различава рецептата за човек от рецептата за бук, е доста малко. Изграждащите блокове са същите – става дума само за това в каква последователност са поставени.
Плацентата бива изхвърлена от матката на майката веднага щом едно ритащо, крещящо бебе се е появило на бял свят, затова може би не е толкова странно, че точно в този момент не привлича вниманието ни. Пухкавите ръчички и мъничките пръстчета все пак са много по-чаровни. Но преди години плацентата е имала доста висок статус в много култури. В Древен Египет я взимали и я мумифицирали, а в Корея, при появата на новороден принц или принцеса, я слагали в красива делва, която заравяли. Освен това някои хора смятат, че е добра идея плацентата да се изяжда. Факт, който пробуди любопитството ми, когато „Гугъл“ ми предложи да търся „смутита с плацента“. Има специализирани фирми, които получават пари срещу това да замразят плацентата до изсушаване и да я направят на таблетки, които младата майка може да приеме. Все пак плацентата заслужава малко благодарност, защото тя работи за теб без прекъсване в продължение на девет месеца и ако не беше този странен орган, теб никога нямаше да те има. Не е точно красива, но смятам, че мога да те убедя, че е и забележителна, и страшна.
Един от хормоните, който плацентата бързо започва да произвежда, е hCG. Обикновените тестове за бременност проверяват дали жената има този хормон в урината си. Днес е много лесно да направиш такъв тест у дома, но преди съвсем не е било така. Тогава е трябвало лекарят да жертва мишка, за да намери отговора. Тези животни реагират на хормона hCG и ранните тестове за бременност се състояли в това лекарят да инжектира малко урина от жената в мишката. Няколко дни по-късно лекарят отнемал живота на гризача и проверявал дали има изменения в яйчниците му. Методът бил разработен в края на 20-те години на ХХ век и няколко години по-късно мишките били заменени със зайци. Изразът „заекът умря“ станал синоним на „бременна съм“, а животното трябвало да бъде пожертвано, независимо от резултата от теста. Едва през 60-те години на ХХ век се появили по-ефективни тестове за бременност, които не включвали животни.
В един изключително интересен експеримент учените използвали мъжка мишка с клетки, светещи в зелено. Тези мишки били създадени чрез инжектиране на оплодена миша яйцеклетка с ген от медузата Aequorea victoria. Този вид медузи произвеждат светещ от само себе си протеин и приличат на светещ светлозелен полилей, когато плуват в тъмното море. Учените пуснали светещите в зелено мишки да се чифтосат с обикновени женски мишки и малко след това вторите забременели. Следващото, което сторили, звучи може би брутално. На дванайсетия ден учените предизвикали сърдечен удар във всяка бременна мишка. След това те изследвали сърцата на майките мишки и забелязали нещо крайно невероятно. Наоколо светело от зелени клетки – клетки, които очевидно е трябвало да произлизат от малката мишка, растяща в утробата. Оказва се, че стволови клетки от бебето мишка са си проправили път през плацентата и в кръвта на майката. При сърцето се били превърнали в туптящи сърдечни клетки и помогнали да заздравят щетите от инфаркта.
Вероятно същото може да се случи и при хората. Интересно е, че бременни жени, които получават сърдечен удар, имат по-голям шанс да оцелеят, отколкото такива, които не са бременни. Когато една испанска група учени изследвали сърцата на две жени, прекарали сериозен сърдечен удар, открили клетки от техните синове – макар че и двете били родили преди много години. Кръвни проби също показват, че майките носят клетки с ДНК от децата си много години след бременността. Учените са открили, че дори и в мозъка се крият чужди клетки. Може би в тялото на майка ми има малка частица от мен? Една клетка, която тупти в сърцето й или си говори с другите нервни клетки в мозъка й? Иска ми се да вярвам, че съм била поне малко полезна, докато съм лежала вътре и съм живяла на чужд гръб.
След като еднояйчните близнаци произлизат от една и съща клетка, имат абсолютно еднакви ДНК нишки – те са естествени клонинги. Ако единият от близнаците стане престъпник, следователят няма да може да ги различи един от друг с ДНК анализ. Види ли обаче пръстовите им отпечатъци, може да открие виновния. Това е така, защото околната среда в матката оформя характерен образец на върховете на пръстите. Двамата близнаци не лежат на абсолютно същото място и няма да усетят едни и същи течения и натиск върху пръстите. Освен това те могат да растат с различна скорост, защото приемът на вещества от плацентата не е разпределен по равно. Така ще възникнат малки разлики у близнаците, макар и гените им да са напълно еднакви. Близнаци могат да се образуват и ако майката е отделила две яйцеклетки вместо една, които по-късно се оплождат от по един сперматозоид. Такива близнаци се наричат двуяйчни и тяхното ДНК не е по-еднакво от това на нормални братя или сестри. Но те все пак не са просто братя или сестри. Изглежда, че могат да си обменят клетки в утробата така, както ние можем да прехвърляме клетки на майките си. По този начин те могат да имат две различни кръвни групи – една, която идва от тях самите, и друга, която произлиза от близнака им.
Самата аз нямам близнаци, за които да знам, но може би съм имала един, с когото никога не съм успяла да се срещна. Макар и много рядко, все пак се случва две групи клетки да се съединят, преди да са се формирали две тела. Ако това се случи с двуяйчни близнаци, ще се появи едно дете с два комплекта ДНК, т.нар. химера. Вместо всички клетки да носят в себе си същите ДНК нишки, някои от тях ще носят ДНК нишките на близнака. Обикновено е невъзможно да се забележи, но феноменът е вероятно да доведе до доста абсурдни ситуации. Това преживяла Лидия Феърчайлд от Вашингтон. През 2002 г. чакала третото си дете и потърсила издръжка. Тогава властите изискали тя и бившият й партньор да направят ДНК тест, за да докажат, че те са родителите. Според очакванията, резултатите показали, че бившият е бащата. Проблемът обаче се състоял в това, че според ДНК теста тя не била майката. Феърчайлд била на път да бъде обвинена в измама и се страхувала, че можели да й отнемат децата. Съдът призовал свидетел, който присъствал на раждането на третото дете. Отново взели кръвни проби. ДНК анализът показал невъзможното – без капка съмнение тя не била майката на детето, което току-що била родила. Как било възможно подобно нещо? Да не би тестът да е грешен? Едва когато взели проби от различни части на тялото й, загадката се разрешила. Кръвните проби и кожните проби, които взели по-рано, съдържали същите ДНК нишки, но клетките, които взели от шийката на матката, били различни – те носели различен комплект ДНК. Феърчайлд била химера. Преди да се роди, клетките й били сраснали заедно с един близнак в утробата. Вместо всеки от близнаците да изгради своето си тяло, те се вплели един в друг и си разпределяли задачи. Клетките, които изграждали кожата, идвали от единия близнак, а клетките, които изграждали яйцеклетките и шийката на матката, идвали от другия. Тялото на Феърчайлд се състояло от две сестри близначки – тя била майката и лелята на децата едновременно.
След като процесът на изграждането им завърши, общата дължина на кръвоносните съдове е два пъти по-голяма от дължината на екваториалната обиколка на Земята.
При хора, страдащи от рядкото генетично заболяване синдром на Картагенер, всичките им органи се намират на противоположната страна спрямо обичайното им местоположение.
През 70-те години на ХХ век учените започват да се доближават до отговора. Генетикът Едуард Луис и неговите колеги от Калифорнийския технологичен институт изучават гените на малки мухи мутанти и откриват, че всяка драматична аномалия на органите им се дължи на увреждане на един-единствен ген. Скоро учените проследили осем различни гена, като всички се намирали в третата хромозома на плодовата мушица. Колкото и да е странно, последователността на тези гени по цялата ДНК нишка отразява коя част от тялото контролират. В единия край на ДНК нишката са гените, които отговарят за главата, в другия – за коремната област, а между тях са тези, които отговарят за торакса (гръдния кош).
Тези гени получават името „гени на Хокс“. Ако бърникаш в тях, резултатът ще бъде, че плодовата мушица ще израсте с погрешно позиционирани крайници. Да вземем например гена ултрабиторакс, който, в комбинация с други гени на Хокс, казва на клетките, че те са в последния от трите сегмента на торакса. Без ултрабиторакса клетките ще вярват автоматично, че се намират в по-предния сегмент, и затова ще започнат да създават всичко, което се числи към този сегмент. Изпълнителните клетки не подозират, че тяхната задача всъщност е да формират малките мехуроподобни балансни органи, които стърчат зад крилата. И това е много жалко, защото без тях плодовата мушица не може да лети, дори и с допълнителен чифт крила.
