Число клітин людського тіла приблизно відповідає числу наших бактерій-симбіонтів.
Коли заходить мова про шлунково-кишкову мікрофлору, то часто можна почути, що кількість бактеріальних клітин, що живуть у нашому травному тракті, в 10 разів перевищує число клітин, у тому числі складено наше тіло. Співвідношення, безумовно вражаюче - відразу стає зрозумілим, як багато у нас бактерій і яку велику рольвони грають у нашому житті.
Відсоткові частини різних клітин у тілі людини. (Ілюстрація R. Sender, S. Fuchs and R. Milo / bioRov.org 2016.)
Бактерії Lactobacillus rhamnosus – одні з корисних симбіонтів травної системилюдини та тварин, що пригнічують зростання своїх патогенних «колег». (Фото Visuals Unlimited/Corbis.)
Еритроцити – найчисленніші людські клітини. (Фото Visuals Unlimited/Corbis.)
Співвідношення «10 до 1» – досить старе, його довгий часвизнавали всі біологи (а деякі навіть казали, що воно насправді ще більше, що мікроби перевершують числом наші власні клітини в 100 разів). Однак у останнім часомфахівці все частіше говорять про те, що пропорція сильно перебільшена, і її треба переглянути. Скажімо, на думку Американського мікробіологічного суспільства, дійсне співвідношення відповідає лише трьом бактеріальним клітинамна одну людську. А в 2014 році Джуда Роснер ( Judah Rosner) з Національного інститутудіабету та захворювань нирок та травної системи у своєму листі до журналу Microbeвзагалі висловився у тому сенсі, що горезвісні «10 до 1» - неправда, і популярність цих цифр говорить лише про кохання дослідників до круглих цифр.
Дослідники з Інституту Вейцмана взялися точно перерахувати злощасну пропорцію заново. У статті, опублікованій на сайті bioRxiv.org, автори роботи пишуть, що «середнє» людське тіловагою 70 кг містить близько 30 трлн. власних клітині близько 40 трлн бактерій, тобто співвідношення дорівнює приблизно 1,3 - разюча відмінність від колишнього десятикратного переважання мікробів. Оцінка бактерій допускає 25% відхилення, тобто їх може бути 30 трлн або 50 трлн, проте до «10 до 1» це в жодному разі не дотягує.
У роботі Рона Сендера ( Ron Sender) та його колег можна знайти й інші дивовижні цифри. Наприклад, найчисельнішими клітинами нашого тіла виявилися еритроцити: їхню частку припадає 84%. З іншого боку, якщо рахувати по масі, то тут ведуть м'язи і жир – на них припадає 75% маси тіла, проте м'язові та жирові клітини досить великі і тому становлять лише 0,1% (!) від повного клітинного числа. Зрозуміло, не варто забувати, що тут все пораховано для «середнього людського тіла масою 70 кг», і, наприклад, для жінок, у яких об'єм крові менший, співвідношення між клітинами тіла та бактеріями зрушить приблизно на третину на користь останніх, а у зростаючих дітей частка бактерій, природно, знижуватиметься. А ось при ожирінні клітинна пропорція змінюється не надто сильно (що зрозуміло, якщо згадати, що жирові клітини разом із м'язовими становлять меншість).
Перерахунок клітин проводили на підставі наявних на сьогоднішній день даних, так що в майбутньому, під час перевірки перевірки співвідношення, швидше за все, будуть використовувати і експериментальні методи «перепису клітинного населення». Деякі фахівці у своїх відгуках на вищеописану роботу вказали на те, що тут враховувалися лише бактерії, а в нас і на нас живуть ще й археї, гриби, віруси та інші мікроорганізми; і якщо взяти до уваги, наприклад, віруси, які перевищують числом бактерій, то співвідношення «1,3 мікроорганізму однією клітину людини» явно зрушиться на користь мікробіома. Що до того, наскільки з практичної точки зору потрібно з'ясовувати повний баланс між клітинами тіла і мікробами, то думки можуть бути різними, і багато хто вважає, що знати загальну цифрутут, безумовно, цікаво, але марно. Втім, одну важливу користьТут слід зазначити: коли ви захочете послатися деякі загальновідомі відомості, які ви вивчили не один десяток років тому (особливо, якщо відомості носять медичний чи околомедицинский характер), корисно поцікавитися, що з цього приводу думає сучасна наука.
Клітину було відкрито 1665 року англійським вченим Робертом Гуком. З того часу наука сильно просунулася у вивченні цих мікроскопічних «деталей». Однак точного числа клітин у людському організмініхто не знає. Зробити підрахунок неможливо, оскільки «комірки життя» щохвилини народжуються та вмирають. Вчені можуть говорити лише про приблизні числа. Вони припускають, що загальна кількість клітин становить близько ста трильйонів.
Підрахунок ускладнюється тим, кількість клітин в організмі постійно змінюється. У кишковому епітелії, наприклад, щодня гине близько 70 тисяч клітин. Клітини скелета не гинуть десятиліттями і припиняють свою діяльність лише тоді, коли людина вмирає. Тіло дитини складається із меншої кількості мікрочастинок, ніж тіло дорослого.
Різноманітність клітин
Клітини всередині організму дуже різноманітні. Кількість деяких частинок задано спочатку. Наприклад, кількість клітин у мозку немовляти з часом не збільшується, а після 25 років починає лише зменшуватись. Також спочатку задано кількість яйцеклітин: протягом життя жінки дозрівають лише ті яйцеклітини, які утворилися в період внутрішньоутробного розвитку.
У крові процес клітинного оновлення відбувається безперервно. Система оновлення крові може вийти з ладу внаслідок радіоактивного ураження. Найстрашніший період променевої хвороби– це фаза після загострення, коли людина почувається добре, але не має шансів на подальше життя. Клітини всередині організму не оновлюються, і уражену радіацією людину чекає смерть від вичерпання ресурсів організму.
Осередок життя
Багато вчених називають клітину «осередком життя». Поява живої клітини ознаменувало зародження життя на нашій планеті. Залежно від будови клітина складається з білка, нуклеїнової кислоти, ядра, оболонки. Ці елементи з'єднуються в єдиний організм, здатний повноцінно функціонувати: поглинати та виділяти енергію, взаємодіяти з собі подібними, розмножуватися.
У процес еволюції багато клітин людського організму змінилися. Еритроцити, втратили ядро, структура нервових клітинзосередилася на будові оболонки, яйцеклітини виросли, а сперматозоїди – зменшились у розмірах для «мобільності». Клітини, відкриті понад 300 років тому, досі підносять науці багато сюрпризів та надихають вчених на дослідження.
Здається, відповідь на запитання: Скільки живуть клітини? - Очевидний: рівно стільки, скільки триває життя людини. Але вірно це лише частково, тому що далеко не всі клітини нашого тіла здатні існувати сто років. А саме такий максимальний термінвідведений людині природою. Як і будь-яка жива матерія, клітини старіють, зношуються, та був гинуть. Одні раніше, інші згодом.
На початку внутрішньоутробного розвитку всі клітини зародка однакові. Потім, завдяки закладеній у них генетичній програмі, вони набувають різні властивості. Через війну розподілу ролей якісь клітини отримують здатність виконувати лише одне завдання, а якісь — безліч.
"Вузькі фахівці" зосереджують сили на чомусь одному; якщо вони розкидатимуться, для головного не залишиться часу. Що станеться, якщо, наприклад, нейрони, окрім утворення та передачі нервового імпульсу, почнуть ділитися? Припиниться життя всього організму. Саме тому життя нейронів таке довге. Інші довгожителі м'язові клітини. Термін їхньої служби розрахований більш ніж на сто років, але за цю довговічність іноді доводиться дуже дорого розплачуватися. Так, загибель навіть невеликої ділянкисерцевий м'яз може призвести до трагічних наслідків. Жодні інші клітини не зможуть виконувати їхню роботу, отже, важливі функціїорганізму назавжди буде втрачено.
У більшості функціональних клітин теж є свої найголовніші завдання. Чому ж вони не живуть так довго? Тут природа все розрахувала точно: що коротше століття тих чи інших клітин, то швидше вони оновлюються. Шкірний епідерміс, наприклад, оновлюється через 1-2 тижні. Це відбувається за рахунок спеціальних паросткових клітин, що лежать у нижньому клітинному шарі. Молоді клітини поступово піднімаються на поверхню, а через певний часгинуть. Цікаво, що припинивши активне існування, клітини зовнішнього шару епідермісу продовжують служити людині. Вони утворюють рогові лусочки, які захищають шкіру від ушкоджень.
Найменше в організмі живуть клітини кишкового епітелію - всього 1-2 дні. Але кишківник ніколи не залишиться без епітеліального покриву. За день у ньому замішається близько 70 мільярдів клітин! Якщо підрахувати, то вийде, що кожні 3-4 дні в животі утворюється зовсім новий кишечник.
Досить довго – більше року – живуть клітини печінки. За цей час вони роблять багато корисного. Набагато коротше століття еритроцитів - основних клітин крові. З моменту їх утворення у червоному кістковому мозкудо моменту загибелі в селезінці (її називають цвинтарем еритроцитів) проходить приблизно 3 місяці. Деякі клітини крові живуть ще менше. Тромбоцити, наприклад, існують трохи більше 8—10 днів.
Хоча живучість різних клітин неоднакова, всі вони однаково важливі для організму. І нейрони, здатні працювати ціле століття, і клітини епітелію, які служать лише кілька днів.
Скільки клітин у нашому організмі? Ви знаєте відповідь? Вчені досі з'ясовують точну кількість. Але дослідження не закінчують. Якщо коротко, тіло середньостатистичної людини складається з 30-40 трильйонів клітин. Якщо заглибитися, вчені поки що не знають точного числа. До того ж, чи варто враховувати бактерії, які є в тілі і на ньому, ось ще питання.
Фактично, більшість клітин у тілі становлять еритроцити. Незважаючи на те, що вони становлять понад 80 відсотків нашого тіла, вони становлять лише близько 4 відсотків від його загальної маси. Це тим, що діаметр еритроцитів - у середньому 8 мікрометрів, що у 10 разів менше діаметра середнього людського волоса.
еритроцити
Навпаки, середній розміржирової клітини становить 100 мікрометрів. Жирові клітинистановлять майже 19 відсотків маси тіла, але вносять менше 0,2 відсотка до загальної кількості клітин.
Чому ж так складно визначити точну кількістьклітин в організмі?
Відсутність скоординованих зусиль
У 2013 році команда дослідників із Греції, Італії та Іспанії опублікувала оцінку кількості клітин в організмі. Вони використовували дані інших досліджень про окремих органахі деякі математичні моделіотримати свої результати.
На їхню думку, кількість клітин становила 37200000000000, плюс або мінус близько 0,81 трлн.
Старший автор П'єрлуїджі Стріпполі, ад'юнкт-професор прикладної біології в університеті Болоньї в Італії, повідомив, що «важко отримати точні дані для дифузних систем», таких як кровоносні судинита нерви. Насправді команда не змогла дослідити всі органи та типи клітин в організмі, тому це число є «початковим зусиллям».
Клітини людини та бактерії
Фактично, вони виконали два різні розрахунки. Перший оцінює кількість клітин чоловіка вагою 100 кілограмів, використовуючи середній об'єм клітини від 1000 до 10 000 кубічних мікрометрів. Це дало їм точку відліку в діапазоні від 30 до 40 трильйонів клітин.
Потім вони вирахували фактичне число п'яти найбільш поширених типів клітин у середнього дорослого чоловіка, яких припадає на частку 97 відсотків клітин в організмі. Таким чином, було встановлено, що 84% із 30 трильйонів клітин становлять еритроцити.
Однак людські клітини не є єдиними клітинами в нашому тілі. Хоча в попередніх дослідженнях було встановлено, що в нашому організмі в 10 разів більше бактерій, ніж власних клітин, професор Міло та його колеги переглянули це число. Воно становить приблизно 38 трлн.
Цікаво, що, незважаючи на таке велика кількість, Бактерії набагато менше, ніж людські клітини, і становлять всього 200 грамів загальної маси тіла, за словами професора Міло.
Враховуючи майже рівну кількість клітин та бактерій у нашому організмі можна стверджувати, що ми є людьми настільки, наскільки ж і бактеріями, із загальним числом клітин у 70 трильйонів.
Якщо уважно вивчити організм людини, з'явиться розуміння, що його утворюють різні і важливі частини. Всі ці компоненти поєднує одна загальна риса: вони складаються з клітин Клітини є крихітні будівельні блокижиття. Більшість із них настільки малі, що їх можна побачити лише через мікроскоп.
Якого вони є розміру?
Клітини різняться за розміром залежно від їх типу та функцій. Людське тіло, наприклад, має близько 200 різних типів клітин. Середня клітина матиме обсяг всього чотири мільярдні частки кубічного сантиметра при вазі в один нанограм!
Враховуючи такий крихітний розмір, у тілі людини має бути багато клітин, але підрахувати точну кількість просто неможливо. По-перше, їх не можна бачити! Що ще важливіше, клітин просто забагато.
Вчені, однак, скористалися деякими просунутими методами математики, щоб обчислити те, що вважають показником середньої кількості клітин у звичайному людському тілі.
Як вони це могли зробити?
Деякі фахівці намагалися оцінити кількість клітин у людському організмі на основі ваги середньої клітини та ваги середнього людського тіла. Роблячи таку просту арифметику, вдалося досягти результату - близько 70 трильйонівклітин!
Інші вчені спробували оцінити кількість клітин в організмі людини, ґрунтуючись на обсязі середньої клітини та обсязі середньостатистичного людського організму. Розрахунки, засновані на обсязі, дали оцінку приблизно в 15 трильйонівклітин. Ось така вийшла різниця між двома оцінками.
Провівши складніші експерименти, вчені зрозуміли, що різні типиклітин відрізняються щільністю та розміром. Щоб отримати найбільш точний розрахунок, команда фахівців вирішила вивчити об'єм та густину кожного типу клітин в організмі. Наприклад, їх дослідження показали, що середнє людське тіло має 50 мільярдів жирових клітин та два мільярди клітин серцевого м'яза. Це дуже велика кількість, але червоних кров'яних клітин набагато більше, 20-30 трильйонів!
І який загальний результат?
Вчені дійшли висновку, що в середньому людське тіло містить близько 37,2 трильйонівклітин! Звісно, конкретне тіломатиме більше або менше клітин, ніж отримана цифра, залежно від розміру порівняно із середніми показниками людини. Тим не менш, це хороша відправна точка для оцінки кількості клітин у нашому тілі!