Все живые организмы на планете состоят из клеток. Рядом с микроскопическими одноклеточными существами функционируют сложнейшие системы: тела птиц, рыб, животных и людей. Человеческий организм – это огромная «мозаика» составленная из триллионов клеток. Каждая часть этой «мозаики» выполняет свои функции в течение своего срока.
Точного числа клеток не знает никто
Клетка была открыта в 1665 году английским ученым Робертом Гуком. С тех пор наука сильно продвинулась в изучении этих микроскопических «деталей». Однако точного числа клеток в человеческом организме не знает никто. Сделать подсчет невозможно, поскольку «ячейки жизни» ежеминутно рождаются и умирают. Ученые могут говорить только о приблизительных числах. Они предполагают, что общее количество клеток составляет около ста триллионов. Подсчет осложняется тем, что количество клеток в организме постоянно изменяется. В кишечном эпителии, например, ежедневно погибает около 70 тысяч клеток. Клетки скелета не погибают десятилетиями и прекращают свою деятельность только тогда, когда человек умирает. Тело ребенка состоит из меньшего количества микрочастиц, чем тело взрослого.Разнообразие клеток
Клетки внутри организма бесконечно разнообразны. Количество некоторых частиц задано изначально. Например, количество клеток в мозгу младенца со временем не увеличивается, а после 25 лет начинает только уменьшаться. Также изначально задано количество яйцеклеток: в течение жизни женщины созревают лишь те яйцеклетки, которые образовались в период внутриутробного развития.В крови процесс клеточного обновления происходит непрерывно. Система обновления крови может выйти из строя вследствие радиоактивного поражения. Самый страшный период лучевой болезни – это фаза после обострения, когда человек чувствует себя хорошо, но не имеет шансов на дальнейшую жизнь. Клетки внутри организма не обновляются, и пораженного радиацией человека ожидает смерть от исчерпания ресурсов организма.Ячейка жизни
Многие ученые называют клетку «ячейкой жизни». Появление живой клетки ознаменовало собой зарождение жизни на нашей планете. В зависимости от строения, клетка состоит из белка, нуклеиновой кислоты, ядра, оболочки. Эти элементы соединяются в единый организм, способный полноценно функционировать: поглощать и выделять энергию, взаимодействовать с себе подобными, размножаться.В процесс эволюции многие клетки человеческого организма изменились. Эритроциты, утратили ядро, структура нервных клеток сосредоточилась на строении оболочки, яйцеклетки выросли, а сперматозоиды – уменьшились в размерах для «мобильности». Клетки, открытые более 300 лет назад, до сих пор преподносят науке много сюрпризов и вдохновляют ученых на исследования.Сколько клеток в нашем организме? Вы знаете ответ? Ученые до сих пор выясняют точное число. Но исследования не заканчивают. Если ответить коротко, тело среднестатистического человека состоит из 30-40 триллионов клеток. Если углубиться, ученые пока не знают точного числа. К тому же, стоит ли учитывать бактерии, которые присутствуют в теле и на нем, вот еще вопрос.
Фактически, большую часть клеток в теле составляют эритроциты. Несмотря на то, что они составляют более 80 процентов нашего тела, они представляют всего около 4 процентов от его общей массы. Это объясняется тем, что диаметр эритроцитов - в среднем 8 микрометров, что в 10 раз меньше диаметра среднего человеческого волоса.
эритроциты
Напротив, средний размер жировой клетки составляет 100 микрометров. Жировые клетки составляют почти 19 процентов массы тела, но вносят менее 0,2 процента в общее количество клеток.
Почему же так сложно определить точное количество клеток в организме?
Отсутствие скоординированных усилий
В 2013 году команда исследователей из Греции, Италии и Испании опубликовала оценку количества клеток в организме. Они использовали данные других исследований об отдельных органах и некоторые математические модели, чтобы получить свои результаты.
По их мнению, количество клеток составляло 37,2 трлн, плюс или минус около 0,81 трлн.
Старший автор Пьерлуиджи Стрипполи, адъюнкт-профессор прикладной биологии в университете Болоньи в Италии, сообщил, что «трудно получить точные данные для диффузных систем», таких как кровеносные сосуды и нервы. На самом деле, команда не смогла исследовать все органы и типы клеток в организме, поэтому это число является «первоначальным усилием».
Клетки человека и бактерии
Фактически, они выполнили два разных расчета. Первый оценивает количество клеток мужчины весом 100 килограммов, используя средний объем клетки от 1000 до 10000 кубических микрометров. Это дало им «точку отсчета» в диапазоне от 30 до 40 триллионов клеток.
Затем они вычислили фактическое число пяти наиболее распространенных типов клеток у среднего взрослого мужчины, на долю которых приходится 97 процентов клеток в организме. Таким образом, было установлено, что 84% из 30 триллионов клеток составляют эритроциты.
Однако, человеческие клетки не являются единственными клетками в нашем теле. Хотя в предыдущих исследованиях было установлено, что в нашем организме в 10 раз больше бактерий, чем собственных клеток, профессор Мило и его коллеги пересмотрели это число. Оно составляет примерно 38 трлн.
Интересно, что, несмотря на такое большое количество, бактерии намного меньше, чем человеческие клетки, и составляют всего 200 граммов общей массы тела, по словам профессора Мило.
Учитывая, почти равное количество клеток и бактерий в нашем организме можно утверждать, что мы являемся людьми настолько, насколько же и бактериями, с общим числом клеток в 70 триллионов.
Кажется, ответ на вопрос: «Сколько живут клетки?» — очевиден: ровно столько, сколько длится жизнь человека. Но верно это лишь отчасти, потому что далеко не все клетки нашего тела способны существовать сто с лишним лет. А именно такой максимальный срок отведён человеку природой. Как и любая живая материя, клетки стареют, изнашиваются, а затем гибнут. Одни раньше, другие позже.
В начале внутриутробного развития все клетки зародыша одинаковы. Затем, благодаря заложенной в них генетической программе, они приобретают разные свойства. В результате распределения ролей какие-то клетки получают способность выполнять только одну задачу, а какие-то — множество.
«Узкие специалисты» сосредоточивают силы на чём-то одном; если они будут разбрасываться, для главного не останется времени. Что произойдёт, если, например, нейроны кроме образования и передачи нервного импульса начнут делиться? Прекратится жизнь всего организма. Именно поэтому жизнь нейронов так длинна. Другие долгожители — мышечные клетки. Срок их службы рассчитан более чем на сто лет, но за эту долговечность иногда приходится очень дорого расплачиваться. Так, гибель даже небольшого участка сердечной мышцы может привести к трагическим последствиям. Никакие иные клетки не смогут выполнять их работу, значит, важные функции организма навсегда будут утрачены.
У большинства многофункциональных клеток тоже есть свои самые главные задачи. Почему же они не живут так долго? Здесь природа всё рассчитала точно: чем короче век тех или иных клеток, тем быстрее они обновляются. Кожный эпидермис, например, обновляется через 1—2 недели. Это происходит за счёт специальных ростковых клеток, лежащих в нижнем клеточном слое. Молодые клетки постепенно поднимаются на поверхность, а через определённое время гибнут. Интересно, что, прекратив активное существование, клетки наружного слоя эпидермиса продолжают служить человеку. Они образуют роговые чешуйки, которые защищают кожу от повреждений.
Меньше всех в организме живут клетки кишечного эпителия — всего 1—2 дня. Но кишечник никогда не останется без эпителиального покрова. За день в нём замешается около 70 млрд клеток! Если подсчитать, то получится, что каждые 3— 4 дня у нас в животе образуется совершенно новый кишечник.
Довольно долго — больше года — живут клетки печени. За это время они совершают очень много полезного. Гораздо короче век эритроцитов — основных клеток крови. С момента их образования в красном костном мозге до момента гибели в селезёнке (её называют кладбищем эритроцитов) проходит примерно 3 месяца. Некоторые клетки крови живут ещё меньше. Тромбоциты, например, существуют не более 8—10 дней.
Хотя живучесть разных клеток неодинакова, все они в равной мере важны для организма. И нейроны, способные трудиться целый век, и клетки эпителия, которые служат всего несколько дней.
Если внимательно изучить организм человека, появится понимание, что его образуют самые разные и важные части. Все эти компоненты объединяет одна общая черта: они состоят из клеток. Клетки представляют собой крошечные строительные блоки жизни. Большинство из них так малы, что их можно увидеть только через микроскоп.
Какого они размера?
Клетки различаются по размеру в зависимости от их типа и функций. Человеческое тело, например, имеет около 200 различных типов клеток. Средняя клетка будет иметь объем всего четыре миллиардных доли кубического сантиметра при весе в один нанограмм!
Учитывая такой крошечный размер, в теле человека должно быть много клеток, но подсчитать точное количество просто невозможно. Во-первых, их нельзя видеть! Что еще более важно, клеток просто слишком много.
Ученые, однако, воспользовались некоторыми продвинутыми методами математики, чтобы вычислить то, что они считают показателем среднего количества клеток в обычном человеческом теле.
Как они могли это сделать?
Некоторые специалисты пытались оценить количество клеток в человеческом организме на основе веса средней клетки и веса среднего человеческого тела. Делая такую простую арифметику, удалось достигнуть результата - около 70 триллионов клеток!
Другие ученые попытались оценить количество клеток в организме человека, основываясь на объеме средней клетки и объеме среднестатистического человеческого организма. Расчеты, основанные на объеме, дали оценку примерно в 15 триллионов клеток. Вот такая получилась разница между двумя оценками.
Проведя более сложные эксперименты, ученые поняли, что различные типы клеток отличаются плотностью и размером. Чтобы получить наиболее точный расчет, команда специалистов решила изучить объем и плотность каждого типа клеток в организме. Например, их исследования показали, что среднее человеческое тело имеет 50 миллиардов жировых клеток и два миллиарда клеток сердечной мышцы. Это очень большое количество, но красных кровяных клеток гораздо больше, около 20-30 триллионов !
И каков общий итог?
Ученые пришли к выводу, что в среднем человеческое тело содержит около 37,2 триллионов клеток! Конечно, конкретное тело будет иметь больше или меньше клеток, чем полученная цифра, в зависимости от размера по сравнению со средними показателями человека. Тем не менее, это хорошая отправная точка для оценки количества клеток в нашем теле!
Клетка была открыта в 1665 году английским ученым Робертом Гуком. С тех пор наука сильно продвинулась в изучении этих микроскопических «деталей». Однако точного числа клеток в человеческом организме не знает никто. Сделать подсчет невозможно, поскольку «ячейки жизни» ежеминутно рождаются и умирают. Ученые могут говорить только о приблизительных числах. Они предполагают, что общее количество клеток составляет около ста триллионов.
Подсчет осложняется тем, что количество клеток в организме постоянно изменяется. В кишечном эпителии, например, ежедневно погибает около 70 тысяч клеток. Клетки скелета не погибают десятилетиями и прекращают свою деятельность только тогда, когда человек умирает. Тело ребенка состоит из меньшего количества микрочастиц, чем тело взрослого.
Разнообразие клеток
Клетки внутри организма бесконечно разнообразны. Количество некоторых частиц задано изначально. Например, количество клеток в мозгу младенца со временем не увеличивается, а после 25 лет начинает только уменьшаться. Также изначально задано количество яйцеклеток: в течение жизни женщины созревают лишь те яйцеклетки, которые образовались в период внутриутробного развития.
В крови процесс клеточного обновления происходит непрерывно. Система обновления крови может выйти из строя вследствие радиоактивного поражения. Самый страшный период лучевой болезни – это фаза после обострения, когда человек чувствует себя хорошо, но не имеет шансов на дальнейшую жизнь. Клетки внутри организма не обновляются, и пораженного радиацией человека ожидает смерть от исчерпания ресурсов организма.
Ячейка жизни
Многие ученые называют клетку «ячейкой жизни». Появление живой клетки ознаменовало собой зарождение жизни на нашей планете. В зависимости от строения, клетка состоит из белка, нуклеиновой кислоты, ядра, оболочки. Эти элементы соединяются в единый организм, способный полноценно функционировать: поглощать и выделять энергию, взаимодействовать с себе подобными, размножаться.
В процесс эволюции многие клетки человеческого организма изменились. Эритроциты, утратили ядро, структура нервных клеток сосредоточилась на строении оболочки, яйцеклетки выросли, а сперматозоиды – уменьшились в размерах для «мобильности». Клетки, открытые более 300 лет назад, до сих пор преподносят науке много сюрпризов и вдохновляют ученых на исследования.
