стадию психического заболевания могут комплексные адаптации мозга (депрессия, гипомания и травматическая реакция) и поведенческие расстройства (употребление психоактивных веществ и расстройства пищевого поведения).

Глава 7

Великолепные митохондрии

Теперь я возвращаюсь к обсуждению обмена веществ, чтобы продолжить собирать кусочки головоломки воедино. Вспомните аналогию с дорожным движением из пятой главы, где каждая машина была подобна человеческой клетке. Я описал обмен веществ как очень сложный процесс. Он постоянно меняется и может быть разным в разных клетках в разное время. Справедливости ради надо сказать, что на самом деле это не какой-то один общий механизм. Скорее мы имеем дело с сотнями различных метаболических механизмов.

Но что же управляет обменом веществ? Как пища и кислород понимают, куда им поступать? За счет чего меняется скорость обмена веществ в разных клетках? Из-за чего одни клетки замедляются, а другие ускоряются? Что управляет этой запутанной сетью человеческого организма?

Кто-то скажет, что всем заправляет мозг. Хотя мозг и играет важную роль в обмене веществ, он не может контролировать его в различных клетках организма в нужное время. Как и в случае с городским дорожным движением, должна существовать определенная степень контроля на уровне каждого автомобиля или, в случае с человеческим телом, на уровне каждой клетки. Клетки получают сигналы от других клеток о том, что им нужно выключиться или активироваться, причем прежде всего это касается клеток, расположенных по соседству (в данном случае уместна аналогия с автомобильными стоп-сигналами). Вместе с тем некоторые сигналы рассылаются по всему организму. Они могут зарождаться в клетках мозга или печени, однако затем преодолевают большие расстояния и воздействуют на клетки всего организма. Эти процессы приводят к координации обмена веществ, подобно тому как на разных уровнях координируется движение городского транспорта.

Существует множество вещей, которые обеспечивают движение городского транспорта: различные типы дорог и шоссе, ограничения скорости на разных дорогах, знаки остановки и светофоры. Все это важно для организации дорожного движения. Тем не менее в конечном счете все сводится к водителям автомобилей. Они знают правила и соблюдают их. Они приводят машины в движение и останавливают их. Они используют сигналы поворота, высматривают, нет ли на дороге каких-то препятствий и при необходимости их объезжают. Водители довозят автомобиль в пункт назначения. И хотя они не знают, что происходит с другими машинами на других дорогах или шоссе, система прекрасно работает.

Есть ли у человеческих клеток «водители», которые приводят клетки в движение и тормозят их? Оказывается, есть. Водители человеческих клеток и человеческого обмена веществ называются митохондриями. И именно они являются тем самым единым механизмом всех психических и метаболических расстройств.

* * *

Если вам доводилось изучать биологию, вы, вероятно, помните, что митохондрии – это «электростанции клетки». Они производят энергию для клеток, превращая пищу и кислород в АТФ. Несомненно, их роль в производстве энергии очень важна, но митохондрии – это гораздо больше, чем просто электростанции. Без них жизнь в том виде, в котором мы ее знаем, была бы попросту невозможна.

В книге 2005 года «Митохондрии и смысл жизни. Энергия, секс, самоубийство» доктор Ник Лэйн подробно и убедительно рассказывает о митохондриях и их роли в эволюции человека (1). Хотя название книги может навести на мысль о какой-то беллетристике, на самом деле Лэйн представляет строгую научную историю митохондрий и их роли в здоровье человека и самой жизни.

Происхождение митохондрий

Когда-то давно первой митохондрией была бактерия. По оценкам исследователей, митохондрии произошли от самостоятельного живого организма где-то между одним и четырьмя миллиардами лет назад. В статье 1998 года, опубликованной в журнале Nature, говорится, что они имеют много общих генов с современной Rickettsia prowazekii, бактерией, вызывающей сыпной тиф (2). Миллиарды лет назад другой одноклеточный организм, архея, поглотил этого митохондриального предка, только она не умерла, как это обычно бывает, – оба организма продолжили жить. Считается, что этот новый организм стал первой эукариотической клеткой (то есть клеткой с ядром). Внутренняя бактерия сосредоточилась на производстве энергии, позволив внешнему организму заняться получением пищи. Это стало поворотным моментом в эволюции.

Таким образом, прежде чем появилось клеточное ядро, содержащее ДНК, и другие органеллы, существовала митохондрия – одна-единственная митохондрия и одна-единственная клетка-хозяин. Вместе они были полны решимости выжить. На самом деле не просто выжить, а процветать. Они участвовали в эволюционной гонке вместе со всеми остальными формами жизни – и они в ней победили!

Со временем именно это симбиотическое соглашение позволило создать многоклеточную жизнь – по сути, все живое, что мы можем увидеть сегодня своими глазами. У всех эукариот эти внутренние бактерии превратились в митохондрии. В растениях и водорослях (также эукариотах) некоторые из них превратились в то, что мы сейчас называем хлоропластами. Хотя митохондрии и хлоропласты имеют разные названия, они выглядят и функционируют одинаково, и считается, что они произошли от одной и той же бактерии миллиарды лет назад. Более того, известно, что это слияние произошло только один раз и что все растения, животные, водоросли и грибы, существующие сегодня, взяли свое начало от одного и того же организма. Для тех, кто верит в Бога, эта концепция единого события, положившего начало жизни, какой мы ее знаем, может быть обнадеживающей. Для тех, кто не верит в Бога, это было просто одно из тех необычных и маловероятных событий, которые определили эволюцию на миллиарды лет вперед. Независимо от того, во что вы верите, произошло значимое событие в истории жизни на нашей планете.

В эволюции важно быть первым. Когда у разных организмов имеются общие гены, как правило, они считаются более важными, чем гены, уникальные для конкретных видов. Уникальные гены, скорее всего, появились недавно в эволюционной хронологии, в то время как общие гены развились гораздо раньше. То, что сохраняется в течение длительного времени, намного важнее для жизни. Этому есть как минимум две причины. Первая заключается в