Что такое клетка
Когда биологи открывали клетку в XVII веке, они не задумывались о том, что это такое, и как ее отличить от неживой материи. Тогда было важно постулировать, что клетка может образовываться только от клетки, в противовес разным спекуляциям о самопроизвольном возникновении жизни из грязи. И клеткой называли мельчайшую видимую составляющую любого организма. Сейчас же ситуация строго обратная: ни у кого не вызывает вопросов, из чего состоят живые существа. Вместо этого мы пытаемся применить прием, запрещенный еще три с лишним столетия назад, и собрать клетку из грязи, а точнее из подручных веществ.
Так что же такое клетка?
Начнем с того, что не любая мельчайшая составляющая даже человеческого организма является клеткой. Например, то из чего состоит поверхностный слой кожи, — уже не клетки, а постклеточные структуры, в них нет ядра и они не живые. Та же история с безъядерными эритроцитами и тромбоцитами, которых иногда продолжают по инерции называть клетками крови. Наличие ядра, впрочем, тоже не является критерием клетки — его опровергают бактерии. Можно тогда предположить, что клетка — это как минимум мембранный пузырек с каким-либо наследственным материалом внутри. Но в таком случае в категорию клеток попадут и экзосомы — мембранные пузырьки с белками и нуклеиновыми кислотами, с помощью которых клетки общаются друг с другом. Наконец, даже если мы как-то сможем определить клетку животного, с нами не согласятся ботаники, потому что у растений все совсем не так. Большая часть клеток растения соединена друг с другом цитоплазматическими мостиками, при этом в некоторых из них может не быть ядра — оно вынесено в соседние клетки. Грубо говоря, иногда все растение целиком представляет собой одну-единственную клетку в нашем классическом понимании.
Наличие границ (компартментализация). Во-первых, клетка должна быть изолирована от окружающей среды. Во-вторых, она должна быть разделена на внутренние зоны, компартменты. Какую бы самую простую клетку мы ни взяли, даже мельчайшую бактерию, у которой нет никаких органелл и внутренних перегородок, все равно ее цитоплазма будет неоднородной. Это необходимо для того, чтобы участники химических реакций скапливались в одном месте и не расплывались по клетке; в противном случае обмен веществ не будет эффективным.
Самодостаточный обмен веществ. Искусственная клетка должна уметь самостоятельно получать энергию и использовать ее для своих внутренних нужд. Питательные вещества могут поступать извне, но весь процесс их захвата, получения энергетического эквивалента и его расхода должен происходить автономно.
Система передачи информации. В клетке должна быть заложена самовоспроизводящаяся информация о ее строении (обычно мы подразумеваем под этим молекулу ДНК или РНК, но кто знает, какие еще возможны варианты). Наличие этого минимального набора свойств позволяет нам считать искусственную клетку живой. Но для ее дальнейшего существования необходимо добавить еще два:
Рост и размножение нужны, соответственно, чтобы численность популяции не сокращалась), а адаптивность — чтобы выжить в изменяющихся условиях окружающей среды.