9. Функционирование организма и органов, как взаимосвязанный программный процесс

Слаженная работа всех органов и систем – это задача неимоверной сложности. Ясно и очевидно, что это всё программные процессы, доведённые до совершенства. Вот, некоторые факты фантастической сложности человеческого организма, его функционирования, слаженной, скоординированной работы всех его многоплановых систем.

Человеческий мозг генерирует за день больше электрических импульсов, чем все телефоны мира вместе взятые. В головном мозге человека за одну секунду происходит 100 000 химических реакций и поступает триллион сигналов. Его быстродействие, равно, как и память, в тысячу раз превосходит быстродействие и память самых современных и мощных «флоповых» компьютеров, находясь в объёме всего 1,4 тыс. кубических см.  В черепномозговых нервах в мозг входит 2 600 000 нервных волокон, а выходит 140000. Около половины выходящих волокон несут приказы к мышцам глазного яблока, управляя тонкими, быстрыми и сложными движениями глаз. Остальные нервы управляют мимикой, жеванием, глотанием и деятельностью внутренних органов. Из входящих нервных волокон два миллиона (больше 2/3!) — зрительные.

Костный мозг взрослого человека весит в среднем 2600 граммов. За 70 лет жизни он вырабатывает 650 килограммов эритроцитов и тонну лейкоцитов. У взрослого человека ежечасно отмирает 1 миллиард эритроцитов, 5 миллиардов лейкоцитов и 2 миллиарда тромбоцитов. На смену им приходят новые клетки, вырабатываемые в костном мозге и в селезенке. В теле человека насчитывается 100-160 миллиардов капилляров. Каждый эритроцит содержит около 270 миллионов молекул гемоглобина. Площадь поверхности человеческих легких примерно равна площади теннисного корта. Общее количество альвеол в обоих легких человека может доходить до 700 миллионов.   У человека примерно 2 миллиона потовых желез. В коже рассеяно 250 тысяч рецепторов холода, 30 тысяч рецепторов тепла, миллион болевых окончаний, полмиллиона рецепторов осязания и три миллиона потовых желез. За всю жизнь женский организм воспроизводит 7 миллионов яйцеклеток. В организме человека порядка 2000 вкусовых рецепторов. На языке находится около 9000 вкусовых рецепторов. Чтобы в нервном обонятельном волокне возник импульс, на его окончание должно попасть примерно 8 молекул пахучего вещества. В носу около миллиона обонятельных нервных окончаний. Чтобы возникло ощущение запаха, достаточно 8 молекул, при этом должно возбудиться не менее 40 нервных волокон.

Кстати. Лауреатами Нобелевской премии по химии за 2012г. стали американские ученые Р. Лефковиц и Б. Кобилка за "изучение рецепторов, сопряженных с G-белком".   Рецепторы, сопряженные с G-белком, выступают "посредниками" при передаче множества физиологических сигналов внутрь клетки. Благодаря этим рецепторам, вызывающим серию биохимических реакций, обеспечивается надлежащий клеточный и физиологический ответ. К примеру, такие рецепторы активируют реакцию сетчатки глаза на свет или реакцию носа на запахи или же вступают в связь с гормонами и нейропередатчиками, регулирующими эмоциональное состояние человека. Как же это все процессы умопомрачительной сложности смог создать слепой случай, а человечество и понять то не может?

На один квадратный миллиметр слизистой оболочки желудка приходится около ста желез, выделяющих пищеварительный сок. Тонкая кишка, где происходит всасывание в кровь переваренной пищи, имеет на своей внутренней поверхности около 5 миллионов ворсинок — тончайших волосковидных выростов, через которые и идет всасывание питательных веществ. У взрослого человека сердце за день перекачивает около 10000 литров крови. 36 800 000 — количество сердцебиений у человека за один год. Общее количество волос на голове – около 120000. Насчитывается от 400 до 680 мышц. Глаз способен различать 130-250 чистых цветовых тонов и 5-10 миллионов смешанных оттенков. Во внутреннем ухе около 25 000 клеток, реагирующих на звук. Диапазон частот, воспринимаемых слухом, лежит между 16 и 20000 герц. Мы осознаем звук через 35-175 миллисекунд. Молодец случай! А что ещё скажешь?

Чтобы добиться этих результатов необходимо обеспечить связанную и взаимообусловленную работу всех органов и всех систем. В организме человека 12 анатомо-функциональных систем.1. Центральная нервная система — регуляция и интеграция жизненных функций организма.2. Система органов дыхания — обеспечение организма кислородом, который необходим для всех биохимических процессов, выделение углекислого газа.3. Система органов кровообращения — обеспечение транспорта питательных веществ в клетку и освобождение ее от продуктов жизнедеятельности.4. Система органов кроветворения — обеспечение постоянства состава крови.5. Система органов пищеварения — потребление, переработка, усвоение питательных веществ, выделение продуктов жизнедеятельности.6. Система органов мочевыделения и кожа — выделение продуктов жизнедеятельности, очистка организма.7. Репродуктивная система — воспроизводство организма.8. Эндокринная система — регуляция биоритма жизни, основных процессов обмена веществ и поддержание постоянства внутренней среды.9. Костно-мышечная система — обеспечение структурности, функций передвижения.10. Лимфатическая система — осуществление очищения организма и обезвреживание чужеродных агентов.11. Иммунная система — обеспечение защиты организма от вредных и чужеродных факторов.12. Периферическая нервная система — обеспечение протекания процессов возбуждения и торможения, проведение команд ЦНС до рабочих органов. Основными органами, вырабатывающими белки, ферменты и гормоны являются: гипофиз, щитовидная железа, паращитовидные железы, эпифиза, или шишковидная железа, надпочечники, печень, тимус, или вилочковая железа, поджелудочная железа, гонады, или половые железы.

Все железы – это миниатюрные заводы по производству вполне определённых белков, гормонов, ферментов, стероидов, которые синтезируются по соответствующим алгоритмам и регулируются, в частности, микро РНК. Так, «ученые установили, что определенный вид микроРНК, а именно miRNA-125b, играет ярко выраженную двойную роль. Незначительное повышение уровней miRNA -125b усиливало образование зрелых клеток крови стволовыми клетками гораздо сильнее, чем это делают другие микроРНК. Но если их экспрессия повышалась до более высоких уровней, говорит Балтимор, «это приводило к развитию агрессивного рака в пределах 6 месяцев». Хотя точный механизм, лежащий в основе этой трансформации, в настоящее время неизвестен, вполне вероятно, что он связан с подавлением молекулами miRNA-125b конкретных генов, которые обычно супрессируют образование опухолей». Кроме того, ученые обнаружили, что экспрессия этих ключевых РНК улучшает приживление человеческих стволовых клеток крови при их трансплантации в организм мышей».

Следовательно, в геноме должны быть записаны, закодированы не только сами белки – ферменты и гормоны, но и программы их синтеза в зависимости от потребностей организма. Т.е. в геноме есть библиотека гормонов и ферментов (их формул), как составная часть общей библиотеки белков и библиотека программ по их производству (программ биосинтеза, программ функционирования всех систем, органов, желез и их клеток). Возможно, все эти программные кластеры локализованы (расположены) рядом с теми генами, ферменты и белки которых они и производят.

Например, кластер функционирования гипофеза, быстрее всего расположен рядом с геном, кодирующим гормон роста, меланотропный гормон, гормоны вазопрессин и окситоцин.

Сам механизм этих процессов связан с активацией соответствующих генов, кодирующих тот или другой вырабатываемый белок (фермент, гормон). Активация именно конкретных генов, делающая их доступной для транскрипции, возможна там потому, что в клетках этих органов активированы соответствующие транскрипционные факторы, которые и создали там необходимую белковую ауру.

Как отмечается в /2/ (Учебник) «В ядрах дифференцированных клеток (т.е. в работающих органах) хроматин имеет такую укладку, что только небольшое число генов (часто менее 1%) доступно для транскрипции. Различают участки гетерохроматина, в которых ДНК упакована очень компактно и недоступна для транскрипции, и участки эухроматина, имеющие более рыхлую укладку и способные связывать РНК-полимеразу. В разных типах клеток в область эухроматина попадают разные гены, а это означает, что в разных тканях транскрибируются разные участки хроматина» Стойкая репрессия генов гетерохроматина обеспечивается рядом факторов, в т.ч. и метилированием. Разнообразие клеток и возросшая сложность клеточных процессов нуждаются в большом разнообразии механизмов регуляции. Показано, что разный набор и количество белков в эукариотических клетках может регулироваться разными способами».

Т.е., это практически те же способы и принципы активации генов, что и при онтогенезе, но действующие постоянно и с добавлением процедур (программ) модификации ферментов и белков и с необходимой точной внешней регулировкой объёма выработки (синтеза) продукта, т.е. с регулировкой экспрессии с использованием микро РНК. Вот эти все способы и составляют суть программ их функционирования. Где записаны все эти программы? Быстрее всего все они расположены на участках «однокопийных некодирующих последовательностей ДНК», которые составляют до 40% генома человека. Сколько таких программ? Вероятно столько, сколько белков, ферментов и гормонов вырабатывает организм.

Известно около 30 гормонов и около 3000 ферментов. А белков? Если всего в геноме около 26 тысяч белок–кодирующих генов, то отняв эти 3 тысячи генов, кодирующие ферменты, получим 23 000 генов, кодирующих белки и липиды. Если считать, что все они подвергаются посттрансляционной модификации, то их общее число - протеом человека, может составить от 0,5 млн. до 1,2 млн., исходя из того, что эта процедура может увеличить количество разновидностей белков в 50 – 100 раз. Об этом заявил руководитель нашей части Международного проекта «Протеом человека», академик А.И.Арчаков. «России досталось изучать белки 18-й хромосомы и нужно «просканировать» от 15 до 30 тысяч белков, кодируемых 286 генами этой одной хромосомы». Эти модифицированные белки идут, в том числе, и на образование клеток организма в онтогенезе, количество типов которых (клеток) составляет (по разным источникам) от 220 до 1000.