Клеточная специализация (дифференцировка)

Почему при одинаковых генах клетки одного организма отличаются порой друг от друга больше, чем клетки разных видов, - по цвету, форме, размерам и еще десяткам других признаков?

Жизненное назначение разных клеток тоже разное: одни разносят кислород по крови, другие производят в печени желчь, а третьи выстилают поверхность тела и защищают организм от внешних воздействий. А между тем все эти клетки произошли от одной-единственной, положившей начало всему организму. Процесс, в результате которого потомки одной клетки становятся отличными друг от друга, называется дифференцировкой. Благодаря ей вместо скопления одинаковых клеток возникает сложный организм с системой специализированных тканей и органов.

Как правило, дифференцировка наступает после того, как клетка перестает делиться. Но это не значит, что делящаяся, недифференцированная клетка еще не "знает", кем она станет. Наглядно это видно в опытах на клетках, растущих в культуре ткани. Например, мышечные клетки в таких условиях быстро сливаются, образуя подобие мышц. Однако можно задержать эту дифференцировку, заставив клетки размножаться. Подобные опыты ставили с хрящевыми и костными клетками.

Клетки, вставшие на путь дифференцировки, но внешне не проявившие еще своей специализации, называются детерминированными.

Клеточная дифференцировка

Хотя специализированные органы и ткани появляются уже в эмбриональном развитии организма, процесс дифференцировки может продолжаться в течение всей его жизни. Так происходит, например, с клетками крови - эритроцитами и лейкоцитами. Новые дифференцированные клетки появляются в крови все время. Происходят они от постоянно присутствующих в организме недифференцированных стволовых клеток. После деления некоторые из их потомков дифференцируются, а другие - так и остаются стволовыми клетками.

Как происходит дифференцировка? Точного ответа на этот вопрос пока нет. Тем не менее, мы знаем, что в различно дифференцированных клетках работают разные наборы генов, а поэтому синтезируются различные белки. Так, например, при образовании эритроцитов в клетках включаются гены, обеспечивающие синтез гемоглобина, в клетках поджелудочной железы эти гены не работают, но зато активны гены пищеварительных ферментов и т. д. Однако механизмы включения и выключения генов до конца пока неизвестны.

Когда нормальная клетка превращается в раковую, она обычно утрачивает свою специализацию и вновь начинает размножаться. Не исключено, что при этом нарушается регуляция деления стволовых клеток: все их потомки продолжают вместо дифференцировки делиться как стволовые. В этом случае важно иметь средство, заставляющее клетки дифференцироваться. Проблема клеточной дифференцировки ждет своего решения.

Источник: Энциклопедический словарь юного биолога. Составитель Аспиз М. Е. Издательство "Педагогика", Москва, 1985