смысл вашей жизни и подскажет, как именно вы можете изменить ее к лучшему,

В этой главе вы познакомитесь с моим кандидатом на роль истинного «мозга» клетки — с клеточной мембраной. Я уверен, что, когда вам станет ясно, как она работает, вы вслед за мной будете называть ее волшебницей. Следующая глава даст вам возможность взглянуть на деятельность волшебницы-мембраны с точки зрения квантовой физики. Тогда вы окончательно поймете, насколько неправы были бульварные газеты в 1953 году. Истинная тайна жизни заключена вовсе не в пресловутой двойной спирали ДНК. Она — в элегантно простых биологических механизмах волшебницы-мембраны, преоб­разующих сигналы окружающей среды в поведение клеток.

В 1960-х годах, когда я только начинал изучать цитологию, всякого, кто высказал бы мысль, что мембрана — это «мозг» клетки, подняли бы на смех. В те времена ученые не видели в ней ничего особенного. Клеточная мембрана была для них всего лишь трехслойной полупроницаемой упаковкой, не позволявшей вытечь цитоплазматическому содержимому клетки.

Одна из причин столь пренебрежительного отношения к клеточной мембране в том, что она очень тонка, ее толщина — всего лишь семь миллионных долей миллиметра. При такой толщине клеточную мембрану можно рассмотреть разве что в электронный микроскоп (кстати, изобретенный уже после Второй мировой войны). Так что до 50-х годов XX века биологи даже не могли экспериментально подтвердить, что она вообще существует; многие ученые думали, что цитоплазма клетки не растекается только потому, что имеет желеобразную консистенцию.

Поразительные способности клеточной мембраны были открыты в процессе изучения самых примитивных организмов на нашей планете — прокариот*. Прокариоты состоят из капельки водянистой цитоплазмы, заключенной в клеточную мембрану. Однако при этом их существование вполне осмысленно! Они, точно так же как и более сложные клетки, поглощают пищу, переваривают ее, дышат, выделяют наружу отходы и даже демонстрируют «нервную» деятель­ность. Прокариоты чувствуют, где находится пища, и передвигаются к этому месту, распознают опасные для них вещества и микроорганизмы и целенаправленно их избегают. Иными словами, они демонстрируют вполне разумное поведение.

Но что придает клетке-прокариоте «разумность»? Ведь, в отличие от более высокоразвитых клеток- эукариот, в ее цитоплазме нет таких оформленных органелл, как ядро или митохондрии. Единственная клеточная структура прокариоты, которую можно рассматривать в качестве кандидата на роль ее «мозга», — мембрана.

Более или менее свыкшись с идеей, что клеточные мембраны — неотъемлемый атрибут разумно организованной жизни, я решил как следует разобраться в их структуре и функциях. В результате у меня получилась своеобразная гастрономическая аналогия (шуточная, разумеется). Представьте себе бутерброд — два куска хлеба со слоем масла между ними. Чтобы аналогия была более полной, украсим наш бутерброд двумя видами оливок — обычными и фаршированными душистым перцем. (Я слышу возмущенные протесты гурманов!)

Теперь проведем простой эксперимент. Соорудим бутерброд (пока без оливок) — в нашем эксперименте он будет изображать участок клеточной мембраны. Затем выльем на него сверху чайную ложку подкрашенной жидкости.

Как хорошо видно на фотографии, подкрашенная жидкость проникает сквозь верхний кусок хлеба, но ее останавливает масло.

Теперь сделаем еще один бутерброд и натыкаем в масло фаршированных и нефаршированных оливок. Польем его окрашенной жидкостью и посмотрим, что у нас получилось. Оливки, фаршированные душистым перцем, остановили окрашенную жидкость не хуже масла.

А вот пустотелая оливка с вынутой косточкой образует в бутерброде канал, пройдя сквозь который жидкость достигает нижнего куска хлеба и просачиваться на тарелку.

В нашей аналогии бутерброд — это трехслойная, на первый взгляд непроницаемая клеточная мембрана; хлеб и масло соответствуют одному из двух основных компонентов клеточной мембраны — фосфолипидам (полушутя-полусерьезно я называю их «двуличными»); другой основной компонент клеточной мембраны — белки, в нашем случае — оливки, мы рассмотрим чуть позже; тарелка — цитоплазма клетки, а окрашенная жидкость — информация и жизненно необходимые клетке питательные вещества.

Если бы мембрана была неприступной крепостной стеной, клетка попросту погибла бы от голода. Но благодаря пустотелым оливкам мы увидели, что мембрана представляет собой очень важный, чрезвычайно изощренный механизм, благодаря которому информация и питательные вещества проникают внутрь клетки — так же, как окрашенная жидкость проникла сквозь бутерброд.

Что касается «двуличных» фосфолипидов клеточной мембраны, я называю их так потому, что они состоят из двух родов молекул — полярных и неполярных. Вам может показаться, что последнее обстоятельство не имеет никакого отношения к двуличию, но хочу вас заверить, что это не так. Все молекулы в  нашей Вселенной можно подразделить на полярные и неполярные — в зависимости от характера связей, которые удерживают вместе их атомы. Разные концы полярных молекул имеют положительный и отрицательный электрический заряд. По этой причине они, подобно магнитам, притягивают либо же отталкивают другие заряженные молекулы.

К полярным молекулам в числе прочих относятся молекулы воды и растворимых в воде веществ. А вот молекулы жиров и жирорастворимых веществ неполярны — составляющие их атомы не несут ни положительного, ни отрицательного электрического заряда. Вспомните, что вода и масло друг с другом не смешиваются. Неполярные жировые и полярные водные молекулы ведут себя в точности так же. Вам не приходилось готовить смеси для заправки салатов по-итальянски? Вспомните: сколько ни тряси бутылочку с оливковым маслом и уксусом, стоит поставить ее на стол, как эти вещества разделятся. Это происходит потому, что молекулы, как и люди, предпочитают окружение, которое обеспечивает их стабильность. Стремясь к стабильности, полярные молекулы уксуса тяготеют к полярному окружению, а неполярные молекулы оливкового масла — к неполярному.

Ищущим стабильности молекулам фосфолипидов, имеющим как полярные, так и неполярные (липидные) части, приходится туго. В то время как фосфатная часть такой молекулы тяготеет к воде, ее липидная часть отталкивает воду и тянется к жиру.

Фосфолипидные молекулы мембраны своей формой напоминают круглые леденцы на палочке — точнее, на двух палочках (см. иллюстрацию). Круглая часть «леденца» полярно электрически заряжена; в нашей аналогии с бутербродом она соответствует хлебу. Две «ножки» каждой из молекул неполярны и соответствуют в той же аналогии слою масла. Из-за своей неполярности «масляный» слой мембраны не позволяет положительно или отрицательно заряженным атомам и молекулам проходить сквозь нее. По существу, этот липидный внутренний слой является электрическим изолятором — качество, как нельзя более уместное в мембране, ограждающей клетку от напора множества окружающих ее молекул.

Но если бы мембрана была простым эквивалентом обычного бутерброда из двух кусков хлеба с