Многоклеточные организмы
Главной особенностью многоклеточного организма является перераспределение функций между различными типами клеток. В ходе эволюции это распределение достигло наивысшего уровня у млекопитающих.
Специализированные клетки многоклеточных организмов формируют различные ткани, которые, в свою очередь, образуют органы.Известен ряд функций, которые присущи только многоклеточным организмам, они обеспечивают координацию деятельности организмов в целом. Главной регуляторной системой является система эндокринных желез, которые вырабатывают специальные белки - гормоны, играющие роль управляющих сигналов, посылаемых в определенных физиологических состояниях организма к соответствующим органам — мишеням. Основными эндокринными железами позвоночных являются поджелудочная железа, гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, яичники и семенники.
Другой важнейшей системой, присущей всем высокоразвитым животным, является нервная система. Эта система в сочетании с органами чувств получает информацию от окружающей среды, превращает ее в сигналы, которые передаются исполнительным органам (органам движения) или в кору головного мозга для дальнейшего применения. Основными элементами нервной системы являются нейроны. У позвоночных они сконцентрированы в мозге и соединяются практически со всеми частями организма через аксоны, которые способны проводить электрические сигналы. Аксоны могут достигать нескольких метров в длину и способны передавать электрический сигнал со скоростью до нескольких метров и секунду. Сигналы представляют собой локальное повышение межмембранного электрического потенциала при движении по аксонам. Такое повышение (потенциал действия) может достигать нескольких десятков милливольт по сравнению с равновесным уровнем трансмембранного потенциала (потенциал покоя). Передача электрического сигнала при нервно-мышечном контакте, а также от нейрона к нейрону происходит в специализированных структурах, называемых синапсами.
Для нормального развития многоклеточных организмов требуется ограничение размеров органов в процессе их роста и регенерации. По достижении определенного размера дальнейшее воспроизводство клеток, составляющих этот орган, должно быть остановлено. Рост и регенерация должны быть ограничены и скоординированы с потребностями организма. Одним из примеров регулируемой регенерации является регенерация печени. У позвоночных часть печени (до1/3) может быть удалена. После этого начинается ее интенсивная регенерация до достижения нормального размера, но не более. Считается, что одним из основных факторов, предотвращающих неограниченное размножение клеток, является специальная генетическая программа, предопределяющая конечное число делений, которые может претерпеть данная клетка. По достижении этого числа делений клетки претерпевают сложную систему процессов деградации, называемую апаптозом. Другой возможный механизм ограничения интенсивности деления связан с получением клеткой позиционной информации. Этот механизм рассматривается в моделях биологического формообразования. Очевидно, что нарушение программы, ответственной за регуляцию клеточного деления или искажение позиционной информации, должно приводить к неограниченному делению, что означает возникновение злокачественной опухоли.
С этой точки зрения, важнейшей стадией в эволюции было появление у многоклеточных организмов иммунной системы. Известно, что вероятность ошибки в процессе репликации составляет примерно 10-9. Это означает, что в среднем одна из 1 млрд клеток будет содержать ошибку, которая может повредить внутриклеточную систему, препятствующую неограниченному делению, и способствовать возникновению злокачественной опухоли. Поскольку число клеток у взрослого человека порядка 1014, то должна существовать специальная система для того, чтобы уничтожать неправильные клетки, которые появились из-за репликационных ошибок. Эту роль выполняет иммунная система.
Иммунная система млекопитающих состоит из тимуса, селезенки и сети лимфатических узлов, соединенной с кровеносной системой.
Элементами, которые осуществляют иммунологическое наблюдение за организмом, являются специальные клетки иммунной системы — лимфоциты.Иммунная система обладает способностью отвечать на появление чужеродных частиц выработкой большого числа лимфоцитов, способных специфически повреждать именно эти частицы. Этими частицами могут быть чужеродные клетки, например патогенные бактерии — ошибочно измененные клетки организма, в том числе те, которые вызывают злокачественные новообразования, а так же вирусы и чужеродные организму белки. Кстати говоря, прекращение саморегуляции лимфоцитов определенного типа (В- лимфоцитов) приводит к неограниченному росту его популяции, что наблюдается в случае злокачественного заболевания самой иммунной системы, называемого миеломой.
Для исследования многоклеточных организмов или отдельных органов обычно применяется комплекс методов, в том числе – многие из тех, что описаны выше. Кроме того, известен целый ряд методов, традиционно используемых в медицинской диагностике, дающих информацию о наличии и характере патологического процесса в организме. Коротко остановимся на наиболее важных из них.