Міжклітинні контакти допомагають клітинам у тканинах узгодити свої відчуття від зовнішніх сигналів.
Дуже давно деякі з давніх одноклітинних вирішили об'єднати свої клітини і далі вже жити разом - так виникли багатоклітинні істоти, до яких відносяться і 1916, і троянда, і олень, і горобець, і ми з вами.
Перехід до багатоклітинності відбувався досить довго, і, очевидно, в процесі траплялося багато помилок і тупикових сценаріїв. Однак настільки ж очевидно, що багатоклітинність давала певні переваги, ніж життя «в одну клітку», і тому ті організми, які в ході мутацій набували схильність до нового, «колективного» способу життя, отримали еволюційний шанс - вони не вимерли і дали початок величезній різноманітності живих форм.
Які ж привілеї багатоклітинного життя перед одноклітинним? Зазвичай тут згадують про спеціалізацію: зібравшись разом, клітини можуть вибрати собі якусь одну функцію і досягти в ній більших висот, ніж якби вони продовжували жити поодинці.
Група клітин, в якій всі досконало виконують якусь свою частину роботи, ефективніше використовує ресурси середовища і ефективніше протистоїть різноманітним екологічним неприємностям. Дослідники з Університету штату Орегон і Університету Пердью у своїй статті в PNAS пишуть про ще одну перевагу, якою користуються багатоклітинні системи - мова йде про більш узгоджене сприйняття зовнішніх сигналів.
Всі живі клітини постійно щось відчувають - подразником може бути світло, тепло, механічний тиск, електрохімічний імпульс від сусідів, якщо ми говоримо про нервові або м'язові клітини; нарешті, всі клітини без винятку сприймають величезне число хімічних молекул-сигналів, що блукають навколо.
У клітинних мембранах є спеціальні рецептори, що сприймають той чи інший тип сигналу, і якщо з рецептором зовні зв'яжеться «його» молекула, то він передасть інформацію про цю подію всередину (передача сигналу - процес досить складний і відбувається за участю додаткових молекул-посередників). Але клітини навіть одного типу все-таки відрізняються один від одного, і сигнали можуть тому сприймати по-різному. Хтось, наприклад, виявляється менш чутливий до певної речовини, хтось більше, у когось сприйняття і передача сигналу супроводжується сильним шумом і т. д.
Але якщо клітини зберуться разом, це сильно підвищити надійність їх відчуттів, і тому реагувати вони теж будуть більш правильним чином. Автори роботи експериментували з фібробластами - клітинами сполучної тканини, від яких, зокрема, залежить загоєння ран. Фібробласти відчувають молекулу АТФ у зовнішньому середовищі, відгукуючись на неї коливаннями іонів кальцію. (Про АТФ частіше говорять як про енергетичну молекулу, в якій енергія запасається в зручній для використання формі, проте вона також служить одним з найпоширеніших хімічних сигналів.)
У різних клітин кальцієва відповідь на АТФ буде відрізнятися: хтось більш охоче відреагує на неї, хтось менш, та й самі концентраційні коливання іонів можуть бути різними по виду. Однак, якщо перед нами не поодинокі клітини, а група, сполучена міжклітинними контактами, то їх чутливість до сигналу зросте, а характер кальцієвих коливань у різних клітин стане більш схожим - вони начнуть відчувати в унісон.
Зрозуміло, в групі можуть бути кілька різних «думок», але завдяки постійному спілкуванню один з одним клітини знаходять однодумців, і в результаті все одно вдасться сформувати якусь «єдину думку» - загальна реакція буде такою, як у більшості. І теоретична модель, і досліди з клітинами показали, що здатність клітинної групи реагувати на подразник, здатність генерувати єдину відповідь залежить від щільності клітинної популяції.
Все це неможливо без міжклітинних контактів, про які ми згадували трохи вище: клітини в спільноті повинні існувати не просто так, але будучи пов'язаними спеціальними «скріпками» - білками коннексинами. Такий контакт називається щілинним, через нього проскакують як електричні заряди, так і невеликі молекули, і зустріти його можна майже у всіх тканинах і органах. Очевидно, клітини можуть узгоджувати свої відчуття з приводу зовнішнього сигналу.
Хоча експерименти ставили з фібробластами, отримані результати можна поширити на будь-які інші клітини. «Об'єднані відчуття» дозволяють фоторецепторам сформувати загальну зорову картинку, а нервовим клітинам послати м'язам коректний сигнал. Звичайно, загальна реакція - не обов'язково найбільш правильна, однак, відчуваючи разом, клітини в змозі зробити хоч щось порівняно з тим, чим якби вони були розділені.
Цікаво, що ракові клітини погано впливають на клітинну сенсорну єдність: якщо їх підсадити до нормальних фібробластів, то мережа спілкування почне працювати з перешкодами, і коливання іонних концентрацій, що вказують на сприйняття сигналу, підуть врізнобою. Можливо, подіявши якось на міжклітинні сполук як всередині пухлини, так і на її кордоні з нормальними тканинами, вдасться закликати її до порядку - тобто до самознищення.