Морфофункциональный “кирпичик” живого, наименьшая фундаментальная единица жизни, способная к самовоспроизведению. Согласно определению профессора МГУ Ю.С. Ченцова, клетка – это ограниченная активной мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров (нуклеиновых кислот и белков) и их надмолекулярных комплексов, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом. Клетка – это не просто сумма элементов, а нечто организованное, приобретающее, благодаря “концертному” взаимодействию элементов, новые свойства, не присущие отдельным органоидам самим по себе. Взаимодействие клеточных элементов выдающийся советский биолог А. А. Нейфах назвал механизмами интеграции клетки, под которыми понимается целенаправленный процесс объединения элементов клетки в целостную систему, каждая часть которой испытывает на себе ограничения со стороны системы, а вся совокупность не может существовать без какой-либо из частей.
Несмотря на хаос, диктуемый броуновским движением, как органеллы, так и отдельные макромолекулы клетки находятся в высокоупорядоченном состоянии, а субклеточные наномашины осуществляют прецизионные механические операции, вылавливая нужные им векторы тепловых толчков (см. Рибосомы). Многие белки содержат сигналы клеточной локализации в виде короткой последовательности аминокислот и в норме целенаправленно попадают в ядро, ЭПР, аппарат Гольджи или транспортируются клеткой наружу. Это так называемый “protein targeting”. Кроме того, большинство компонентов клетки закреплены на внуриклеточных мембранах, включая тесную взаимосвязь хроматина с ламиной ядерной оболочки, или связаны с плазматической мембраной, или цитоскелетом.
В основе жизни клетки лежит сложно организованная во времени и пространстве работа генных и белковых систем (так называемых генных и белковых сетей). У каждой клетки своя генетическая история – история развития и изменений её генома. В дифференцированных (зрелых) соматических клетках большинство генов не активны, и с них не осуществляется транскрипция. (В зрелых клетках активны обычно не более 5 % генов, исключая только нейроны, в которых активность значительно выше**.) При этом каждый тип клеток определяется характером активности генов (набором синтезируемых ею белков и регуляторных РНК). Другими словами, каждая клетка экспрессирует свой паттерн генов, но в нормальном многоклеточном организме все клетки существуют в сотрудничестве. Интересно отметить, что размеры клеток не зависят от размеров организма. (Чтобы оценить размер клетки, представьте, что в головке английской булавки поместится ∼40 тыс. клеток.) Например, клетки печени у лошади и мыши имеют примерно одинаковый размер. Это правило было названо “законом постоянного объёма”. Из всего мира живых существ по размерам клеток полностью выпадают из ряда только клетки зелёной морской водоросли из класса сифоновых – ацетабулярии (Acetobularia), размеры клеток у которой достигают в длину 4–6 см. Другие организмы с близкими размерами клеток не известны. Следует отметить, что на уровне клетки почти нет никакой разницы между любыми эукариотическими организмами, что говорит о единстве “корневой истории” всех животных, грибов и растений. Наконец, надо подчеркнуть, что клетка до сих пор остаётся неисчерпаемым для исследователей объектом изучения. Это самое древнее и самое загадочное на Земле совершенство!
*Термин cella впервые употребил современник Ньютона молодой английский натуралист Роберт Гук (Hooke, 1635–1703) в 1665 г. в книге “Микрография, или некоторые физиологические описания мельчайших тел посредством увеличительных стёкол” при описании своих исследований строения пробки, в которых он обнаружил ячеистые полости – “мешочки”, или “пузырьки”, ограниченные стенками. Эти наблюдения были повторены на различных растениях английским ботаником и врачом Неемия Грю (Grew N., 1641–1712), а в 1671 г. и итальянским натуралистом и врачом Марчелло Мальпиги (Malpighi M., 1628–1694). В 1674 г. Левенгук обнаружил свободные клетки.
Словом “целла” также называют святилища (главные помещения) в древнейших храмах на территории Ближнего Востока. В православных монастырях индивидуальные помещения для монахов называют кельями.
**В 2006 г. нейробиологи из Алленовского института исследований головного мозга (Сиэтл, США) пришли к выводу, что большинство генов (84 % от числа всех исследованных) активны в какой-либо проанализированной части головного мозга мыши. Такой вывод был сделан на том основании, что в момент смерти мыши в её мозгу активны больше 80 % генов, и такая их активность ещё некоторое время сохраняется неизменной.