Вы когда-нибудь задумывались о том, сколько клеток в вашем теле? Если да, то вы не одиноки. Ученые все еще выясняют точное число, которое в настоящее время остается загадкой.
Если говорить кратко, то в организме среднестатического человека от 30 до 40 триллионов клеток. Если же рассуждать на эту тему, то точное число неизвестно. Кроме того, его значение зависит от того, включать ли подсчет бактерий, которые присутствуют в организме, или же нет.
Большинство клеток организма - это эритроциты. Они составляют более 80% организма, но всего 4% от общей массы тела. Это объясняется тем, что эритроциты имеют диаметр в среднем 8 микрометров, что примерно в 10 раз меньше диаметра человеческого волоса.
А средний размер жировой клетки составляет 100 микрометров. Хотя жировые клетки составляют почти 19% массы тела, они вносят только 0,2% в общее количество клеток.
Почему так сложно определить точное количество клеток в организме?
Отсутствие скоординированных усилий - основная причина.
В 2013 году команда ученых из Греции, Италии и Испании опубликовала оценку количества клеток в организме. Они использовали данные о количестве клеток отдельных органов, полученные другими исследователями, и математические модели.
В результате ученые сообщили о том, что количество клеток составляет 37,2 трлн, плюс-минус около 0,81 трлн.
Также ученые сетуют, что трудно получить данные о количестве клеток в диффузных системах, таких как кровеносные сосуды и нервы.
Поэтому, на самом деле, команда нес могла исследовать все органы и виды клеток организма, и полученное число является лишь началом исследований в этой области.
Занимаются ли другие команды ученых подсчетом количества клеток?
Фактически, они выполнили два разных расчета. Первый оценивает количество клеток у мужчины в 100 килограммов, используя средний объем клетки от 1000 до 10000 кубических микрометров. Это дало оценку в диапазоне от 30 до 40 триллионов клеток.
Затем они вычислили фактическое число пяти наиболее распространенных видов клеток у среднего взрослого мужчины, на долю которых приходится 97% клеток в организме. Это привело к оценке в 30 триллионов клеток, из которых эритроциты составляют 84%.
Все живые организмы на планете состоят из клеток. Рядом с микроскопическими одноклеточными существами функционируют сложнейшие системы: тела птиц, рыб, животных и людей. Человеческий организм – это огромная «мозаика» составленная из триллионов клеток. Каждая часть этой «мозаики» выполняет свои функции в течение своего срока.
Точного числа клеток не знает никто
Клетка была открыта в 1665 году английским ученым Робертом Гуком. С тех пор наука сильно продвинулась в изучении этих микроскопических «деталей». Однако точного числа клеток в человеческом организме не знает никто. Сделать подсчет невозможно, поскольку «ячейки жизни» ежеминутно рождаются и умирают. Ученые могут говорить только о приблизительных числах. Они предполагают, что общее количество клеток составляет около ста триллионов. Подсчет осложняется тем, что количество клеток в организме постоянно изменяется. В кишечном эпителии, например, ежедневно погибает около 70 тысяч клеток. Клетки скелета не погибают десятилетиями и прекращают свою деятельность только тогда, когда человек умирает. Тело ребенка состоит из меньшего количества микрочастиц, чем тело взрослого.Разнообразие клеток
Клетки внутри организма бесконечно разнообразны. Количество некоторых частиц задано изначально. Например, количество клеток в мозгу младенца со временем не увеличивается, а после 25 лет начинает только уменьшаться. Также изначально задано количество яйцеклеток: в течение жизни женщины созревают лишь те яйцеклетки, которые образовались в период внутриутробного развития.В крови процесс клеточного обновления происходит непрерывно. Система обновления крови может выйти из строя вследствие радиоактивного поражения. Самый страшный период лучевой болезни – это фаза после обострения, когда человек чувствует себя хорошо, но не имеет шансов на дальнейшую жизнь. Клетки внутри организма не обновляются, и пораженного радиацией человека ожидает смерть от исчерпания ресурсов организма.Ячейка жизни
Многие ученые называют клетку «ячейкой жизни». Появление живой клетки ознаменовало собой зарождение жизни на нашей планете. В зависимости от строения, клетка состоит из белка, нуклеиновой кислоты, ядра, оболочки. Эти элементы соединяются в единый организм, способный полноценно функционировать: поглощать и выделять энергию, взаимодействовать с себе подобными, размножаться.В процесс эволюции многие клетки человеческого организма изменились. Эритроциты, утратили ядро, структура нервных клеток сосредоточилась на строении оболочки, яйцеклетки выросли, а сперматозоиды – уменьшились в размерах для «мобильности». Клетки, открытые более 300 лет назад, до сих пор преподносят науке много сюрпризов и вдохновляют ученых на исследования.Сколько клеток в нашем организме? Вы знаете ответ? Ученые до сих пор выясняют точное число. Но исследования не заканчивают. Если ответить коротко, тело среднестатистического человека состоит из 30-40 триллионов клеток. Если углубиться, ученые пока не знают точного числа. К тому же, стоит ли учитывать бактерии, которые присутствуют в теле и на нем, вот еще вопрос.
Фактически, большую часть клеток в теле составляют эритроциты. Несмотря на то, что они составляют более 80 процентов нашего тела, они представляют всего около 4 процентов от его общей массы. Это объясняется тем, что диаметр эритроцитов - в среднем 8 микрометров, что в 10 раз меньше диаметра среднего человеческого волоса.
эритроциты
Напротив, средний размер жировой клетки составляет 100 микрометров. Жировые клетки составляют почти 19 процентов массы тела, но вносят менее 0,2 процента в общее количество клеток.
Почему же так сложно определить точное количество клеток в организме?
Отсутствие скоординированных усилий
В 2013 году команда исследователей из Греции, Италии и Испании опубликовала оценку количества клеток в организме. Они использовали данные других исследований об отдельных органах и некоторые математические модели, чтобы получить свои результаты.
По их мнению, количество клеток составляло 37,2 трлн, плюс или минус около 0,81 трлн.
Старший автор Пьерлуиджи Стрипполи, адъюнкт-профессор прикладной биологии в университете Болоньи в Италии, сообщил, что «трудно получить точные данные для диффузных систем», таких как кровеносные сосуды и нервы. На самом деле, команда не смогла исследовать все органы и типы клеток в организме, поэтому это число является «первоначальным усилием».
Клетки человека и бактерии
Фактически, они выполнили два разных расчета. Первый оценивает количество клеток мужчины весом 100 килограммов, используя средний объем клетки от 1000 до 10000 кубических микрометров. Это дало им «точку отсчета» в диапазоне от 30 до 40 триллионов клеток.
Затем они вычислили фактическое число пяти наиболее распространенных типов клеток у среднего взрослого мужчины, на долю которых приходится 97 процентов клеток в организме. Таким образом, было установлено, что 84% из 30 триллионов клеток составляют эритроциты.
Однако, человеческие клетки не являются единственными клетками в нашем теле. Хотя в предыдущих исследованиях было установлено, что в нашем организме в 10 раз больше бактерий, чем собственных клеток, профессор Мило и его коллеги пересмотрели это число. Оно составляет примерно 38 трлн.
Интересно, что, несмотря на такое большое количество, бактерии намного меньше, чем человеческие клетки, и составляют всего 200 граммов общей массы тела, по словам профессора Мило.
Учитывая, почти равное количество клеток и бактерий в нашем организме можно утверждать, что мы являемся людьми настолько, насколько же и бактериями, с общим числом клеток в 70 триллионов.
Число клеток человеческого тела примерно соответствует числу наших бактерий-симбионтов.
Когда заходит речь о желудочно-кишечной микрофлоре, то часто можно услышат, что число бактериальных клеток, живущих в нашем пищеварительном тракте, в 10 раз превосходит число клеток, из которых сложено наше тело. Соотношение, безусловно впечатляющее - сразу становится понятно, как много в нас бактерий и какую большую роль они играют в нашей жизни.
Процентные доли разных клеток в теле человека. (Иллюстрация R. Sender, S. Fuchs and R. Milo /bioRov.org 2016.)
Бактерии Lactobacillus rhamnosus – одни из полезных симбионтов пищеварительной системы человека и животных, подавляющие рост своих патогенных «коллег». (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)
Эритроциты – самые многочисленные человеческие клетки. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)
Соотношение «10 к 1» - довольно старое, его долгое время признавали все биологи (а некоторые даже говорили, что оно на самом деле ещё, больше, что микробы превосходят числом наши собственные клетки в 100 раз). Однако в последнее время специалисты всё чаще говорят о том, что пропорция сильно преувеличена, и что её надо пересмотреть. Скажем, по мнению Американского микробиологического общества, действительное соотношение соответствует всего лишь трём бактериальным клеткам на одну человеческую. А в 2014 году Джуда Роснер (Judah Rosner ) из Национального института диабета и заболеваний почек и пищеварительной системы в своём письме в журнал Microbe вообще высказался в том смысле, что пресловутые «10 к 1» - неправда, и популярность этих цифр говорит только о любви исследователей к круглым цифрам.
Исследователи из Института Вейцманна взялись точно пересчитать злосчастную пропорцию заново. В статье, опубликованной на сайте bioRxiv.org , авторы работы пишут, что «среднее» человеческое тело весом 70 кг содержит около 30 трлн собственных клеток и около 40 трлн бактерий, то есть соотношение равно примерно 1,3 - разительное отличие от прежнего десятикратного преобладания микробов. Оценка бактерий допускает 25% отклонение, то есть их может быть 30 трлн или 50 трлн, однако до «10 к 1» это в любом случае не дотягивает.
В работе Рона Сендера (Ron Sender ) и его коллег можно найти и другие удивительные цифры. Например, самыми многочисленными клетками нашего тела оказались эритроциты: на их долю приходится 84%. С другой стороны, если считать по массе, то тут ведут мышцы и жир - на них приходится 75% массы тела, однако мышечные и жировые клетки довольно велики и потому составляют всего 0,1% (!) от полного клеточного числа. Разумеется, не стоит забывать, что здесь всё посчитано для «среднего человеческого тела массой 70 кг», и, например, для женщин, у которых объём крови меньше, соотношение между клетками тела и бактериями сдвинется примерно на треть в пользу последних, а у растущих детей доля бактерий будет, естественно, снижаться. А вот при ожирении клеточная пропорция меняется не слишком сильно (что понятно, если вспомнить, что жировые клетки вместе с мышечными составляют меньшинство).
Пересчёт клеток проводили на основании имеющихся на сегодняшний день данных, так что в будущем, при перепроверке соотношения, скорее всего, будут использовать и экспериментальные методы «переписи клеточного населения». Некоторые специалисты в своих отзывах на вышеописанную работу указали на то, что здесь учитывались только бактерии, а ведь в нас и на нас живут ещё и археи, грибы, вирусы и другие микроорганизмы; и если принять в расчёт, к примеру, вирусы, которые превосходят числом бактерий, то соотношение «1,3 микроорганизма на одну клетку человека» явно сдвинется в пользу микробиома. Что до того, насколько с практической точки зрения нужно выяснять полный баланс между клетками тела и микробами, то тут мнения могут быть разными, и многие полагают, что знать общую цифру здесь, безусловно, интересно, но бесполезно. Впрочем, одну важную пользу здесь следует указать: когда вы захотите сослаться на некие общеизвестные сведения, которые вы выучили не один десяток лет назад (особенно, если сведения носят медицинский или околомедицинский характер), полезно поинтересоваться, что по этому поводу думает современная наука.
Если внимательно изучить организм человека, появится понимание, что его образуют самые разные и важные части. Все эти компоненты объединяет одна общая черта: они состоят из клеток. Клетки представляют собой крошечные строительные блоки жизни. Большинство из них так малы, что их можно увидеть только через микроскоп.
Какого они размера?
Клетки различаются по размеру в зависимости от их типа и функций. Человеческое тело, например, имеет около 200 различных типов клеток. Средняя клетка будет иметь объем всего четыре миллиардных доли кубического сантиметра при весе в один нанограмм!
Учитывая такой крошечный размер, в теле человека должно быть много клеток, но подсчитать точное количество просто невозможно. Во-первых, их нельзя видеть! Что еще более важно, клеток просто слишком много.
Ученые, однако, воспользовались некоторыми продвинутыми методами математики, чтобы вычислить то, что они считают показателем среднего количества клеток в обычном человеческом теле.
Как они могли это сделать?
Некоторые специалисты пытались оценить количество клеток в человеческом организме на основе веса средней клетки и веса среднего человеческого тела. Делая такую простую арифметику, удалось достигнуть результата - около 70 триллионов клеток!
Другие ученые попытались оценить количество клеток в организме человека, основываясь на объеме средней клетки и объеме среднестатистического человеческого организма. Расчеты, основанные на объеме, дали оценку примерно в 15 триллионов клеток. Вот такая получилась разница между двумя оценками.
Проведя более сложные эксперименты, ученые поняли, что различные типы клеток отличаются плотностью и размером. Чтобы получить наиболее точный расчет, команда специалистов решила изучить объем и плотность каждого типа клеток в организме. Например, их исследования показали, что среднее человеческое тело имеет 50 миллиардов жировых клеток и два миллиарда клеток сердечной мышцы. Это очень большое количество, но красных кровяных клеток гораздо больше, около 20-30 триллионов !
И каков общий итог?
Ученые пришли к выводу, что в среднем человеческое тело содержит около 37,2 триллионов клеток! Конечно, конкретное тело будет иметь больше или меньше клеток, чем полученная цифра, в зависимости от размера по сравнению со средними показателями человека. Тем не менее, это хорошая отправная точка для оценки количества клеток в нашем теле!