Введение
В клеточной биологии соматическая клетка – это любая биологическая клетка, формирующая тело многоклеточного организма, отличная от гаметы, зародышевой клетки, гаметоцита или недифференцированной стволовой клетки. Соматические клетки составляют тело организма и делятся посредством митоза. В отличие от них, гаметы образуются в результате мейоза в зародышевых клетках зародышевой линии и сливаются в процессе полового размножения. Стволовые клетки также могут делиться посредством митоза, но отличаются от соматических тем, что они дифференцируются в разнообразные специализированные типы клеток. У млекопитающих соматические клетки составляют все внутренние органы, кожу, кости, кровь и соединительную ткань, в то время как зародышевые клетки млекопитающих дают начало сперматозоидам и яйцеклеткам, которые сливаются во время оплодотворения, образуя клетку, называемую зиготой, которая делится и дифференцируется в клетки эмбриона. В человеческом теле насчитывается приблизительно 220 типов соматических клеток.
In cellular biology, a somatic cell , or vegetal cell, is any biological cell forming the body of a multicellular organism other than a gamete, germ cell, gametocyte or undifferentiated stem cell. Somatic cells compose the body of an organism and divide through mitosis. In contrast, gametes derive from meiosis within the germ cells of the germline and they fuse during sexual reproduction. Stem cells also can divide through mitosis, but are different from somatic in that they differentiate into diverse specialized cell types. In mammals, somatic cells make up all the internal organs, skin, bones, blood and connective tissue, while mammalian germ cells give rise to spermatozoa and ova which fuse during fertilization to produce a cell called a zygote, which divides and differentiates into the cells of an embryo. There are approximately 220 types of somatic cell in the human body.
Эволюция
Поскольку многоклеточность, как предполагается, эволюционировала неоднократно, так же неоднократно эволюционировали и стерильные соматические клетки. Эволюция бессмертной зародышевой линии, производящей специализированные соматические клетки, была связана с возникновением смертности и может быть рассмотрена в наиболее простом варианте на примере водорослей вольвоцина. Виды, у которых наблюдается разделение между стерильными соматическими клетками и зародышевой линией, называют вейсманистами. Вейсманистское развитие относительно редко (например, у позвоночных, членистоногих и Volvox), поскольку многие виды обладают способностью к соматическому эмбриогенезу (например, наземные растения, большинство водорослей и множество беспозвоночных).
Генетика и хромосомы
Как и все клетки, соматические клетки содержат ДНК, организованную в хромосомы. Если соматическая клетка содержит хромосомы, расположенные парами, она называется диплоидной, а организм – диплоидным организмом. Гаметы диплоидных организмов содержат только одиночные, неспаренные хромосомы и называются гаплоидными. Каждая пара хромосом состоит из одной хромосомы, унаследованной от отца, и одной – от матери. У человека соматические клетки содержат 46 хромосом, организованных в 23 пары. В отличие от этого, гаметы диплоидных организмов содержат лишь половину этого количества хромосом. У людей это 23 неспаренные хромосомы. Когда во время оплодотворения встречаются две гаметы (то есть сперматозоид и яйцеклетка), они сливаются, образуя зиготу. В результате слияния двух гамет, человеческая зигота содержит 46 хромосом (то есть 23 пары). У большого числа видов хромосомы в соматических клетках организованы в группы по четыре ("тетраплоидные") или даже по шесть ("гексаплоидные"). Таким образом, у них могут быть диплоидные или даже триплоидные зародышевые клетки. Примером этого является современный культивируемый вид пшеницы, *Triticum aestivum* L., гексаплоидный вид, соматические клетки которого содержат шесть копий каждого хроматида. Частота спонтанных мутаций значительно ниже в зрелых мужских половых клетках, чем в соматических клетках того же организма. Женские половые клетки также демонстрируют частоту мутаций, которая ниже, чем в соответствующих соматических клетках, и сопоставима с частотой в мужских половых клетках. Эти данные, по-видимому, отражают использование более эффективных механизмов для ограничения возникновения спонтанных мутаций в зародышевых клетках, чем в соматических клетках. Эти механизмы, вероятно, включают повышенный уровень ферментов репарации ДНК, которые устраняют большинство потенциально мутагенных повреждений ДНК. Яйцеклетку больше не требуется оплодотворять, поскольку она содержит необходимое количество генетического материала (диплоидный набор хромосом). Теоретически, яйцеклетку можно имплантировать в матку животного того же вида и дать ей развиться. Полученное животное будет почти генетически идентичным клоном животного, из которого было взято ядро. Единственное различие обусловлено митохондриальной ДНК, сохранившейся в яйцеклетке, которая отличается от ДНК клетки, предоставившей ядро. На практике эта техника пока оказалась проблематичной, хотя были и громкие успехи, такие как овца Долли (5 июля 1996 года – 14 февраля 2003 года) и, более недавно, Снуппи (24 апреля 2005 года – май 2015 года), первая клонированная собака.
Биобанки
Соматические клетки также собираются в рамках деятельности биобанков. Криоконсервация генетических ресурсов животных – это способ сохранения генетического материала животных в ответ на снижение экологического биоразнообразия. С уменьшением численности популяций живых организмов снижается и их генетическое разнообразие. Это подвергает риску долгосрочное выживание видов. Биобанкинг направлен на сохранение биологически жизнеспособных клеток посредством длительного хранения для последующего использования. Соматические клетки хранятся с надеждой на возможность их перепрограммирования в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), которые затем смогут дифференцироваться в жизнеспособные репродуктивные клетки.
Генетические модификации
Развитие биотехнологий позволило проводить генетическую манипуляцию соматическими клетками, как для моделирования хронических заболеваний, так и для профилактики дискомфортных состояний. Два современных метода редактирования генов – это использование нуклеаз, подобных активаторам транскрипции (TALEN), или CRISPR (кластерно регулярно расположенных коротких палиндромных повторов). Генетическая инженерия соматических клеток вызвала определенные споры, однако Международный саммит по редактированию генома человека опубликовал заявление в поддержку генетической модификации соматических клеток, поскольку внесенные изменения не передаются потомству.