Создание современной картины строения клетки потребовало развития сложнейшей аппаратуры. Чтобы закончить описание анатомии клетки, нужно сказать несколько слов и о её размерах. Такое простейшее, как скажем, амёба, имеет размер в одну сотую часть сантиметра, то есть представляет собой довольно крупную и поэтому очень удобную для изучения клетку.
Амёба в десять раз крупнее клетки ткани млекопитающего и в сто раз больше бактерии. Размер обычной бактерии составляет несколько микрон. А самые маленькие живые существа? Не будем сейчас говорить о вирусах, так как самостоятельной жизни они вести не могут. Известно, что только внутри клетки-хозяина вирусы проявляют свою активность. Поговорим о самых мелких живых системах — бактериях.
Ещё в конце XIX века великий французский химик и микробиолог Л. Пастер, изучая плевропневмонию, воспаление лёгких крупного рогатого скота, пришёл к выводу, что некие микроорганизмы являются возбудителями этой болезни. Но выделить их Пастеру не удалось. Только в 1931 году, когда в распоряжении бактериологов оказались фильтры, диаметры отверстий которых точно известны, было установлено, что возбудители плевропневмонии — крохотные бактерии, размером с вирус. Их диаметр всего одна десятая микрона.
Шли долгие споры, бактерия это или вирус. Сравнительно недавно, в 1962 году, были получены доказательства того, что это бактерии. Исследования показали, что микоплазмы, так были названы эти мельчайшие организмы, растут на специальных питательных средах и порождают копии самих себя, а значит, это не вирус, а бактерия.
Микоплазма в миллиард раз легче амёбы. Для наглядности напомним, что амёба в миллиард раз легче небольшой крысы. Микоплазма даже меньше вируса коровьей оспы. И тем не менее микоплазма, этот самый маленький из известных на Земле живых организмов умеет делать всё, что делают более крупные клетки!
Существование таких крохотных и притом свободно функционирующих живых систем вызывает вполне естественный вопрос: а может быть, на Земле есть до сих пор не обнаруженные другие, ещё более мелкие, чем микоплазмы, клетки? Это вопрос очень серьёзный, потому что должны существовать какие-то теоретические ограничения на минимальный размер клеток. Точно так же, как звёзды не могут быть меньше определённой величины, и клетка должна иметь какой-то минимальный диаметр.
Подумаем, каким образом можно оценить этот диаметр. Клетка обязательно должна иметь мембрану, хотя бы для сохранения своей собственной целостности. Толщина известных сегодня мембран около 100 ангстрем (0,01 микрона). Именно поэтому «минимальная» клетка не может иметь диаметр менее 200 — 300 ангстрем, что составляет одну десятую часть диаметра микоплазмы.
Биохимики считают, что подобная механическая оценка неудовлетворительна, потому что такая клетка просто не сможет вместить всех молекул, необходимых для её существования, и «требуют» 400 ангстрем. Биофизики «просят» 500 ангстрем, считая, что при меньшем диаметре тепловое движение молекул может разрушать клетку.
Согласимся с биофизиками и будем считать, что минимальная гипотетическая клетка, которая «всё умеет делать», всего вдвое меньше микоплазмы. Если эту клетку высушить, то в ней останется полтора миллиона атомов. Эти полтора миллиона и создают то чудо, которое называется жизнью.
Сразу же возникает ещё один серьёзный вопрос: можно ли микоплазмы считать самыми простыми образцами жизни или же, наоборот, эволюция за долгое время создала такие удивительные инструменты? К сожалению, сегодня этот вопрос остаётся нерешённым.
Итак, полтора миллиона атомов и совершенно новое свойство материи — жизнь. Обмен веществ, движение, размножение, раздражимость, превращение солнечного света в химическую энергию и так далее.
Одним из наиболее удивительных свойств жизни является то, что природа очень экономно использует находящиеся в её распоряжении полтора миллиона атомов. Очень небольшое количество типов молекул «работает» в клетке. Клетка — хорошая иллюстрация к афоризму Ньютона: «Natura enim simplex est» («Природа проста»).