Pierwszymi formami życia na Ziemi były organizmy jednokomórkowe: bakterie i archeony. Żyły w oceanach, aby uniknąć promieniowania UV w czasie, gdy w atmosferze nie było wolnego tlenu.
Były to dość proste byty, które posiadały ciasno upakowane programy genetyczne – gen przy genie – w krótkich niciach RNA lub DNA swobodnie pływających wewnątrz komórki. Materiał genetyczny musiał być krótki, ponieważ nie istniała jeszcze warstwa ozonowa w atmosferze, a dłuższe nici byłyby bardziej podatne na uszkodzenia przez promieniowanie UV docierające do powierzchni Ziemi.
Program genetyczny zawierał przepisy na białka niezbędne do funkcjonowania komórki. Cała maszyneria komórkowa potrzebowała energii do pracy. Energia była pobierana ze świata zewnętrznego przez powierzchnię komórki w postaci związków chemicznych. To pożywienie było przetwarzane wewnątrz komórki bez udziału tlenu. Na przykład glukoza była pobierana do wnętrza komórki i fermentowana w procesie zwanym glikolizą, produkując około dwóch jednostek energii netto zmagazynowanych w dwóch cząsteczkach ATP.
Komórki miały na ogół kształt kuli. Było ku temu kilka powodów. Po pierwsze, wnętrze komórki ma inny skład chemiczny niż środowisko zewnętrzne, co w większości środowisk powoduje powstawanie ciśnienia osmotycznego wewnątrz komórki.
Takiemu ciśnieniu najlepiej opiera się kulista błona komórkowa, zapewniając jej mechaniczną stabilność. Sama błona jest kosztowna energetycznie. Kształt kulisty zapewnia najlepszy stosunek objętości do powierzchni.
Po miliardzie lat ewolucji the jenokomórkowce zaczęły wykorzystywać inne źródło energii: światło słoneczne. Najpierw cyjanobakterie (sinice) rozwinęły fotosyntezę opartą na chlorofilu, która przekształcała dwutlenek węgla i wodę bezpośrednio w cząsteczki glukozy wewnątrz komórek, wykorzystując energię pozyskaną ze światła z otoczenia. Produktem ubocznym fotosyntezy było sześć cząsteczek tlenu na każdą nową cząsteczkę glukozy.
Niezależnie czy to związki chemiczne, czy światło, wszystko to musiało przeniknąć przez powierzchnię komórki, by zostać wykorzystane jako źródło energii przez te wczesne formy życia. To narzuciło ograniczenie na wielkość komórki. Ponieważ pokarm lub promieniowanie musiały przekroczyć błonę komórkową, im większa powierzchnia komórki, tym więcej pokarmu mogło być dostarczone.
Jednak zapotrzebowanie energetyczne komórki skaluje się proporcjonalnie do jej objętości, ponieważ wszystkie procesy chemiczne zachodziły równomiernie wewnątrz ciała komórki.
Oczywiście, powierzchnia kształtu kulistego jest proporcjonalna do kwadratu promienia, podczas gdy objętość rośnie z sześcianem promienia.
Oznacza to, że potrzeby energetyczne szybko przewyższają możliwy napływ dyfuzyjny pokarmu do komórki. W ten sposób górny limit wielkości wczesnych organizmów został ustalony na zakres kilku mikrometrów.
Z tego powodu, jeśli komórka napotkała nowe, bogate źródło pokarmu, nie mogła znacząco urosnąć, by pochłonąć je zanim zrobi to konkurencja. Jedyną dostępną strategią było namnażanie się na komórki o podobnej wielkości, aby promować przetrwanie gatunku. W ten sposób organizmy, które wykształciły tę strategię w swoim genetycznym oprogramowaniu, prześcignęły wszystkie inne.
Nagromadzenie się toksycznego tlenu w atmosferze okazało się katastrofą dla większości organizmów. Katastrofa tlenowa (Wielkie Utlenianie), która wystąpiła ok. 2,4 miliarda lat temu była pierwszym znanym zjawiskiem masowego wymierania.
Niektóre bakterie przetrwały ją, wykorzystując tlen do przetwarzania pokarmu ze znacznie wyższą wydajnością niż fermentacja. Wydajność wzrosła z 2 ATP na cząsteczkę glukozy do około 34 ATP.
Co więcej, wzrost wydajności energetycznej nie wymagał zwiększenia zewnętrznej powierzchni bakterii. Był on utrzymywany przez szereg transferów elektronów zachodzących przez wewnętrzną powierzchnię bakterii (grzebienie mitochondrialne), które mogły być pofałdowane i upchane w małej objętości!
Te bakterie zostały symbiotycznie wchłonięte w dużych liczbach przez inne organizmy jednokomórkowe, tworząc wczesne mitochondria – pierwsze organelle komórkowe. Mitochondria zapewniły ponad dziesięciokrotny wzrost energii dostępnej dla komórki z pojedynczej cząsteczki glukozy. Oznaczało to, że rozmiar komórki mógł drastycznie wzrosnąć. Warstwa ozonowa wytworzona z tlenu wokół atmosfery Ziemi blokowała większość promieniowania UV. To z kolei usunęło ograniczenie wielkości DNA dla organizmów żyjących bliżej powierzchni wody, a więcej światła mogło być wykorzystane do fotosyntezy. Teraz DNA mogło być znacznie dłuższe i program w nim zapisany mógł być bardziej złożony. Geny nie musiały już być tak ciasno upakowane i można było wprowadzić do DNA nowe mechanizmy regulacyjne.
Przede wszystkim kluczowe było utrzymanie wysokiej wydajności przetwarzania pokarmu, aby nie marnować energii. Dlatego w DNA osadzono mechanizmy kontrolne, zapobiegające zatrzymywaniu się komórek na fermentacji glukozy, a produkty fermentacji były dostarczane do mitochondriów w celu przetworzenia z udziałem tlenu.
Dłuższa nić DNA potrzebowała lepszej organizacji i ochrony. Pojawiło się jądro komórkowe otaczające DNA jako nowa organella i tak narodziły się komórki eukariotyczne.
Kolejną korzyścią dłuższego DNA i bardziej zaawansowanej regulacji było to, że pojedyncza nić mogła zawierać przepis nie tylko na jeden typ komórki, ale na więcej typów komórek o zróżnicowanych funkcjach. W ten sposób uożliwe stało się powstanie organizmów wielokomórkowych.
Mimo to, wspólną cechą większości komórek, zwłaszcza w organizmie wielokomórkowym, było utrzymanie wydajności produkcji energii. Fermentacja nie mogła być już dłużej jedynym źródłem energii; musiał po niej następować cykl kwasu cytrynowego (TCA) w mitochondriach, gdzie produkowana była większość energii. Utrzymanie tego schematu produkcji energii przynosiło również korzyści komórkom w postaci właściwego zarządzania produktami odpadowymi. Wysokoenergetyczne produkty fermentacji były wykorzystywane w mitochondriach do produkcji ATP, zamiast zaburzać normalne reakcje komórkowe, w tym indukować mutacje w DNA.
W organizmie, takim jak ludzki, zdarzają się sytuacje, w których wydajność energetyczna jest drugorzędna.
Jedną z takich sytuacji jest nadmierny trening, gdzie szybkość dostarczania energii jest ważniejsza niż wydajność.
Glikoliza (fermentacja glukozy) jest znacznie szybsza niż prawidłowy cykl przetwarzania glukozy z udziałem mitochondriów. Dlatego, gdy przeciąży się mięsień ćwiczeniami, zacznie on dostarczać energię głównie poprzez fermentację glukozy. Efektem ubocznym jest wydzielanie kwasu mlekowego prowadzące do zakwasów.
Inną okolicznością, w której mitochondria są omijane, jest stan zapalny i zmniejszona dostępność tlenu.
Jeśli stan ten jest przewlekły, mitochondria mogą zostać trwale uszkodzone, a komórka powraca do swojego najbardziej prymitywnego programu fermentacji i, w obecności obfitego pokarmu, niekontrolowanego namnażania. To jest właśnie rak.
Wytwarzanie energii w komórkach nazywane jest metabolizmem. Komórki z nieaktywnymi lub uszkodzonymi mitochondriami nie są w stanie wytwarzać energii w prawidłowy, wydajny sposób. Dlatego, wbrew współczesnej doktrynie medycznej, rak jest przede wszystkim chorobą metaboliczną, a nie genetyczną. Mutacje genetyczne znajdowane w nowotworach są efektem wtórnym, spowodowanym oddziaływaniem wysokoenergetycznych produktów glikolizy z genami.
Gdy pacjent z podejrzeniem raka trafia do szpitala, współczesne procedury opieki zdrowotnej poddają go szeregowi testów diagnostycznych.
Jednym z najbardziej znaczących badań wykonywanych dla prawie wszystkich typów nowotworów jest badanie PET. W tym badaniu aparatura szuka zwiększonego zużycia glukozy przez komórki. Komórka nowotworowa potrzebuje ponad 10 razy więcej cząsteczek glukozy niż zdrowa komórka tej samej tkanki, ponieważ opiera się na fermentacji, a nie na procesach z udziałem mitochondriów.
Niezwykłe jest to, że badania PET są powszechne dla prawie wszystkich typów nowotworów. Pewnymi wyjątkami są tkanki, takie jak prostata, gdzie metabolizm jest tak wolny, że nawet nadmierny wychwyt glukozy jest niewielki w porównaniu z sąsiednimi tkankami i tło daje silniejszy sygnał niż badana tkanka.
Inną ciekawostką jest to, że lekarze — w większości wyznawcy medycyny rockefeller’owskiej — są tak bardzo skupieni na genetycznym pochodzeniu raka, że metaboliczna strona choroby, choć kluczowa dla tomografii PET, jest na ogół ignorowana.
W oparciu o idee przedstawione w tym poście opracowano metodę terapii antynowotworowej i z powodzeniem zastosowano ją u pacjentki z zaawansowanym rakiem piersi. Szczegóły można znaleźć na stronie internetowej wygraczrakiem.pl.
