Все клетки человека можно разделить на две неравные по численности клеток группы. Одна, меньшая группа клеток обладает свойством размножаться. Это так называемые стволовые клетки (СК). Каждая СК размножается делением на 2 дочерние. Большая часть клеток организма лишена этой способности. Это так называемые специализированные или дифференцированные клетки (ДК). ДК – это те клетки, каждая из которых в соответствии со своей специализацией участвует в выполнении одной из функций, присущих организму.

Все клетки организма – как стволовые, так и дифференцированные – имеют одинаковый набор генов, т. е. одинаковый геном. Это означает, что гены, обеспечивающие размножение, имеются в геномах как СК, так и ДК. В СК они активированы, в ДК их активность заблокирована. СК могут делиться на две одинаковые дочерние СК. Этот вариант называется симметричным делением. При каждом симметричном делении всех потомков исходной материнской СК количество ее совершенно одинаковых потомков, т. е. одинаковых СК, удваивается. Доказано, что клетка может произойти только от клетки. Это значит, что при симметричном делении не могут появиться ДК, т. е. клетки, в которых гены, обеспечивающие деление клеток, не работают. Следовательно, не может появиться человек, в организме которого большинство клеток – это не СК, а ДК. Появление многоклеточного организма обязано наличию у СК способности к асимметричному делению. При асимметричном делении одна из дочерних клеток или обе могут отличаться от материнской и при этом могут различаться между собой. Это значит, что в дочерней клетке могут быть активны все те же гены, что и в материнской, но могут какие-то гены быть заблокированы. По мере последовательных асимметричных делений СК появляются унипотентные СК (УСК). Они могут делиться только асимметрично, и при этом делении в одной из дочерних клеток заблокированы гены размножения. Это значит, что на этапе делений УСК в результате ее асимметричного деления появляется клетка, утратившая способность делиться, т. е. ДК. УСК существенно отличаются от остальных СК. УСК могут делиться только ограниченное количество раз и при каждом асимметричном делении могут создавать ДК только одного типа. В результате каждая УСК может создать, непрерывно делясь, лишь несколько десятков ДК определенного типа. В организме взрослого человека десятки триллионов ДК более 200 различных типов. Чтобы их создать, организм должен сначала создать 200 различных типов УСК. Если каждая УСК способна асимметричным делением создать только несколько десятков ДК одного типа, это значит, что во взрослом организме в период его роста УСК всего в несколько десятков раз меньше, чем ДК. УСК создаются соответствующими СК. Каждая из СК, способная при асимметричном делении создавать УСК, при каждом делении создает одну УСК, но такая СК в зависимости от запроса может создавать при асимметричном делении разные УСК. В результате организму для создания всех УСК потребуется меньшее количество непрерывно делящихся СК, предшествующих УСК. Таким образом, появлению каждого типа ДК предшествует каскад асимметричного деления СК. В этом каскаде по мере приближения СК к УСК сужаются возможности СК по созданию разных типов ДК. Одновременно за счет симметричного деления СК на любом уровне каскада увеличиваются возможности СК по созданию все большего количества ДК различных типов. Конечное количество создаваемых в единицу времени ДК и количество создаваемых типов ДК определяется только скоростью создания каждой новой клетки. Это значит, что количество создаваемых ДК будет определяться свойственной СК скоростью их деления и количеством каскадов СК, вовлеченных в процесс деления.

Гены ДК в своем строении почти полностью повторяют материнскую УСК. Однако в ДК наряду с торможением генов, обеспечивающих деление, активированы гены, обеспечивающие появление в ДК новых структур. Именно эти новые структуры позволяют ДК выполнять в организме ту функцию, из-за которой данная ДК нужна организму. Одни ДК обеспечивают двигательную функцию, другие – секреторную и т. д. Это значит, что разные СК в процессе их последовательных асимметричных делений в конечном счете образуют ДК, в которых дополнительно активированы гены, отвечающие за обеспечение специфической функции данной ДК в организме. В результате триллионы клеток организма взрослого человека представлены примерно двумя сотнями различных типов ДК. При этом каждый тип ДК имеет какие-то активированные гены, которые заблокированы у всех остальных типов. Эти специфические для данного типа ДК активные гены обеспечивают формирование у конкретного типа ДК каких-то необходимых организму свойств, и эти свойства отсутствуют у остальных 199 типов ДК.

Появлению каждого типа ДК предшествует каскад асимметрично делившихся СК. При этом в одной или в обеих дочерних клетках при делении материнской СК сужаются потенциальные возможности по созданию различных типов ДК. Происходит ограничение возможностей развития СК – их коммитирование. В результате из исходно одинаковых СК появляются в конечном счете разные типы ДК, т. е. происходит процесс дифференцировки. В конечном счете возникает совокупность какого-то количества типов ДК, ведущих свое начало от общего исходного типа одинаковых СК. В конце каждой цепочки последовательно делящихся СК появляются клетки, неспособные делиться. Они постепенно созревают и достигают окончательной дифференцировки, становятся зрелыми ДК. Только после этого ДК каждого типа начинают выполнять свою специфическую функцию в организме. Таким образом, каждый тип ДК находится в конце определенного каскада делящихся СК с постепенно уменьшающимся количеством различных типов ДК, которые может создать та или иная СК по мере приближения к УСК, находящейся в конце каскада СК. Благодаря способности СК делиться как симметрично, так и асимметрично, они могут, в принципе, создать сколь угодно большое количество ДК каждого типа. В результате из одной исходной клетки зиготы, образующейся в результате слияния мужской и женской половых клеток, могут быть созданы слон или мышь, имеющие в составе своего тела и в составе одних и тех же органов и тканей совершенно разное количество ДК. При этом в каждом органе и в каждой ткани взрослой мыши и взрослого слона это количество ДК будет величиной постоянной на протяжении их взрослой жизни. Человеческий организм, насчитывающий во взрослом состоянии десятки триллионов ДК, возникает из одной клетки – зиготы. Можно сказать, что любая из триллионов ДК является потомком зиготы, появившимся через определенное количество поколений СК, делившихся асимметрично и являвшихся также потомками зиготы и одновременно предками этой конкретной ДК. Сначала в эмбриональном периоде, т. е. до рождения человека, из зиготы путем ее деления и деления ее ближайших потомков появляются 3 зародышевых листка: эктодермы, мезодермы и энтодермы. Эти 3 листка построены из плюрипотентных СК, каждая из которых может дать начало всем тканям и органам человека, т. е. всем 200 типам ДК и обеспечить соответствующее местоположение каждой ДК внутри организма. По мере развития эмбриона плюрипотентные СК каждого из зародышевых листков асимметричным делением порождают мультипотентные СК. Плюрипотентные СК эктодермы порождают мультипотентные СК, которые дают начало нервной системе, органам чувств, переднему и заднему отделам кишечной трубки, кожному эпителию. Из мезодермы формируются мультипотентные СК, дающие начало хрящевому и костному скелету, кровеносным сосудам, почкам и мышцам. Из энтодермы образуются мультипотентные СК, дающие начало слизистой оболочке кишечника, печени, поджелудочной железы и легких. К концу беременности у плода уже имеются все перечисленные структуры, и плод перед появлением на свет уже ничем существенным не отличается как от новорожденного, так и от взрослого человека. Следовательно, уже в конце беременности плод человека имеет в своем составе все 200 типов ДК, и каждая треть этого количества создана одним из 3 типов мультипотентных СК. Следовательно, каждая треть ДК новорожденного имеет свою «прапрабабушку» – пул мультипотентных СК, и эта «прапрабабушка» у каждой трети ДК своя. При этом каждая ДК в организме плода уже занимает свое совершенно определенное положение и имеет устойчивые отношения с другими ДК – как с ближайшими соседями, так и с клетками, удаленными от нее. Кроме того, каждая ДК занимает определенное устойчивое положение по отношению к сосудам, нервам и структурам ВКМ. Плод человека непрерывно растет, и, следовательно, между ДК всех типов и каскадами создающих их СК уже имеются устойчивые отношения, обеспечивающие появление по мере роста новых ДК всех типов. При этом новые ДК занимают совершенно определенные места в органах и тканях, обеспечивая непрерывный пропорциональный рост всех органов и тканей плода. С рождением человека этот непрерывный пропорциональный рост в первые 20 лет жизни продолжается, обеспечивая создание новых ДК все тех же 200 типов из СК всех трех каскадов, начинающихся с 3 типов мультипотентных СК. В результате рост тела, всех его органов и систем, происходивший в конце эмбрионального периода, продолжается и дальше в течение первых 20 лет жизни человека. Это значит, что многократное увеличение числа каждого из 200 типов ДК в период роста тела человека полностью обеспечивается тем набором типов СК, которым эмбрион уже был обеспечен перед рождением.