2. Ремонт, регуляция и репликация ДНК. Клетки отвечают за репликацию ДНК, чтобы каждая новая клетка имела полную копию генетического материала в процессе клеточного деления. Клетки также восстанавливают любое повреждение ДНК и предотвращают мутации, которые могут привести к раку и другим заболеваниям. В дополнение к этому клетки обладают сложными механизмами, позволяющими модифицировать трехмерную структуру генома с помощью эпигенетических изменений, которые регулируют то, какие гены и в какое время экспрессируются в данном типе клеток. Наши клетки постоянно обновляются и заменяются благодаря процессам репликации ДНК и деления клеток.

3. Клеточная сигнализация. Внутри клетки вся деятельность координируется с помощью клеточной сигнализации – микроскопических биохимических сообщений, которые постоянно передаются внутренним и внешним получателям: в этих сообщениях содержатся инструкции относительно того, что нужно сделать, куда двигаться, что включать и выключать. Например, чтобы привести уровень сахара в крови в норму после приема пищи, организм вырабатывает инсулин. Инсулин связывается с рецепторами на поверхности клеток, запуская серию сигналов внутрь клетки, которые побуждают ее направить к клеточной мембране глюкозные каналы, чтобы позволить глюкозе поступать внутрь. Клетки также постоянно общаются между собой посредством различных сигнальных путей: они получают и передают информацию с помощью химических сигналов, таких как гормоны, нейротрансмиттеры и электрические импульсы.

4. Транспортировка. Как грузовики перевозят грузы по всей стране, так и клетки должны перемещать молекулярные материалы по всему внутреннему пространству клетки, чтобы все функционировало правильно. Каждая клетка способна упаковывать, маркировать и перемещать молекулы с невероятной точностью. Например, когда клетка производит партию нейромедиатора серотонина (который, помимо прочего, помогает регулировать настроение), она упаковывает его в клеточный мешок, называемый везикулой, и отправляет везикулу на моторном белке (как на маленьком автомобиле) к клеточной мембране, чтобы воздействовать на соседние нейроны. Этот процесс создает наши мысли и чувства. Некоторые клетки, например иммунные, также должны иногда перемещаться по организму. Когда иммунная клетка, вызванная с помощью воспалительного химического сигнала, отправляется на место угрозы, она стремительно перемещается из костного мозга в кровь, словно выруливая на автостраду. Достигнув органа, которому угрожает опасность, она перемещается по нему, вытягивая пальцеподобные выступы, пока не достигнет места угрозы, где и приступает к работе.

5. Гомеостаз. Клетки постоянно работают над поддержанием здоровых условий жизни, регулируя pH, концентрацию солей, электрохимический градиент молекул, которые могут генерировать электрические импульсы, и температуру. Это поддержание оптимальной среды, в которой могут происходить химические реакции организма, называется гомеостазом.

6. Очистка клеток от отходов и аутофагия. Клетки также способны перерабатывать свои компоненты с помощью процесса, называемого аутофагией (буквально «самопоедание»): это способ самоочищения клеток от поврежденных органелл и белков и переработки их. Если такой переработке и обновлению подвергаются митохондрии, этот процесс называется митофагией, это критически важный фактор поддержания здоровья митохондрий в клетках. Более того, клетки могут провоцировать собственную смерть, чтобы освободить место для более здоровых клеток, – этот важнейший процесс называется апоптозом.