Книга История иммунной системы - Клеменс Арвай

мы ни считали амебу, она прежде всего представляет собой иммунную систему, находящуюся в движении»[8]. Это крайне интересное замечание с точки зрения естественной истории развития иммунной системы. Из него вытекают две вещи. Во-первых, даже у одноклеточных существ, живущих колониями, наблюдается некое подобие разделения труда — свойство многоклеточных организмов, в которых различные типы клеток выполняют разные задачи. Во-вторых, специализированные клетки амеб, которые предназначены для удаления возбудителей болезней из колонии, можно рассматривать как зачатки фагоцитов высших организмов, в том числе и нас самих.

Обитающие в нашей иммунной системе клетки-пожиратели — это белые кровяные тельца, или лейкоциты. Как и амебы, они занимаются фагоцитозом. Биологи называют их фагоцитами. Подобно амебам, наши фагоциты обволакивают возбудителей болезней со всех сторон и переваривают. Такой способ борьбы был «изобретен» амебами сотни миллионов лет назад. Что же касается фагоцитов, то мы еще вернемся к ним для более подробного рассмотрения.

Эвглена (слева) и амеба (справа)

Однако амебы являются не только родоначальниками иммунной системы и модельными организмами для изучения инфекционных заболеваний. Некоторые их представители и сами вызывают желудочно-кишечные заболевания, такие как амебная дизентерия, которая может отличаться тяжелым течением. Другие провоцируют воспаление в головном или спинном мозге. Так называемый первичный амебный менингит, то есть воспаление мозговых оболочек, более чем в 90 процентах случаев приводит к смерти. Это заболевание имеет также экологическую природу: инфекционные амебы особенно активно размножаются в промышленных сточных водах и в загрязненных водоемах. Особенно страдают от этих патогенов жаркие регионы мира.

Трихомонада

Наряду с бактериями, вирусами и амебами в роли возбудителей болезней человека и животных могут выступать и другие виды одноклеточных. Так, например, в 2016 году Германское общество протозоологии объявило возбудителем года трихомонаду. Это одноклеточное существо вызывает, прежде всего у женщин, воспалительные процессы мочевыводящих путей и слизистых оболочек половых органов. Доказано, что трихомонадная инфекция повышает риск заражения ВИЧ и развития рака шейки матки. У мужчин возрастает риск развития рака предстательной железы.

В первой главе мы занимались только одноклеточными, и уже одно только это позволило нам познакомиться с такими основополагающими чертами иммунной системы, которые мы наблюдаем и у человека, как клетки-пожиратели, иммунопротеины, естественная смерть клеток, маркировка возбудителей болезней, обучаемость иммунной системы и т. п. Даже у самых древних и простейших форм жизни уже на протяжении многих сотен миллионов лет наблюдаются эти основные иммунные функции.

Из последующих глав вы узнаете, насколько наша собственная иммунная система поддерживает эти древние естественно-исторические традиции и как выработанные другими живыми существами в ходе эволюции свойства иммунитета помогают нам защищаться от неблагоприятных воздействий окружающей среды, беря от нее все полезное. Мы используем опыт, накопленный другими существами. Иммунная система становилась по мере развития жизни все сложнее и «умнее», так как была способна к обучению. С момента возникновения жизни и вплоть до появления Homo sapiens она всегда была тесно связана с окружающей средой, обеспечивая живым существам возможность пользоваться пространством для обитания и помогая избегать исходящих от него опасностей.

Поскольку до сегодняшнего дня эти задачи не изменились, иммунная система, как и прежде, представляет собой механизм взаимодействия с окружающей средой. Пространство для обитания и иммунную систему невозможно рассматривать отдельно друг от друга. Они находятся в эволюционном равновесии. Поэтому изменение состояния окружающей среды — положительное или отрицательное — неизменно влечет последствия для иммунной системы. Об этом мы еще подробно поговорим.

Особенно заметна тесная взаимосвязь между орга­низмом и средой его обитания в царстве растений, которые в большинстве случаев прочно привязаны корнями к одному месту или, если речь идет о водорослях, постоянно омываются водой со всеми содержащимися в ней патогенами. Они тоже не могли бы жить, если бы их иммунная система не была неразрывно связана с окружающей средой. Следующая глава будет посвящена растительным формам жизни.

Глава 2

Иммунные функции растений: значение зеленых форм жизни для вирусологии и иммунологии

Иммунные системы растений во многом схожи с системами врожденного иммунитета людей и животных. Они обладают важнейшими функциями защиты от болезней и вредных влияний окружающей среды. Таким образом, естественная история иммунной системы должна охватывать и растения. Об этом говорит уже один тот факт, что первые вирусы были обнаружены именно в растениях, что положило начало вирусологии. Возбудителями болезней и иммунными функциями растений занимается наука под названием фитомедицина. Что же касается распространения и динамики инфекционных заболеваний и других болезненных состояний в растительных популяциях, то это сфера деятельности эпидемиологии растений.

Водоросли: пионеры коммуницирующих иммунных систем

Эвглена представляет собой любимый объект изучения биологов, поскольку она особенно остро реагирует на воздействия окружающей среды. Она перемещается в толще воды при помощи активных движений жгутика. При этом стремится к источнику света и способна ориентироваться в пространстве, так как реагирует на силу тяжести. Поэтому при изучении движений одноклеточных эвглену часто выбирают в качестве модели. Под микроскопом она зеленого цвета, так как содержит в себе хлорофилл. Именно это вещество делает зелеными листья растений. С его помощью происходит фотосинтез, в результате которого из двуокиси углерода и воды под воздействием солнечного света образуются различные виды сахаров, то есть углеводы. Как известно, побочным продуктом этого процесса, имеющим важное значение для экологии, является кислород. Эвглена, относящаяся к одноклеточным водорослям (жгутиконосцам), также обладает возможностью такого автономного получения энергии с помощью фотосинтеза.

Растение борется с вредителем

Водоросли представляют собой форму жизни, близкую к растениям. Они появились уже 2,5 миллиарда лет назад, в раннюю протерозойскую эру. Некоторые водоросли образуют колонии, что роднит их с уже описанными амебами. Такие колонии можно увидеть в водоемах. Некоторые виды водорослей объединяются и срастаются в некие вегетационные образования, достигающие 60 метров в длину. Однако водоросли, в отличие от высших растений, не имеют специализированных органов в виде листьев, корней, стеблей или стволов. Они относятся к низшим растениям, представляющим собой более древнюю форму растительной жизни.

Особый интерес в мире водорослей вызывает вольвокс. Это переходная форма от одноклеточных водорослей к многоклеточным. Клетки вольвокса объединяются, образуя микроскопическую сферу, и делят между собой различные функции, как в некоем квазиорганизме. Одни клетки отвечают за передвижение, другие — за питание, третьи — за размножение. Если сфера распадается, то составлявшие ее клетки способны выжить самостоятельно. Это отличает их от настоящих многоклеточных существ, клетки которых способны жить только сообща.

Независимо от того, живут ли одноклеточные водоросли поодиночке, как эвглена, образуют