Карл Циммер - Паразиты: Тайный мир
Лопатоног — один из немногих хозяев, ведущих столь же изолированную жизнь, как и его паразиты; вместе они почти весь год проводят в земле, ожидая случая вновь увидеть своих сородичей.
• • •Паразиты сумели колонизировать самые агрессивные среды обитания из всех, что предлагает природа, адаптировавшись при этом самым причудливым и невероятным образом. В этом отношении они ничем не отличаются от своих свободноживущих собратьев, какое бы ужасающее впечатление этот факт ни производил на мистера Ланкестера. А ведь я еще не рассказал о самом замечательном адаптационном механизме, изобретенном паразитами: о том, как они отбиваются от атак иммунной системы. Эти сражения заслуживают отдельной главы.
Глава 3. Тридцатилетняя война
О роза, ты больна.
Во мраке ночи бурной
Разведал червь тайник
Любви твоей пурпурной.
И он туда проник,
Незримый, ненасытный,
И жизнь твою сгубил
Своей любовью скрытной.
Уильям Блейк. Больная роза[2]Однажды в Королевскую больницу Перта в Австралии пришел мужчина и пожаловался на утомляемость. Последние два года он чувствовал постоянную усталость, и летом 1980 г. решил наконец разобраться, что с ним происходит. Его здоровье и самочувствие не было идеальным, но не было и ужасным. В юности — до и после двадцати лет — он много курил, но теперь, в сорок четыре года, единственной слабостью, которую он себе позволял, был ежедневный бокал белого вина.
При осмотре доктор заметил, что печень пациента увеличена. На ультразвуковом изображении две из трех ее долей выглядели чересчур крупными, но никаких признаков других проблем, которых опасался доктор, — опухоли или цирроза — не наблюдалось. Все выяснилось, когда был получен результат анализа стула пациента: в нем были обнаружены шипастые яйца Schistosoma mansoni — шистосом, которых можно найти только в Африке и Латинской Америке.
Доктор заставил пациента подробно рассказать о своей жизни. Началась она бурно. Мужчина родился в Польше в 1936 г. Во время Второй мировой войны его семья была захвачена Советской армией и оказалась в сибирском лагере. Ближе к концу войны им удалось бежать и добраться через Афганистан и Персию до лагеря беженцев в Восточной Африке. Шесть лет африканские саванны были для мальчика игровой площадкой, пока в 1950 г. семья не эмигрировала в Австралию, где этот человек и прожил всю остальную жизнь.
Математика в данном случае достаточно проста, но поверить в результат трудно: единственное время, когда этот пациент находился в ареале распространения Schistosoma mansoni, приходится на конец 1940-х гг. Пока мальчик купался и плавал в танзанийских озерах, по крайней мере одна пара кровавых сосальщиков проникла через кожу в его кровеносные сосуды; вместе с ним паразиты приехали в Австралию и начали новую жизнь, причем очевидно, что в 1980 г. и самец, и самка были живы. Получается, что они более тридцати лет спокойно жили, тихо спаривались и выпускали в свет свои яйца.
Долгожительство кровавых сосальщиков производит сильное впечатление потому, что живут эти паразиты под постоянной угрозой и вынуждены отражать постоянные нападения извне. Ланкестер почему-то считал, что паразит, оказавшись внутри хозяина, живет дальше на всем готовом. Он может просто всасывать пищу, которая приходит к нему сама, и совершенно ничего не делать. Но Ланкестер писал свой очерк «Дегенерация» в 1879 г., когда иммунология — наука о защитных силах организма — по доказательности ненамного превосходила алхимию. Врачи уже знали, что можно защитить человека от оспы, введя в маленькую ранку кусочек язвы от больного оспой, но не представляли, почему и как им на самом деле удается спасать жизни. Лишь через несколько лет после выхода в свет очерка Ланкестера ученые обнаружили в нашем организме хищные клетки, патрулирующие тело и истребляющие чуждые бактерии. Так родилась иммунология.
Рассказывать кратко, что узнали ученые с тех пор об иммунной системе, — все равно что пытаться скопировать росписи Сикстинской капеллы цветными мелками. По сложности иммунная система напоминает оркестр; в ней множество разновидностей клеток, и все они сообщаются друг с другом при помощи сигналов, по которым можно составить настоящий словарь; кроме того, в ней действуют десятки видов молекул, назначение которых — помогать клеткам решать, что опасно и заслуживает уничтожения, а что можно и пощадить. Иммунная система работает как настоящий мозг нашей крови. Рассмотрим несколько наиболее важных способов, при помощи которых наше тело убивает паразитов.
Иммунная система атакует чужаков — к примеру, бактерии, попадающие в порез на коже, — последовательными волнами. Одна из первых волн представляет собой набор молекул, известный как комплемент. Молекулы комплемента, соприкасаясь с поверхностью бактерии, прицепляются к ней и изменяют свою форму таким образом, чтобы захватывать и другие проходящие мимо молекулы комплемента. Постепенно молекулы накапливаются на поверхности бактерии. Из них формируются орудия разрушения — что-то вроде коловоротов, способных проделывать отверстия в бактериальных мембранах. Кроме того, молекулы действуют как маячки, делая бактерии более заметными для иммунных клеток. Молекулы комплемента садятся и на наши собственные клетки, но не причиняют им вреда. Наши клетки покрыты молекулами, которые способны зажать молекулу комплемента и разрезать ее на части.
Очень быстро к порезу прибывают блуждающие иммунные клетки, важнейшие из которых — макрофаги. Они владеют довольно грубыми способами опознания бактерий, если им случается с ними столкнуться, и способны засосать чужака внутрь и медленно переварить. В то же время макрофаги испускают сигналы, которые привлекают к месту травмы внимание всей иммунной системы. Некоторые из этих сигналов разрыхляют стенки кровеносных сосудов в месте проникновения инфекции и вызывают ее распухание. Это открывает дорогу к поврежденным тканям другим иммунным клеткам и молекулам. Сигнальные молекулы, испускаемые макрофагами, цепляются к иммунным клеткам, проплывающим мимо по кровеносным сосудам. Они проводят клетки сквозь стенки сосудов и направляют к месту инфекции — так маленький мальчик тянет мать за руку к прилавку с игрушками.
При достаточном количестве времени иммунная система может организовать новую линию атаки с использованием гораздо более сложных и умелых В- и Т-клеток. Большая часть клеток нашего тела снабжена стандартным набором рецепторов на поверхности. Все красные кровяные клетки выглядят примерно одинаково. Но, когда формируются В- и Т-клетки, гены, отвечающие за поверхностные рецепторы, как будто тасуются случайным образом. Клетки используют измененные гены для строительства новых рецепторов, не похожих по форме на рецепторы других иммунных клеток. Перетасовывание генов позволяет получать сотни миллиардов разных форм, так что каждая новая В- или Т-клетка уникальна, как человеческое лицо.
В- и Т-клетки так разнообразны, что могут захватывать громадное количество разных молекул, включая те, что находятся на поверхности чужих клеток. (Чужие молекулы, вызывающие иммунный ответ, называются антигенами.) Сначала, однако, эти клетки должны быть «формально представлены» антигенам. Этой работой занимаются макрофаги — другие иммунные клетки. Захватывая бактерии или их фрагменты, они разделывают их на мелкие кусочки. Затем выставляют антигены на своей поверхности, в специальной «чашке» (главный комплекс гистосовместимости, или кратко МНС — major histocompatibility complex). Так, демонстрируя всем желающим свою добычу, иммунные клетки направляются с ней в лимфатические узлы, где встречаются с Т-клетками. Если Т-клетка обладает рецептором нужного типа — рецептором, способным сомкнуться на захваченном макрофагом антигене, — то, распознав этот антиген, она начинает быстро делиться, рождая целое войско совершенно одинаковых клеток, снабженных нужным рецептором.
Т-клетки способны принимать одну из трех возможных форм, каждая из которых по-своему убивает чужаков. Иногда они становятся Т-киллерами и рыщут по телу в поисках клеток, захваченных патогенами. Зараженные клетки они распознают опять же благодаря МНС. Подобно макрофагам, большинство клеток в человеческом организме способны демонстрировать антигены на собственных рецепторах МНС. Стоит Т-киллеру заметить эти признаки беды, и он сразу же отдает инфицированной клетке распоряжение саморазрушиться. Обосновавшийся внутри паразит гибнет вместе с клеткой.
В других случаях активированные Т-клетки начинают координировать работу иммунных клеток, помогая им эффективнее ликвидировать «пришельцев». Иногда они помогают тем, что превращаются в воспалительные Т-клетки. Эти клетки стремятся подобраться поближе к макрофагам, пока те сражаются с пришельцами и пытаются отразить нашествие бактерий. Т-клетки захватывают антиген, выставленный на МНС макрофага, тем самым превращая макрофаг в еще более безжалостного убийцу и заставляя его вырабатывать еще больше ядов. Именно из-за воспалительных Т-клеток любой порез так сильно распухает, одним макрофагам никогда не удалось бы этого добиться. Кроме всего прочего, воспалительные Т-клетки убивают усталые старые макрофаги и подстегивают производство новых, которые могли бы поглотить старых, отслуживших свой век «коллег». Они напоминают крошечных генералов, жадных до схватки: их хорошо иметь под рукой в случае войны, но ни в коем случае нельзя выпускать из-под контроля. Если воспаление становится слишком сильным, а макрофаги вырабатывают слишком много ядов, иммунная система начинает разрушать организм.
