История иммунной системы - Клеменс Арвай

Клеменс Арвай

История иммунной системы

Пролог

Книга естественной истории

Величайшие памятники литературы человечества – Библия, Коран или полное собрание трудов Чарльза Дарвина о возникновении видов и происхождении человека – насчитывают примерно по тысяче страниц.

Представим себе, что перед нами лежит книга такого же объема, охватывающая все 4,6 миллиарда лет естественной истории Земли. Первые 240 страниц в ней занимает описание безжизненной планеты, где на протяжении огромного промежутка времени появляются океаны, горы и в конце концов формируется стабильный климат из атмосферного хаоса.

Перевернув очередную страницу, мы обнаруживаем в нашем тысячестраничном повествовании на странице 241 первых живых действующих лиц. Это самые ранние бактерии, или архебактерии. В современной биологии их называют археями. С них 3,5 миллиарда лет назад началась естественная история иммунной системы, так как они должны были научиться противостоять вредным воздействиям окружающей среды и развивать в себе необходимые защитные механизмы.

Первые наземные растения, представленные мхами, появляются в нашей истории на странице 890. Вскоре после этого первая рыба, жившая в глубинах морей, открывает на странице 900 главу антител и, будучи родоначальником адаптивной иммунной системы, становится эпохальным героем нашего естественноисторического повествования.

На странице 950 распускается первое цветковое растение, появившееся примерно 200 миллионов лет назад. Здесь же начинается рассказ о приключениях динозавров, который внезапно обрывается на странице 985 под грохот извергающихся вулканов и падающих метеоритов.

Но перед этим на странице 967 расправляет свои крылья первоптица, которая поднялась в воздух, сумела избежать катастрофы и открыла будущее для своей многочисленной пернатой родни. Если бы она не родилась из праха динозавров, то сегодня мы бы не видели в небе птиц, а B-клетки иммунной системы назывались бы по-другому. Ведь они были впервые обнаружены именно в организме птиц – в органе, который называется на латыни bursa Fabricii (Фабрициева сумка).

На странице 934 мы встречаемся с существами, которые очень похожи на млекопитающих. Уже в скором времени им предстоит жить вместе с динозаврами. Через двадцать страниц на сцену выходят первые настоящие млекопитающие, появившиеся на Земле примерно 200 миллионов лет назад. Самый древний представитель этого класса, известный нам по ископаемым останкам, походил на сегодняшних сумчатых животных. Он появляется на странице 967 нашей тысячестраничной книги, где описывается также полет первой птицы.

На странице 985 мы знакомимся с первыми приматами, бродящими по нетронутым лесам. За две страницы до окончания книги – на странице 998 – появляются наконец человекообразные обезьяны, которые передвигаются по джунглям, время от времени вставая на задние ноги. В последнем абзаце на странице 1000 мы встречаемся взглядом с первым представителем нашего рода – Homo erectus.

И лишь в последних строчках рассказывается о появившемся в Африке 300 тысяч лет назад Homo sapiens, который 250 тысяч лет назад добрался до Южной Европы. В самом последнем предложении повествования, насчитывающего тысячу страниц, он открывает книгу, которую вы сейчас держите в руках, и приступает к чтению.

Но хотя мы появляемся в книге естественной истории лишь в самом конце, к этому конечному результату привело все, что происходило до него на протяжении более чем 999 страниц. Мы – порождение не только культуры, но и природы. И все, что сделало из нас людей, в том числе и иммунная система, стало результатом развития нашей планеты на протяжении миллионов лет. Мы являемся частью сообщества млекопитающих, и поэтому наши защитные функции весьма схожи. Но, как мы увидим, у нас есть общие черты и с такими живыми существами, как медузы или оболочники, которые располагаются на древе жизни далеко от нас. Добро пожаловать в увлекательную естественную историю иммунной системы, в которой вас ждет немало удивительного!

Введение

Поиски иммунобиологических следов

Об иммунной системе написано уже множество книг. В большинстве из них даются ответы на вопрос «как?», например: как образуются антитела против вирусов, бактерий и других патогенов; как наши защитные механизмы обнаруживают возбудителей болезней или потенциальные раковые клетки и удаляют их из тела; как взаимодействуют иммунная и нервная системы; как психика влияет на иммунные функции и наоборот; как микробиом (микрофлора) кишечника воздействует на наше здоровье?

Эти понятия знакомы многим. Я не собираюсь утверждать, что речь идет о каких-то банальных вещах, с которыми без труда можно разобраться. Подобные классические вопросы, а также ответы на них жизненно необходимы для изучения болезней и состояния организма и требуют глубоких знаний, а также специальных научных методов исследования и экспериментов.

Вопросы, начинающиеся с «как», я считаю простыми лишь в сравнении с теми, в которых есть слово «почему», ибо последние затрагивают самые сложные проблемы иммунологии. Они подводят нас к всеобъемлющему и глубокому пониманию иммунного комплекса. Вот вам на пробу несколько примеров таких вопросов. Почему у нас развилась способность вырабатывать антитела против вирусов или бактерий? Почему наша иммунная система в состоянии выявлять и уничтожать возбудителей болезней? Почему необходимо взаимодействие иммунной и нервной систем? Почему психические процессы влияют на иммунные функции и наоборот? Почему микробиом кишечника играет такую важную роль в защите от инфекционных заболеваний и сохранении здоровья всего организма?

Задавая вопрос, который начинается со слова «почему», мы хотим докопаться до сути. В биологии это означает, что придется обратиться к эволюции. Ни на один вопрос «почему?», касающийся иммунологии, невозможно ответить, не поняв, из-за чего в течение всей естественной истории жизни возникала необходимость в развитии и приспособлении и как на этой основе появлялись эволюционные новшества, которые сохраняются поныне и обнаруживаются в самых различных классах, семействах и видах живых существ. Чтобы прояснить многочисленные «почему» в области иммунологии, нам придется вернуться в давно прошедшие эпохи.

В каждом таком вопросе скрывается ряд дополнительных вопросов. За счет чего на протяжении естественной истории происходили процессы адаптации и совершались эволюционные «открытия», ставшие вехами и прорывами на пути развития иммунных систем различных форм жизни? Как впервые в истории жизни появились антитела? Какие формы жизни стали первопроходцами всех аспектов, из которых сегодня складывается иммунная система человека? Как естественно-историческое прошлое защитных систем сказывается на наших взаимоотношениях с окружающим миром, естественной средой обитания и всем биоразнообразием, с которым нас объединяет общее эволюционное прошлое? Мы можем приблизиться к пониманию этих сложных и многослойных проблем иммунологии, подходя к ним с исторических позиций.

В последующих главах речь пойдет о самом главном «почему?» в иммунной системе. Говоря о естественно-историческом развитии иммунной системы, мы не можем ограничиваться только человеческим иммунитетом и вынуждены обращать внимание на другие организмы, начиная от одноклеточных