За порогом вражды

Как научиться управлять иммунитетом и сделать полезными некоторых паразитов

Наше здоровье (а равно здоровье животных и растений) зависит от способности организма противостоять проникновению в него болезнетворных микробов, грибов и любых инородных тел. От тех, что проникли, животные, например, избавляются тремя способами: мелкие микробы и частицы они переваривают (этим занимаются клетки-фагоциты); более крупные — либо выталкивают наружу, либо заключают в плотную капсулу. Активные оборонительные реакции, направленные на защиту от инфекции, лежат в основе иммунитета и запрограммированы в генах.

Иммунитет охраняет здоровье организма не только от угроз, исходящих извне. Он ограждает и от опасностей, возникающих внутри.

Организм человека и крупных животных построен из многих миллиардов клеток, которые постоянно делятся. Во время деления в некоторых клетках внутренних тканей и органов случаются какие-то ошибки и изменения. При астрономическом числе клеток это и неудивительно. В результате измененная клетка начинает вырабатывать вместо нужных организму веществ совсем другие.

Если бы такие клетки и вещества не обезвреживались и не выводились наружу, нарушения обмена постепенно привели бы организм к гибели (что получается, например, при заболевании раком). Эту задачу также выполняет система иммунитета, отторгающая продукты перерождения. От нее зависит и совместимость тканей.

Как известно, механизм иммунитета очень сложен. Основными агентами иммунитета у высших животных выступают антитела, которые вырабатываются кровеносной и лимфатической системой, костным мозгом, зобной железой и многими внутренними органами. Чтобы сделать ткани разных организмов генетически совместимыми, надо радикально изменить работу антител. Усилия ученых сейчас как раз и сосредоточены на разгадке тайн этих образований.

Очевидно, в решении проблемы тканевой несовместимости как раз и могут помочь эндосимбионты. Ведь бесчисленные животные и высшие растения впустили их не только внутрь тканей, но и внутрь самих клеток! Куда же исчезла бдительность их иммунологической защиты от вторжения чужаков?

Оказывается, она вовсе не исчезла, а только стала дифференцированной. Вспомним еще раз разные "баррикады", воздвигнутые насекомыми, орхидеями, корнями растений на пути проникновения всякой "мелюзги", напрашивающейся в друзья, и то, как потом эти преграды рушатся.

Пересаживаемый орган можно, вероятно, без особой натяжки рассматривать как эндосимбионта или даже паразита. Тогда очень пригодится все, что мы сможем узнать о взаимных реакциях организма-хозяина и его "квартирантов". Ценные выводы позволит сделать изучение всех градаций и нюансов в их взаимной терпимости и сравнение с тем, как в этом отношении обстоит дело в содружествах разных организмов. Тогда, возможно, будут открыты новые причины, влияющие на совместимость, и, можно думать, откроются реальные перспективы управлять этим процессом.

Уже сейчас ведутся, например, исследования, в которых "хозяина" постепенно "приучают" к "эндосимбионту" тем, что вводят его по частям: тканям хозяина устраивают "свидание" с отдельными макромолекулами "симбионта", содержащими его ДНК.

Проникновение в тайны защитных реакций интересно не только для проблемы трансплантации. Раскрытие причин торможения этих реакций при встрече хозяев с обычными "квартирантами" может пролить свет на неизвестные стороны механизма иммунитета и открыть новые пути укрепления устойчивости организма к инфекциям, что очень важно, например, при выведении новых сортов культурных растений да и в селекции домашних животных.

Если бы стало известно, как эндосимбионты ухитряются усыплять бдительность иммунологического надзора своего хозяина, очевидно, можно было бы выяснить и обратное: как поддержать силы иммунитета, когда он ослаблен. Тогда, возможно, удалось бы перейти в решительное наступление на такие болезни века, как рак или аллергия.

Изучение взаимовлияния компаньонов эндосимбиоза до малейших деталей их обменных биохимических реакций вплотную подводит к фундаментальной теоретической проблеме взаимного узнавания клеток и клеточных взаимодействий вообще. А вне рамок этой общей проблемы не могут быть правильно решены более частные биологические и медицинские проблемы.

Мы говорили об автономии хлоропластов и фантастическом проекте введения зеленых водорослей в покровные ткани человека. Такой проект в первую очередь касался бы космонавтов, перед которыми стоит проблема питания в будущих длительных межпланетных путешествиях. Если для людей подобный вариант в силу ряда причин неприемлем, то он может быть применен по крайней мере к некоторым животным, мясом которых мы питаемся. Сравнительно не так давно стало известно, что природа осуществила и этот вариант.

В 1965 году японцы Кавагути и Ямазу впервые обнаружили нормально функционирующие хлоропласты в пищеварительных клетках слепой кишки брюхоногого моллюска ализия атровиридис. Оказалось, что моллюски получают их от зеленой водоросли кодиума, которой они питаются. Тело самой водоросли переваривается, а её хлоропласты, попадая в кишечник животного, остаются невредимыми. Здесь они долгое время продолжают фотосинтез (света им хватает, так как ткани моллюска достаточно проницаемы для лучей) и полностью обеспечивают потребности нового хозяина в углеводах. Относительно того, как это им удается, ученым приходится пока довольствоваться одними догадками.

Установлено, что такой необычный симбиоз существует между несколькими видами брюхоногих, с одной стороны, и зеленых и красных водорослей — с другой. Вот уж подлинно благодатный материал для изучения автономии растительных органелл в чужеродных тканях! Сейчас некоторые исследователи пытаются экспериментально проверить очень интересную гипотезу: не начнут ли моллюски переваривать зеленых кормильцев, если искусственно удалять продукты их фотосинтеза?

Практически важные результаты сулит изучение того, как регулируется размножение эндосимбионтов.

Туберкулезные палочки — возбудители опасной болезни, но они далеко не всегда патогенны. В организме многих людей палочки живут в небольшом числе совершенно незаметно, не проявляя своего вредоносного характера, и человек даже не подозревает об их присутствии. Очевидно, организм таких людей способен энергично сдерживать их размножение и активность. По вполне понятным причинам было бы очень важно выяснить, каким образом это ему удается.

Познать сложное явление без подсобных данных и аналогий очень нелегко, и о биохимической стороне контроля организма над патогенными микробами ничего не известно. Не могут ли и тут прийти нам на помощь некоторые животные с находящимися в них эндосимбионтами? Действительно, в случае с "мирными" туберкулезными палочками немногое отделяет их взаимоотношения с организмом-хозяином от компилируемого симбиоза.

Мы видели, что уже низшие животные способны обуздывать плодовитость своих постояльцев и в идеале синхронизировать их размножение со своим собственным. Какая-нибудь крошечная одноклеточная парамеция уже в состоянии задать симбиотической хлорелле и частичкам каина выгодный для себя темп размножения.

В живой природе действует много общих законов и принципов. Можно думать, что и принцип, лежащий в основе регуляции эндо-симбионтов и паразитов, един для низших и высших животных и для самого человека. Разгадать же его у просто организованных форм, наверное, легче. Когда это будет сделано, появятся новые возможности борьбы с болезнями и вредителями сельского хозяйства.

Даже паразиты косвенно могут сослужить человеку добрую службу. В 1934 году зоолог Ч. Везенберг-Лунд, работавший в Дании, напал на необычно крупных прудовиков (одна из самых распространенных форм пресноводных моллюсков). Поначалу ученый подумал, что перед ним новая, еще никем не описанная разновидность, но, произведя вскрытие животных, обнаружил, что все они обильно заражены личинками плоских червей — трематод. Паразиты и были виновниками больших размеров моллюсков.

С того времени, как впервые стал известен подобный факт, явление увеличения размеров тела под влиянием паразитов (его назвали гигантизмом) обнаружили у многих других животных. Крысы, кровь которых была заражена трипанозомой Леви, достигали размеров крупной кошки; мыши и хомяки, пораженные личинками одного из ленточных червей, вместо того чтобы худеть, сильно жирели. В ряде случаев даже ягнята от присутствия нематод быстрее прибавляли в весе. Вот вам и истощение паразитом своей жертвы! Нечто сходное открыли и у растений.

Перспективы возможного хозяйственного использования этих неожиданных способностей некоторых паразитов ясны без пояснений. Если бы, скажем, удалось сыскать подходящего паразита, безвредного для человека, и ввести его, скажем, бычкам или свиньям, то мы получили бы лишние тонны мяса. На Западе попытки подобного рода уже делаются по отношению к устрицам.

Однако для достижения желанной цели вовсе нет необходимости заражать животных самими паразитами. Достаточно выделить из них вещество, побуждающее к сильному росту, и впрыснуть его соответствующим восприимчивым "хозяевам". А еще лучше точно установить его химическую природу и научиться синтезировать промышленным способом. Этим ученые сейчас и занимаются.