История иммунной системы

«Большой взрыв» в иммунобиологии

В ходе совместной эволюции с организмами-хозяевами патогенные организмы постоянно вырабатывают новые стратегии, чтобы обойти иммунную систему хозяев. Эта гонка происходит между бактериями и бактериофагами, водорослями и вирусами, амебами и бактериями, листьями табака и вирусами табачной мозаики, стрекающими и патогенными одноклеточными, обитающими в морской воде, дрозофилами и осами-паразитами, летучими мышами и коронавирусом, людьми и возбудителями гриппа… короче говоря, повсеместно и постоянно в нашем разнообразном живом мире. Иммунный ответ организма-хозяина адаптируется к изменениям, происходящим в возбудителе, а тот, в свою очередь, путем мутаций и естественной селекции вырабатывает новые стратегии, чтобы избежать иммунной системы хозяина. Это называется иммунным уклонением.

Чем дольше продолжалось эволюционное развитие многоклеточных, тем заметнее становилось отставание животных, людей и растений от микробов. Это отставание эволюционные биологи называют разрывом поколений. Микроорганизмы получали всё большее преимущество по сравнению с многоклеточными. Это объясняется тем, что они могут быстрее размножаться, чем более сложные живые существа. Смена поколений у них происходит намного чаще, чем у более развитых организмов-хозяев.

Для того чтобы эволюционная адаптация сохраняла свою эффективность, она должна передаваться по наследству из поколения в поколение. У многих бактерий и других одноклеточных время смены поколений составляет несколько минут. Изменения и новшества могут быть зафиксированы в генетическом материале намного быстрее, чем у людей, животных или растений. Если исходить из того, что период смены поколений у Homo sapiens составляет 20 лет, то у бактерий этот процесс происходит в 500–600 тысяч раз оперативнее. Их эволюционные карманные часы тикают в бешеном темпе, оставляя далеко за спиной человеческие ходики с маятником.

Поэтому если задать себе вопрос, почему позвоночным животным понадобилась адаптивная иммунная система с антителами, то ответ будет таким: потому что многоклеточные формы жизни обязаны были найти способ компенсировать эволюционный недостаток по отношению к микробам, вызванный разрывом поколений. Только адаптивная иммунная система обеспечивает долгоживущему организму способность давать краткосрочный ответ в рамках имеющихся генетических возможностей на быструю эволюцию возбудителей болезней.

Рыба палеозойской эры впервые выработала в себе антитела и тем самым положила начало эпохе адаптивных иммунных систем

Нам мало что известно о позвоночном животном ордовикского периода ранней палеозойской эры, которое 450 миллионов лет назад впервые создало некую форму антител и тем самым положило начало адаптивной (приобретенной) иммунной системе. В соответствии с одной из наиболее распространенных эволюционных теорий это была уже вымершая к настоящему времени челюстная рыба. Только формы жизни, которые стали потомками этой палеозойской рыбы, обладали этим иммунным новшеством и могли производить антитела. Это относится ко всем позвоночным животным, у которых есть челюсти, начиная с рыб, амфибий и рептилий и заканчивая птицами и млекопитающими, включая и нас самих. Лишь у бесчелюстных позвоночных, не имеющих прямых родственных отношений с этой палеозойской рыбой, отсутствует адаптивная иммунная система. Практически все эти животные из группы круглоротых вымерли. Сегодня они представлены только миногами и миксинами.

Появление первых антител 450 миллионов лет назад биологи сравнивают с Большим взрывом. С этого началась естественная история антител.