Онтогенез. От клетки до человека - Джейми Дейвис

Влияние симбиотических бактерий кишечника на иммунную реакцию не ограничивается обеспечением их собственного выживания. Мыши, развивающиеся в стерильных условиях и лишенные кишечных бактерий, имеют странную и дефективную иммунную систему,[329] уязвимую к атакам разных микроорганизмов, в том числе никак не связанных с кишечником. Складывается впечатление, что фрагменты поверхности некоторых кишечных бактерий, включая Bacteroides fagilis, которые заселяют кишечник почти сразу после рождения, оказывают сильное влияние на созревание различных популяций Т-клеток во всем организме, изменяя баланс между теми клетками, которые запускают иммунные реакции, и теми, которые развивают толерантность к различным раздражителям. Если нормальное развитие иммунной системы зависит от контакта с безобидными бактериями (возможно, не только с Bacteroides fagilis, но и с сотнями других бактерий), то это может объяснить, почему повышение уровня гигиены, к которому мы так стремимся, сопровождается повышением частоты таких заболеваний, как астма, которая свидетельствует о дисбалансе иммунной системы и вызывается такими безвредными веществами, как пыль, шерсть животных и пыльца.[330] Еще одно изменение, связанное с гигиеной, – это практически полное избавление от глистов. Люди и паразитические черви развивались вместе в течение долгого времени, и, как теперь выясняется, глисты меняют баланс иммунной системы, по сути успокаивая ее, что идет на пользу как паразитическим червям, так и их хозяевам. Животные и, вероятно, люди без глистов проявляют иммунную гиперактивность в гораздо большей степени, чем животные с некоторым количеством паразитических червей (конечно, когда их слишком много, это тоже плохо).

В организме человека две основные системы обучения – мозг и адаптивная иммунная система – начали совместную деятельность по созданию четвертого уровня защиты в дополнение к трем уровням, которые есть у всех позвоночных. Даже у других млекопитающих инстинктивный и приобретенный груминг, а также избегание гнилой пищи позволяют мозгу помочь защитным системам, просто ограничивая контакт особи с опасными микробами. Человеческий мозг, способный систематически исследовать мир и передавать знания следующим поколениям, добавил сюда новое измерение поведенческой защиты. Самые опасные занятия с точки зрения заражения – это прием пищи и питье, потому что всегда есть риск, что еда и вода содержат опасные микроорганизмы, например возбудителей сальмонеллеза или холеры. Наши древнейшие культурные открытия – термическая обработка пищи, кипячение воды или употребление ферментированных напитков – резко снизили опасность заражения. Скорее всего, не случайно все цивилизации, создавшие крупные, густонаселенные города, изобрели чай, эль или что-то подобное. Относительно недавно, после открытия бактерий и путей заражения ими, люди стали строить водопроводы для подачи чистой воды и канализацию для отведения грязной. Это лежит в основе благополучного существования городов с миллионным населением. Разработка вакцин, антибиотиков и противовирусных соединений еще больше усилила безопасность как отдельных людей, так и целых популяций. Несомненно, нас ждут новые опасности: возбудители болезней эволюционируют быстро, а благодаря глобальному туризму еще и распространяются по миру со скоростью лесного пожара. На нашем уровне развития цивилизации мы полностью зависим от этого четвертого, научно-культурного уровня защиты. Если человечество как вид когда-нибудь откажется от активных научных исследований, оно вскоре заплатит страшную цену.

Развитие разума, о котором мы поговорим в последней главе, и развитие иммунной системы, которое мы только что обсудили, – важнейшие события, связанные с развитием, которые происходят после рождения. Так и должно быть, ведь они связаны со взаимодействием новорожденного с непредсказуемой средой. Продолжительность их развития еще раз говорит о том, что развитие человека ни в коем случае не заканчивается рождением. И разум, и иммунная система продолжают развиваться всю жизнь, откликаясь на жизненный опыт. По мере развития организм также должен оберегать себя от повреждений и ежедневного износа. Об этом «техобслуживании» и его связи с эмбриональным развитием мы сейчас и поговорим.

Учителя биологии любят играть со своими учениками в одну игру: они просят их дать определение жизни, придумать простой критерий того, является ли тот или иной объект живым или нет. В нее можно играть на всех ступенях обучения от начальной школы до аспирантуры и далее, и каждый раз этот вопрос порождает очень похожие споры (основная разница заключается в том, что аспиранты используют много умных слов, считая, что они придают их доводам убедительности).

Даже ученики начальной школы быстро отбрасывают такие ложные критерии, как способность двигаться, указывая на неподвижные живые организмы, например кораллы, и подвижные неживые объекты, например капли дождя. Нетрудно понять и ложность такого критерия, как реакция на стимулы: живые грибы не реагируют на прикосновение, а неживые мышеловки очень даже реагируют. Нередко определяющей характеристикой жизни называют способность к размножению. Об этом можно прочитать даже в учебниках биологии, хотя, казалось бы, их авторы должны были бы разобраться, что к чему. Несостоятельность этой идеи очевидна: если довести ее до логического завершения, то придется отнести к неживой природе красные кровяные клетки, мулов, рабочих муравьев и женщин после менопаузы. Более продвинутые студенты предлагают в качестве критерия способность к самоорганизации, но и это не панацея: некоторые неживые объекты, такие как кристаллы, ячейки конвекции, а также волновые структуры некоторых химических реакций (например, реакции Белоусова – Жаботинского[331]), проявляют по крайней мере некоторые признаки самоорганизации.

Тем не менее одна универсальная особенность живого мира все-таки есть. Это способность живых организмов использовать полученную извне энергию для поддержания и обновления организма. В такой форме этот критерий предложил Пьер Луиджи Луизи,[332] который основывался на более ранних формулировках Александра Опарина и Жака Моно (все эти ученые внесли огромный вклад в наше понимание феномена возникновения жизни). Необходимость в обновлении отчасти связана со случайными внешними повреждениями, которым подвержены все организмы, а отчасти – с непрочностью, по природе свойственной материалам нашего тела. Эта непрочность выражается в том, что, даже когда тело не подвергается ударам, укусам, ссадинам или ожогам, его молекулы лишь недолго выживают в химическом «котле» клетки и должны часто заменяться. Такая непрочность свойственна и рукотворным объектам, отдельные части которых приходится многократно заменять в течение срока службы. Разница в том, что такие объекты не способны сами создавать и встраивать в себя новые компоненты. Если в машине надо заменить тормозные колодки, мне нужно заказать их у поставщика и установить вручную. К сожалению, если я просто занесу необходимые материалы или новые колодки в гараж, моя машина не сможет сама заменить изношенные части, пока я буду заниматься своим делом. Эта способность к самоподдержанию и обновлению и представляет собой абсолютную разницу между живыми существами и неживыми машинами, как мы понимаем ее сегодня. Возможно, это различие будет валидно, даже если в один прекрасный день нам удастся построить самонастраивающуюся и самоподдерживающуюся машину, так как такую машину будет вполне резонно считать живым организмом.