Врожденные свойства антимикробной защищенности людей, мудрые ошибки
Каким же образом возникают в природе различия между организмами по их способности противостоять заразным микробам? Ответ нам известен — это зависит от индивидуальных и видовых особенностей молекулярной конституции. Но почему разные виды и даже разные особи одного и того же вида имеют неодинаковое молекулярное устройство? Современная наука имеет ответ и на этот вопрос благодаря новейшим достижениям молекулярной генетики (раздела молекулярной биологии), изучающей биохимические основы наследования свойств в процессе самовоспроизведения в потомстве, свойственного всем живым существам.
Регулярное самовозрождение в потомстве - основа существования всех форм живой материи, от самых простых (вироидов) до наиболее сложных (высших позвоночных и человека). Сущностью этого процесса является прежде всего самовоспроизведение главнейших молекул любого живого организма — его специфических полинуклеотидов.
У всех живых существ макромолекулы полинуклеотидов построены по единому типу. Но у разных организмов они имеют большие или меньшие отличия от типовой схемы. Самобытная структура каждой полинуклеотидной молекулы образует специфическую программу воспроизведения как ее самой, так и всех других вспомогательных частей соответствующего организма. Естественно, эта важнейшая молекула не проста по своему устройству, она состоит из множества разных химических «деталей», скомпонованных друг с другом в весьма замысловатых сочетаниях. Самовоспроизведение такой сложной структуры не обходится без ошибок, тех или иных погрешностей, следствием которых являются структурные и соответственно функциональные изменения молекулы полинуклеотида, а также кодируемых им программ биосинтеза других частей организма - молекулярных, клеточных, тканевых. Этими ошибками и обусловлены так называемые мутации — присущие всему живому свойства изменчивости. Мутации встречаются не столь уж часто: в каждом поколении любого вида из 10000 организмов как минимум один имеет хотя бы одно мутантно измененное свойство. Далеко не все мутации положительны. Наоборот, многие из мутантных изменений уродуют организм, делая его слабо жизнеспособным. Однако другие мутации оказываются спасительными.
Пример тому - особенности молекулярного устройства организма, делающие его устойчивым к заразным микробам. Уничтожая всех сородичей данного мутанта, микробы в таких случаях не в состоянии поразить его самого и соответственно всех его потомков, наследующих данную положительную мутацию, поскольку она обусловлена упомянутыми ошибочно возникшими, но оказавшимися спасительными особенностями структуры их основной структуры - полинуклеотида. Так, в ходе противоборства с микробами осуществляется естественный отбор конституционально иммунных организмов. В конечном итоге при неизбежно постоянном натиске соответствующих микробов мутантные организмы и их потомки образуют то стойкое большинство популяций которое продолжает жизнь данного биологического вида, обреченного, казалось бы, судя по первым массовым потерям, на неизбежную гибель. Приведем примеры.
Европейские переселенцы когда-то привезли в Австралию домашних кроликов. Условия жизни для них оказались очень благоприятными: на этом континенте ведь не было ни лисиц, ни волков, ни пернатых хищников, ни других естественных врагов. Одичав, эти грызуны вскоре расплодились настолько, что заселили почти всю территорию континента. В 40-х годах XX века их численность достигла 800 млн. особей. Они съели на пастбищах всю траву, так что нечем было кормить домашний скот. Поэтому правительство Австралии приняло решение уничтожить кроликов с помощью биологических, самых эффективных средств, а именно искусственно заразить их вирусами миксоматоза, то есть создать среди них эпидемию очень опасной болезни для животных данного вида.
Сразу же после начала эпидемии численность кроликов уменьшилась более чем в 10 раз. Однако оставшиеся в живых кролики вскоре дали приплод, так что пришлось снова применить против них те же самые вирусы, но эффект оказался уже намного меньшим. При заражении вирусами третьего поколения кроликов результат был совсем ничтожным. Потомство кроликов, выживших при двух первых эпидемиях, было уже абсолютно невосприимчиво к вирусам миксоматоза.
Такая же ситуация возникла, когда в Африку из Америки впервые были случайно занесены заразные грибки — паразиты кукурузы. Они очень скоро распространились по всему континенту, производя колоссальные опустошения на кукурузных плантациях. Вместо прежде обильных нив земледельцы с ужасом видели массу чахнущих и погибающих растений, среди которых встречались лишь одиночные организмы, не тронутые болезнью. Кто-то собирал эти немногочисленные початки, чтобы утолить голод. Но счастливым по-настоящему оказался тот, кто сберег эти зернышки для будущего посева, так как выросшие из них растения тоже не поддавались болезни. Стойкость к заразным грибкам являлась их наследственным свойством, которое передавалось и последующим поколениям, благодаря чему возник новый сорт кукурузы, не подверженный опасным микробам. Именно способом неосознанной селекции испокон веков возникали сорта растений и породы животных, иммунные к наиболее опасным и губительным заразным болезням.
Таким же образом формировались и врожденные свойства антимикробной защищенности людей, причем у них этот процесс проходил намного интенсивнее, чем у животных, поскольку столкновения людей с патогенными микробами происходили намного чаще, чем у организмов других видов. Как мы уже знаем, свыше 500 видов различных болезнетворных микробов угрожают человечеству только в настоящее время. А сколько их было в прошлом? Точного ответа мы дать не можем, но несомненно больше, чем у любого из животных видов. И в этом нет ничего удивительного: человечество имеет очень широкий круг контактов с населяющими Землю живыми существами, в том числе и с микробами. Ведь в отличие от животных человек уже давно освоил все континенты, моря и океаны, вступив во взаимодействие практически со всеми живущими на Земле микроскопическими паразитами. Эти контакты очень нередко приводили к ожесточенному противоборству.
Еще относительно недавно, в XVIII и даже в XIX веке, инфекционные заболевания были главной причиной преждевременной смерти людей. Свыше 40% людей умирали от этих болезней в раннем детском возрасте, не дожив до 5 лет. Продолжали жить, оставляя потомство, только те, кто был надежно защищен от губительного действия микробов.
Вскоре после первой мировой войны около 20 млн. человек (1% тогдашнего населения планеты) погибли от драматически знаменитой эпидемии, вызванной испанской разновидностью вирусов гриппа. В 1952 г. только малярией были поражены 250 млн. человек, то есть 6,3% населения земного шара. А всего на нашей планете ежегодно тем или иным инфекционным заболеваниям подвергается свыше 1 млрд. человек. В США из числа обращающихся за медицинской помощью 20% составляют инфекционные больные. Велик еще натиск болезнетворных микробов на человечество даже в наше время.
И хотя в прошлом ситуации были намного более жестокими, приходится признать, что и сейчас паразитические микробы, как это видно из вышеприведенных данных, продолжают испытывать каждого из нас на жизнеспособность, связанную со свойствами молекулярного устройства наших тел, создающими врожденный иммунитет. Тем самым микробный паразитизм и стимулируемый им конституциональный, врожденный иммунитет выполняют решающие функции в системе факторов естественного отбора, направляющих процессы биологической эволюции, которыми создано существующее многообразие живых форм, в том числе и самого человека. Этот процесс продолжается, и он не остановится до тех пор, пока существуют микробы, способные вторгаться в другие организмы и кормиться продуктами чужого биосинтеза.