История иммунной системы

В центральноевропейских озерах, ручьях и реках обитают пресноводные полипы. Эти мелкие представители стрекающих достигают в длину не более трех сантиметров. Как и медузы, они свободно плавают в толще воды.

550 миллионов лет назад, в начале палеозойской эры, стрекающие столкнулись с новой для тех времен проблемой. Будучи многоклеточными животными, обитающими в море, они подвергались многочисленным опасностям. В отличие от амеб, которые образовывали колонии или квазиорганизмы, стрекающие были первой животной формой жизни, представители которой не просто состояли из множества клеток, но и имели определенную структуру тела. У них уже сформировались специализированные клетки и ткани, а также простейшие органы. Им требовались иммунные функции, которые распространялись бы на весь организм. В отличие от примитивных организмов, состоявших из клеток одного типа, им было труднее отличать свои клетки от чужих, которые могли быть потенциально опасны. Чем больше в организме специализированных клеток и тканей, тем сложнее протекают молекулярно-биологические процессы различения своих и чужих клеток. А это одна из самых важных задач иммунной системы как места соприкосновения организма с окружающей средой.

Стрекающие: медузы, кораллы и пресноводные полипы

Стрекающие состоят из двух слоев клеток. Внутренний слой — гастродермис — выстилает пищеварительную полость. Он содержит клетки, вырабатывающие пищеварительные энзимы (как и у нас). Кроме того, там имеются клетки, усваивающие переваренную пищу. Для этого используется уже знакомый нам процесс фагоцитоза: клетки обволакивают кусочки пищи со всех сторон, заключая их внутри себя. Тот же принцип используют амебы и фагоциты нашей иммунной системы для уничтожения возбудителей болезней.

Дополнительно в состав пищеварительной полости стрекающих входят так называемые цилии (реснички) — бахромчатые отростки, которые своими колебаниями создают поток жидкости, перемещающий кусочки пищи. Глядя на медузу, легко себе представить, как все эти процессы происходят внутри нее. Пищеварительная полость стрекающих — это не что иное, как прототип нашего желудочно-кишечного тракта. Желудок и кишечник человека — это лишь утолщения и сужения пищеварительной полости, которые облегчают усвоение пищи. Эта единая покрытая изнутри слизью полость, где осуществляется пищеварение, проходит ото рта до заднепроходного отверстия и открывается с обоих концов наружу. А вот то, что проникает сквозь стенки желудочно-кишечного тракта внутрь организма, подвергается строгому контролю со стороны клеток слизистой оболочки. Для многих такой взгляд на вещи может показаться непривычным, но с точки зрения биологии внутренняя поверхность желудочно-кишечного тракта фактически является наружной. Как это и было сотни миллионов лет назад у книдарий.

Наружный слой клеток у стрекающих называется эпидермисом. Это ранний прототип кожи. Он представляет собой внешнюю границу организма с окружающей средой. Виды, которые, подобно стрекающим, обитают в воде, в буквальном смысле омываются окружающей средой. Они подвергаются ее особенно интенсивным воздействиям. И тут мы подходим к чрезвычайно важному эволюционному аспекту, которые связан с центральным вопросом «почему?» в иммунологии. Он звучит так: почему стрекающие уже более 500 мил­лионов лет назад открыли первую комплексную клеточную иммунную систему в животном царстве? Ответ таков: они должны были научиться защищать себя от «чужого» в своем окружении. В противном случае они бы вымерли.

И действительно, эволюционная необходимость наличия эффективной иммунной системы вытекает из того факта, что у стрекающих впервые среди других животных форм появилось настоящее анатомическое строение. Правда, их тела были мягкими. У них не было ни внутреннего скелета, как у нас, ни внешнего, как у насекомых, сороконожек, пауков, раков, скорпионов и ракушек. Их эпидермис еще не обладал свойствами наружного защитного барьера, как у высших животных, включая и нас с вами. Клетки эпидермиса, которые находились в постоянном контакте с водой, подвергались непосредственному воздействию патогенов в виде бактерий, вирусов и других одноклеточных, из которых состоял микропланктон. Это обстоятельство привело к стремительному развитию иммунной системы стрекающих. Вдобавок некоторые представители этого типа имеют очень большую продолжительность жизни. Глубоководные кораллы могут достигать возраста 4 тысяч лет. Тот, кто хочет прожить так долго в воде, кишащей микробами, должен иметь хорошую защиту.