История иммунной системы

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.

Прогрессивные иммунные функции данио рерио

Рыбки данио рерио, как и дрозофилы, часто исполь­зуются в современной иммунологии в качестве модельных организмов. В первые 4–6 недель своей жизни молодые рыбки полагаются исключительно на врожденную клеточную иммунную систему и еще не обладают возможностью выработки антител. Затем у них появляется адаптивная, или приобретенная, иммунная система, после чего рыбы живут еще от двух до пяти лет.

Клеточная иммунная система данио рерио оснащена теми же основными видами «оружия», что и наша. Она составляет основу эффективного и постоянно действующего врожденного иммунитета, который, подобно крепостным стенам, охраняет здоровье морских обитателей от вредных воздействий извне. Так называемые неспецифические цитотоксические клетки (NCC) данио рерио являются еще более близкими аналогами наших естественных киллеров, чем их более древние прототипы у оболочников. Неспецифическими их называют потому, что они не специализируются на борьбе только с определенными видами возбудителей, например с бактериями. Слово «цитотоксические» означает, что они способны отравлять и убивать клетки, которые подверглись бактериальному или вирусному заражению, имеют повреждения ДНК или могут переродиться в раковые. Таким образом, они играют в иммунной системе роль «полиции здоровья».