Наука о живом. Современные концепции в биологии

Распознавание антигена. Даже когда речь шла об образовании антител (процессе, в своей основе гораздо более простом, чем иммунный ответ клеток), решение информационной проблемы — каким образом распознается антиген и каким образом синтезируется точно комплементарная к нему структура — было далеко не очевидным. Проблема эта была бы не столь сложной, если бы разнообразие антигенов было ограниченным и требовало образования того или иного антитела из ограниченного числа возможных вариантов, но трудность заключается в том, что антигены столь же разнообразны, как разнообразны сами живые организмы, а организм способен вырабатывать антитела даже против прежде не существовавших антигенов — например, против синтезированных органических соединений, которые каждый год производятся во все большем изобилии и способны придавать антигенные свойства любой макромолекуле, стоит им к ней прикрепиться. До возникновения молекулярной биологии проблема не представлялась такой уж головокружительно сложной — тогда предполагалось, что антиген может сам сообщать структуру необходимого антитела, т. е. что он способен сам давать информацию, управляющую синтезом молекулы антитела, и что молекула антитела может строиться вокруг антигена и непосредственно на его поверхности, получая, таким образом, точно комплементарную к нему структуру. Крупнейший американский химик-теоретик Лайнус Полинг одно время считал такой процесс вполне возможным и придумал остроумную модель того, как молекулы антител в присутствии антигена сами меняют свою форму. Это было инструктивной, или «ламаркистской», интерпретацией всего процесса, весьма согласной со здравым смыслом, но когда {116} стало ясно, что информация не может передаваться от белка к белку, а передается только от нуклеиновой кислоты к белку, пришлось искать какое-то другое объяснение. Одна из возможностей такова: в процессе своего развития лимфоидные клетки случайным образом становятся столь разнообразными, что каждому возможному антигену уже соответствует какая-то лимфоидная клетка, а следовательно, и потенциальный «клон», т. е. целый ряд поколений лимфоидных клеток, способных вырабатывать комплементарные к этому антигену антитела. Такое разнообразие может возникнуть путем мутаций в линии клеток, ведущей от оплодотворенного яйца к миллиардам лимфоцитов взрослого организма, или же путем мутаций в каком-то более мелком, чем ядро, компоненте клетки. В любом случае такой предполагаемый процесс означает, что лимфоидные клетки, обладающие колоссальным количеством потенциально возможных реакций, уже имеются в наличии и только ждут встречи с антигеном, чтобы полностью развернуть свою активность. Это объяснение несомненно дарвинистское, т. е. оно опирается на случайные изменения и на отбор, и весьма показательно, что одна из самых первых научных статей по этому вопросу, вышедшая из-под пера Нильса К. Ерне, была озаглавлена: «Теория естественного отбора в образовании антител». Однако предположение о случайных вариациях в линии клеток, возникающих из зиготы и порождающих взрослые лимфоидные клетки, — не единственная возможность; вполне вероятно, что вся информация, необходимая для того, чтобы обеспечить выработку антител, уже содержится в оплодотворенном яйце и затем поровну распределяется во всех происходящих от него лимфоидных клетках. На первый взгляд это кажется, пожалуй, чересчур сложным, но только До тех пор, пока мы не вспомним о колоссальном разнообразии и тонкости информации, закодированной в ядре зиготы, — например, о том, что все сложности женского поведения (в той мере, в какой они запрограммированы) заложены в коде мужской зиготы (и наоборот) и ожидают момента, когда они будут высвобождены и активизированы соответствующим внешним стимулом, или же о тех почти невероятно тонких нюансах процесса развития, которые позволяют {117} сказать, что нос у младенца точь-в-точь мамин, а улыбка совсем как у дядюшки. Если такое предположение верно, из него следует, что антиген воздействует на лимфоидную клетку почти точно таким же способом, каким действует зародышевый индуктор (см. гл. 9), и так же, как последний, пробуждает в реагирующей на него клетке ту или иную из заложенных в ней возможностей.

Иммунологию, выросшую в ясном осознании знаменитой догмы молекулярной биологии о направлении потока информации, один из ее основоположников — австралийский вирусолог и иммунолог Фрэнк Макфарлейн Бернет — назвал «новой иммунологией». Поскольку проблемы, с которыми сталкиваются обе эти науки, в определенном аспекте почти родственны, не удивительно, что микробиологи, например Жак Моно и Джошуа Ледерберг, тоже оказались среди тех, кто сыграл немалую роль в основании этой новой науки. Пожалуй, величайший вклад Бернета в биологию заключается именно в том, что он заставил иммунологов заново пересмотреть весь механизм иммунного ответа в свете популяционной динамики лимфоидных клеток и навсегда отбросить его ламаркистскую интерпретацию.