Паразиты. Тайный мир - Циммер Карл (читаем книги .TXT) 📗
• • •
Только у позвоночных есть иммунная система, которую я до сих пор описывал, с вечно адаптирующимися В- и Т-клетками. Беспозвоночные животные (все что угодно — от морских звезд до омаров и земляных червей, стрекоз и медуз) отделились от наших предков более 700 млн лет назад и успели изобрести собственные мощные защитные механизмы. В насекомых, к примеру, чужаки обволакиваются слоем клеток, источающих яды. Со временем эти клетки формируют вокруг паразита удушающий герметичный кокон. Естественно, паразиты, специализирующиеся на беспозвоночных, приспособились к такой иммунной системе, изобрели собственные уловки, не менее хитроумные, чем те, что применяют паразиты человека.
Пожалуй, лучше всего эта система изучена на примере паразитической осы Cotesia congregate. Эта небольшая оса размером с комара использует в качестве хозяина гусеницу бражника — толстую зеленую гусеницу с черными крючками на ножках и оранжевым шипом, который торчит из заднего ее конца, как рог. Ученые так тщательно исследовали эту пару хозяин — паразит потому, что гусеница бражника — очень серьезный вредитель, пожирающий и табак, и помидоры, и другие овощи. Она к тому же весьма велика, что позволяет ученым лучше понять, что происходит у нее внутри.
Атака котесии настолько стремительна, что вы вряд ли ее заметите. Оса приземляется на рогатую гусеницу, немного поднимается по ее боку и втыкает в будущего хозяина свой шприц-яйцеклад. Гусеница может поизвиваться немного, пытаясь избавиться от осы, но ее усилия бесполезны. Внутри гусеницы из осиных яиц вылупляются сигарообразные личинки. Они пьют кровь хозяйки и дышат через серебристые вздутия на заднем конце. Иммунная система гусеницы бражника весьма чувствительна, но осиная молодь без помех занимается своими делами. Однако бездействием иммунной системы хозяина личинки осы обязаны не себе: сами бы они не справились. Для этого им необходима помощь матери.
Оса-мать вводит яйца в гусеницу в виде густой смеси, похожей на суп. Жизнь яиц и личинок полностью зависит от этого «супа»: если вынуть яйца, удалить с них жидкость и снова поместить в гусеницу, иммунная система хозяйки поднимет тревогу и очень скоро мумифицирует яйца. Паразит остается в живых благодаря плавающим в «супе» миллионам вирусов. Эти вирусы мало чем напоминают знакомые нам разновидности — к примеру, те, что вызывают простуду. Вирус простуды странствует от хозяина к хозяину, внедряется в клетки слизистой оболочки носа и горла и приказывает протеинам клетки производить новые копии вируса. Другие вирусы, такие как ВИЧ, заходят так далеко, что вклеивают собственные гены в ДНК клетки-хозяина и уже оттуда управляют производством собственных копий. Некоторые (очень немногие) заходят еще дальше: их хозяева рождаются уже со встроенной в их гены ДНК вируса и передают ее своему потомству.
Вирусы у ос-паразитов еще более необычны. Осы рождаются с вирусным генетическим кодом, рассредоточенным среди множества ее хромосом. У самцов инструкции остаются в разрозненном виде. Но, как только самка в куколке начинает принимать взрослую форму, вирус просыпается. В определенных клетках ее яичников куски генома вируса вырезаются из ДНК осы и сшиваются воедино, как главы разрозненной, но полной вирусной книги. Затем эти гены руководят созданием реальных вирусов — другими словами, цепочек ДНК в протеиновой оболочке, — которые начинают накапливаться внутри ядра клетки. Когда ядро наполняется до предела, клетка лопается, и миллионы вирусов начинают свободно плавать в яичниках осы.
Но оса из-за этого не заболевает. Напротив, она использует эти вирусы как оружие против гусеницы бражника. Когда она впрыскивает их вместе с яйцами в гусеницу, вирусы уже через несколько минут начинают проникать в клетки хозяина. Они захватывают ДНК хозяина и вынуждают его клетки производить чуждые протеины, нехарактерные для гусеницы бражника: эти новопроизведенные протеины наполняют полость тела гусеницы и разрушают ее иммунную систему. Клетки, вместо того чтобы нападать на паразитов, начинают склеиваться друг с другом, а затем просто лопаются. Хозяин остается таким же иммунологически беспомощным, как человек с ярко выраженным СПИДом (его тоже вызывает вирус, «взрывающий» иммунные клетки). Благодаря этим вирусам личинки осы могут вылупиться из яиц и начать расти без помех со стороны хозяина.
Но, в отличие от инфицированного ВИЧ человека, гусеница бражника через несколько дней оправляется от атаки вируса. К этому моменту личинка осы, судя по всему, способна сама, без помощи матери, держать под контролем иммунную систему хозяина. Возможно, они обманывают хозяина, также как трематоды обманывают нас: пользуются для маскировки собственными протеинами насекомого или имитируют эти протеины.
Кажется странным, что вирус делает грязную работу за другой организм и даже уничтожает иммунную систему хозяина только для того, чтобы через несколько дней быть уничтоженным самому. Но не надо забывать, что внутри каждого яйца, которое выживает при помощи вируса, имеется инструкция по изготовлению новых вирусов. В то же время нам, возможно, не следует рассматривать вирус как отдельный организм с собственными эволюционными целями. Истина может оказаться еще более причудливой, потому что ДНК вируса напоминает некоторые из собственных генов осы. Может быть, это наследственное сходство: возможно, вирус происходит от фрагмента ДНК осы, который мутировал таким образом, что перестал участвовать в нормальном процессе копирования и хранения информации. И быть может, не совсем верно называть эти вирусы вирусами — может, просто оса придумала новый способ упаковки собственной ДНК. (Один ученый предложил называть процесс производства этих «вирусов» генетической секрецией.) Если дело обстоит именно так, получается, что паразитическая оса умудряется впрыскивать собственные гены в клетки другого животного, чтобы сделать их более удобным местом для проживания ос.
Может показаться, что эти осы—пришельцы с какой-то иной планеты, но на самом деле они демонстрируют главное свойство, характерное для всех паразитов Земли: паразит находит способ борьбы с иммунной системой, в точности соответствующий особенностям организма хозяина. Погибнет в результате хозяин или останется жив, зависит только оттого, что выгоднее паразиту.
Глава 4. Настоящий ужас. Как паразиты превращают своих хозяев в рабов, пьют кровь и умудряются изменять природное равновесие.
Вы ведь до сих пор не поняли, с чем имеете дело, да? Это совершенный организм. Его структурное совершенапво уступает только его враждебности... Я восхищен его чистотой; его сознание не замутнено совестью, раскаянием или заблуждениями морали.
Слова Эша, обращенные к Рипли («Чужой», 1979)
Рэй Ланкестер испытывал только презрение к Sacculina — рачку, дегенерирующему в определенный момент практически до состояния растения. Ланкестера пугал тот путь вниз по эволюционной лестнице, который проделывало в каждом поколении это существо, и оно стало для ученого воплощением всего отсталого и ленивого в природе. Как ни странно, в настоящее время саккулину можно считать символом того, насколько сложным и специализированным может быть паразит.
Ошибка Ланкестера объясняется не только его ненавистью к паразитам вообще: в его дни биологи вообще мало что знали о саккулине. Эти паразиты действительно начинают жизнь в виде свободно плавающих личинок. Под микроскопом они напоминают слезинки, снабженные трепещущими ножками и парой темных глазков. Во времена Ланкестера биологи считали саккулину гермафродитом, но на самом деле этот паразит бывает двух полов. Личинка-самка первой поселяется в крабе. У нее на ножках имеются органы чувств, способные почуять запах потенциального хозяина; ощутив его присутствие, личинка начинает метаться в воде и движется до тех пор, пока не окажется на панцире краба. Личинка ползет по одной из клешней краба, а тот подергивается в раздражении или в некой форме паники. Личинка добирается до сустава — места на клешне, где твердый экзоскелет гнется и где имеется мягкий промежуток. Там она ищет волоски, растущие на клешне краба так, что каждый волосок закреплен в собственном отверстии. Она вонзает в одно из волосяных отверстий длинный пустотелый кинжал и впрыскивает через него капельку жидкости, состоящую из нескольких клеток. Эта инъекция, занимающая всего несколько секунд, представляет собой вариант линьки — процесса, через который проходят в процессе роста все насекомые и ракообразные. К примеру, сидящая на дереве цикада отделяет от своего тела тонкую оболочку, шкурку, и вылезает из нее наружу. Она выходит на свет с новым экзоскелетом, который сохраняет мягкость достаточно долго и успевает растянуться к тому времени, когда у насекомого происходит рывок в росте. Однако у женской личинки саккулины этот процесс проходит иначе: практически все ее тело становится пустой оболочкой и отбрасывается: то, что продолжает жить, похоже не столько на ракообразное, сколько на микроскопического слизня.
