Вирусы и наша защита, иммунная система, — очень занимательные создания.

Вирусы

Вирус по сути (тут и дальше я достаточно сильно упрощаю объяснение) это всего лишь набор генетической информации в оболочке. Кусок данных. Он что-то среднее между живым и неживым. С одной стороны у вируса нет обмена веществ и возможности самому размножаться. С другой стороны — у него есть свои гены, размножение через паразитирование, эволюция.

Задача вируса — попасть в организм, найти подходящую клетку-хозяина и проникнуть в неё. Потом вирус заставляет клетку производить много своих копий. В конце-концов вирус покидает клетку-хозяина и она погибает. Новые копии вируса ищут новые клетки.

Некоторые вирусы действуют еще хитрее. Они встраиваются в клетку, но не заставляют ее производить свои копии и не разрушают её. Вместо этого вирус скрытно встраивается в геном клетки. Клетка размножается, но каждый потомок несет “закладку” — встроенный геном вируса. В будущем из-за какого-то события “закладка” может сработать и вирус перейдет в активную стадию размножения.

Вирусы видоизменяются, адаптируясь и пытаясь обойти защиты организмов. Но при этом вирус, разумеется, не разумен — это всего лишь кусок информации описывающий сам себя. И это делает всю ситуацию очень красивой.

Это очень много разных кусочков информации, которые взаимодействуют с миром: более приспособленные размножаются больше (за счет хозяев), менее — исчезают. Этот базовый отбор (и гигантское количество разных вариаций/попыток) приводит к изменениям вирусов, которые нам кажутся сверхъестественно умными (а ведь если “цель” вируса максимально размножится, то он должен быть одновременно и очень вирулентным и одновременно не убивать хозяина).

Отбор это очень сильный инструмент: пробовать разные штуки, неудачные сразу убирать, удачные продолжать развивать.

Иммунная система

С вирусами и другими угрозами организма борется наша иммунная система. Это сложный механизм с разными уровнями защиты (я был поражен насколько этих уровней много и их связностью). Пара штук особенно удивили.

• Одни из основных элементов иммунной системы — белые кровяные клетки (лимфоциты). На каждой такой клетке есть молекула-рецептор (белок). Этот рецептор позволяет связываться клетке с другими молекулами. И рецептор у каждой клетки индивидуален и отличается по форме. Это как уникальный ключ, который подходит только к определенному замку. Когда клетка-лимфоцит находит другую клетку с которой может связаться (например это микроб или поврежденная клетка своего организма), то лимфоцит активируется и уничтожает её (или призывает другие иммунные клетки). Активированный лимфоцит начинает размножаться и производит больше своих копий с таким же рецептором.

У нашего организма (и у животных, растений и т.д.) уже изначально в геном заложена информация об иммунных клетках с определенными “ключами”, молекулами-рецепторами. Когда мы рождаемся — они уже есть. Это “эволюционная память” всех тех прошлых болезней, с которыми наши предки сталкивались миллионы лет назад.

• Но врожденный иммунитет работает только для угроз, про которые организм уже “знал” на момент создания. А внешние угрозы (вирусы, бактерии и т.д.) тоже эволюционируют и делают это быстрее. И тут организм вытаскивает новый козырь.

Организм создает различные иммунные клетки и генерирует им рецепторы случайно. Гены перетасовываются так, что каждая клетка получает свой уникальный случайный рецептор. Но нам же надо сделать, чтобы они не атаковали сам организм и его нормальные клетки. Для этого каждая новая клетка со случайным рецептором тестируется на реакцию на здоровые клетки. Если реакция есть (то есть связывание происходит), то это клетка уничтожается. В результате получается набор иммунных клеток cо случайными рецепторами, которые заведомо не могут связываться со здоровыми клетками организма — только с поврежденными или внешними. А по скольку рецепторы случайны — они могут сработать на угрозу, про которую организм на момент создания не знал совсем. Как же это круто!

• А есть еще например дендритные клетки. Когда в организм попадает угроза, сначала срабатывает врожденный иммунитет — базовая линия обороны. Эта система узнает о проблеме быстро, но узнает угрозу с меньшей точностью и с меньшей эффективностью может ей противостоять (в отличие от специфических клеток приобретенного иммунитета). Одна из следующих линий обороны — дендритные клетки. Они находят (с помощью множества своих рецепторов) подозрительные клетки. Потом она их уничтожает, обволакивает и несет в места скопления других иммунных клеток (например к лимфоузлу). Там дендритная клетка начинает специальным образом показывать “съеденного” врага всем другим иммунным клеткам (у которых, как мы помним, множество разных случайных рецепторов). Большинство иммунных клеток не подойдут, но некоторые — сработают (сцепятся). Сразу после этого эти клетки, которые подошли, начинают активно размножаться и отправляются к месту вторжения.

То есть дендритные клетки это мост между быстрым ответом нашего врожденного иммунитета и более медленным специфическим и точным ответом иммунитета приобретенного.

Но и это еще не всё. У дендритной клетки есть еще одна защита. Когда она показывает “съеденную” чужую клетку, то другие иммунные клетки проверяют наличие определенных других флагов, которые подтверждают, что захвачен был именно вредоносный микроб. И если такого флага нет, то иммунная клетка, которая связалась с дендритной, не начинает размножаться. Наоборот — она “выключается” и перестает производить иммунный ответ. То есть если в организме появилось что-то новое, но не опасное или нужное — иммунный ответ на эту штуку подавляется.

И это все очень упрощенный и базовый взгляд на небольшую часть нашей иммунной системы. У нас есть еще куча разных клеток (например помогающие или клетки подавляющие иммунный ответ), есть клетки реагирующие на различные угрозы: вирусы, бактерии, паразиты. Есть действия самого организма целиком, например поднятие температуры (патогены медленнее размножаются, так как приспособлены к нормальной температуре). Есть иммунные клетки, которые защищают не только наши клетки, но еще и сторонние и полезные бактерии в кишечнике от чужих вредных нежелательных бактерий. Если всё интересно, то рекомендую книгу “Невероятный иммунитет” Дэниэла Дэвиса.

Это очень сложная многоуровневая красивая система. Сбалансированный ансамбль связей и реакций, главная цель которого — защитить нас он любых угроз. Завораживающая штука.