Без таблеток. Как животные борются с инфекцией
Джейсон Г. Голдман
BBC Future
Пока человечество училось лечить болезни, другие биологические виды уже давно выработали оригинальные способы защиты от них, отмечает корреспондент BBC Future. В чем же заключаются эти способы?
Люди непрерывно ведут войну с болезнями. Мы бомбардируем бактерии антибиотиками, палим по вирусам вакцинами и, чуть что, хватаемся за антибактериальное мыло и обеззараживающий гель для рук. Борьба между людьми и паразитами, как собирательно называют вирусы, бактерии и более крупные организмы, живущие за счет питающего их "хозяина", уходит корнями в далекое прошлое и оказывает на эволюцию не менее сильное влияние, чем хищники, засухи и голод.
Конечно, другие биологические виды тоже сталкиваются с этой проблемой - мы постоянно наблюдаем последствия разрушительной деятельности паразитов для всей природы. Среди тасманских дьяволов (крупное сумчатое млекопитающее) с пугающей быстротой распространяется лицевая опухоль - один из видов трансмиссивного рака. Почти треть мировой популяции лягушек поражена хитридиомикозом - заболеванием, причиной которого является особенно вредоносный грибок под названиемBatrachochytriumdendrobatidis. В некоторых районах Австралии до 90% коал болеют хламидиозом - эта болезнь вызывается бактериями Chlamydiatrachomatis и передается половым путем. Для крупных обезьян, таких как шимпанзе и гориллы (как и для людей), серьезную угрозу представляют лихорадка Эбола, пневмония и ряд других заболеваний.
Вполне естественно, что в таких условиях животным пришлось выработать механизмы защиты от болезней задолго до того, как мы научились решать эту проблему с помощью таблеток. Так какие же механизмы защиты сформировались у других биологических видов?
Лосось и вши
Лосось призвал на помощь целую армию спасателей. У молоди лосося еще недостаточно сил, чтобы самостоятельно справиться с морскими (лососевыми) вшами - мелкими веслоногими рачками, которые плавают в море вместе с другими видами планктона. Зараженные паразитами ранки могут стать для рыб смертельными. В 2007 году занесенные дикой семгой лососевые вши вызвали вспышку инфекционной анемии среди лосося и форели в чилийских рыбных хозяйствах.
Лосось знает, как защититься от паразитов
Но лосось и другие обитатели морских глубин, страдающие от вшей, нашли выход - симбиоз с мелкими рыбками, которые поедают паразитов с их тела. Давно известно, что и в открытом море, и в аквариумах такие рыбы, как зеленушка, радужный губан, гребенчатый губан, губан-кукушка и малоротый центролабрус выступают в качестве "чистильщиков". Им достается пропитание, а лососю - здоровье.
В начале 1990-х годов сотрудники норвежского Института рыбного хозяйства обнаружили, что могут бороться с распространением морских вшей на рыбных фермах, запуская в садки этих и других рыб-чистильщиков. В результате ряда экспериментов было установлено, что один губан может очистить от паразитов сто лососей, а одного гребенчатого губана, который способен всего за полтора часа съесть 45 вшей с двух рыб, достаточно, чтобы сохранить здоровье 150 особям лососевых.
Похороны товарищей
Скромный муравей выработал особое социальное поведение, которое позволяет сберечь здоровье всей муравьиной колонии. В некотором смысле колонии ведут себя так, будто составляют единый сверхорганизм - их члены не борются с болезнями поодиночке, а формируют общий "социальный иммунитет", как его называют ученые.
Муравьи все свои проблемы решают сообща
Если один из членов колонии умирает, остальные муравьи изо всех сил стараются утащить бездыханного собрата подальше от колонии. Науке еще не известно, какие бактерии, вирусы и грибы могут размножаться в теле мертвого муравья, но биологи уже давно пришли к выводу, что традиция избавляться от трупов возникла именно для того, чтобы сохранить здоровье колонии, - ведь погибший сородич может быть или стать носителем инфекции. Однако до недавнего времени этот тезис не был доказан.
В этом году бельгийская исследовательница Лиза Диес вместе со своими коллегами, наконец, нашла конкретные подтверждения в пользу данной гипотезы. В течение 50 дней ученые в лабораторных условиях наблюдали за несколькими колониями обыкновенных красных муравьев, Myrmicarubra. Половина колоний могла свободно избавляться от трупов, как это происходит в природе, тогда как второй половине не давали такой возможности. Начиная с восьмого дня наблюдений, взрослые муравьи из колоний, которым мешали изолировать мертвецов, стали заметно менее живучими, чем их сородичи из других колоний. Но самое поразительное, что в условиях таких ограничений насекомые нашли альтернативные способы обезопасить себя от трупов. Мертвых муравьев оттаскивали в угол, колония ограничивала число особей, которые могли находиться рядом с ними, и старалась держать их подальше от развивающихся личинок. В некоторых колониях муравьи даже умудрялись хоронить своих умерших товарищей под ватой, надерганной из-под поилок.
Привычка ухаживать за собой
Модели поведения, призванные защитить животных от заразных паразитов, - и прикармливание рыб-чистильщиков, и изоляция трупов - по-видимому, появились в процессе эволюции в ответ на натиск смертельных заболеваний, примерно так же, как у животных развилась способность к мимикрии, позволяющая им прятаться от хищников.
Животные вылизывают друг друга - и это не просто проявление симпатии
В 2004 году в калифорнийском зоопарке и сафари-парке Сан-Диего (США) было проведено исследование среди 60 копытных. Оказалось, что хотя у животных не было паразитов, они продолжали автоматически чистить себя. Иными словами, эта привычка сформировалась у них не как спонтанная рефлекторная реакция на раздражение кожи, а как мера профилактического характера.
В рамках исследования ученые рассматривали только копытных, но если вспомнить, как кошачьи вылизывают себя, а приматы собирают с кожи паразитов, то будет логично предположить, что привычка ухаживать за собой вырабатывалась у разных животных аналогичным образом.
"Наблюдая за животными, которые содержатся в относительно чистых лабораториях, на опытных станциях и в домашних условиях, вакцинируются от различных заболеваний и при необходимости получают ветеринарную помощь, - писал в 1988 году в журнале Neuroscience and Biobehavioral Reviews американский ученый-ветеринар Бенджамин Харт, - легко забыть, что животные эволюционировали и выживали в среде, полной самых разных паразитов, задолго до того, как люди изобрели способы защиты от инфекции".
Вопросы гигиены
У людей тоже есть целый ряд врожденных механизмов защиты от заболеваний. Исследуя паразитов в окаменевших образцах человеческих фекалий в египетских мумиях и в местах археологических раскопок и сравнивая их с паразитами, инфицирующими людей и прочих приматов, британский ученый Пирс Митчелл из Кембриджского университета выделил ряд организмов, таких как острицы (круглые черви, обитающие в кишечнике) и печеночные двуустки (плоские черви, поражающие печень и желчный пузырь). От этих организмов у человека вполне могла сформироваться собственная врожденная физиологическая защита, поскольку ему приходится бороться с ними вот уже больше миллиона лет.
Справиться с ними должно быть гораздо легче, чем с инфекциями, появившимися не так давно. По крайней мере, так думают ученые.
"Вместе с вредными паразитами мы можем уничтожить и полезные микроорганизмы, которые существуют в симбиозе с человеком"
Что же происходит, когда мы бросаем весь свой арсенал - антибиотики, дезинфицирующие средства, антибактериальное мыло, вакцины и даже радиацию - на борьбу со своими заболеваниями и инфекциями?
На какое-то время человеческие изобретения помогли нам взять верх в "гонке вооружений" с микроскопическими тварями, сеющими болезни. Но теперь, когда мы оснащены "средствами защиты человека", как это ни парадоксально, возникает опасностьизлишней чистоты. Вместе с вредными паразитами мы можем уничтожить и полезные микроорганизмы, которые существуют в симбиозе с человеком.
Ученые рассматривают различные, на первый взгляд, весьма не аппетитные способы борьбы с этой проблемой. На ранних этапах выдвигалось соображение о том, что целый ряд аллергических и аутоиммунных заболеваний можно вылечить, глотая паразитических червей и используя фекальные трансплантаты, чтобы восстановить популяцию полезных микробов в кишечном тракте.
Но, радуясь победе человека в борьбе с паразитами, нельзя забывать о том, что вирусы, бактерии и прочие микроорганизмы и сами за это время выработали свою защиту от нашей тактики. Конечно, мы придумаем более изощренные способы борьбы с инфекциями. Но, может быть, нам есть чему поучиться у животных?