Вы не просто человек, вы планета, состоящая примерно из 40 триллионов клеток. Их так много, что если бы они были размером с человека, то имели размер ДВАДЦАТИ ЭВЕРЕСТОВ. Для ваших ползучих жителей тело является своего рода экосистемой, богатой ресурсами, теплом и пространством. Идеальное место для существования и создания семейства. Некоторым из таких гостей рады, но большинству - нет. Ваша иммунная система - страж этой планеты, сила, которой поручено защитить себя от постоянной опасности вторжения.
Перевод видео-материала ютуб-канала Kurzgesagt – In a Nutshell
К сожалению, ваши враги в крошечном мире имеют огромную силу и влияние. Представьте, какие усилия требуются, чтобы создать единственную копию себя и своих триллионов клеток. Сначала вам нужно найти кого-то, кто считает вас симпатичным, готов встречаться с вами и строить отношения, а если что-то складывается в этом сложном танце, две ваши клетки сливаются вместе. Затем вам нужно ждать месяцы, пока клетка будет размножаться снова и снова, пока она не будет выпущена в мир как человек. И даже в этом случае у вас будет в итоге только миниатюрная копия, которой нужны годы, чтобы стать приносить пользу.
Бактерия состоит из одной клетки. Она может сделать самодостаточную копию примерно за полчаса. Вирус может превратиться в сотни вирусов за часы и в миллиарды за дни. Ваши внутренние враги размножаются существенно быстрее чем вы. Хуже того, для бактерии или вируса ваше тело - враждебная экосистема, оказывающая на них избирательное давление. Поскольку они проходят столько поколений с ошеломительно стремительной скоростью, то в конечном итоге по чистой случайности, найдется те, кто мутирует и адаптируется правильным образом, чтобы противостоять вашей защите, а затем снова быстро размножаться. Другими словами, вы сталкиваетесь с бесконечным разнообразием врагов, и вы слишком медлительны, чтобы успевать за их развитием.
Это плохо.
Иммунная система - одно из самых удивительных явлений. Это вторая по сложности биологическая система, известная после человеческого мозга, она настолько сложная, что человечество до сих пор не открыло всех её секретов.
Итак, почему мы все не убиты какими-то новыми бактериями или вирусами?
На самом деле у каждого есть две иммунные системы: врожденная и адаптивная иммунная система.
Врожденная иммунная система с каждым человеком сосуществует с момента рождения. В основном она состоит из "солдат" общей специализации, которые на основе генетического материала способны подавлять, находящиеся в их "памяти", вредные человеческому организму бактерии и вирусы.
Адаптивная иммунная система содержит два типа клеток: Т-клетки и В-клетки, которые являются вашим супероружием и невероятно эффективны и смертельны для ваших врагов. Эти клетки сложны в изготовлении и требуют много времени для развертывания, но как только они будут готовы, они станут настоящим ударом. Что делает адаптивную иммунную систему такой мощной, так это то, что у нее самая большая библиотека с информацией о потенциальных врагах во вселенной.
В ней есть ответы на любые вопросы. У вас есть по крайней мере одна из этих ячеек супероружия, чтобы бороться с черной смертью, различными вирусами и первыми смертоносными бактериями, которые появятся в будущем городе на Марсе.
Это дает вам возможность противостоять способностям бактерий и вирусов так быстро меняться.
Как это возможно? Чтобы понять, каким образом это происходит, нужно сделать шаг назад.
Все организмы на Земле состоят из одних и тех же частей, в основном из белков. Белки являются строительными блоками жизни и могут иметь миллиарды различных форм - можно представить их как части трехмерной головоломки. Ваши враги могут использовать миллиарды различных кусочков головоломки, чтобы строить собственные тела.
Почему это важно? Потому что белки - это своего рода "язык" микромира.
У клеток нет глаз или ушей, поэтому, чтобы отличить друга от врага, они должны прикоснуться к ним и распознать, является ли их белок частью друга или частью врага.
Распознавание означает, что у клеток есть бесчисленные крошечные устройства, называемые рецепторами, которые могут соединяться с определенным кусочком белковой головоломки. Итак, у ваших клеток есть крошечные кусочки головоломки снаружи, которые могут соединяться вместе или распознавать другие кусочки белковой головоломки. Когда клетка соединяется с белком и распознает его как врага, она знает, что в таком случае должна атаковать его. Только если ваши клетки смогут правильно распознавать друга и врага, ваша иммунная система сможет результативно бороться с захватчиком.
Но поскольку существуют миллиарды возможных кусочков белковой головоломки, это означает, что есть миллиарды возможных частей головоломки врага. Это также одна из причин, по которой нам все еще приходится ежегодно бороться с такими заболеваниями, как грипп - вирус гриппа очень быстро изменяется, и поэтому белки, составляющие его оболочку постоянно приобретают иную структуру, изменяются в мельчайших деталях.
Солдаты врожденной иммунной системы запомнили большое количество частей головоломки для обычных бактерий и вирусов - поэтому они являются вашим универсальным оружием. Но они неэффективны против множества мутаций и адаптаций, которые могут развить и получить враги человеческого организма.
Итак, причина, по которой вы все еще живы, заключается в том, что адаптивная иммунная система способна распознавать от одного до десяти миллиардов различных кусочков пазла с белками противника, чего достаточно, чтобы быть готовым ко всем возможным врагам. Но как это возможно? Как ваша иммунная система могла иметь такую возможность распознавания, которую можно было бы подготовить для каждого возможного кусочка белковой головоломки?
Клетки адаптивной иммунной системы обнаружили чит-код: смешивание и сопоставление своего собственного генетического кода для создания этого потрясающего множества рецепторов. Детали слишком сложны, но в двух словах, адаптивные иммунные клетки имеют официальное разрешение взять крошечную часть своего собственного генетического кода и смешать ее случайным образом, чтобы создать миллиарды различных рецепторов.
Хороший и доступный способ объяснить это через метафору - представить армию поваров, каждый из которых хочет свой готовить по своему особенному рецепту. У них есть 100 различных ингредиентов на выбор. В этой метафоре каждый ингредиент представляет собой крошечный кусочек генетического кода. Таким образом, каждый повар берет несколько любых ингредиентов и смешивает их в случайном порядке. Может быть, помидоры, курицу, рис и половинку лука в качестве основного блюда и зефир, перец, клубнику и четверть банана в качестве десерта. Или огурец, говядину, картофель и две моркови, а также чернику, шоколад и сливки с щепоткой корицы. Даже с небольшими вариациями из всего 100 ингредиентов существуют миллиарды возможных рецептов.
Точно так же и в биологической системе - имея лишь небольшой набор фрагментов генов, клетки человеческого организма создают миллиарды рецепторов. Детали этого удивительны. В любом случае, смешивая фрагменты генов, вы получаете до десяти миллиардов различных комбинаций. В итоге организм получает миллиарды иммунных клеток, и у каждой из них есть один специфический и уникальный рецептор - "блюдо" из предыдущей метафоры - который способен распознавать один конкретный кусок белковой головоломки. В итоге у организма, по крайней мере, будет одна клетка на каждого врага, который может гипотетически существовать.
Но здесь мы сталкиваемся с довольно опасной проблемой - если ваша адаптивная иммунная система создает оружие, которое может атаковать все возможные кусочки белковой головоломки во вселенной ... не будет ли создана ситуация, когда клетки одного организма будут атаковать друг друга? Да, это происходит постоянно.
Это настолько фундаментально опасно для выживания человечества, что у людей есть целый орган, который ничего не делает, кроме как предотвращает это: Тимус, (лат. thymus, ви́лочковая железа). Тимус - это орган маленького размера, располагающийся над сердцем, и вы, вероятно, никогда о нем не слышали. Интересно, что вилочковая железа - одна из причин, по которой ваша иммунная система ослабевает с возрастом, потому что она постоянно находится в состоянии упадка, когда вы достигаете половой зрелости. С возрастом тимус подвергается атрофии и в старческом возрасте едва отличим от окружающей его жировой ткани. Что делает вилочковая железа?
В тимусе иммунная система заставляет адаптивные иммунные клетки проходить интенсивную и смертельную программу подготовки. По сути, он показывает им всевозможные кусочки белковой головоломки, которые используют клетки организма, чтобы увидеть, как они реагируют. Основная роль тимуса — дифференцировка и клонирование Т-лимфоцитов. В тимусе Т-лимфоциты проходят селекцию, в результате чего в кровоток и ткани выходят клетки, которые могут вовлекаться в иммунный ответ против определённых чужеродных антигенов, но не собственного тела.
Когда молодая клетка распознает вредный кусок белковой головоломки и хочет атаковать его, клетки-учителя "приказывают" им уничтожить себя, далее они съедаются и перерабатываются. Иммунная система настолько внимательна к этому процессу, что около 98% адаптивных иммунных клеток, поступающих в тимус, умирают там. 2% получают высшее образование и выполняют свою работу по вашей защите по-настоящему.
Если этот процесс пойдет не так, и клетки ускользнут, которые в будущем могут правильно распознать ваши собственные кусочки белковой головоломки, это может привести к аутоиммунному заболеванию, когда ваша иммунная система атакует ваше собственное тело изнутри.
Подведем итоги.
Иммунная система состоит из двух частей: одна защищает вас сразу после рождения, а вторая содержит самую большую библиотеку супероружия во вселенной, но сначала ей нужно полностью настроиться.
Чтобы создать множество эффективных способов противостояния врагам человеческого организма, ваши адаптивные иммунные клетки рекомбинируют часть своего генетического кода, чтобы создать захватывающее дух разнообразие атакующего оружия.
Затем они поступают в тимус - университет убийств, в котором выживают только 2% клеток, пройдя процесс отбора на наличие "дружественного огня". И тогда вы получаете миллиарды различных клеток, которые в своей сумме могут защитить от всех возможных врагов во вселенной.
Всё, о чем мы только что узнали, - это всего лишь крошечное окошко в удивительную борьбу за жизнь и смерть, которая разыгрывается каждый день внутри человеческого тела, и здесь так много нераскрытых удивительных деталей и вопросов. Вот такая вот удивительная и интересная микровселенная присутствует в каждом из нас.