Существует генетический конструктор, который создает почти бесконечно большое разнообразие. Конечность его диктуется числом клеток, больше которого нельзя сделать. В чем идея этого конструктора? Есть особые типы клеток, в которых используется молекулярная машинка, делающая мутации. Эта машинка меняет один нуклеотид на другой, это деаминаза, индуцированная в определенных клетках при их активации.
Эти определенные клетки называются лимфоциты. И в них есть две идеи генетического конструктора. Одна, о которой я сказал, — это изменение структуры гена, в котором записана какая-то молекула. А вторая — это множественность сегментов, из которых собирается ген. Ген собирается из нескольких сегментов, и в каждой клетке есть голова молекулы, закодированная десятками сегментов, шея молекулы тоже несколькими сегментами, тело молекулы еще каким-то количеством сегментов. Каждый раз нужно взять одну из 70 голов, одну из двух десятков шей, один из нескольких участков, сегментов, кодирующих тело. В каждой клетке получается особенная конструкция, всегда имеющая голову, шею и тело, но всегда отличающаяся от других, от тех молекул, которые делает другая клетка.
Каждая рождающаяся клетка собирает этот ген оригинальным образом. Мало того, на соединении этих участков специально делают ошибки, вставки или делеции, и получается еще больше вариантов. Наконец, эти молекулы собираются из двух таких конструкций. И число вариантов — это произведение от числа вариантов каждой молекулы. Таким образом удается во вновь рождающихся клетках, которые называются лимфоциты, делать уникальные молекулы. В каждом лимфоците возникает чуточку отличающаяся молекула.
Эти молекулы используются двояко, прежде всего как сенсоры. И они могут никогда в жизни не потребоваться, если этот сенсор не встретит то, что он может почувствовать, то, что он может схватить. Но разнообразие сенсоров, которое исчисляется примерно сотней миллионов, может обнаружить почти любую чужую субстанцию. Потому что из сотни миллионов хоть какая-то окажется подходящей, чтобы схватиться за чужую субстанцию. Таким образом, идея состоит в том, чтобы сделать разнообразие.
Но это разнообразие представлено одиночными копиями клеток, которые имеют ту или иную молекулу. Сделали молекулу А — таких клеток будет всего несколько. Сделали молекулу Б и так далее сотни миллионов, но каждой копии всего несколько, это заготовка.
Когда произошло вторжение, то организм не знает, что вторгнется сегодня, что вторгнется завтра. Он должен быть готов к любому вторжению. И он должен адаптироваться под то конкретное вторжение, которое произошло. Вторглась молекула X — надо иметь сенсор для X и надо сделать противоядие против X. Вторглась молекула Z — сделаем противоядие против Z. Для этого надо иметь большое разнообразие заготовок. Чтобы на любую чужую молекулу или совокупность молекул иметь заготовки. Но единичными клетками защититься от быстро размножающегося чужака, например от вируса или бактерии, не удастся, их количество исчисляется миллионами. И наши единичные клетки ничего сделать не смогут, даже имея отличные сенсоры, имея способы защиты.
Значит, в основе адаптивного иммунитета первое — создание огромного разнообразия клеток с сенсорами и молекул-сенсоров. Второе — размножение той клетки, которая оказалась подходящей для вторгшегося чужака. Без размножения адаптивной реакции не получится, она будет беспомощной. Именно поэтому эта адаптация, эта реакция требует как минимум нескольких дней, пока из единичных заготовок происходит размножение этих заготовок и превращение их в максимально активные клетки, способные защищать.
Как они защищают? Есть две идеи. Первая: размножившиеся клетки производят большое количество сенсорных молекул, но только на экспорт. Теперь не на поверхности они как антенны держатся, а выбрасываются наружу триллионным количеством, распространяются по всему телу. Эти небольшие молекулярные ловушки находят чужака и чужие молекулы, где бы они ни спрятались, — эти антимолекулы называются антитела. Идея состоит в том, что размножили клетки, способные производить антитела к данному чужому агенту, к X, анти-X, и эти антитела распространяются по всему организму.
Вторая идея работает тогда, когда чужак спрятался внутрь наших клеток, например вирус. Вирус тут же проникает внутрь наших клеток, и все, внутри клетки мы его уже достать не можем. Что делать? Стратегия: убить такие клетки — это жестоко, но спасает. И чтобы убить, нужно сделать контейнер, у которого будет на поверхности сенсор, узнающий инфицируемую клетку и убивающий ее. Такой контейнер — это Т-клетка (Т, потому что она рождается в тимусе, в особом органе). И в этом контейнере спрятана смертельная молекула, которая убьет инфицированную клетку. Она спрятана, потому что смертельную молекулу просто так вырабатывать как антитела и распространять по всему организму нельзя: она будет убивать нас самих. Поэтому ее надо очень адресно доставить, спрятанную внутрь такого контейнера. Контейнером служит клетка, а чтобы она нашла адресата и не ошиблась, сделан специальный сенсор, рецептор, которым она узнает нашу клетку, инфицированную вирусом.
Она входит в плотный контакт с ней, герметизирует этот контакт, а внутрь загерметизированного шлюза выливает ядовитую молекулу, которая убивает эту единичную клетку. И здесь прелестная идея: клетка, которой дали сигнал «умри», не разваливается на части, она как есть, как мешочек, переваривает себя внутри и становится готовым мешочком, который поглотят особенные клетки-пожиратели. И ни одна из соседних при этом не пострадает. То есть включается программа самоубийства, причем очень точного и очень деликатного, так, чтобы соседям не навредить. Получается, что, где бы ни была инфицированная клетка, контейнер ее найдет, даст ей индивидуально, персонально сигнал «умри» и эта смерть произойдет очень деликатно и не повреждая даже соседей, не говоря об удаленных клетках.
Таким образом, адаптивный иммунитет имеет два инструмента. Один — это клетки, вырабатывающие множество антимолекул, антител, распространяющие эти антитела по всему организму. А вторая идея — это индивидуальный сигнал «умри», который приносит специальный контейнер, имеющий определенные датчики для узнавания того, кому нужно дать этот сигнал, то есть инфицированной клетке. Две большие идеи, но обе приводят к тому, что чужак переваривается до элементарных молекул, которые можно использовать как кирпичики для строения наших собственных, и уже никаких признаков чужого не останется. В первом случае антитела прилипнут к чужому, к чужим молекулам или к чужим клеткам, и это будет черной меткой, чтобы такие чужие молекулы были поглощены клетками-пожирателями и переварены внутри них. А во втором случае, когда инфицированная клетка получила сигнал «умри», она сама себя переварит.
И в том и в другом случае работают ферменты молекулы, которые расщепляют сложные молекулы на простые. Сложные молекулы несут оригинальность микроба или вируса и отличаются от наших, а простые молекулы, такие как аминокислоты и простые сахара, одинаковые что у вирусов, что у нас, что у бактерий, что у нас. Поэтому эти молекулы можно с пользой применить для конструирования своих сложных молекул — так и поступает организм. Идея в том, чтобы переварить большие, сложные чужие клетки и молекулы до простых органических соединений, которые будут с пользой употребляться уже нашими клетками, до аминокислот, сахаров, простых липидов. Но найти чужака нужно специальными антимолекулами и включить переваривание либо внутри клеток, которые поглотят найденного и помеченного чужака, либо внутри тех клеток, где он поселился.
Адаптационная реакция состоит в том, что размножаются подходящие клетки и молекулы, а потом происходит полная ликвидация признаков чужого до элементарных структур, которые не различаются у чужого и у нас и используются. Эта адаптационная реакция занимает, как правило, одну-две недели. Если все успешно, мы расправляемся с пришельцами. А если эта битва затянулась, это может продолжаться и месяцы. В первом случае мы называем это острой инфекцией и выздоровлением, а во втором случае это хроническая инфекция, с которой все равно иммунитет непрерывно борется. Это может продолжаться месяцы и годы, но без этой борьбы организм погибнет.
В этом суть адаптационного, или адаптивного, иммунитета. Он всегда очень специален только к этому чужаку, только к этому гриппу, только к этому штамму, который в этом году. А в следующем году опять новая реакция, уже на другой штамм, и она требует времени. Он отличается этим от врожденного иммунитета, который работает на любую грамотрицательную бактерию, на любую грамположительную, и работает сразу, без подготовки. Ему не нужно ни часов, ни дней, ни тем более недель.
