Паразиты: Тайный мир - Карл Циммер

Причина парадокса африканских мойщиков в том, что трематоды используют иммунную систему хозяина, чтобы вывести из его организма свои яйца. Без реакции иммунной системы они не могут размножаться. Когда самка трематоды откладывает в стенке вены свои яйца, они начинают вырабатывать целый коктейль химических веществ, воздействующих на ближайшие макрофаги. Под действием химического «заклинания» этих яиц макрофаги вырабатывают сигнальные молекулы, важнейшая из которых называется фактором некроза опухоли-альфа (TNF-a). TNF-a особенно хорошо умеют вызывать воспаление — они расслабляют венозные стенки и привлекают к этому месту еще больше иммунных клеток. Иммунные клетки пытаются уничтожить яйца паразитов, выбрасывая яд, но плотная оболочка надежно защищает яйца. Все, что могут сделать иммунные клетки, — это окружить яйца плотной стеной и заключить их в коллагеновую капсулу.

Иммунные клетки создают эту капсулу (известную как гранулёма) в надежде избавиться от находящегося внутри чуждого объекта. К примеру, если в ваш палец вонзится заноза, клетки сформируют вокруг нее гранулёму, которая затем будет вынесена на поверхность кожи и удалена из тела. Это же происходит и с гранулёмой, сформированной в венозной стенке вокруг яйца трематоды. Гранулёма проходит сначала сквозь венозную стенку, затем сквозь стенку кишечника, что и нужно паразиту, поскольку яйцо должно покинуть тело хозяина и проклюнуться в воде. Другими словами, трематода использует лейкоциты в качестве носильщиков, которые должны пронести яйца сквозь непреодолимый барьер. Когда обе стенки пройдены, иммунные клетки в гранулёме растворяются под действием пищеварительных соков кишечника, но яйцо в плотной оболочке остается невредимым и со временем покидает тело естественным путем. Отсюда и парадокс мойщиков машин с озера Виктория: СПИД лишил их иммунных клеток, без которых трематоды не могут отправить своих детенышей в свет.

Это, конечно, элегантный, но не слишком эффективный способ размножения. Поток крови в венах, где живут трематоды, движется прочь от кишечника к печени. В результате кровь уносит с собой половину отложенных яиц прежде, чем они успевают погрузиться в ткань. Унесенные яйца заканчивают свой путь в печени; там же вокруг них образуются гранулёмы. Но в печени гранулёмы бесполезны для паразита; они могут только убить хозяина. Паразитологи подозревают, что кровяные сосальщики, ограничивая собственную численность, умеют таким образом контролировать вред, наносимый хозяину. Как и яйца, взрослые особи трематоды тоже заставляют тело хозяина производить молекулы TNF-a. Взрослым они не наносят особого вреда, но смертельно опасны для нежных молодых личинок, которые только что проникли в организм и не успели еще выстроить надежную защиту. В результате человек, являющийся носителем трематод, имеет гораздо меньше шансов заразиться новой их группой. Судя по всему, кровяные сосальщики помогают иммунной системе хозяина расправляться с опоздавшими особями своего вида, стараясь не допустить перенаселения.

Самое сильное впечатление производит не то, сколько людей калечат или убивают кровяные сосальщики, а то, что они в большинстве случаев умудряются жить в своих хозяевах припеваючи и причинять им при этом так мало неприятностей. Можно сказать, что они играют роль своего рода дорогостоящих защитников.

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.