Як паразити вдосконалюють людину
Як відомо, в кожній живій істоті присутні тисячі мікроорганізмів, які складають індивідуальний мікробіом. Крім того, існують різні види патогенних мікроорганізмів, вірусів і бактерій, які періодично атакують людей і тварин. Останні наукові дослідження показують, що мікроорганізми впливають не тільки на здоров'я, нервову систему, травлення, імунітет носія, але також обумовлюють його поведінку і еволюцію.
У новому номері журналу Nature вийшла стаття, в якій біологи з Університету Вірджинії описують, як мікроорганізми впливають на соціальні зв'язки людини, рівень його комунікабельності. Вчені з'ясували, що за соціальну поведінку відповідає певна речовина - гамма-інтерферон, який виробляється в живому організмі імунної системи у відповідь на інфекцію. Якщо блокувати вироблення гамма-інтерферону, деякі зони мозку стають гіперактивними, при цьому рівень товариськості істотно знижується.
Принаймні, саме так відбувається у гризунів, на яких проводили досліди. Коли гамма-інтерферон розблокували, у мишей відновлювалася нормальна робота центральної нервової системи, і вони знову прямували до своїх родичів. Біологи кажуть, що те ж саме відбувається в організмі людини: потрапляючи в організм, мікроби активізують імунну систему, яка, в свою чергу, виробляє стимулює бажання спілкуватися гамма-інтерферон. Це йде на користь і самим патогенів: при контакті людей вони швидко поширюються, що, знову ж таки, втягує в соціальні зв'язки нових людей.
Це відкриття важливо для розуміння природи порушення соціальної поведінки при певних неврологічних і психічних розладах. Виявляється, вони безпосередньо пов'язані зі збоями в імунній системі. Результати дослідження можуть стати основою для нових методик корекції поведінкових реакцій. Крім того, отримані дані в черговий раз показують, наскільки ми залежні від мікроорганізмів.
Нещодавно з'явилося цікаве дослідження, яке демонструє, що боротьба між паразитами і їх носіями стала рушійною силою еволюції. Такі теорії висувалися і раніше, але у них була слабка практична основа. Вченим з Стенфордського університету вдалося довести, що з одного боку, бактерії розвивають нові здібності для зараження і розповсюдження, а з іншого це спонукає імунну систему носіїв вдосконалювати свої захисні властивості, що і "штовхає" еволюцію. За даними дослідників, з тих пір, як з'явилися homo sapiens, 30% всіх змін в організмі людини обумовлено вірусами.
У відповідь на інфекцію виділяються особливі білки - інтерферони, запускають ланцюг реакцій, що перешкоджають розмноженню бактерій. Крім того, інтерферони максимально активізують імунну систему, "нацьковуючи" її на боротьбу з патогеном. Раніше вважалося, що борються з інфекціями виключно імунні білки, які з часом для успішного протистояння мутирующим вірусів відповідним чином видозмінюються, тобто, еволюціонують. Однак біологи з Стенфордського університету з'ясували, що проти шкідливих мікроорганізмів ополчаются і багато інші білки, тобто, в боротьбу залучаються більшість систем організму. Виявилося, що в загальній складності з вірусами взаємодіють 1300 білків, присутніх в живих системах.
Причому інфекції контактують з багатьма молекулами клітини, в тому числі з тими, які відповідають за синтез органічних речовин та реплікацію ДНК - процес копіювання дезоксирибонуклеїнової кислоти, який відбувається в процесі поділу клітини. При цьому генетичний матеріал, зашифрований у ДНК подвоюється і ділиться між дочірніми клітинами. Тобто, віруси взаємодіють з усіма принципово важливими клітинами організму, використовуючи їх для розмноження і поширення. А ті, у відповідь на напад, мутують, намагаючись гідно протистояти патогенів. Виходить, що віруси дійсно є одним з основних двигунів еволюційних змін тварин і людини.
А знаменитий американський біолог-еволюціоніст ван Вален вивів так звану гіпотезу Червоної Королеви. Як відомо, персонаж книги Льюїса Керрола, Червона Королева, дала Алісі слушну пораду: бігти, як можна швидше, щоб при цьому залишатися на місці. В біології аналогічний парадокс виражається в тому, що обмін генами допомогою сексуального контакту дозволяє краще захищатися організму від паразитів, зберігаючи свій геном у здоровому вигляді. Тобто, в безперервно мінливому середовищі, навіть щоб залишитися на місці (зберегти свою роль в екосистемі), треба безперервно "бігти" (еволюціонувати).
Згідно з гіпотезою Червоної Королеви, віруси вплинули на формування підлоги і здатність займатися сексом. Ван Вален уклав, що під впливом вірусів живим організмам довелося швидко змінюватися, постійно адаптується до їх мутацій. І в процесі еволюції зміни в організмі людей і тварин сформували статеві відмінності і систему розмноження статевим шляхом.
Справа в тому, що безстатеве розмноження дозволяє патогенів швидко пристосуватися до певного організму і виробити більшу кількість потомства, що збільшує шанси на виживання максимально високого відсотка членів популяції. Секс ж дозволяє перетасовувати гени, отримуючи нові комбінації, здатні підвищувати стійкість проти постійно мутують віруси. У безстатевих організмів шанси на виживання значно нижче.
Аналіз процесів видоутворення і вимирання видів, проведений за палеонтологічними рештками кайнозойських ссавців, показав справедливість гіпотези Червоної Королеви. З'ясувалося, що основною причиною вимирання було поступове погіршення якості середовища для групи споріднених особин. Виходить, що секс, а також все, що з ним пов'язано, зобов'язане своїм існуванням вірусів.
