Как проникнуть в Трою
Я не буду описывать этого мерзкого червя, потому что это противно. Но вот о жизненном цикле Н.polygyrus в организме мыши рассказать нужно, потому что это интересно, а также важно для дальнейшего. Так вот, живет этот паразит в тонком кишечнике, там его личинки превращаются в половозрелых червей, выходят через просвет двенадцатиперстной кишки далее в кишечник, где спариваются и производят яйца, которые выносятся из организма хозяина вместе с калом. Понятно, что наличие таких непрошеных гостей в кишечнике вызывает иммунный ответ со стороны хозяина, но этот ответ почему-то не всегда побеждает инфекцию, и предыдущие исследования уже отчасти показали, почему. Оказалось, что наряду с иммунным ответом тотчас начинается и обратный процесс – подавление этого ответа, и одной из причин этого подавления являются некие белки, производимые самим паразитом. А вот теперь Эми Бак выявила еще один механизм подавления иммунного ответа, используемый этим паразитом. Выяснилось, что в борьбе с иммунной системой хозяина он широко использует т.н. экзосомы.
Экзосомами называются небольшие пузырьки, выделяемые различными клетками в межклеточную жидкость, в кровоток, в мочу и т.п. Они и впрямь небольшие – 30-100 нанометров, много меньше, чем, скажем красные кровяные клетки-эритроциты, - но могут вмещать в себя (и переносить от клетки к клетке) некоторые важные биологические молекулы, в том числе т.н. РНК, с помощью которых клетки строят свои белки, и т.н. микро-РНК, которые способны садиться рядом с тем или иным геном и влиять на его работу. Изучение экзосом стало сегодня одним из важных направлений биологической науки, потому что ученые уже поняли, что каждая разновидность экзосом (в зависимость от их содержимого) имеет свою функцию и может играть важную роль в общении клеток друг с другом, а также в работе тех или иных клеточных генов.
Так вот, оказывается, то, что лишь сегодня стало понятно ученым, испокон века «знает» крохотный круглый паразит. Изучая зараженных им мышей, Эми Бак обнаружила, что в их клетках подавлена работа нескольких генов, управляющих некоторыми важными аспектами иммунного ответа (в частности, производством белка Алармина, задача которого сигнализировать о появлении инфекции), а подавлена она из-за воздействия на эти гены некоторых специфических молекул РНК и микро-РНК. Как же могли эти «вредители» проникнуть внутрь мышиных клеток? Ведь они «чужеродны» по отношению к мышиному организму, и он должен был бы их отторгнуть. Почему же это не произошло? Изучив этот вопрос, Эмми Бак обнаружила, что паразит «обманывает» клетки хозяина тем же способом, каким некогда гомеровские ахейцы обманули троянцев, – с помощью. «троянского коня», а роль такого «коня» в данном случае играют те самые экзосомы, только на этот раз - выделяемые клетками паразита. Укрыв в таких пузырьках свои микро-РНК, направленные на подавление генов иммунного ответа в мышиных клетках, паразит делает этот груз «невидимым» для мышиной клетки, и та пропускает эти паразитные экзосомы через свою оболочку внутрь. А попав внутрь клетки, экзосома растворяется, и находящиеся в ней микро-РНК получают возможность проникнуть в клеточное ядро и атаковать гены иммунного ответа.
Но и это еще не конец хитроумия. Дело в том, что сама паразитная экзосома, будучи чужеродной, тоже рискует быть атакованной иммунными клетками мыши. И тут паразит находит еще одну уловку, превосходя своим хитроумием даже гомеровского Одиссея, придумавшего трюк с троянским конем. Оболочка любой экзосомы данного организма состоит из жировых и белковых молекул этого организма. Так вот, хитроумный червяк, живущий внутри кишечника, использует для строительства своих (паразитных) экзосом молекулы белков и жиров, гомологичные (родственные по структуре) тем, которые имеются в мышином организме. Благодаря этой маскировке экзосома может без опаски двигаться в кровотоке мыши и беспрепятственно проникать в ее клетки, внося туда свой груз, подавляющий иммунный ответ мышиного организма. Эми Бак наглядно доказала это, выделив из крови мышей, зараженных Н.polygyrus, паразитные экзосомы и внеся их в культуру клеток мышиного кишечника.
Сама Бак в своей статье оценивает полученный ею результат, как «открытие нового вида воздействия гельминтов на иммунную систему хозяев». Мы же скажем по-простому: червя поймали на горячем, и можно надеяться, что со временем это поможет в борьбе с этим мерзким паразитом.
Еще раз о земной воде
Вопрос о происхождении земной воды, как мы уже знаем, не дает покоя ученым, потому что он тесно связан с вопросом о возможности внеземной жизни во вселенной. Жизнь, как считают сегодня ученые, невозможна без воды, и доказательством тому служат хотя бы наши соседи Марс и Венера, на которых нет (сейчас) воды и нет жизни. Долгое время считалось, что воду на Землю занесли падавшие на нее кометы, но в последние годы спектроскопические исследования долго-периодических комет почти исключили их из числа возможных источников земной воды, поскольку соотношение «тяжелой» и нормальной воды в их атмосфере оказалось резко отличным от земного. На том же основании недавнее изучение кометы Чурюмова-Герасименко произведенное зондом «Розетта», исключило из числа «подозреваемых» также некоторые виды коротко-периодических комет. Теперь остается думать, что космическая вода попала на Землю (если попала вообще) благодаря древним столкновениям с метеоритами и астероидами, хотя, возможно, также и с некоторыми другими видами комет, пока еще на сей счет не проверенными.
Но возможно и принципиально иное решение вопроса. Некоторые ученые давно уже выдвинули предположение, что вода на Земле имеет собственно земное происхождение. Это означает, что она содержится в каких-то минералах, образующих твердое вещество Земли и при определенных условиях выделяется наружу. И вот недавно американские ученые Панеро и Пиготт из университета штата Огайо произвели экспериментальное и теоретическое изучение такой возможности.
Эти исследователи исходили из мысли, что некоторые внутри-земные минералы могут содержать в себе отдельные атомы водорода, захваченные из того первичного облака вещества, из которого образовалось Солнце и его планеты. С другой стороны, достоверно известно, что многие минералы содержат кислород, хотя и в химически связанном виде. Панеро и Пиготт предположили, что при тех давлениях и температурах, которые существуют глубоко внутри Земли, в жидком и вязком слое т.н. мантии, простирающемся от раскаленного земного ядра до твердой земной коры (литосферы), отдельные атомы водорода и кислорода могут быть «выдавлены» из своих мест в минералах. Эти свободные атомы, встретившись, могут образовать молекулы воды. И поскольку объем земной мантии огромен, в ней могут образоваться столь же огромные запасы скрытой воды (разумеется, в виде сверхгорячего водяного пара).
Чтобы проверить это свое предположение, Панеро и Пиготт провели эксперименты по сжатию и нагреву до сверхвысоких давлений и температур кусочков бриджманита – минерала, составляющего 38% всего материала земной мантии. Эксперимент показал, что бриджманит содержит слишком мало атомов водорода для образования сколько-нибудь заметных количеств воды даже при сверхвысоких давлениях. Но одновременно другие исследования показали, что вполне достаточные количества водорода содержит второй по распространенности минерал мантии – т.н. рингвудит, обильно представленный на глубине 500-700 км под поверхностью Земли, в т.н. «переходной зоне» от нижних к верхним слоям мантии. Просачиваясь из этой переходной зоны, вода, образовавшаяся в рингвудите, может обогащать как выше лежащие слои бриджманита, там и лежащие ближе к земному ядру слои т.н. гарнета.
Таким образом, вопрос о возможности существования воды внутри Земли вроде бы решен и решен положительно. Но остается главный вопрос: может ли эта вода попасть на поверхность Земли?
И тут Панеро и Пиготт выдвинули смелую гипотезу. Основываясь на проведенном ими компьютерном моделировании, они утверждают, что выход внутри-земной воды на поверхность Земли происходит благодаря процессу дрейфа континентов (или, иначе, тектоники плит). Существование этого процесса было впервые постулировано в 1912 году метеорологом Альфредом Вегенером. Вегенер основывался на сходстве береговых линий Африки и Южной Америки и на установленном палеонтологами факте родства древних биологических видов на обоих континентах. По его мнению, это указывало, что в древности эти континенты, вместо со всеми остальными, входили в состав единого континента, который затем раскололся на отдельные плиты. Эти плиты, дрейфуя, сталкиваются друг с другом и тогда край одной «заползает» под другую, уходит внутрь раскаленной мантии, переплавляет там и в виде горячей магмы снова выходит на поверхность через трещины на дне океанов.
Теория Вегенера в свое время была отвергнута учеными, но в 1950-60 е годы получила подтверждение благодаря исследованиям палеомагнетизма и другим и сейчас является общепринятой; более того – система GPS позволила напрямую измерить скорость движения континентов. И вот теперь Панеро и Пиготт привлекли эту теорию для объяснения того, как внутри-земная вода некогда заполнила чаши океанов. По их мнению, в процессе переплавки ушедшего внутрь мантии материала «утонувших» плит этот материал обогатился водой из слоев бриджманита и, выйдя в виде магмы через океанские трещины, вынес с собой эту воду. Таким образом, появление воды на Земле, по мнению авторов, было органической частью процесса тектоники плит. Этот процесс продолжает медленно (со скоростью континентального дрейфа) пополнять мировой океан и сегодня, за счет запасов воды, которые скопились в нижних слоях мантии и объем которой, по оценкам авторов, не меньше половины объема Тихого океана.
Недавно мы говорили о том, как тектоника плит обогащала океаны необходимым для возникновения жизни фосфором и другими веществами. Теперь мы видим, что она создает и сами океаны, столь же необходимые для возникновения жизни. Панеро и Пиготт не отвергают возможности занесения части воды из космоса, но в целом их работа еще раз свидетельствует о важности тектоники для возникновения жизни на планетах.
Рафаил Нудельман
"Окна", 23.04.2015