Механизмы сдерживания мутаций в организме
Исходя из представлений, что величина мутационного риска прямо пропорциональна количеству делящихся клеток, следует допустить, что параллельно процессу развития многоклеточности шло формирование механизмов, сдерживающих мутационный поток.
В данном случае необходимо обратить внимание не на внешние биоценотические факторы, а на внутренние, свойственные самому многоклеточному организму.
Без успешного формирования этих механизмов эволюция "застряла" бы на том уровне, при котором количество соматических клеток у какого-либо животного осталось ничтожно мало, а период воспроизведения был короток.
На рис. 20.14 представлено соотношение фактов эволюционного возникновения различных способов иммунного реагирования с уровнем организации в мире животных.
Всего включено пять проявлений иммунитета: фагоцитоз , аллогенная ингибиция , специфическая клеточная форма защиты , реактивность антигенраспознающих рецепторов и продукция иммуноглобулинов .
Способность одноклеточных организмов к фагоцитозу является тем свойством, которое обеспечивает их питание. Фагоцитоз как реакция амебоцитов-макрофагов на чужеродный материал сохранился у всех многоклеточных животных.
Данные по неиммунному распознаванию чужеродности у большинства изученных представителей наиболее просто организованных многоклеточных - губок и кишечнополостных ( табл. 20.3 ), а также демонстрация явления аллогенного ингибирования у млекопитающих позволяют думать, что подобная форма реактивности является общим свойством всех многоклеточных.
Факты зарождения клеточных форм специфического реагирования у простейших многоклеточных и усиление специфического клеточного иммунитета, обусловленного активностью лимфоцитов, у первичноротых и вторичноротых животных определяют рамки, в которых эта форма иммунитета имеет место.
Если верхний предел специфического клеточного реагирования ясен (уровень млекопитающих), то нижний ( губки , кишечнополостные ) выглядит достаточно расплывчатым. Лишь некоторые представители этих таксонов способны к специфическому реагированию с формированием кратковременной иммунологической памяти . Подобные отношения следует отнести к явлению преадаптации элементов клеточной формы реагирования.
На рис. 20.14 квазииммунная форма реагирования отмечена пунктирной линией.
Специфичность клеточной иммунной реакции подразумевает наличие на поверхности эффекторных клеток молекулярных структур, способных к распознавания чужеродного антигенного материала. Несмотря на то, что антигенраспознающие рецепторы у беспозвоночных выявлены только у иглокожих и оболочников , следует предполагать существование этих рецепторов также и у более низкоорганизованных беспозвоночных, способных к специфическому клеточному реагированию. Широкое распространение однодоменных белков суперсемейства иммуноглобулинов ( Thy-1 , бета2-микроглобулина , P0 ) от одноклеточных до высших позвоночных животных вселяет уверенность в том, что какие-то иммуноглобулинподобные антигенраспознающие структуры будут найдены у низкоорганизованных многоклеточных, способных к специфическому реагированию.
И наконец показано, что синтез иммуноглобулинов - компонентов специфического гуморального реагирования - является привилегией позвоночных животных.
Анализ схемы, представленной на рис. 20.13 ясно указывает на необходимость совершенствования иммунных механизмов контроля за процессом эволюционного развития многоклеточных животных.
Конечно, утверждение, что прогресс по линии увеличения количества соматических клеток обеспечивался системой иммунологического контроля за мутационным потоком, было бы более убедительным, если бы удалось провести строгую коррелятивную связь между эволюционно возникающими формами иммунитета и все увеличивающимися размерами носителей этого иммунитета аналогично тому, как это было сделано при рассмотрении иммунитета новорожденных . Однако, отсутствие сведений об истинном количестве воспроизводящихся клеток у представителей разных таксонов и недостаточность знаний о состоянии иммунной реактивности у наиболее просто организованных животных не позволяют сегодня установить абсолютную связь. И тем не менее, можно попытаться провести подобную оценку в гипотетической форме, опираясь на возможные в прошлом пути развития многоклеточности.
На рис. 20.15 в условном графическом виде представлены варианты эволюционных изменений количества возобновляющихся клеток у представителей тех или иных таксономических групп животных. Относительная клеточная величина отображена размером круга (чем больше предполагаемое количество воспроизводящихся клеток, тем больше диаметр круга и наоборот). Условно нарастание многоклеточности обозначено последовательными цифрами 1 - 9. Следует еще раз подчеркнуть, что данная схема полностью умозрительна и указывает лишь на возможные тенденции в эволюционном развитии многоклеточности.
В глубоком геологическом прошлом (очевидно, в архее) эволюция по линии увеличения количества соматических клеток, вероятно, завершилась бы на стадии С4 и не имела бы успеха при дальнейшем увеличении клеточности по причине отсутствия специфического контроля за мутационным потоком. Вместе с тем, при том же уровне многоклеточности форма D4, обладающая определенным видом специфического иммунологического контроля, "обречена" на эволюционный успех. Дальнейшее историческое развитие могло привести как к увеличению абсолютного количества пролиферирующих клеток (линия D-H), так и к различного рода колебаниям по многоклеточности (D-Dn, E-En и т.д.). Это может быть связано с различными условиями существования вида и действием факторов отбора, отличных от иммунных. В результате на уровне современных форм (Dn-Hn) диапазон колебаний многоклеточности велик, а представители с незначительным количеством клеток, но прошедшие предковый путь становления иммунитета, соседствуют с формами, имеющими большее количество соматических клеток, но не обладающими специфическим иммунитетом.
К примеру, наиболее мелкие виды таких высокоорганизованных классов, как птицы и млекопитающие, имеющие полностью сформированные механизмы иммунной защиты, уступают по размерам некоторым видам кишечнополостных, либо не обладающим специфической защитой, либо с очень слабой зощитой.
Иными словами, в тезисе о контролирующей роли исторически развивающихся механизмов специфического иммунитета следует отнести эту роль к начальным этапам становления многоклеточности, к тому исходному периоду, когда определялся сам путь эволюционного развития многоклеточности.
Каково количество соматических клеток, начиная с которого оно не могло бы увеличиваться без параллельного становления специфических форм иммунологической защиты? Исходя из принципов биогенетического закона Геккеля, следует думать, что такое количество незначительно. Уже на самых ранних этапах зародышевого развития позвоночных животных регистрируются признаки Т- и В-систем иммунитета. Возможно, эта величина составляла бы 10 в 6-ой степени воспроизводящихся клеток - тот предел, с которого мутационный риск становится положительной величиной ( рис. 20.13 ).
Таким образом, на эволюцию иммунитета не следует смотреть только как на самостоятельную линию исторического развития, связанную с антиинфекционной защитой; эволюция иммунитета очевидно является процессом, самым тесным образом связаным с эволюцией многоклеточных вообще, и поэтому одним из важных факторов прогрессивной эволюции в мире животных.
Выяснение механизмов, препятствующих мутационному потоку в процессе индивидуального развития, - это в действительности изучение еще одного фактора стабильности в биологии. Без формирования в онтогенезе и эволюционного развития в филогенезе механизмов иммунологического контроля за соматическим мутагенезом жизнь достаточно организованных многоклеточных была бы невозможна.
