Знание-сила, 1997 № 05 (839)

Логика вполне объяснимая. Не забывайте о страшной анафилаксии, когда человека можно потерять за какие-то минуты! За открытие этой неуправляемой реакции иммунной системы французу Ш. Рише дали Нобелевскую еще в далеком 1913 году.

Наука на пальцах

Когда работали Берннг, Кох и Мечников, то обычный микроскоп казался верхом совершенства, а реакция осаждения антигена с помощью сыворотки, содержащей антитела, чуть ли не молекулярной биологией! Через сто лет наши сегодняшние методы тоже будут казаться примитивными. И все же... Тогда они с помощью микроскопа получили возможность манипулировать клетками, мы же сегодня манипулируем генами: включаем, выключаем и переносим их. Но, напомним, это стало возможно каких-то два-три года назад.

А в середине семидесятых годов в далекой Австралии работали два молодых исследователя, у которых весь аспирантский бюджет составлял тысяч десять (долларов, естественно, но и тогда это были не деньги). И тем не менее они сумели — больше силой ума, нежели с помощью чего-то еще,— проникнуть в одну из самых тщательно охраняемых тайн природы!

Речь идет о работе австралийца Питера Догерти и швейцарца Рольфа Цинкернагеля (сейчас им 55 и 52 года соответственно), которые в университете австралийской столицы Канберры проделали аспирантскую работу в 1973—1975 годах. Догерти теперь в Мемфисе, где находится университет штата Теннесси, а Цинкернагель руководит исследованиями в Институте экспериментальной иммунологии Цюрихского университета. Что же сделали молодые аспиранты такое эпохальное, чтобы давать им за это Нобелевскую? И почему так поздно?

А сделали они ни много ни мало довольно простую вещь: поставили иммунологию с головы, на которой она пребывала с начала века, на ноги, подтвердив тем самым полнейшую правоту Мечникова, который утверждал, что главное в иммунной системе — это клетки, а не гуморальная «ветвь власти».

Тогда они еще не могли выделить Т- хелпер, но тем не менее нащупали супрессоры, которые еще называют «клетками-убийцами». Потому что они убивают клетки, в Которые проник вирус. Два десятилетия, прошедших с той поры, показали, что они были абсолютно правы.

За эти годы выяснилось, что вирус проникает в клетку не просто так, а с помощью... клеточных рецепторов! Трудно понять, почему клетка имеет специальные белки мембраны, с помощью которых вирус (и другие инфекционные агенты) прикрепляется к поверхности клетки, а затем и проникает внутрь нее, «сливая» с нею свои белки наружной «капсулы». Это происходит при гриппе и при ВИЧ-инфицировании. Парадокс, но «паразиты» нередко используют для проникновения в клетку ее специальные защитные системы.

Например, хемокины ответственны за хемотаксис, или химическое «привлечение» иммунных клеток к месту поранения, в результате чего в месте пореза развивается воспаление. Так вот, рецептор хемокина на мембране нервных клеток оказался тем устройством, которое работает на ВИЧ-инфекцию.

Как же иммунные лимфоциты узнают, что клетка инфицирована вирусом, туберкулезной палочкой, малярийным плазмодием? Оказалось, что огромную роль в этом процессе распознавания играют белки МНС (оба класса).

Когда патоген, тот же вирус для примера, попадает в вакуоли макрофагов, то наружные белки «паразита» перевариваются, однако не полностью. Из них выделяются антигенные «детерминанты», то есть пептиды длиной восемь—пятнадцать аминокислот (как известно, из аминокислот построены белки). В цитоплазме макрофага или клетки организма пептид собирается в единый комплекс с МНС и другими белками. А затем МНС «предъявляет» этот детерминант Т-хелперу, который начинает возбуждать активный иммунный ответ. Нынешние нобелевские лауреаты как раз и приподняли завесу тайны над этим самым процессом. А он оказался весьма универсальным при взаимоотношениях клеток друг с другом.

Процесс иммунологического распознавания антигенов вирусов очень похож на распознавание нейронами: они тоже имеют на своих отростках рецепторы, с которыми соединяются всякие разные «значимые» молекулы, в результате чего и генерируется тот или иной импульс, возбуждающий или «супрессирующий» нейрон.

Нарушение мембранных механизмов распознавания ведет к гибели клеток. В этом отношении нейродегенеративные заболевания очень сходны, а часто и являются аутоиммунными расстройствами. Классический пример — болезнь Альцгеймера и гибель нейронов под действием токсичного белка «приона» при болезни «бешеных коров».

Но гак или иначе, а иммунный ответ начинается далеко не сразу после указанного распознавания. На понимание этого понадобилось двадцать долгих лет напряженных трудов и поисков. Но, похоже, ученые ищут теперь не только под фонарем, где и так светло, а действительно там, где лежит ключ от великой тайны биологии...

Эх, знать бы, что мы увидим в клетках еще через сто лет! •

ВСЕМИРНЫЙ КУPЬЕP

Пирамиды

. Строили не числом, а умением

. У подножия статуй

. Вынуждали мостить дороги

СТРОИЛИ НЕ ЧИСЛОМ, А УМЕНИЕМ

Сколько людей принимали участие в строительстве пирамиды? Геродот в своих исторических записках сообщает, что пирамиду Хеопса строили сто тысяч человек. Но он писал уже спустя двести лет, и поэтому его свидетельства не особенно надежны. Современные исследователи, для того чтобы ответить на этот вопрос, считают необходимым понять, каким образом пирамиды строились, и тем самым получить число строителей. Однако Стюарт Виер предложил совсем иной путь подсчета, который может заметно изменить традиционные выкладки археологов. Он взял для своих расчетов пирамиду Хеопса, которая датируется двадцать шестым веком до новой эры. Ее высота составляет 146,7 метра, длина одной из сторон основания — 230,4 метра, а вес — около семи миллионов тонн. Было бы наивным полагать, что строители знали, сколько отпущено фараону править, но логично предположить, что стройка продолжалась все двадцать шесть лет его царствования.

Вся обработка первичного материала и его транспортировка на верхние уровни пирамиды хоть и могла осуществляться при помощи разнообразных технических приспособлений, но движущая сила была одна — мускулатура человека. Разделив объем пирамиды на восемь тысяч четыреста дней, мы получим, что за один день строители должны были укладывать 309 кубических метров камня. При этом ученый, конечно, учитывал, что возведение первых «этажей» пирамиды дается намного легче и происходит быстрее, чем возведение верхних уровней.

Среднее количество работы, которое осуществляется здоровым человеком в течение одного трудового дня, составляет около 2,4х10⁵ джоулей. А потенциальная энергия, необходимая для постройки пирамиды, равна 2,5x10¹¹ джоулей. Таким образом, по расчету Стюарта Виера, чтобы фараон спал спокойно, было нужно 1,04x10⁷ человекодней, или 1250 строителей в течение двадцати трех лет. И хотя эта цифра не учитывает тех, кто проводил первичную обработку камня, его доставку, а также работу по обустройству внутренних помещений пирамиды, такое количество рабочих нельзя считать слишком большим для древнего Египта.

Введя поправки на другие работы, Виер рассчитал, что в начале строительства пирамиды Хеопса требовалось 9500—12 800 рабочих; когда ее высота достигла ста метров — 2000—2600, и на последней, завершающей стадии — 35—41 человек. Но в итоге все равно получаются небольшие цифры: 8380—10 600 строителей на срок до двадцати шести лет.

В те времена население Египта составляло около полутора миллионов человек, таким образом на строительстве был занят «всего» один процент всех жителей. И, по всей видимости, это могли быть своего рода общественные работы для безработных египтян. Однако, если верны расчеты Виера, то даже такой работы не хватало для всех безработных, количество которых, судя по сохранившимся записям, доходило в те времена до двух с половиной процентов населения Египта.