Недавно я провел много исследований взаимодействия между врожденной и адаптивной иммунной системами человека и лабораторными моделями млекопитающих. Это привело меня к тому, что я прочитал интересную информацию об иммунном ответе у насекомых ;
Насекомые обладают высокоэффективной иммунной системой. В ответ на бактериальную атаку их жировое тело (аналог печени у млекопитающих) синтезирует целый ряд пептидов с антибактериальным и противогрибковым действием.
Это очаровало меня, так как четкий вывод состоит в том, что не существует «специализированных» иммунных клеток, а жировая ткань выполняет гораздо более разнообразные функции, чем я понял.
Я еще немного почитал, а также изучил иммунную систему растений, которая кажется гораздо более похожей на иммунную систему насекомых, чем млекопитающих;
У растений, в отличие от млекопитающих, отсутствуют мобильные защитные клетки и соматическая адаптивная иммунная система. Вместо этого они полагаются на врожденный иммунитет каждой клетки и на системные сигналы, исходящие из мест заражения. ( Джонс, 2006 )
Мои вопросы касаются необходимости адаптивного иммунного ответа у млекопитающих. Иммунная система насекомых и растений — более «системный» иммунитет из-за отсутствия специализированных/мобильных иммунных клеток — кажется намного проще.
Учитывая, что эволюция происходит постепенно (нет «скачков» — например, перехода от неспециализированной иммунной системы к специализированной иммунной системе), я бы предположил, что организмы, менее отдаленные от насекомых и растений, могут иметь ткани с дуальными функциями. (подобно насекомым?), но которые в дальнейшем специализируются как иммунные клетки, пока постепенно (вниз по эволюционному дереву) не появится сложная и специфическая иммунная система. (Это осложняется тем фактом, что наша иммунная система выполняет несколько функций — например, ремоделирование тканей, но я не собирался вдаваться в подробности здесь. Не стесняйтесь в своих ответах, если это необходимо!).
Мое общее любопытство можно резюмировать как 2 вопроса;
Иммунитет, вероятно, эволюционировал не раз, поскольку он совершенно необходим для выживания. Вы даже можете возразить, что такие средства защиты, как антибиотики и хищническое поведение, являются иммунными средствами защиты для одноклеточных существ.
Как вы заметили, у растений иная иммунная система, чем у животных. Насекомые тоже. У них нет врожденной иммунной памяти, которая есть у многих животных, когда пулы клеток воплощают иммунный ответ на определенный антиген. (т.е. кодировать специфический иммуноглобин или вариант рецептора tCell).
Я нашел упоминание о том, что это, по-видимому, коллективное достояние челюстных позвоночных . Тем не менее, в иммунной системе появилось много поздних инноваций, где иммунные реакции рептилий и млекопитающих существенно различаются.
Мне не ясно, есть ли у других животных система насекомых. Животные, которые отделились от линий насекомых, таких как лучистые, вероятно, имеют свой собственный способ борьбы с иммунным ответом. Хотя это всего лишь предположение.
Как вы уже догадались, иммунная система человека, как мы ее себе представляем, развивалась постепенно в течение сотен миллионов лет. Компоненты, которые большинство людей называют «иммунной системой» (Т-клетки, В-клетки, антитела), возникли у акул около 400 миллионов лет назад. Миноги и миксины, отделившиеся от остальных позвоночных до того, как акулы развили свою адаптивную иммунную систему, имеют параллельные решения проблемы, которые в основном независимы, но включают некоторые эволюционно связанные структуры.
«Врожденная» иммунная система гораздо древнее. Люди и другие позвоночные разделяют части врожденной иммунной системы с насекомыми и более эволюционно разнообразными организмами, поэтому они возникли более 500 миллионов лет назад.
Тема достаточно хорошо изучена и слишком широка, чтобы подробно обсуждать ее здесь. Я написал пару резюме в другом месте:
Вот несколько обзорных статей:
Иммунология — биохимическая и туманная концепция, однако она столь же сложна, как нервная, структурная и циркуляторная морфология и химия. Вы можете сравнить сложность иммунной системы с видимой сложностью, которая развилась у животных, от простых спиралевидных и узорчатых раковин до метамерных (повторяющихся сегментов) раковин с небольшим количеством сочленений, таких как крабы и экспериментальные архейские животные, до сильно сочлененных креветок и скорпионов, и затем к тысячам сложных чешуек со специализированными наконечниками и жалами, которые даже становятся эндоскелетом. Эволюция первых мускулистых и сочлененных эндоскелетов так же запутана, как и иммунная система, но она также происходила постепенно: до того, как появились костные рыбы, появились хрящевые, такие как акулы. Точно так же
У бактерий есть виды иммунной системы для защиты от вирусов, которые состоят просто из трюков с ДНК, чтобы случайным образом перестроить свою ДНК и таким образом нейтрализовать опасную вирусную ДНК, которая копируется внутри них, и наследовать новые гены, не создавая вирусы... Если вы хотите сделайте шаг вперед по сложности эволюции, затем изучите иммунологию червей и иммунитет губок .
Битва между бактериями и вирусами, поедающими бактерии, продолжается уже миллионы лет, когда вирусы пытаются размножаться, вторгаясь в клетки бактерий и интегрируясь в хромосомы бактерий. Когда это происходит, бактерия делает копию своей хромосомы, которая включает вирусную частицу. По словам Вуда, позже вирус может решить размножаться, убивая бактерию — подобно бомбе замедленного действия.
Однако для вируса все может пойти совсем не так из-за случайных, но обильных мутаций, происходящих в хромосоме бактерии. Уже интегрировавшись в хромосому бактерии, вирус также подвержен мутациям, и некоторые из этих мутаций, как объясняет Вуд, делают вирус неспособным к репликации и убивают бактерию.
С этой новой разнообразной смесью генетического материала, говорит Вуд, бактерия не только преодолевает смертоносные намерения вируса, но и процветает с большей скоростью, чем аналогичные бактерии, которые не включают вирусную ДНК.