Паразиты. Тайный мир

Циммер Карл

Даже для ленточных червей, уютно устроившихся в кишечнике, оставаться на месте — непростая задача. Питаясь, эти черви растут весьма быстро: за две недели они увеличиваются в размерах в 1,8 млн раз. Они не могут питаться так, как это делает большинство животных, — у них нет ни рта, ни кишечника. Пищеварение протекает не внутри их тел, а скорее снаружи; кожа таких червей состоит из миллионов нежных, наполненных кровью столбчатых пупырышков, способных поглощать питательные вещества. Заметим, что кишки хозяина выстланы почти точно такими же пупырышками. Можно сказать, что ленточный червь нелишен пищеварительного тракта, а скорее представляет собой вывернутую наизнанку кишку.

Ленточные черви живут в пульсирующем потоке полупереваренной пищи, крови и желчи, гонимых бесконечными волнами кишечной перистальтики. Если они ничего не будут предпринимать, перистальтика просто вынесет их из тела хозяина. Некоторые

виды ленточных червей прикрепляются к кишкам при помощи крючков и присосок на головах, а другие непрерывно скользят навстречу пище. Когда мы едим, наш кишечник сразу же реагирует на это волнообразными сокращениями (перистальтикой), на которые эти неприкрепленные черви отвечают тем, что начинают плыть против течения. Они добираются до входящей пищи и плывут до тех пор, пока не достигнут максимальной ее концентрации. Затем начинают впитывать пищу через кожу, но, пока они едят, пищу продолжает сносить вниз по пищеварительному тракту, и какое-то время черви продвигаются вместе со своей подвижной трапезой; при этом они постоянно чувствуют перистальтику хозяина и следят, насколько далеко их успело унести. Почувствовав, что сместились слишком далеко вниз по течению, они прекращают есть и вновь плывут вверх. По мере того как ленточный червь вырастает до своей невероятной длины, такое плавание вверх по течению становится все сложнее. Проблема в том, что перистальтика неравномерна: на одном участке кишечник может сжиматься и растягиваться очень энергично, на другом — почти не двигаться. Ленточные черви каким-то образом распознают эти изменения и отзываются на них. Червь может заставить разные участки своего тела плыть с разной скоростью.

Кишечник служит домом также для анкилостом — паразитов, которые во время еды ведут гораздо более рискованную игру. Анкилостомы начинают свою жизнь во влажной почве, где вылупляются из яиц и вырастают в крохотных личинок. Они могут попасть в тело человека двумя путями — простым и замысловатым. Если человек проглотит личинку, она отправляется прямиком в кишечник. Но анкилостомы, как и шистосомы, способны вбуравливаться в кожу и проникать в капилляры. В этом случае они плывут по венам к сердцу и легким. При кашле хозяина их выносит в горло, откуда они уже могут двигаться вниз по пищеводу. Попав в кишечник, анкилостома вырастает во взрослое животное длиной в полдюйма. В отличие от ленточных червей, у анкилостом есть рот—мощный рот, окруженный кинжальными зубами и прикрепленный к мощному, выстеленному мышцами пищеводу. Кроме того, в отличие от ленточных червей, анкилостому интересует не поток полупереваренной пищи, протекающий по кишечнику, а сам кишечник. Паразит вонзает свои зубы в стенку кишечника, разрывая плоть. Паразитологи все еще спорят, пьет ли он кровь хозяина или заглатывает куски кишечной ткани. В любом случае через некоторое время он отцепляется от стенки и плывет кормиться к другому участку стенки кишечника.

Когда анкилостома отрывает и заглатывает кусок стенки кишечника, кровь вокруг начинает свертываться. Вообще, каждый раз, когда в теле рвется кровеносный сосуд, в него попадают молекулы окружающих тканей. Некоторые из этих молекул соединяются с веществами в составе самой крови. Эти вещества запускают целый каскад реакций с другими факторами свертывания крови и в конце концов активируют специальные клетки — тромбоциты. Тромбоциты во множестве собираются к ране и слипаются, а каскад реакций создает вокруг сгустка тромбоцитов настоящую волокнистую сеть. Формируется твердый тромб, который, собственно, и останавливает кровотечение. Для анкилостомы свертывание крови может означать голод — ведь кровеносные сосуды во рту паразита становятся твердыми.

Паразит отвечает на это с изощренностью, о которой современные биотехнологи могут только мечтать. Он вырабатывает собственные молекулы такой формы, которые могут соединяться с другими элементами при свертывании крови. Нейтрализуя их, анкилостома тем самым не дает тромбоцитам слипаться и обеспечивает свободный приток крови себе в рот. Когда паразит заканчивает есть в одном месте и перемещается к другому, кровеносные сосуды на прежнем месте получают возможность восстановиться, а кровь — свернуться. Если бы паразит вместо этого выпускал в кровь какой-нибудь грубый антикоагулянт, хозяин превратился бы в гемофилика, быстро истек бы кровью и умер, лишив таким образом паразита пищи. Одна компания по разработке биотехнологий выделила эти молекулы и теперь пытается создать на их основе лекарство, препятствующее свертыванию крови.

• • •

Некоторым паразитам недостаточно только добраться до своего нового места обитания. Прежде чем начать есть и размножаться, они должны выстроить себе дом, используя в качестве строительного материала ткани хозяина.

Plasmodium,

паразит, вызывающий малярию, попадает в кровеносный сосуд при укусе комара и примерно неделю живет в клетке печени. Затем он выходит из печени и вновь попадает в кровеносное русло. Он катится и скользит по сосудам в поисках своего следующего дома — красной кровяной клетки, эритроцита. Именно там, в эритроците, плазмодий может питаться гемоглобином — молекулами, которые удерживают кислород и позволяют эритроцитам переносить его от легких к органам. Проглотив большую часть гемоглобина в клетке, плазмодий получает достаточно энергии, чтобы разделиться на шестнадцать новых копий самого себя. Через два дня стайка новых паразитов разрывает эритроцит и выходит на поиски новых клеток, которые можно оккупировать.

Во многих отношениях эритроциты являются не слишком подходящим местом для жизни. Строго говоря, это даже не клетки, а тельца. Все настоящие клетки несут в ядре гены и удваивают свою ДНК, превращаясь из одной клетки в две. Эритроциты же рождаются из других клеток, живущих в глубине наших костей. Эти стволовые клетки, как их называют, при делении принимают вид различных компонентов крови, таких как лейкоциты, тромбоциты и эритроциты. Но если другие клетки получают при рождении законную долю ДНК и протеинов, то в эритроцитах ДНК нет совсем. Их работа проста. В легких они захватывают кислород и связывают его молекулами гемоглобина. Поскольку кислород — мощный окислитель, легко вступающий в химические реакции и способный повредить другие молекулы, гемоглобин буквально окружает его и сковывает своими четырьмя связями. После этого эритроцит покидает легкие и движется по телу, в какой-то момент высвобождая запасенный кислород, который должен помочь телу сжигать топливо и получать энергию. Эти клетки—всего лишь емкости для транспортировки кислорода, гоняемые по телу сокращениями сердечной мышцы. Если поместить под микроскоп белые кровяные тельца—лейкоциты, они выпустят ложноножки и начнут двигаться. Эритроциты же будут просто лежать.

Выполняя такую простую задачу, эритроциты практически не нуждаются в обмене со средой. Это означает, что в них почти нет протеинов, необходимых для выработки энергии. Кроме того, им не нужно сжигать топливо и избавляться от отходов.

Настоящие клетки всасывают питательные вещества (топливо) и избавляются от отходов при помощи замысловатой системы канальцев и пузырьков, способных проводить различные молекулы сквозь ее внешнюю мембрану. У эритроцитов практически нет подобных средств — только пара канальцев для воды и других необходимых веществ. Дело в том, что кислород и двуокись углерода (углекислый газ) способны просачиваться сквозь мембраны этих клеток без посторонней помощи. И если у других клеток есть сложная внутренняя решетка, помогающая им всегда оставаться жесткими и упругими, то эритроциты в клеточном цирке выступают в амплуа акробатов. Каждый из них за время жизни проходит по сосудам нашего тела пятьсот километров, терпя толчки и удары соседних клеток в потоке крови; они то и дело врезаются в стенки сосудов и протискиваются сквозь крошечные капилляры. В этих мельчайших сосудах эритроциты выстраиваются в очередь и движутся один за другим, сжимаясь впятеро по сравнению с обычным своим диаметром, но, стоит им выйти в более крупный сосуд, и они вновь расправляются до обычного размера.

Чтобы выдерживать такое обращение, в эритроцитах под мембраной имеется сеточка из протеинов, напоминающая авоську. И каждая протеиновая нить в этой авоське, помимо прочего, сложена гармошкой, что позволяет ей растягиваться и сжиматься в ответ на давление с любой стороны. Но эритроцит, каким бы пластичным он ни был, не может выдерживать такое обращение до бесконечности. Со временем его мембрана становится жесткой, ему труднее становится протискиваться через капилляры. Функция контроля за состоянием крови, за тем, чтобы ее клетки всегда были молодыми и полными жизни, возложена на селезенку. Когда эритроциты проходят через селезенку, она тщательно их проверяет. Она способна распознать признаки старости на поверхности эритроцита, как мы видим морщины на лице. Только молодые эритроциты выходят из селезенки и продолжают свой путь; остальные же уничтожаются.

Несмотря на все недостатки эритроцита, плазмодий выбирает для себя именно этот странный пустой дом. Паразит не умеет плавать, но может скользить вдоль стенок сосуда. Для этого он цепляется крючками за стенку и ведет крючки по всему телу от переднего конца к заднему, отцепляет их там и выпускает на переднем конце новые крючки; получается что-то вроде клетки на гусеничном ходу. На переднем конце паразита имеются сенсоры, распознающие только молодые эритроциты: они реагируют на определенные протеины на его поверхности. Выбрав клетку, плазмодий цепляется за нее и перекатывается к ее переднему концу, готовясь проникнуть внутрь.