Летучая мышь и тайное войско

Год назад «Чердак» писал об устрашающих предсказаниях американских ученых: они проанализировали данные о вирусах, пришедших к человеку от разных групп млекопитающих, и предложили свой прогноз на будущее. Согласно ему, каждый вид летучих мышей в среднем носит в себе 17 потенциально опасных для нас вирусов (для сравнения, каждый вид грызунов или приматов — 10). Более того, именно вирусы, которые дарят нам рукокрылые, отличаются особенной «злостью» и вызывают самые жестокие эпидемии, например, лихорадки Эбола или атипичной пневмонии SARS. Чем же так особенны летучие мыши? Вредные, родные Для того, чтобы жить бок о бок с целой армией вирусов, нужно научиться ими не болеть. И действительно, летучие мыши практически не гибнут от вирусных заболеваний и в большинстве случаев не проявляют никаких симптомов. По крайней мере, если речь идет о РНК-вирусах; ДНК-вирусы иногда все же оказываются смертельны. Эта удивительная стойкость не распространяется на других патогенов. Так, например, в 2006 году до 75% североамериканских летучих мышей выкосил синдром белого носа — грибковое заболевание, поражающее в первую очередь лицевые органы. То есть дело все-таки в вирусах. Первый секрет неуязвимости летучих мышей — интерфероны. Это группа белков, которые у всех млекопитающих отвечают за противовирусный ответ. В частности, некоторые интерфероны снижают уровень синтеза белка. Это, конечно, не полезно для клетки в целом, но позволяет остановить размножение вирусных частиц. У человека, как и у других млекопитающих, многие клетки производят интерфероны в ответ на встречу с вирусом. А вот у летучих мышей гены интерферонов «включены» по умолчанию, поэтому заблокировать жизненный цикл вируса удается еще на ранних стадиях. Однако полностью искоренить вирусы интерфероны неспособны, некоторое их количество все равно выживает внутри клеток. Обычно в таких случаях на помощь приходят клетки врожденного иммунитета и уничтожают тех, кто прячет в себе вражеские частицы. Но представим себе, что в организме летучей мыши скопилось пусть даже не 17, а всего 5 вирусов. Иммунная система пойдет вразнос и, стреляя по полчищам врагов, неизбежно будет попадать и по своим. Поэтому второй секрет неуязвимости — придержать коней иммунитета и не реагировать на вирусы без необходимости. Под гнетом интерферонов они все равно не смогут серьезно навредить организму, а значит выгоднее обойтись без войны. Для этого летучие мыши «потеряли» молекулы, распознающие чужеродную ДНК и РНК в цитоплазме и активирующие иммунный ответ. Это позволяет клеткам закрывать глаза на присутствие вирусов, а в качестве дополнительного бонуса — снижает риск развития аутоиммунных заболеваний. Поэтому, например, болезни человека, связанные с гипертрофированной реакцией иммунной системы на собственную ДНК — такие как системная красная волчанка или синдром Айкарди-Гутьера — летучим мышам не грозят. Научившись мирно сосуществовать с полчищами агрессивных соседей, летучие мыши вместе с тем стали во главе всесокрушающего войска. Их необычный организм — суровая школа жизни для вирусов. Иммунитет мышей отбирает самых злых и коварных: тех, что научились блокировать пути синтеза интерферона и хорониться внутри клеток, не вызывая тяжелых симптомов. Свою настоящую силу они показывают, когда попадают в организм человека, не имеющий постоянной интерфероновой защиты. Кстати, для этого необязательно, чтобы пострадавшего непосредственно укусила мышь — заражение может происходить и через посредство других животных. Остается понять, почему именно в летучих мышах накапливается столько вирусов. И возможно, один из ответов заключается в том, что они удивительно долго живут. Коллективное бессмертие Если мы посмотрим на распределение средней продолжительности жизни в зависимости от массы у млекопитающих, то увидим следующую закономерность: чем больше животное весит, тем дольше оно живет. В числе тех, кому не повезло, оказались самые мелкие представители класса — разные землеройки, ежи и мелкие грызуны, а счастливый билет в долгую жизнь попался крупным формам — слонам, китам и приматам. На основании этой закономерности можно предсказать срок жизни млекопитающего, зная его массу. В большинстве случаев эти прогнозы сбываются, однако есть и исключения. Важным исключением является человек, который живет сильно дольше сравнимых с ним по размеру приматов. Нам известно только 19 видов, которые обогнали человека по параметру «реальная:предсказанная продолжительность жизни». Один из них — излюбленный объект геронтологических исследований голый землекоп, остальные 18 — летучие мыши. Одна из гипотез, объясняющих долгожительство голого землекопа, заключается в том, что он избегает давления со стороны хищников. Землекопы десятилетиями живут под землей, где им никто не угрожает, обычные же мыши гибнут от лап и зубов хищников в течение первых лет жизни. Поэтому механизмы, способствующие долголетию, не отбираются, по причине невостребованности, в популяции мышей, но закрепляются в популяции землекопов. Аналогичная история, судя по всему, произошла и с рукокрылыми. Научившись летать, единственные из млекопитающих, они стали практически неуязвимы для хищников. В то же время, особенности тела, связанные с полетом, и и необходимость тратить на него много энергии не позволяют им приносить много детенышей за раз. А значит, есть смысл жить долго, чтобы вырастить достаточное количество потомства — стратегия, которой придерживаются и крупные млекопитающие вроде слонов и нас с вами. Летучие мыши стареют пренебрежимо медленно, уже добившись мечты геронтолога Обри ди Грея. Например, летучая мышь Брандта — рекордсмен в этой области — живет около 40 лет при массе тела 7 г. По всей видимости, у летучих мышей независимо друг от друга появились несколько полезных механизмов. Один из них — восстановление концов ДНК, теломер. Как правило, при делениях клетки теломеры укорачиваются. Большинство организмов справляются с этой проблемой при помощи фермента теломеразы, достраивающей нити с концов. Но летучие мыши придумали свой собственный способ — они используют участки других хромосом в качестве шаблона, чтобы по нему восстановить концы (этот механизм называют гомологичной рекомбинацией). Поэтому с возрастом клетки летучих мышей не теряют способности делиться и обновлять ткани. Также летучие мыши обладают мутантным рецептором к гормону роста. Похожие мутации у человека вызывают синдром Ларона — один из видов карликовости. У носителей этой мутации реже, чем в среднем в популяции, возникают рак и диабет. Возможно, это связано с тем, что их клетки менее чувствительны к стимуляции гормоном роста, следовательно, реже делятся и синтезируют белок, и накапливают меньше поломок. Эта гипотеза косвенно подкрепляется тем, что летучие мыши практически не болеют раком — нам известны только единичные случаи. Скрытая жизнь жар-птицы На первый взгляд, у летучих мышей слишком много суперспособностей — и долгая жизнь, и иммунитет к вирусам, и устойчивость к раку. Можно ли найти какую-то связь между всеми этими свойствами? Ученые полагают, что первопричиной всему стала способность рукокрылых к полету. Полет вызывает повышение температуры тела более чем до 40 градусов из-за активного движения мышц. По этому поводу была высказана гипотеза «полета-как-горячки» (flight-as-fever): полет естественным образом поднимает температуру, создавая ситуацию, аналогичную жару при вирусной инфекции. Поэтому иммунитет такой «жар-птицы» должен работать постоянно в усиленном режиме, не оставляя вирусам шанса. Но, как мы знаем, иммунитет летучих мышей, наоборот, толерантнее, чем у нелетающих млекопитающих. В то же время, полет усиливает еще и обмен веществ в клетках. А это чревато развитием окислительного стресса и повреждением клеточных макромолекул. Поэтому летучие мыши постоянно в больших количествах производят антиоксиданты — вещества, снижающие уровень стресса. А также регулярно запускают аутофагию — процесс переваривания отдельных молекул и органелл. Аутофагия помогает обновить поврежденные части клеток, и она же помогает разрушить вирусные частицы, проникающие в клетки. Устойчивое сосуществование с вирусами и окислительным стрессом, в свою очередь, снижает риск возникновения раковых опухолей. И все это вместе поддерживается естественным отбором, поскольку летучие мыши неуязвимы для хищников, и им выгодно жить долго. История летучих мышей — это поучительный пример того, как далеко может завести процесс приспособления к необычному образу жизни. Обладание «карманным» войском вирусов не приносит им никакой пользы, они не используют его для охоты на жертв и не предпринимают никаких усилий для его дрессировки. Это сожительство является лишь следствием других физиологических адаптаций. Все как в канонической истории: вместе с суперспособностями герой получает и власть над жизнями других — в комплекте с полетом и долгой жизнью летучие мыши ненароком приобрели смертельное оружие. В одном из прошлых текстов мы советовали: берегите свой огонь, ведите менее активный образ жизни (на клеточном уровне) — и проживете дольше. Летучие мыши с этим не согласны: жгите костры, поднимайте температуру, машите крыльями, дружите с чудовищами — и если вы сможете справиться с последствиями, то титул самого смертоносного на земле долгожителя за вами.