Эволюция и происхождение болезней (1677-1)

Посмотреть архив целиком

Эволюция и происхождение болезней

Внимательное изучение человеческого тела внушает благовейный трепет, - в равной мере с недоумением. Глаза, например, долго были объектом восхищения, с чистой живой тканью роговицы, изгибающейся по оптимальному радиусу, с радужкой, настраивающейся на яркость и хрусталиком, настраивающемся на расстояние. Восхищение таким совершенством вскоре уступает место испугу. Вопреки всякой целесообразности, кровеносные сосуды и нервы проходят по внутренней поверхности сетчатки так, что создают "слепое" пятно в точке их выхода.

Тело это клубок таких вопиющих противоречий. Цепочки ДНК направляют развитие 10 триллионов клеток, составляющих взрослый организм, но затем приводят к его постепенному износу и, в конечном счете, смерти. Наша иммунная система может идентифицировать миллионы чужеродных субстанций, хотя многие бактерии могут убить нас.

В действительности же, такая непоследовательность приобретает смысл только когда мы исследуем эту уязвимость через призму эволюции. Эволюционная биология, конечно, является фундаментом всей биологии, а биология - фундаментом медицины. Как ни удивительно, эволюционную биологию только недавно начали рассматривать как базовую медицинскую науку.

Изучение медицинских проблем в эволюционном контексте было названо "дарвиновской медициной". Большинство медицинских исследований направлено на изучение болезни отдельных людей и поиск подходящей терапии. Эти усилия обычно направлены на непосредственное изучение анатомии и физиологии тела в его настоящем виде. Напротив, дарвиновская медицина спрашивает, почему тело устроено так, что мы уязвимы для рака, атеросклероза, депрессии, астмы и т. д., предлагая таким образом более широкий контекст для проведения исследований.

Эволюционные объяснения недостатков нашего тела можно разделить лишь на несколько категорий. Во первых, некоторые факторы дискомфорта, такие как боль, жар, кашель, рвота, тревога, - не болезни, а защитные механизмы. Во вторых, конфликты с другими механизмами, Escherichia coli или крокодилами, например, - факты жизни. В третьих, некоторые обстоятельства, например изобилие жиров в рационе, проявились совсем недавно, и естественный отбор еще почти не имел с ним дело. В четвертых, тело может оказаться жертвой компромисса между "полезностью" некого свойства и его "стоимостью"; классический пример - ген серповидной анемии, который также защищает от малярии.

Защитные механизмы.

Возможно, наиболее очевидно полезный защитный механизм - кашель; люди, которые не могут очищать легкие от посторонних веществ, могут умереть от воспаления легких. Способность испытывать боль также полезна. Существуют редкие люди, которые чувствуют боль, даже не испытывают дискомфорта от длительного нахождения в одном положении. Их постоянная неподвижность вызывает отек тканей с последующим распадом. Рис. Малый аппендикс

Эти люди обычно умирают в детстве от инфекций и повреждений тканей. Кашель или боль обычно считают болезнью или травмой, но на самом деле они скорее не проблема, а часть ее решения.

Не так очевидна защитная роль повышенной температуры, тошноты, рвоты, диареи, тревоги, усталости, чихания и воспаления. Даже некоторые физиологи не знают о полезность высокой температуры. За счет простого увеличения скорости метаболизма, жар повышает температуру в "термостате" тела, что способствует разрушению патогенных организмов. Работа Matthew J. Kluger показала, что даже холоднокровные ящерицы при инфекциях стараются выбирать более теплые места, где температура их тела на несколько градусов выше обычного.

Тошнота у беременных долго считалась побочным эффектом беременности. Однако проявления тошноты совпадает с быстрым ростом и дифференциацией тканей плода, когда тот наиболее уязвим для токсинов. И беременные женщины при этом ограничивают потребление потенциально опасной, но вкусной пищи. Для подтверждения того, что тошнота у беременных защищает плод от токсинов независимый исследователь Margie Profet исследовала статистику по беременностям. Оказалось, что у женщин, которых не тошнит во время беременности, чаще бывают выкидыши. (Ее теория также предсказывает больший процент больных детей у женщин, беременность которых не сопровождалось тошнотой.)

Другое состояние, тревога, очевидно, возникло как защита в опасных ситуациях, как стимул к бегству. В 1992 г в исследованиях Lee A. Dugatkin были оценены преимущества страха у рыбок гуппи. Он классифицировал их как "робких", "обычных" и "смелых", в зависимости от их реакции на присутствие большеротого окуня (smallmouth bass). "Робкие" прятались, "обычные" уплывали подальше, "смелые" оставались на месте, разглядывая окуня. Затем каждая из групп гуппи были оставлены в аквариуме наедине с окунем. Через 60 часов уцелело 40 процентов "застенчивых", 15 процентов "обычных". Вся группа смелых лишилась жизни, способствую распространению не своих генов, а генов окуня.

Отбор по генам, связанным с тревожным поведением предполагает, что некоторые люди испытывают чересчур тревожны, и это действительно так. Также следует предполагать наличие людей с заниженным уровнем тревожности. Трудно дать количественную оценку подобных синдромов, так как немногие люди станут обращаться к психиатру с невыраженными опасениями. Но если поискать, люди с патологическим отсутствием тревоги могут быть найдены в травматологических отделениях, тюрьмах и в рядах безработных.

Полезность таких обычных и неприятных состояний, как диарея, жар, и тревога не очевидна. Поэтому зачастую люди наносят ущерб своему здоровью, блокирую, обычно лекарствами, созданные естественным отбором защитные механизмы. Herbert L. DuPont из University of Texas at Houston и Richard B. Hornick из Orlando Regional Medical Center исследовали диарею, вызванную инфекцией Shigella и выяснили, что люди, принимающие лекарства против диареи, болели дольше и с большим процентом осложнений, чем больные, принимающие только плацебо. В другом примере, приведенном Eugene D. Weinberg из Indiana University, попытки скорректировать недостаток железа в организме привели к увеличению уровня инфекционных заболеваний, особенно амебиозом, в некоторых частях Африки. Хотя для большинства здоровых людей железо является необходимым компонентом рациона, оно может навредить инфицированным людям с недостаточным питанием. В организме этих людей недостаточно белка для связывания железа, которое в свободном виде используется инфекционными агентами.

Как возражение против полезности защитных механизмов можно выдвинуть тот факт, что многие часто испытывают состояния тревожности, боли, жара, диареи, тошноты без всякой видимой причины. Объяснение требует анализа регуляции защитных ответов в терминах теории обнаружения сигнала. Циркулирующий в природе токсин может попасть в желудок. Организм может отвергнуть его за счет рвоты, но заплатив некоторую цену. Цена ложной тревоги, - рвоты, когда на самом деле токсина в организме нет, только несколько калорий. Но наказанием за единичный случай несрабатывания защиты при интоксикации может быть смерть.

Таким образом, натуральный отбор организует защитные механизмы, следую стратегии, которую мы называем "принцип детектора дыма". Противопожарная сигнализация, которая гарантированно поднимет спящее семейство в случае пожара, обязательно будет поднимать ложную тревогу, всякий раз, когда на плите подгорает тост. Многочисленные "ложные срабатывания" в человеческом теле довольно неприятны и в большинстве случаев в них нет необходимости. Но лишь до тех пор пока не запылает настоящий "пожар".

Эволюция вирулентности.

Человечество выигрывало гигантские битвы в войне против патогенных организмов с использованием антибиотиков и вакцин. Наши победы казались окончательными и в 1969 г. американских хирург William H. Stewart сказал: "Пришло время закрыть книгу инфекционных заболеваний". Но враг, а также сила естественного отбора, оказались недооцененными. Печальная реальность состоит в том, что патогенные организмы могут приспособиться к любому вновь изобретенному реагенту.

Устойчивость к антибиотикам - классическая демонстрация натурального отбора. Бактерии, которым посчастливилось обладать геном, который позволяет им процветать в присутствие антибиотика, размножаются быстрее других, и соответствующий ген быстро распространяется. Как показал нобелевский лауреат Joshua Lederberg из Rockefeller University, эти гены могут даже "перепрыгивать" в другие виды бактерий, распространяясь на кусках инфекционных ДНК. Сейчас некоторые штаммы туберкулеза в Нью-Йорке устойчивы ко всем видам антибиотиков, у больных с такими штаммами шансов выжить не больше, чем у больных туберкулезом в прошлом веке.

Многие люди, включая многих физиологов и ученых, до сих пор придерживаются устаревшей теории, согласно которой патогенные организмы становятся менее опасными после длительного "сожительства" с организмом "хозяином". На первый взгляд, это имеет смысл. Патогенный организм который быстро убивает своего "хозяина", может не найти себе нового, поэтому естественный отбор должен благоприятствовать меньшей вирулентности. Например, сифилис, когда он только появился в Европе, был высоко вирулентен, но прошло несколько веков, и это заболевание стало протекать в среднем в более мягкой форме.

Для "агентов заболевания", которые распространяются напрямую от человека к человеку, предпочтительна низкая вирулентность, так как она позволяет "хозяину" оставаться активным и распространять заболевание. Но некоторые болезни, как малярия, распространяются через промежуточное звено, - комаров, причем распространяются через людей с пониженной активностью даже лучше. В этом случае высокая вирулентность дает селективное преимущество.


Случайные файлы

Файл
13269-1.rtf
46396.rtf
117676.rtf
168754.rtf
4529.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.