Как растения защищаются от болезней

Старая иммунология — это наука о невосприимчивости организма к инфекционным болезням. Так ее определил Мечников в конце прошлого века. Такая иммунология, получившая еще название инфекционной, была ориентирована только на клинику. Она родилась из суровой необходимости борьбы, с болезнетворными микробами и просуществовала около 60 лет. Однако несколько десятков лет назад наши представления об иммунологии настолько расширились, что возникла необходимость в пересмотре ранее принятых понятий. Вот тут-то и зародилась новая иммунология.

Повое осмысление иммунологии началось с 1945 г. после публикации работ английского исследователя, лауреата Нобелевской премии Питера Медевара.

Шли тяжелые годы второй мировой войны. Фашисты бомбили Лондон. Медевар работал в это время в одном из госпиталей Лондона, пытаясь пересаживать обожженным людям здоровую донорскую кожу. Чужая кожа не хотела приживаться. Медевар доказал, что причиной этого является иммунная система, которая отторгает несвойственный ей чужеродный трансплантат. В последующие годы стало ясным, насколько тонкие оттенки способна различать иммунная система организма. Последняя срабатывает на чужеродную ткань, отличающуюся от собственной даже по одному гену, т. е. по минимальному признаку.

Таким образом, если раньше иммунную систему рассматривали как защиту организма от инфекции, то после работ Медевара в корне изменились представления об иммунологии. Оказалось, что задача иммунитета значительно шире — уничтожать клетки, генетически отличающиеся от клеток собственного тела. Поскольку микробы для организма также являются чужеродными, то действие иммунитета направлено и против них тоже. Защита от микробов — только частный случай деятельности иммунной системы.

Но зачем организму млекопитающих столь жесткий иммунологический контроль, способный уничтожить клетку, отличающуюся от клеток своего тела лишь одним геном? Для этого должны быть серьезные основания.

Считается, что именно этот вопрос, который наиболее четко сформулировал Нобелевский лауреат Френк Макферлан Бернет в 1964 г., и сделал иммунологию новой. И новая иммунология дала на пего следующий ответ.

В многоклеточном организме при сожительстве генетически идентичных клеток неизбежно должны возникать клетки-мутанты. Известно, что в организме человека, содержащем 10¹³ клеток, в каждый данный момент должно быть не менее десяти миллионов клеток-мутантов. Поскольку иммунная система способна отличать чужеродность, заключающуюся только в одном гене, было предположено, что она и несет функцию надзора за генетическим постоянством организма, уничтожая клетки-мутанты. Это значит, что многоклеточные организмы могли возникнуть только под присмотром собственной иммунной системы.

«Иммунитет — это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки чужеродности. В понятие живых тел и веществ, несущих на себе признаки чужеродного генома, могут быть включены бактерии, вирусы, простейшие, черви, белки, ткани, измененные аутоантигены, в том числе и раковые»[9]. Таким образом, задачи новой иммунологии значительно шире старой. Последняя является лишь частью новой иммунологии, иными словами, иммунология из медицинской дисциплины превратилась в общебиологическую.

Иммунитетом обладает все живое — от амебы до человека. Однако у организмов, находящихся на различных ступенях эволюционной лестницы, он выражен по-разному. Но как бы ни различались механизмы уничтожения чужеродности у организмов, находящихся на различных эволюционных уровнях, всех их объединяет общее свойство — необходимость распознать эту чужеродность перед тем, как ее ликвидировать. Недаром центральная догма иммунитета, сформулированная Бернетом, гласит, что главной функцией иммунных систем служит распознавание своего и чужого. Именно это свойство: распознать чужеродность, чтобы ее уничтожить или отвергнуть, и роднит между собой иммунные системы всего живого. И как будет видно из последующего изложения, высшие растения хорошо вписываются в эту систему, не являясь в ней исключением.

Полученные к настоящему времени результаты позволяют считать, что иммунитет растений контролирует не только устойчивость к паразитарным организмам, но и охраняет их целостность и генетическое постоянство. В его ведении находятся такие явления, как совместимость тканей при прививках; совместимость антигеноз пыльцы и пестика при опылении; реакции, возникающие в ответ на поранение; детоксикация экзо- и эндотоксинов, в частности ксенобиотиков. Однако механизмы иммунитета растений зачастую совершенно непохожи на те, с которыми приходится иметь дело иммунологам животных.

С давних времен люди пытались попять причины болезней растений и найти средства для их излечения. Тем не менее учение о болезнях растений стало оформляться как наука только в начале нашего века. Это и неудивительно, ведь люди в первую очередь пытались избавиться от своих болезней, а болезни растений беспокоили их в меньшей мере.