Представьте иммунную систему, которая работает по совершенно иным чертежам, чем у всех остальных млекопитающих. Именно такую аномалию обнаружила команда биологов из Тулейнского университета, заглянув в геном гладконосых летучих мышей — крупнейшего семейства рукокрылых, насчитывающего более 500 видов. Оказалось, что у этих зверьков гены, отвечающие за производство антител, продублированы. Не просто скопированы с небольшими вариациями, а представлены двумя отдельными, полноценными системами. У человека, лабораторной мыши и любого другого известного млекопитающего такая система лишь одна.

Это открытие, опубликованное в Science Advances, не просто добавляет деталь в картину эволюции иммунитета. Оно вплотную подводит к разгадке давней загадки: почему летучие мыши служат резервуарами для множества опасных вирусов, от бешенства до коронавирусов, но сами при этом практически не болеют. Подобно тому, как червь-мутант стал неуязвимым для вируса благодаря особому гену, летучие мыши, возможно, используют дублированные гены для контроля инфекций. Ответ, похоже, кроется в уникальной архитектуре их адаптивного иммунитета — той его части, что отвечает за выработку антител.

Две системы вместо одной

Антитела — это Y-образные белки, состоящие из двух тяжёлых и двух лёгких цепей. У всех млекопитающих, чей геном изучен до сих пор, тяжёлые цепи кодируются одним набором генов. Этот набор и определяет, насколько разнообразными могут быть антитела, а значит — насколько широк спектр патогенов, которые организм способен распознать и обезвредить.

Гладконосые летучие мыши, как выяснили Ханна Франк (Hannah Frank) и её коллеги из Тулейна, Стэнфорда и Центров по контролю заболеваний США, пошли другим путём. У них таких наборов два. «Мы никогда не видели ничего подобного у млекопитающих, — говорит Франк, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии. — Это полностью меняет наше представление о том, как может быть организована иммунная система млекопитающих, и ставит новые захватывающие вопросы о причинах эволюционного успеха летучих мышей и их реакции на вирусы».

Дупликация генов тяжёлых цепей даёт рукокрылым принципиально новый способ генерации разнообразия антител. Если представить стандартную систему как фабрику с одной сборочной линией, то у гладконосых мышей таких линий две, и каждая может производить свой ассортимент защитных белков. Это не просто количественное удвоение, а качественный скачок в возможностях иммунного ответа.

Почему это важно

До сих пор основное внимание учёных, изучавших вирусную толерантность летучих мышей, было приковано к их врождённому иммунитету — первой, быстрой линии обороны, которая срабатывает немедленно при встрече с патогеном. Считалось, что именно там скрыт секрет. Однако работа Франк смещает фокус на адаптивный иммунитет — ту самую систему, которая вырабатывает специфические антитела и формирует иммунологическую память.

«Мы думаем, что это открытие — важный кусочек пазла, — поясняет Франк. — Оно не объясняет до конца, почему летучие мыши такие эффективные вирусные резервуары, но показывает уровень иммунного разнообразия, о котором мы даже не подозревали, и даёт нам совершенно новое направление для исследований».

Иными словами, двойной набор генов антител — не единственная причина неуязвимости летучих мышей, но, судя по всему, ключевая. Он позволяет им поддерживать вирусы в организме, не давая инфекции выйти из-под контроля. Для самих зверьков это, вероятно, эволюционное преимущество, позволившее им расселиться по всем континентам, кроме Антарктиды, и стать одними из самых успешных млекопитающих на планете.

Летучие мыши — не просто переносчики вирусов. Они критически важные опылители, распространители семян и естественные регуляторы численности насекомых-вредителей. Понимание того, как они сосуществуют с патогенами без вреда для себя, может помочь науке лучше разобраться в иммунных реакциях разных видов и, возможно, усовершенствовать стратегии предотвращения перескока инфекций от животных к человеку. Исследования на других организмах, например, у дафнии нашли белки памяти, показывают, что неожиданные генетические особенности могут объяснять уникальные способности животных.

Уроки природного разнообразия

«Мы узнали колоссально много об иммунитете, изучая людей и лабораторных мышей, — говорит Франк. — Но природный мир куда разнообразнее. Каждый раз, когда мы исследуем вид, эволюционировавший иначе, у нас есть шанс открыть нечто совершенно новое».

Случай с гладконосыми летучими мышами — яркое тому подтверждение. Их двойная система генов антител не имеет аналогов среди известных млекопитающих и заставляет пересмотреть устоявшиеся представления о пределах пластичности иммунной системы. Возможно, подобные сюрпризы ждут учёных и в других, ещё не изученных группах животных.

Открытие также поднимает вопрос о том, как именно эта дупликация возникла в эволюции и какие механизмы регулируют работу двух систем, чтобы они не конфликтовали друг с другом. Пока это область для будущих исследований. Но уже сейчас ясно: природа, похоже, нашла способ построить более гибкий и мощный иммунитет, чем тот, что знаком нам по учебникам. И носители этого секрета каждую ночь проносятся над нашими головами, упаковав в свои крошечные геномы ответ на одну из главных медицинских загадок.