Впрочем, только ли военного? Бизнесмены и журналисты обмениваются новостями, повара – рецептами, президенты и премьеры издают законы, обязательные для всех граждан государства, молодожены договариваются о том, как разделить домашние обязанности, – вся человеческая цивилизация строится на обмене информацией и налаживании взаимодействий.
Как уже неоднократно упоминалась выше, сообщество клеток в многоклеточном организме во многом похоже на человеческое и нуждается в налаживании эффективных взаимодействий. Для того чтобы обмениваться информацией, люди используют устную и письменную речь, но у клеток такой возможности, само собой, нет. Сигналы, которые они посылают друг другу, – это химические молекулы – лиганды.
Самые известные сигнальные молекулы – это гормоны. Половые гормоны отвечают за формирование нашего тела по мужскому или женскому типу, определяют способность к зачатию и вынашиванию потомства. Гормон поджелудочной железы инсулин регулирует уровень сахара в крови, с его дефицитом связано такое заболевание, как инсулинозависимый сахарный диабет. Лейкоциты подчиняются общим сигналам организма, но существует у них и собственная система иммунной «спецсвязи», которую осуществляют два основных класса сигнальных молекул – хемокины и цитокины. Функции этих молекул сложны и многообразны, но, говоря упрощенно, хемокины указывают клеткам, куда идти, в то время как цитокины выдают инструкции, что делать. Впрочем, есть среди иммунных посланий и молекулы, выполняющие обе эти функции.
Механизм действия хемокинов по сути своей аналогичен действию градиента концентрации вещества при ориентации у простейших одноклеточных животных. Что такое градиент концентрации? Чтобы вспомнить физико-химический смысл этого термина, можно провести простой эксперимент. Возьмите стакан прохладной воды и бросьте туда ложку сахара или соли, но не перемешивайте, а позвольте веществу раствориться самому. Используя трубочку для питья, попробуйте воду с поверхности сосуда. Ее вкус окажется слабосладким или слабосоленым. Теперь втяните через трубочку немного раствора со дна стакана – здесь вкус будет куда более насыщенным. Вот этот плавный переход насыщенности раствора от более к менее концентрированному и есть пример градиента концентрации, который естественным образом образуется, когда растворение вещества происходит без принудительного перемешивания. Одноклеточные организмы ориентируются в растворах по градиентам концентраций различных веществ, что очень важно для их выживания.
Представьте себе подвижное одноклеточное, например инфузорию-туфельку, в поисках пищи. Если она станет беспорядочно перемещаться в разные стороны, то, скорее всего, просто умрет от голода. Такого не происходит потому, что обычно инфузория целеустремленно плывет туда, где больше молекул питательных веществ. Это явление называется положительным хемотаксисом. Кстати, хемотаксис свойственен не только одноклеточным. Вспомните, как вы сворачивали к булочной, не в силах устоять перед искушающим ароматом свежей сдобы (положительный хемотаксис), или старались подальше обойти дурно пахнущую помойку (отрицательный хемотаксис).
Именно положительный хемотаксис по градиенту концентрации хемокинов используют для ориентирования клетки иммунитета – как врожденного, так и приобретенного. «Патрульный» фагоцит, первым обнаруживший нападение или повреждение, начинает активно синтезировать хемокины. Этот сигнал «наших бьют!» привлекает ближайшие иммунные клетки. Оказавшись в гуще событий, они также начинают производить хемокины. Химический сигнал усиливается и с током крови и лимфы разносится по организму, мобилизуя иммунную систему в целом.
В отличие от централизованной системы управления при помощи гормонов, которые, как правило, синтезируются специальным органом (железой внутренней секреции), сигнальная система иммунных клеток не имеет единого управляющего центра и служит идеальным примером самоорганизации. Любая иммунная клетка, оказавшаяся «на месте происшествия», вправе подать сигнал без согласования с какой бы то ни было вышестоящей инстанцией. В этом смысле сопоставление иммунной системы с такими иерархичными структурами, как армия или полиция, неизбежно оказывается неточным. Мы не станем отказываться от этих аналогий, поскольку они облегчают понимание, но будем помнить об их приблизительности. Вообще же сетевая структура иммунного ответа на деле больше похожа на самоорганизацию пользователей социальных сетей, чем на взаимодействие элементов неповоротливой государственной машины.