Jak napálit parazita

Milý Micíku, protože hezky spinkáš (a nemůžeš se tak bránit ani protestovat), tak ti teď prozradím dva triky, pomocí nichž jsme my neparaziti zase jednou slavně vyzráli na parazity.

Paraziti, mezi které řadíme i viry a bakterie, jsou pěkné potvory. Moc rádi by se na nás přiživili; což se nám neparazitům ani trochu nelíbí. Po celou dobu existence života na Zemi tak probíhá tvrdý evoluční zápas mezi parazity a jejich hostiteli. Většina evolučních dějů, které kolem sebe v přírodě vidíme, s tímto zápasem přímo nebo nepřímo souvisí. Jde vlastně o jakési závody ve zbrojení. Parazit vynalezne novou zbraň – evoluční adaptaci, díky níž třeba snáze nakazí hostitele a ten si časem vyvine příslušnou protizbraň. Jenže parazit si velmi rychle najde nějaký nový trik, kterým tuto protizbraň zneškodní, a tak musí hostitel hledat nový způsob obrany. Parazit má oproti svému hostiteli jednu velkou výhodu. Většinou se rozmnožuje rychleji a mívá více potomků, takže jeho evoluce probíhá rychlejším tempem. V evolučním zápase by proto měli paraziti vyhrát. Přesto zápas obvykle končívá remízou.

      Podle tzv. teorie Červené královny je jedním z důležitých triků, jak jsme my hostitelé alespoň částečně vyrovnali nevýhody naší pomalejší evoluce, pohlavní rozmnožování. Paraziti se dokážou rychle přizpůsobit vlastnostem svých hostitelů. Nejvíce se jim pochopitelně vyplatí se přizpůsobit momentálně nejúspěšnějším a tedy nejhojnějším typům hostitele. V případě nepohlavního rozmnožování se potomci dokonale podobají svým rodičům, takže když se parazit přizpůsobí rodičům, bude dobře přizpůsoben i potomkům. Naproti tomu při pohlavním rozmnožování se potomci od rodičů výrazně liší, a výrazně se liší i jeden od druhého. Každý z nich totiž nese zcela unikátní kombinaci mateřských a otcovských genů, přičemž těchto genů je tolik, že v populaci prakticky nenajdeme dva totožné jedince. Když se hostitelé rozmnožují pohlavně, potom jejich potomci vypadají jinak než oni sami. Ti, co se nejméně podobají rodičovskému typu jsou na tom nejlépe, protože na ně nejsou paraziti přizpůsobeni. Stanou se v populaci posléze nejhojnějšími, takže se paraziti začne rychle přizpůsobovat na ně. Jenže mezi jejich pohlavně vzniklými potomky se opět objeví odlišní jedinci, na které opět nejsou paraziti přizpůsobeni. Pro parazita tak jeho pohlavně se rozmnožující hostitel představuje něco jako pohyblivý terč. Některé druhy organismů se umí rozmnožovat pohlavně i nepohlavně. Je příznačné, že v oblastech, kde je hodně parazitů, u nich převládá pohlavní rozmnožování.

      A teď si Micíku vzpomeň, jak náš imunitní systém rozpoznává cizí od vlastního a podle čeho tedy zjistí, že se nám do těla dostal parazit. Rozpoznání cizího mají na starost T-lymfocyty. Každý z nich má na svém povrchu speciální receptor, který rozpoznává některý peptid – krátký řetízek třeba sedmi aminokyselin vzniklý rozstříháním bílkovin – stovek aminokyselin dlouhých řetězců, ve kterých se nepravidelně střídá všech 20 hlavních druhů aminokyselin. Bílkoviny jsou hlavními stavebními i funkčními kameny našich těl. Máme jich v těle desítky tisíc různých druhů a i poměrně jednoduchý virus jich mívá i několik desítek. To znamená, že počet druhů peptidů, vzniklých jejich nastříháním je obrovský. Ne všechny tyto peptidy však mohou být rozpoznány T-lymfocyty. Pouze část z nich se totiž v buňce dokáže navázat na MHC antigeny a může být tudíž spolu s nimi dopravena na povrh buňky a tam nabídnuta k ohmatání T-lymfocytům. Všechny mladé T-lymfocyty, které při své povinné cestě brzlíkem (thymem) nahmatají svým receptorem na MHC molekulách buněk brzlíku „svůj“ peptid, spáchají dobrovolně sebevraždu. Dospělé T-lymfocyty tak mohou rozpoznávat pouze ty peptidy, které se nevyskytují v tělu vlastních bílkovinách a díky tomu nebyly přítomny v brzlíku. Když tedy třeba zabijácký T-lymfocyt (cytotoxická T-buňka) rozpozná svým receptorem na některé buňce těla nějaký peptid, je jisté, že se uvnitř příslušné buňky skrývá vetřelec, například nějaký virus, a je tedy potřeba tuto buňku rychle zabít, než se vetřelec rozmnoží a napadne buňky další.

 Jenže je tu problém. Jak jsme si již říkali, paraziti se evolučně mění mnohem rychleji než jejich hostitelé. Mělo by pro ně být hračkou během pár desítek generací, tedy třeba hned na počátku epidemie, ze svých peptidů prostřednictvím náhodných mutací postupně odstranit všechny peptidy, ve kterých se liší od svého hostitele. Kdyby takto parazit připodobnil svůj peptidický slovník peptidickému slovníku hostitele, imunitní systém by jeho přítomnost nedokázal rozpoznat. A tady nastupuje další trik, který jsme my hostitelé vynalezli v průběhu naší evoluce. Každý jedinec nese několik, třeba šest, genů pro MHC antigeny, přičemž od každého z nich se v populaci vyskytuje několik desítek až několik stovek variant. Ty se navzájem liší tím, jaké peptidy příslušné MHC molekuly vážou. Díky tomu každý jedinec v populaci rozpoznává úplně stejného parazita podle úplně jiných peptidů. A potvora parazit má smůlu – svou schopnost rychlé evoluce si může strčit za klobouk. V jednom hostitelském jedinci se může zbavit většiny peptidů, podle kterých je rozpoznávána jeho přítomnost, v jiném jedinci, který má téměř jistě jinou kombinaci MHC antigenů, však bude jeho přítomnost rozpoznávána podle úplně jiných peptidů. Různorodost (polymorfismus) MHC antigenů je tedy geniálním trikem nás hostitelských organismů, pomocí kterého jsme vyrovnali svůj hlavní handicap v evolučním zápase s parazity – výrazně nižší rychlost evoluce.

Tak Micíku, a teď si běž zase hrát na dvorek. Svítí sluníčko, tak si pěkně nafotosyntetizuj trochu vitamínu D, ať na tebe nemůže mrcha koroňák.

     Tak co Ívinko, kočko jedna přemoudřelá, na co zcela zásadního jsem tentokrát zapomněl? To, že hypotéza Červené královny není jedinou hypotézou vysvětlující vznik pohlavního rozmnožování, samozřejmě vím. Ostatně, jednu novou jsem sám vymyslel a popsal v knize Evoluční tání. Ale jedná se dnes asi o hypotézu nejpopulárnější a nejspíš i nejlépe podpořenou empirickými daty. Jo, máš pravdu – o polymorfismu MHC genů by se taky dalo říct ještě mnoho zajímavého. Třeba, že jeho nepříjemným a přitom nutným důsledkem je, že nelze jednoduše transplantovat orgány z jednoho člověka na druhého. Stačí když se dárce a příjemce budou lišit v jediném genu pro MHC antigen a rázem budou buňky transplantovaného orgánu na svém povrchu prezentovat stovky a tisíce peptidů, se kterými se T-lymfocyty během své cesty brzlíkem nemohly setkat, protože příjemcovy MHC antigeny zrovna tyto peptidy neprezentují. Taky bychom si mohli dlouze vyprávět o evoluci peptidických slovníků u parazitických i hostitelských organismů a o tom, a co z toho plyne pro hostitelskou specifitu parazitů (tedy proč se paraziti většinou specializují na jeden druh, nebo na skupinu blízce příbuzných hostitelských druhů) i pro vznik nových druhů u hostitelů. Tak zase někdy příště. Jo, a běž se taky slunit – kdybys četla náš nový článek v Experimental Dermatology, tak bys věděla, že sluníčka potřebuješ k syntéze vitamínu D podstatně víc, než zrzavý Micík.

Facebook Comments

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.