O bacterie constă dintr-o singură celulă, care poate da naştere unei alte bacterii mature cam în jumătate de oră. Asta înseamnă nu doar că bacteriile se pot multiplica de sute de mii de ori mai repede, ci şi că se pot schimba de sute de mii de ori mai repede decât ai putea s-o faci tu. Pentru o bacterie nu eşti o persoană, ci un ecosistem ostil care îi aplică o presiune evolutivă. Sistemul tău imunitar poate extermina mii şi milioane de bacterii, dar, din când în când, pur şi simplu datorită hazardului, va reuşi să apară câte un exemplar adaptat la sistemul tău defensiv, devenind astfel un agent patogen: un microorganism cauzator de boli, cum au fost cele din bătălia la care tocmai am asistat. Mai rău, chiar în timpul desfăşurării unei infecţii, codul genetic al invadatorilor se poate schimba în aşa fel încât uciderea lor să devină mai dificilă. Bacteriile pot fi caracterizate în multe feluri, dar în mod sigur nu sunt neputincioase – cele mai periculoase dintre ele au dezvoltat de-a lungul anilor modalităţi ingenioase de a evita sistemele noastre de apărare şi, dacă le oferim şansa, se vor perfecţiona în continuare. Prin urmare, în lupta împotriva acestor puternici duşmani din lumea microorganismelor, gigantul de carne care eşti nu se poate baza doar pe apărarea sa înnăscută.
Pentru a supravieţui acestor duşmani în continuă schimbare, prezenţi în sute de milioane de variante, ai nevoie de ceva care să se poată adapta. Ceva specific. Câte o armă pentru fiecare duşman diferit. Şi, în mod straniu, sistemul tău imunitar chiar are la dispoziţie aşa ceva. Dar asta pare imposibil. Cum reuşeşte lentul tău continent de carne să se adapteze în aşa fel încât să creeze forme de apărare specifice împotriva fiecăruia dintre milioanele de microorganisme diferite şi a multor altor milioane care nici măcar nu există încă?
Răspunsul este pe cât de simplu, pe atât de stupefiant. Sistemul imunitar nu trebuie să se adapteze noilor invadatori deoarece era deja adaptat atunci când te-ai născut. El soseşte deja dotat cu sute de milioane de celule imune diferite – câteva pentru fiecare ameninţare posibilă pe care ai putea s-o întâlneşti în acest univers. Chiar acum posezi în interiorul tău cel puţin câte o celulă reprezentând o armă specifică împotriva Morţii Negre, a fiecărei variante de gripă, a coronavirusului, dar şi împotriva primei bacterii patogene care va apărea într-un oraş situat pe Marte, peste o sută de ani. Eşti pregătit pentru orice microorganism posibil al acestui univers.
Ceea ce vei învăţa acum este poate cel mai uimitor aspect al sistemului tău imunitar. Ne va lua câteva capitole, în care vom vorbi nu doar despre câteva principii incredibile care îţi asigură supravieţuirea, ci şi despre celulele tale defensive cele mai performante şi despre anticorpi, lucruri care apar frecvent în presă, în special de la apariţia noului coronavirus încoace.
17. Reţete pentru gătit receptori gustoşi
Pentru a înţelege cum reuşesc celulele tale imune adaptative să recunoască orice duşman posibil din univers, hai să ne întoarcem la un capitol anterior, cel intitulat „Adulmecând componentele fundamentale ale vieţii“. Să ne împrospătăm puţin memoria, pentru că principiile întâlnite acolo se vor dovedi esenţiale pentru a înţelege ceea ce urmează.
Aşa cum am mai discutat, toate fiinţele vii de pe Pământ sunt alcătuite din aceleaşi componente fundamentale, dar îndeosebi din proteine. Proteinele pot avea nenumărate forme distincte, pe care ţi le poţi imagina ca pe nişte piese de puzzle 3D. Pentru a recunoaşte şi prinde o bacterie, celulele tale imune trebuie să se lege de piesele de puzzle proteice ale bacteriei.
Cu ajutorul acelor receptori speciali despre care am discutat, numiţi receptori Toll-Like, sistemul tău imunitar înnăscut este capabil să recunoască câteva dintre piesele de puzzle comune folosite de duşmanii noştri. Dar acest lucru limitează pe undeva abilităţile sistemului imunitar înnăscut, pentru că acesta nu poate recunoaşte decât structurile care se pot conecta la receptorii Toll-Like, nici mai mult, nici mai puţin.
Deşi microorganismele nu pot evita să folosească unele dintre aceste proteine comune, ele au la dispoziţie o mulţime imensă de alte proteine pe care le pot utiliza drept materiale de construcţie. În limbajul imunologiei, o parte a unei proteine care este recunoscută de sistemul imunitar se numeşte antigen. Există sute de milioane de antigene pe care sistemul tău imunitar înnăscut nu le poate recunoaşte, iar magia evoluţiei va duce la crearea de noi şi noi antigene. Conceptul de antigen este una dintre ideile importante şi extrem de relevante pentru restul cărţii, aşa că voi repeta ca să ţii minte mai uşor: un antigen este o parte a unui duşman pe care sistemul tău imunitar o poate recunoaşte.
Există sute de milioane de antigene potenţiale, sute de milioane de posibile proteine distincte. Pentru a rezolva această problemă, sistemul tău imunitar adaptativ are la dispoziţie o soluţie ingenioasă. Chiar acum, în corpul tău există cel puţin o celulă imună care posedă un receptor care poate recunoaşte unul dintre milioanele de antigene distincte care ar putea exista în univers. Să repetăm împreună: pentru orice antigen posibil care ar putea exista în univers, există chiar acum, în interiorul tău, potenţialul de a-l recunoaşte.
Gândeşte-te puţin la chestia asta. Ar fi destul de uşor să trecem superficial peste acest fapt fără să-i acordăm gradul de uimire pe care îl merită. Ce tactică bizară şi cât de bizar este faptul că într-adevăr funcţionează!
Dar stai puţin. Receptorii sunt alcătuiţi din proteine şi, aşa cum am văzut mai devreme, o genă reprezintă codul pentru producerea unei proteine. Dacă posezi sute de milioane de receptori diferiţi, câte unul pentru fiecare formă posibilă de proteină din acest univers, înseamnă oare că ai sute de milioane de gene doar pentru receptorii celulelor imune? Ei bine, nu. Genomul uman are doar între 20.000 şi 25.000 de gene. Aşteaptă puţin. Cum poţi obţine aşa o diversitate de receptori cu un cod genetic atât de restrâns? E chiar mai ciudat: majoritatea celor 20-25.000 de gene ale tale care codifică pentru proteine au alte treburi, care nu au nici o legătură cu sistemul imunitar, cum ar fi să producă proteine care menţin celula în viaţă. Pentru a genera cea mai mare bibliotecă din univers, evoluţia a pus la dispoziţia sistemului tău imunitar doar un mic număr de fragmente de gene; nici măcar gene întregi ci doar fragmente. Cum e posibil aşa ceva? Răspunsul constă în amestecarea şi combinarea acestor fragmente, din care rezultă o uluitoare diversitate. Hai să încercăm să înţelegem ce se întâmplă aici.
Imaginează-ţi că trebuie să găteşti cina pentru cea mai fantastică petrecere din univers. Există câteva sute de milioane de posibili oaspeţi. Iar aceşti oaspeţi sunt extrem de mofturoşi şi de enervanţi. Fiecare dintre ei pretinde să i se servească o anumită reţetă. Dacă nu li se oferă ce au cerut, se enervează şi încearcă să te ucidă. Iar ca lucrurile să fie şi mai complicate, nu ştii dinainte ce oaspeţi vor veni la cină. Aşa că trebuie să improvizezi în mod creativ.
Cauţi prin bucătărie şi descoperi că ai la dispoziţie în total doar 83 de ingrediente diferite, împărţite în trei categorii: legume, cărnuri şi carbohidraţi. Dacă nu-ţi este deja clar, ingredientele reprezintă fragmentele de gene! Oricum ar fi, te decizi să amesteci ingredientele pentru a reproduce diferite reţete.
Pentru felul principal, ai 50 de legume diferite: roşii, zucchini, ceapă, ardei, morcovi, vinete, broccoli, şi aşa mai departe. Alegi una dintre acestea. Apoi te îndrepţi spre cărnuri, ceea ce îţi simplifică viaţa pentru că ai doar şase opţiuni: vită, porc, pui, miel, ton sau crab. Alegi una dintre acestea. La final alegi şi dintre cele 27 de feluri de carbohidraţi: orez, spaghete, cartofi prăjiţi, pâine, cartofi la cuptor etc. Pornind de la trei categorii diferite şi alegând din fiecare poţi obţine reţete cum ar fi următoarele:
Roşie, pui, orez;
Roşie, pui, cartofi prăjiţi;
Roşie, pui, pâine;
Zucchini, vită, spaghete;
Zucchini, pui, spaghete;
Zucchini, miel, penne;
Ceapă, porc, cartofi la cuptor;
Ceapă, ton, cartofi prăjiţi;
Ceapă, porc, cartofi prăjiţi.
Şi aşa mai departe. Te-ai prins cum merge treaba. În total, din 83 de ingrediente distincte, dacă le combini în toate variantele posibile, vei obţine 8.262 de reţete diferite pentru felul principal! Mult, dar nu suficient pentru a servi ceva unic fiecărui oaspete care ar putea sosi!
Prin urmare, te decizi să adaugi şi un desert. Procedezi în mod asemănător, cu mai puţine ingrediente de data asta, dar aplicând acelaşi principiu:
Ciocolată, scorţişoară, cireşe;
Caramel, scorţişoară, cireşe;
Bezele, nucşoară, căpşuni.
Şi tot aşa până când obţii încă 433 de variante de desert amestecând diferitele dulciuri şi mirodenii! Iar apoi le poţi combina aleatoriu cu felurile principale, pentru a obţine o diversitate şi mai mare. Aşadar, înmulţind 8.262 de feluri principale cu 433 de deserturi vei obţine 3.577.446 de combinaţii distincte pentru oaspeţii tăi! Acum că ai deja milioane de meniuri, te decizi să porneşti de la acestea şi să mergi şi mai departe. La întâmplare, adaugi sau elimini o parte din ingrediente. De exemplu, la unele reţete îndepărtezi jumătate de ceapă, în timp ce la altele adaugi câte o roşie. Fiecare acţiune posibilă rezultă într-o creştere explozivă a numărului de meniuri diferite. Una dintre reţetele tale finale ar putea arăta aşa:
Roşie, pui, orez şi jumătate de ceapă ca fel principal, bezele, ardei, căpşuni şi un sfert de banană ca desert.
După o zi lungă de gătit prin combinarea şi eliminarea aleatorie de ingrediente, ajungi să ai cel puţin câteva miliarde de meniuri diferite, ceea ce ar trebui să fie suficient pentru cei 100 de milioane de oaspeţi potenţiali. Cele mai multe dintre ele vor avea probabil un gust ciudat. Dar obiectivul a fost diversitatea pentru oaspeţii tăi sofisticaţi, şi nu gustul.
În principiu, cam aşa procedează sistemul tău imunitar adaptativ cu fragmentele de gene. Ia bucăţi de gene şi le combină la întâmplare, apoi repetă procedura, iar la final elimină sau adaugă bucăţi în mod aleator, generând astfel miliarde de receptori diferiţi. Sistemul are la dispoziţie trei grupuri distincte de fragmente de gene. Alege câte unul din fiecare şi le combină. Acesta este felul principal. Apoi face acelaşi lucru pentru desert, dar cu mai puţin fragmente. Şi când termină, elimină sau adaugă părţi la întâmplare. În acest fel, celulele sistemului tău imunitar adaptativ produc câteva sute de milioane de receptori diferiţi.
Fiecare dintre aceştia se potriveşte unuia dintre potenţialii oaspeţi la cină, care în acest caz reprezintă câte un antigen al unui microorganism care ţi-ar putea invada corpul. Aşadar, prin recombinare controlată, sistemul tău imunitar este pregătit pentru orice antigen pe care l-ar putea produce vreun duşman. Dar există o problemă – acest mod ingenios de a genera o diversitate atât de mare face din celulele tale imune adaptative un pericol major pentru tine. Ce le opreşte să producă receptori capabili să recunoască părţi ale propriului tău corp? Ei bine, le opreşte felul în care sunt educate.
Hai, aşadar, să vorbim în sfârşit despre cel mai important organ al tău de care n-ai auzit niciodată.
18. Universitatea Crimei din timus
Să mergi la şcoală sau la facultate poate fi destul de neplăcut, ba chiar enervant. Eşti supus orarelor, testelor şi presiunii pentru rezultate, ai de-a face cu tot felul de oameni şi trebuie să te trezeşti devreme. Iar toate acestea se petrec în timp ce încerci să te transformi din adolescent, cel mai oribil stadiu al ciclului de viaţă uman, în individ funcţional, măcar în principiu.
Dar şcoala umană este benignă, ba chiar ridicol de uşoară, în comparaţie cu universitatea pe care trebuie să o absolve celulele tale imune adaptative: Universitatea Crimei din timus. Timusul îţi este absolut crucial pentru supravieţuire şi, într-un fel, va decide la ce vârstă vei muri, aşa că ne-am putea aştepta să fie cel puţin la fel de cunoscut ca ficatul, plămânii sau inima. Dar, lucru destul de ciudat, majoritatea oamenilor nici măcar nu ştiu că posedă acest organ. Poate şi pentru că e destul de urât.
Timusul constă dintr-o colecţie respingătoare şi anostă de ţesuturi, care seamănă pe undeva cu doi piepţi de pui, îngălbeniţi şi noduroşi, cusuţi unul de altul. În pofida urâţeniei sale, timusul reprezintă una dintre cele mai importante universităţi ale celulelor imune (alături de măduva osoasă pentru celulele B, pe care le vom ignora deocamdată, pentru că vor avea parte de propriul lor capitol ceva mai încolo). Unele dintre cele mai puternice şi mai importante celule imune adaptative pe care le posezi sunt educate şi antrenate aici: celulele T.30
