Vom conchide că pentru sistemul imunitar esenţa constă în a distinge între sine şi celălalt, că scopul său este menţinerea homeostaziei şi că există nenumărate moduri în care lucrurile pot să dea greş.
Ceea ce face ca sistemul imunitar să fie atât de fascinant este faptul că toată această activitate complexă trebuie să fie executată de componente lipsite de minte şi, luate individual, destul de prostuţe. Şi totuşi ele sunt capabile să se coordoneze şi să reacţioneze în situaţii dinamice, care se petrec cu rapiditate. Imaginează-ţi cum s-ar desfăşura Al Doilea Război Mondial, dar la o dimensiune de zece ori mai mare şi fără generali. Doar cu soldaţi fără creier ai sistemului imunitar, care încearcă să-şi dea seama unde ar trebui să se ducă şi dacă au nevoie de tancuri sau de avioane de luptă. Şi toate acestea se petrec într-un interval de câteva zile. Aşa ceva se întâmplă de fiecare dată când trebuie să te lupţi cu o banală răceală.
Aşa că hai să descoperim sistemul tău imunitar, astfel încât data viitoare când intri la duş indispus din cauza simptomelor de răceală, să poţi să te opreşti măcar pentru o clipă ca să fii recunoscător pentru ceea ce se întâmplă înăuntrul tău, înainte de a-ţi regăsi proasta dispoziţie.
1. Oricât ar părea de straniu, este posibil să fi fost un efect secundar al faptului că microorganismele au început să se poarte urât unele cu celelalte. Atât de urât, încât la un moment dat unul dintre acestea a înghiţit un altul, fără însă a-l devora. Dimpotrivă, cele două celule au dat fără îndoială naştere unuia dintre cele mai reuşite parteneriate ale planetei Pământ, şi care continuă să funcţioneze până în ziua de azi. Celula „din interior“ (pe care astăzi o numim „mitocondrie“) s-a specializat în a furniza energie gazdei sale, iar celula „externă“ a oferit celei dintâi protecţie şi hrană pe gratis. Acest târg a funcţionat foarte bine şi a permis acestei noi supercelule să crească în complexitate şi să devină din ce în ce mai sofisticată.
2. Ce anume trebuie apărat?
Înainte de a începe să învăţăm despre complicatul tău sistem defensiv, trebuie mai întâi să ne uităm puţin la ce anume trebuie apărat: la corpul tău. Într-un fel, lucrurile par să fie foarte clare – este vorba despre pielea ta şi tot ce se află dedesubtul acesteia. Destul de simplu, nu-i aşa? Dar e ca şi cum te-ai uita la o planetă aflată în spaţiul cosmic: doar observând-o de pe orbită vei fi departe de a avea acces la o imagine completă.
Prin urmare, înainte de a face orice altceva, va trebui mai întâi să purcedem împreună într-o călătorie pe un tărâm straniu şi necunoscut, mai bizar decât adâncul oceanului sau decât o planetă neexplorată. Un tărâm în care nici o entitate vie nu ştie că există cu adevărat şi unde monştrii sunt o realitate cotidiană, de care însă nu-i pasă nimănui. Un tărâm vechi de miliarde de ani, care există în interiorul tău şi în interiorul oricărei fiinţe vii, aflându-se pretutindeni în jurul nostru, omniprezent, dar invizibil. Este tărâmul lucrurilor minuscule, în care graniţa dintre viu şi mort îşi pierde claritatea. În care biochimia devine viaţă din cauze pe care încă nu le înţelegem. Hai să ne focalizăm privirea şi să observăm, în profunzimea organelor şi ţesuturilor tale, celulele, elementele fundamentale din care eşti alcătuit.
Celulele sunt entităţi vii minuscule, printre cele mai mici unităţi ale vieţii de pe planeta noastră. Unei singure celule, corpul tău îi apare ca o planetă ce pluteşte într-un univers ostil. Pentru a putea înţelege dimensiunile enorme ale corpului tău, ar fi util să privim lucrurile din perspectiva unei celule. La scara unei celule, corpul tău este o structură de-a dreptul gigantică, alcătuită din tuburi largi cât un munte, prin care curg oceane de fluide, torente rapide care se revarsă în sisteme complicate de peşteri de dimensiunile unor ţări. Cu excepţia părţilor dure şi cristalizate ale oaselor tale, pentru o celulă întregul mediu înconjurător, practic întregul ei univers, este viu. O celulă poate ruga politicos un perete să o lase să treacă, şi apoi se poate strecura printr-un orificiu minuscul al acestuia, care se închide în urma ei. Poate înota prin canale şi poate urca munţii de carne pentru a ajunge oriunde ar avea nevoie.
Dacă ai fi de mărimea uneia dintre celulele tale, un corp uman ar fi cam cât cincisprezece până la douăzeci de munţi Everest puşi unul peste altul. Ar fi un munte de carne de peste o sută de kilometri înălţime, ajungând până în spaţiul cosmic. Dacă te afli lângă o fereastră, opreşte-te o secundă şi uită-te spre cer. Încearcă să-ţi imaginezi o fiinţă atât de gigantică încât avioanele de pasageri i se izbesc de glezne, iar capul îi este atât de departe încât nu poate fi văzut.
Celulele sistemului tău imunitar au misiunea de a apăra aşa ceva. În special punctele vulnerabile pe unde pot pătrunde intruşii, şi anume graniţele, contactul cu exteriorul. Când te gândeşti la exterior, primul lucru care îţi vine în minte este, desigur, pielea. Suprafaţa totală a pielii tale este în jur de doi metri pătraţi (cam jumătate din suprafaţa unei mese de biliard) şi, din fericire, nu este chiar atât de greu de apărat, deoarece este în mare parte alcătuită dintr-o barieră dură şi groasă, acoperită cu propriul ei sistem defensiv. La primă vedere pare moale, dar este destul de greu de penetrat atunci când este intactă.
Punctele tale cu adevărat vulnerabile pentru infecţie sunt membranele mucoase – suprafeţele care căptuşesc traheea şi bronhiile, pleoapele, gura şi nasul, stomacul şi intestinele, tractul reproducător şi vezica urinară. Este dificil de estimat cât de mare este această suprafaţă din cauza diferenţelor relativ mari între indivizi, dar un adult sănătos posedă în jur de două sute de metri pătraţi de membrane mucoase (cam cât suprafaţa unui teren de tenis), cea mai mare parte fiind reprezentată de căile respiratorii şi de tractul digestiv.
S-ar putea să consideri în mod eronat că aceste membrane mucoase fac parte din interiorul tău. Dar nu este adevărat – membranele mucoase sunt în exteriorul tău. La o privire onestă, nu eşti altceva decât un tub destul de complicat. E adevărat, un tub care se poate închide la ambele capete. Un tub umed, slinos şi cam greţos.
Organele tale de reproducere, nările şi urechile sunt orificii suplimentare – căi de acces către tuneluri vaste şi alte sisteme de cavităţi prin care se poate ajunge înăuntrul tău. Toate aceste locuri sunt graniţele tale imediate, punctele de contact cu lumea externă. Corpul tău este construit între aceste graniţe. Prin aceste suprafeţe de delimitare, aflate înăuntrul tău, milioane de intruşi încearcă să pătrundă în tine în fiecare zi. Un spaţiu destul de amplu de apărat, dacă eşti de doar de dimensiunile unei celule. Pentru celulele tale, suprafaţa totală a membranelor mucoase este la fel de mare cât ar fi pentru tine întreaga Europă Centrală sau teritoriul central al Statelor Unite. Iar ele nu s-ar putea descurca prin construirea unor ziduri de graniţă, deoarece nu trebuie să păzească doar graniţele unei ţări, ci echivalentul întregii suprafeţe! Intruşii nu încearcă să intre doar pe la margini (cum se întâmplă în cazul unei ţări). E ca şi cum ar încerca să intre paraşutându-se. Astfel încât celulele tale sunt nevoite să păzească tot continentul. În întregime.
Şi totuşi, este mult mai uşor să prinzi un inamic la unul dintre punctele de graniţă, decât oriunde altundeva – de exemplu, dacă luăm toate vasele de sânge şi capilarele din corpul tău şi le aşezăm în linie, unul după altul, se vor întinde pe lungimea incredibilă de 120.000 de kilometri – de trei ori circumferinţa Pământului - iar aria totală a suprafeţei lor va fi de aproximativ 1.200 metri pătraţi. Este de preferat, aşadar, să prindem inamicii la graniţe, care sunt semnificativ mai mici şi mai uşor de apărat. Dar mai uşor nu înseamnă neapărat uşor.
Hai să facem un experiment amuzant şi să ne imaginăm că am vrea să construim un organism uman, dar alcătuit din indivizi ca tine în loc de celule. Doar ca să vedem la cel fel de dimensiuni nebuneşti am ajunge.
În primul rând, ne-ar trebui o groază de oameni pentru aşa ceva. Un corp uman de dimensiuni medii este alcătuit din aproximativ patruzeci de mii de miliarde de celule. Mii de miliarde! Patruzeci de mii de miliarde înseamnă 40.000.000.000.000. Un număr cu adevărat impresionant. Dacă vrem ca fiecărei celule să îi corespundă o fiinţă umană, am avea nevoie de mai mult de o sută de ori numărul de oameni care au trăit de-a lungul istoriei de peste 250.000 de ani a speciei noastre. Hai să încercăm să vizualizăm puţin acest lucru. În momentul de faţă trăiesc pe planetă cam 7,8 miliarde de oameni. Dacă îi aşezăm umăr lângă umăr, vor acoperi, în mod surprinzător, o arie de doar aproximativ 1.800 kilometri pătraţi. Ceea ce înseamnă puţin mai mult decât suprafaţa Londrei. Pentru a ajunge la 40 de mii de miliarde, va trebui să înmulţim această suprafaţă cu 120.2
Bun. Avem aşadar 40 de mii de miliarde de oameni care stau umăr lângă umăr. Acest ocean de oameni ar acoperi tot Regatul Unit, până la ultimul colţ de stradă, lac sau munte. Pentru a construi un corp uman la scară, compus din oameni în loc de celule, ar trebui să-i aşezăm în aşa fel încât mii de miliarde să stea unii peste alţii, cu braţele înlănţuite şi ţinându-se de mâini, alcătuind structuri vii. Un astfel de gigant s-a înălţa peste 100 de kilometri, ajungând la marginea spaţiului cosmic. Gigantul ar fi alcătuit din caverne ample cât nişte ţări mai mici, oase dense şi late cât munţii, umplute cu reţele de peşteri şi tuneluri. Arterele sale ar fi umplute cu oceane de fluid şi cu oameni care ar transporta hrană şi canistre cu oxigen către toate lăcaşurile. Dacă ai fi o globulă roşie a sângelui sau, în cazul de faţă, un „om roşu al sângelui“, ar trebui să străbaţi în fiecare minut distanţa dintre Paris şi Roma şi înapoi, înotând într-un flux pus în mişcare de o inimă de dimensiunea unui oraş. Totul ar fi fantastic. Toată lumea ar munci laolaltă pentru a ţine în viaţă muntele de carne şi, în consecinţă, pe fiecare individ.
Dar enorma bogăţie de resurse şi hrană şi imensitatea spaţiului umed şi cald sunt pur şi simplu mult prea atrăgătoare. Gigantul nu are dimensiunea unui continent doar pentru locuitorii săi, ci şi pentru vizitatorii nepoftiţi. Miliarde de paraziţi încearcă literalmente să pătrundă în interiorul gigantului de carne. Unii sunt de dimensiunea unor elefanţi sau balene albastre şi vor să-şi depună ouăle imense, astfel încât puii lor să se poată hrăni apoi cu sărmanii indivizi care alcătuiesc ţesuturile. Alţii sunt de mărimea unor ratoni sau şobolani care vor să fure mâncare şi să-şi facă sălaş permanent în interiorul gigantului pentru a-şi creşte generaţii după generaţii de progenituri. S-ar putea ca aceştia să nu-şi dorească să facă rău oamenilor care alcătuiesc corpul, dar o vor face totuşi, defecând peste tot şi deteriorând condiţiile de viaţă. Cei mai dezgustători paraziţi cu care va avea de-a face zilnic gigantul nostru sunt miliarde de păianjeni care vor să pătrundă în gura şi urechile oamenilor celule, pentru a se reproduce în stomacul acestor victime. Pentru gigantul alcătuit din mii de miliarde de indivizi, să piardă câţiva ici şi colo nu reprezintă un pericol real. Dar dacă acestor paraziţi li s-ar îngădui toată libertatea de a se reproduce, acest lucru i-ar putea determina sfârşitul. Nu-i aşa că e o idee înspăimântătoare?
Cu aşa ceva se confruntă celulele tale zi şi noapte, din momentul naşterii şi până când vei muri. Nu ar trebui să crezi că supravieţuirea vine de la sine. Dar nici nu lăsa faptul că eşti permanent sub atac să te afecteze prea mult. Nu eşti doar un munte de carne care aşteaptă să fie cucerit. Din fericire, ai un aliat fantastic în această luptă pentru supravieţuire, un aliat pe care nu-l preţuim şi nu-l cinstim aşa cum ar merita: sistemul tău imunitar.
El te transformă într-o fortăreaţă. Mai mult, o fortăreaţă plină cu miliarde de soldaţi dintre cei mai eficienţi şi mai feroce din univers. Soldaţi cu nenumărate arme la dispoziţie, pe care le folosesc fără milă. Armata sistemului tău imunitar a ucis deja miliarde de inamici şi de paraziţi şi este pregătită să ucidă în continuare şi alte miliarde şi mii de miliarde.
2. Iar aceasta este doar jumătate din întreaga poveste, deoarece corpul tău găzduieşte bacterii de care ai nevoie pentru a supravieţui. Cât de multe? Cam o bacterie pentru fiecare dintre cele 40 de mii de miliarde de celule ale tale (în termeni dimensionali, dacă o celulă de mărime medie ar fi cât tine, atunci o bacterie ar fi cam cât un iepure). Hai să ni le imaginăm cât nişte pui de iepure, pentru o imagine mai puţin înspăimântătoare. Cei mai mulţi dintre aceşti iepuraşi trăiesc în intestinele tale. În această peşteră imensă, trăiesc în jur de 36 de mii de miliarde de iepuraşi, care încontinuu mor şi se reproduc, fragmentând bucăţi de hrană de dimensiunea unor zgârie nori astfel încât resturile să poată fi distribuite tuturor indivizilor care alcătuiesc continentul de carne. Ceilalţi 4 mii de miliarde de iepuraşi se târăsc pe pielea ta şi în interiorul plămânilor tăi, fac salturi peste dinţii şi limba ta, înoată în fluidele din ochii tăi, se strecoară înăuntrul şi în afara urechilor tale. Vom mai discuta despre ei şi mai târziu, dar pentru moment imaginează-ţi doar că ai fi acoperit de iepuraşi drăgălaşi, care îţi sunt cu toţii prieteni şi îţi vor doar binele.
3. Ce sunt celulele corpului tău?
Am discutat deja îndelung despre celule şi o vom face încă şi mai mult pe parcursul acestei cărţi. Pentru a-ţi înţelege corpul, sistemul imunitar şi maladiile împotriva cărora se luptă, de la cancer la gripă, vei avea nevoie de o înţelegere elementară a componentelor din care este alcătuit. Aici ne va ajuta faptul că celulele sunt, poate, cea mai fascinantă parte a biologiei. După acest capitol, vom trece la alt nivel şi ne vom întâlni în sfârşit cu sistemul tău imunitar.
Aşadar, ce este cu adevărat o celulă şi cum funcţionează ea?
Aşa cum am menţionat, celulele sunt cele mai mici unităţi ale vieţii: entităţi pe care le putem identifica fără dubiu ca fiind vii. Definiţia vieţii este ea însăşi o chestiune vastă, complicată şi capabilă să producă migrene. Ştim ce este viaţa atunci când o vedem, dar este extrem de dificil de definit. De regulă, există câteva proprietăţi pe care le asociem cu ea: o fiinţă vie este strict delimitată de universul care o înconjoară. Posedă metabolism, ceea ce înseamnă că extrage nutrienţi din lumea externă şi elimină resturile pe care le produce în interiorul său. Răspunde la stimuli. Creşte şi poate face copii ale sale. Celulele fac toate aceste lucruri. Iar tu eşti alcătuit aproape exclusiv din celule. Muşchii, organele interne, pielea şi părul sunt alcătuite din celule. Sângele tău este plin de celule. Fiind atât de mici, ele nu sunt conştiente, nu au liber-arbitru sau sentimente sau ţeluri şi nu iau decizii în mod activ. În esenţă, celulele sunt roboţi biologici, care funcţionează integral pe baza a mii de reacţii biochimice controlate de părţile încă şi mai mici din care ele sunt alcătuite.
Celulele tale au „organe“, care se numesc organite, cum ar fi nucleul, centrul informaţional al celulei – o structură destul de mare, dotată cu propria barieră protectoare şi care adăposteşte ADN-ul tău, codul tău genetic. Apoi sunt mitocondriile, generatoare care transformă hrana şi oxigenul în energia chimică de care au nevoie celulele tale pentru a funcţiona. Există şi o reţea specializată de transport, un centru de asamblare, părţi implicate în digestie şi reciclare, centre de construcţie. Când învăţăm despre celule, ele sunt adesea ilustrate asemenea unor pungi goale, în care se află organitele. Dar o astfel de imagine nu ne dă ideea corectă a felului în care interiorul celulei vibrează de activităţi complexe. Priveşte de jur împrejurul camerei în care te afli chiar acum.3
Acum imaginează-ţi camera plină ochi cu lucruri. Milioane de grăunţe de nisip, milioane de boabe de orez, câteva mii de mere şi de piersici şi câteva zeci de pepeni mari. Cam aşa arată interiorul unei celule. Ce înseamnă de fapt acest lucru?
O singură celulă umană este umplută cu zeci de milioane de molecule de diferite tipuri. Jumătate din ele sunt molecule de apă, reprezentate în metafora noastră de grăunţele de nisip, care conferă interiorului celulelor tale o consistenţă apropiată de cea a unei gelatine moi, permiţând altor molecule să se deplaseze relativ uşor. Iar asta pentru că, la această scară, apa nu mai este un fluid subţire ci este vâscoasă, asemenea mierii.4
Cealaltă jumătate a interiorului celulelor tale constă în principal din milioane de proteine. Între 1.000 şi 10.000 de tipuri diferite de proteine – depinzând de funcţia celulei şi de ceea ce trebuie să facă. În exemplul anterior cu camera, acestea ar fi reprezentate de boabele de orez şi de majoritatea fructelor. Iar pepenii ar fi organitele pe care le vedem mereu în imaginile cu celule. Aşadar, celulele tale sunt în principal alcătuite din proteine şi umplute cu proteine.
Trebuie să discutăm puţin despre proteine deoarece sunt extrem de importante pentru a înţelege sistemului imunitar, celulele tale şi microuniversul în care trăiesc acestea. Sunt atât de importante încât n-ar fi exagerat să ne gândim la celule ca la roboţi proteici. Cel mai probabil ai auzit despre proteine în contextul nutriţiei – s-ar putea chiar să ai parte de un regim bogat în proteine, în special dacă faci mult exerciţiu fizic şi dacă încerci să-ţi întăreşti masa musculară. Ceea ce are sens, pentru că părţile solide, lipsite de grăsime ale corpului tău sunt alcătuite în primul rând din proteine (chiar şi oasele tale constau dintr-un amestec de proteine şi calciu). Dar proteinele nu sunt utile doar pentru muşchi: ele reprezintă atât cele mai importante componente organice elementare cât şi unelte ale tuturor organismelor vii de pe planetă. Sunt atât de utile şi de multifuncţionale încât o celulă le poate folosi practic în orice scop, de la transmiterea de semnale şi construirea de pereţi şi structuri simple, până la asamblarea unor microdispozitive.
Proteinele sunt alcătuite din lanţuri de aminoacizi, minuscule piese organice de douăzeci de tipuri diferite. Tot ce trebuie să faci este să-i înşiri unul după altul sub forma unui lanţ, în ordinea în care vrei tu, şi, iată, ai obţinut o proteină. Această reţetă permite vieţii să construiască o uluitoare diversitate de lucruri. De exemplu, dacă vrei să asamblezi o proteină simplă dintr-un lanţ de zece aminoacizi, şi ai la dispoziţie douăzeci de tipuri din care poţi să alegi, vei putea obţine un număr copleşitor, de 10.240.000.000.000 de proteine diferite.
Imaginează-ţi că ai un automat de jocuri de cazino, cu douăzeci de simboluri diferite şi zece poziţii distincte. Este destul de dificil să obţii acelaşi simbol la un automat cu trei poziţii, aşa că îţi poţi imagina câte de multe combinaţii sunt posibile în cazul automatului tău de asamblat proteine. O proteină tipică este alcătuită de regulă din 50 până la 2.000 de aminoacizi (echivalentul unui automat de cazino cu 50 până la 2.000 de poziţii), iar cele mai lungi proteine pe care le cunoaştem au chiar şi 3.000. De aici rezultă că celulele noastre pot avea la dispoziţie miliarde de miliarde de proteine potenţial utile.
Desigur, marea majoritate a acestor proteine posibile vor fi inutile. După unele estimări, mai puţin de una la un milion sau chiar la un miliard din combinaţiile posibile de aminoacizi va furniza o proteină utilă. Dar din moment ce există atât de multe proteine potenţiale, chiar şi una la un miliard reprezintă o abundenţă! De unde ştiu însă celulele tale în ce ordine să înşire aminoacizii pentru a obţine proteinele de care au nevoie?
Ei bine, aceasta este sarcina codului vieţii: ADN-ul tău, un lung şir de instrucţiuni necesare unei fiinţe vii pentru a fi o fiinţă vie. În contextul discuţiei noastre, asta înseamnă că în jur de 1% din ADN conţine instrucţiuni care alcătuiesc manuale de asamblare pentru proteine, numite gene. Restul ADN-ului tău controlează ce proteine sunt construite, unde şi când anume, şi în ce cantitate la fiecare moment. Prin urmare, proteinele sunt atât de cruciale pentru fiinţele vii încât codul vieţii este în esenţă un manual cu instrucţiuni pentru construirea lor. Dar cum funcţionează acest lucru? Ei bine, pe scurt şi doar pentru că se va dovedi important mai târziu, când vom vorbi despre virusuri: instrucţiunile din ADN sunt convertite în proteine în două etape. Mai întâi, anumite proteine citesc informaţia conţinută în lanţul de ADN şi o convertesc într-o moleculă mesager specială numită ARNm – practic în limbajul pe care ADN-ul nostru îl foloseşte pentru a-şi transmite comenzile.
Molecula de ARNm este apoi transportată din nucleu către o altă organită, maşina de produs proteine numită ribozom. Aici, molecula de ARNm este citită şi tradusă în limbajul aminoacizilor, care sunt asamblaţi în ordinea înscrisă în ARNm. Şi iată cum celula a generat o proteină pe baza informaţiei conţinute în ADN-ul tău. Prin urmare, ADN-ul tău este de fapt un mesaj codificat, cu paragrafe numite gene, care reprezintă un manual pentru fabricarea şi controlul proteinelor care intră în componenţa dispozitivelor celulare. Iar toate acestea au drept rezultat totalitatea trăsăturilor pe care le posezi tu, ca individ unic: înălţimea, culoarea ochilor, susceptibilitatea faţă de anumite boli şi dacă ai sau nu părul creţ. ADN-ul tău nu-i spune corpului „fabrică un păr creţ!“ – el spune celulelor tale „fabrică aceste proteine“. Simplificând puţin, putem spune că toate trăsăturile tale personale se manifestă în acest mod.
Deţii o cantitate mare din acest cod genetic – dacă ai putea să-ţi descâlceşti ADN-ul dintr-o singură celulă, el ar avea o lungime de aproape 2 metri. Aşa este, ADN-ul din fiecare dintre celulele tale are foarte probabil o lungime mai mare decât înălţimea ta. Dacă am lua tot ADN-ul din corpul tău şi l-am înnădi într-un singur fir, acesta s-ar întinde de la Pământ la Pluto şi înapoi. Iar tot acest cod e folosit doar la fabricarea de lanţuri lungi de aminoacizi!5
Pe măsură ce sunt produse aceste lanţuri de aminoacizi, ele se transformă dintr-un fir lung într-o structură 3D. Asta înseamnă că ele se pliază într-o manieră destul de complicată, pe care încă n-am reuşit s-o înţelegem pe deplin. În funcţie de tipurile de aminoacizi şi de ordinea în care sunt asamblaţi, lanţurile se pot plia în diverse forme specifice.