1.3.4. Епітеліальні шари клітин оточують захищене від зовнішніх дій внутрішнє середовище організму

З усіх способів взаємозв'язку клітин в тканинах багатоклітинних тварин найбільш фундаментальне значення, мабуть, має епітеліальна організація. У еволюції складних багатоклітинних організмів епітеліальний шар зіграв таку ж велику роль, як і клітинна мембрана в еволюції складних поодиноких клітин.

Значення епітеліальних шарів легко проілюструвати на прикладі іншої групи нижчих організмів - кишечнополостных, які на еволюційних сходах стоять на сходинку вище за губки, оскільки мають щось подібне до нервової системи Ця група тварин включає медуз, актиній, коралові поліпи, а також гідру, маленький прісноводий організм. Тіло кишечнополостных складається з двох шарів епітелію : зовнішнього - ектодерма і внутрішнього - ентодерма. Энтодермальный шар оточує гастроваскулярну порожнину, в якій відбувається переварювання їжі (мал. 1-33). Деякі энтодермальные клітини секретують травні ферменти в гастроваскулярну порожнину, інші здійснюють всмоктування і подальше переварювання харчових молекул, що утворилися під дією цих ферментів. Утворюючи щільний епітеліальний шар, клітини ентодерми перешкоджають виходу усіх цих молекул в довкілля. В результаті в гастроваскулярній порожнині створюються умови, необхідні для нормального травлення. В той же час обернені назовні клітини ектодерми зберегли спеціалізацію, корисну при взаєминах із зовнішнім світом.

У ектодермі, наприклад, є спеціальні клітини (жалкі клітини), що містять капсулу, заповнену отруйною рідиною. Щільна стінка цієї капсули в дистальній частині утворює спіральний закручений жалкий волосок, здатний викидатися і паралізувати тих дрібних тварин, якими гідра живиться. Більшість інших экто- і энтодермальных клітин мають мышечноподобными властивості, що дає можливість гідрі рухатися, як і належить хижакові.

Між ектодермою і ентодермою знаходиться ще один компартмент, відокремлений як від гастроваскулярної порожнини, так і від зовнішнього середовища. Тут у вузькому замкнутому просторі між епітеліальними клітинами розташовані нервові клітини. Під зовнішньою поверхнею формуються спеціалізовані клітинні контакти, що утворюють непроникний бар'єр. Скорочуючи мышечногодобные клітини ектодерми і ентодерми, тварина здатна змінювати форму і рухатися. Контроль і координацію цих скорочень здійснюють нервові клітини, які здатні проводити електричні сигнали (мал. 1-33, 1-34 і 1-35). Як ми побачимо надалі, для нормального функціонування нервових клітин критичне значення має концентрація простих неорганічних іонів в довкіллі. Більшість нервових клітин, у тому числі і наші власні, пристосовані для роботи в розчині, іонний.

Клітини імунної системи спеціалізуються на хімічному пізнаванні

З усіх наявних у вищих тварин клітинних систем дві по складності і тонкості організації досягли вищої міри розвитку. Це імунна система і нервова система хребетних. Кожна з них далеко перевершує будь-який штучний прилад: імунна система - по здатності до хімічного розпізнавання, а нервова система - по здатності до сприйняття і управління. Кожна система складається з багатьох різних типів клітин і заснована на взаємодії між ними.

Захищена від зовнішніх дій і ретельно підтримуване внутрішнє середовище багатоклітинного організму сприятливе не лише для власних клітин тварини - вона приваблива також і для сторонніх організмів. Отже, тваринам необхідно захистити себе від вторгнень, особливо від вірусів і бактерій Першочергове завдання імунної системи полягає в знищенні тих, що будь-яких проникли в тіло тварини сторонніх мікроорганізмів

Як вказувалося вище, багато эукариотические клітин здатні до фагоцитозу: вони можуть поглинати ззовні частки різних речовин і переварювати їх. Серед диференційованих клітин вищих тварин є "фахівці" з фагоцитування, наприклад макрофаги, здатні проковтувати і знищувати бактерії і інші клітини (мал. 1-38). Але тут виникає одне ускладнення: добре, коли фагоцити атакують клітини, що вторглися ззовні, але для організму було б згубним, якби вони стали нападати також на близьких родичів і колег. Таким чином, імунна система повинна відрізняти власні клітини від сторонніх, тобто уміти розпізнавати "своє" і "чуже.

Для цієї мети у хребетних розвинувся спеціальний клас клітин, що дізнаються, - лімфоцити. Самі по собі лімфоцити не є фагоцитами, але кооперуються з останніми, посилаючи їм сигнали що показують, чи слід атакувати цю клітину або залишити її в живих. Зокрема, деякі лімфоцити (В-лімфоцити) виробляють спеціальні білкові молекули - антитіла, що вибірково зв'язуються з певними атомними групами на поверхні сторонніх організмів або вироблюваних ними токсичних молекул. Щоб помітити новий організм, що вторгся ззовні, як сторонній, має бути вироблений новий клас антитіл, але, поскольк} кількість можливих сторонніх організмів дуже велика і практично непередбачувано, В-лімфоцити мають бути здатні до синтезу нескінченної різноманітності антитіл. В той же час імунна система не повинна виробляти антитіла, що зв'язуються з власними молекулами і клітинами організму.

Величезна різноманітність антитіл створюється унікальними генетичними механізмами, завдяки їх існуванню в організмі синтезуються мільйони генетично різних лімфоцитів, кожен з них при проліферації формує клон, усі члени якого виробляють одне і те ж специфічне антитіло. Ті клони з цієї множини, які виробляють антитіла, що реагують з власними молекулами організму, знищуються або пригнічуються (з допомогою все ще не ясних механізмів), а ті, які продукують антитіла проти сторонніх молекул, вибірково виживають і розмножуються. Таким чином, розвиток імунної системи індивідуальної тварини, подібно до еволюційного процесу, використовує стратегію випадкових змін з наступним відбором.