|
Обонятельная система млекопитающих делится на «основную» и «дополнительную» части. Первая реагирует на широкий круг «обычных» запахов, которые, собственно, и воспринимаются нами на сознательном уровне как запахи. Вторая часть представлена так называемым вомероназальным органом (см. также: М. Пайнс. «Секретный орган чувств в носу человека»), работа которого нами обычно не осознается. Вомероназальный орган реагирует на специфические молекулы, используемые животными для химической коммуникации. Это, прежде всего, различные летучие феромоны, а также нелетучие вещества, в том числе короткие белковые молекулы (пептиды главного комплекса гистосовместимости, ГКГ; подробнее см. в заметке: Видообразование — личное дело каждого, «Элементы», 15.02.2006).
Пептиды ГКГ являются компонентами иммунной системы и в совокупности составляют уникальный химический «паспорт» особи. Анализируя информацию, содержащуюся в наборе пептидов ГКГ в выделениях животного (например, в моче), другое животное может определить степень своего родства с ним, генетическую совместимость (если речь идет о потенциальном брачном партнере) и, конечно, осуществить персональную идентификацию, то есть опознать сородича. Для распознавания пептидов ГКГ вомероназальные чувствительные нейроны используют специальные вомероназальные рецепторы (V2R), действующие совместно с особым классом рецепторов «иммунологической» природы (белками ГКГ класса Ib).
Полный спектр возможностей вомероназального органа на сегодняшний день неизвестен. В вомероназальном эпителии обнаружено несколько классов рецепторов, функции которых более или менее ясны, но там вполне могут быть и другие рецепторы, которые ученым еще только предстоит найти. Например, недавно было обнаружено, что некоторые нейроны вомероназального эпителия реагируют на сульфатированные стероиды — вещества, концентрация которых в выделениях животных зависит от уровня стресса (Nodari et al., 2008. Sulfated Steroids as Natural Ligands of Mouse Pheromone-Sensing Neurons). Это значит, что при помощи вомероназального органа животные могут определять степень стрессированности сородичей (см.: Психологи доказали, что люди чуют страх, «Элементы», 05.02.2009).
Германские и швейцарские биологи, занимающиеся целенаправленным поиском новых вомероназальных рецепторов у мышей, сообщили еще об одном важном открытии. Они обнаружили, что в вомероназальном эпителии экспрессируются (работают) гены рецепторов FPR (formyl peptide receptors). Это небольшое семейство рецепторов, которые есть у всех млекопитающих. Например, в геноме мыши есть семь генов FPR-рецепторов, в человеческом геноме — три. FPR-рецепторы реагируют на довольно широкий спектр веществ, выделяемых различными патогенными бактериями, а также клетками иммунной системы в ходе борьбы с инфекцией. Ранее было установлено, что у мышей, на которых проводится подавляющее большинство исследований по генетике и физиологии млекопитающих, гены двух из семи FPR-рецепторов участвуют в работе иммунной системы. Что делают остальные пять генов, до сих пор никто не знал. И вот оказалось, что все пять работают исключительно в нейронах вомероназального эпителия. Ни в каких других органах и тканях организма активность этих генов зарегистрировать не удалось.
Авторы установили, что эти пять генов (их условные обозначения: Fpr-rs1, Fpr-rs3, Fpr-rs4,Fpr-rs6, Fpr-rs7) экспрессируются соответственно в 0,7%, 0,8%, 0,6%, 1,2% и 0,8% вомероназальных нейронов; в общей сложности 4,1% нейронов вомероназального эпителия производят FPR-рецепторы. Обонятельные нейроны обычно придерживаются принципа «один нейрон — один тип рецепторов». Это вполне естественно: если бы каждый нейрон производил более одного рецептора, мозгу было бы очень трудно разобраться в сигналах, поступающих от этих нейронов. Кстати, тот же принцип соблюдается и в иммунной системе: каждый B-лимфоцит производит только один тип антител, каждый T-лимфоцит — только один тип рецепторов. Это обеспечивает возможность избирательного размножения лимфоцитов с нужными организму рецепторами. Авторы проверили, соблюдается ли данный принцип для вомероназальных нейронов, производящих FPR-рецепторы, и получили положительный ответ. Каждый нейрон, производящий один из пяти FPR-рецепторов, никаких других рецепторов не производит.
Авторы установили, что вомероназальные FPR-рецепторы реагируют на те же вещества, что и изученные ранее FPR-рецепторы, несущие свою службу в иммунной системе, то есть на некоторые пептиды, выделяемые бактериями и клетками иммунной системы в ходе воспалительной реакции. Специфичность у FPR-рецепторов довольно широкая: каждый из них реагирует не на один, а на несколько разных пептидов, однако для каждого рецептора характерен свой «спектр чувствительности» к разным пептидам.
В ходе дополнительных экспериментов авторы обнаружили FPR-рецепторы в вомероназальном эпителии у других грызунов: крыс и песчанок. Таким образом, грызуны (а может быть, и другие звери) имеют в носу специальные рецепторы «иммунологической» природы, реагирующие на «запах болезни». Способность мышей отличать по запаху больных сородичей от здоровых известна давно (см., например: М. П. Мошкин, Л. А. Герлинская, Р. Нагатоми. «Запах, который не лжет», PDF, 1,8 Мб), но молекулярный механизм этого явления стал понятен только сейчас.
Еще один важный теоретический вывод состоит в том, что заимствование рецепторных белков из иммунной системы в обонятельную, по-видимому, происходило в ходе эволюции неоднократно. До сих пор у млекопитающих был известен лишь один бесспорный пример такого заимствования (упоминавшиеся выше белки ГКГ класса Ib); теперь мы имеем уже два примера. Этого следовало ожидать, поскольку многие компоненты иммунной системы представляют собой отличный исходный материал для формирования новых средств «химического общения» между особями.
