Микробная эндокринология и биополитика

Статья о роли нового биологического направления — микробной эндокринологии, посвященной исследованию эволюционно-консервативных химических факторов, выступающих как гормоны и/или медиаторы у высших животных и человека и в то же время как сигнальные молекулы — агенты межклеточной коммуникации в микробном и, в частности, в прокариотическом мире. Показано, что микробная эндокринология имеет существенное биомедицинское и биополитическое значение и в то же время способствует смене доминирующих биологических парадигм в следующих отношениях:1)все большее значение в эволюции жизни и ее происхождении отводится не биополимерам, а малым молекулам;2)преодолеваются дисциплинарные барьеры между биологией и социальными науками на основе изучения биосоциальных форм и факторов поведения (биосоциология, биополитика, социобиология и др.); 3)микробные объекты все чаще рассматриваются не как одноклеточные существа, а как компоненты колоний, представляющих аналоги многоклеточных организмов.

This paper concentrates on the implications of a novel subfield of biology, microbial endocrinology, which deals with conservative chemical factors functioning as hormones and/or neuromediators in higher animals and humans as well as intercellular communication agents in microorganisms. Microbial endocrinology has a considerable biomedical and biopolitical potential, and it has recently contributed to the following innovations in the biological paradigms: (1) modern biology attaches special attention to the evolutionary role of small molecules, such as inorganic compounds (CO, NO), anions (S2- , Sn2-, OH -, PO43-, etc.), and cations (Al3+, Mg2+, Mn2+, etc.), as well as simple organic substances including carbohydrogens, amines, and amino acids. Presumably, the emergence of life on Earth and the earliest stages of its evolution depended on the dynamic interplay of small-size molecules. Biopolymers became secondarily involved in the fine-grained regulation of life-sustaining and reproductive activities (which had originally depended on small molecules); (2) a large number of human human and non-human behaviors have turned out to depend, in part, on similar or even identical information-carrying substances (involved in the operation of the nervous, paracrine, and endocrine system). These facts have significantly contributed to the development of the conceptual basis of modern biopolitics, a subfield of life sciences dealing with the biological roots of social and political activities of Homo sapiens; (3) the life of unicellular creatures is considered from a biosocial perspective. For example, a microbial colony is envisaged as similar to a coherent multicellular organism or a "superorganism"

Тема настоящей работы — философско-методологическое значение современного биологического направления (имеющего биотехнологическое и биомедицинское значение) — микробной эндокринологии (Lyte, 1993). Это направление исследует роль внутриорганизменных сигнальных агентов (гормоны, медиаторы) высших животных и человека в клеточной дифференцировке, социальном поведении и коммуникации одноклеточных существ.

Микробная эндокринология служит логическим продолжением широкого фронта исследований на протяжении многих десятилетий, направленных на расширение круга биологических объектов, "охваченных" эндокринологическим подходом. Первоначально отнесенное к высшим животным и человеку, центральное понятие эндокринологии — гормон — оказалось, как известно, применимым к насекомым и другим беспозвоночным животным, а также к высшим растениям и водорослям.

Начало микробной эндокринологии было положено обнаружением у микроорганизмов соединений, идентичных или аналогичных гормонам животных. Например, инсулин был обнаружен во многих исследованных микроорганизмах. У Neurospora crassa инсулин принимает участие в регуляции метаболизма углеводов. Этот грибок содержит ген, гомологичный инсулиновому гену млекопитающих (Lenard, 1992). Другие гормоны, идентифицированные у микроорганизмов, включают кортикотропин (Tetrahymena pyriformis), соматостатин (Bacillus subtilis, простейшее Plasmodium falciparum), прогестерон (грибок Trychophyton mentagrophytes), а также a-фактор (дрожжи Saccharomyces cerevisiae), гомолог гонадотропин-высвобождающего гормона высших животных (Lenard,1992). Дальнейшие примеры приведены в таблице, суммирующей данные литературы.

Существенное значение, помимо данных об обнаружении тех или иных "животных" сигнальных агентов у про- или эукариотической микрофлоры, имеют также следующие факты: 1) обнаружение у микроорганизмов специфических рецепторов, с высоким сродством связывающих сигнальные вещества животных/человека (например, кортикостероид-связывающего белка у дрожжей Candida albicans, Lenard, 1992); 2) данные об эффектах в микробных системах гормонов и других внутриорганизменных сигнальных молекул. Так, прогестерон подавляет, а инсулин стимулирует рост штаммов микроскопического грибка Blakeslea trispora (Феофилова и др., 1997). Дополнительные примеры приведены ниже.

Особый интерес представляет микробиологическая роль нейромедиаторов (или нейротрансмиттеров) — передатчиков нервного импульса от клетки к клетке в нервной системе (серотонин, норадреналин, дофамин, окись азота, аспарагиновая и γ-аминомасляная кислоты и др.). Подобные агенты, как представляется вероятным в свете современных данных, опосредуют взаимодействие макро- и микроорганизма в ходе инфекционного процесса (Lyte, 1993; Lyte et al., 1996); потенциальный интерес представляет их использование в качестве ростстимулирующих агентов в биотехнологической индустрии (например, серотонин ускоряет накопление дрожжевой биомассы, Страховская и др., 1991, 1993).

Отметим в порядке сопоставления, что серотонин, катехоламины, и ряд других нейротрансмиттеров синтезируются также многими растениями (Рощина, 1991); наряду с этим серотонин представляет близкий химический аналог ауксинов, одной из основных групп растительных ростовых гормонов.

Таблица 1. Синтез сигнальных веществ высших животных (гормоны, нейротрансмиттеры и др.) микроорганизмами (по данным работ: Мак-Мюррей, 1980; Hsu et al., 1986; Страховская и др., 1993; Lenard, 1993; Lyte, 1993; Zumft, 1993; Бабин и др., 1994; Budrene, Berg, 1995; Lyte et al., 1996; Олескин и др., 1998)

Сигнальные вещества