Ученые выяснили, что орган эволюционировал десятки раз у разных видов
Большинство людей знают об аппендиксе только две вещи: он вам не нужен, а если он лопнет, то нужно срочно делать операцию.
Эта теория восходит как минимум к Чарльзу Дарвину, английскому натуралисту, разработавшему теорию естественного отбора. В книге «Происхождение человека и половой отбор» он назвал аппендикс рудиментарным органом: остатком от предков, питавшихся растительной пищей и имевших более крупные органы пищеварения. Более века эта теория была общепринятой как в учебниках, так и в повседневной медицинской практике.
Однако эволюционная история аппендикса оказалась гораздо более запутанной.
Как эволюционировал аппендикс?
Аппендикс — это небольшой отросток в начале толстой кишки. Его форма и структура сильно различаются у разных видов, что указывает на то, что эволюция не раз вмешивалась в его развитие.
У некоторых видов, в том числе у некоторых приматов, таких как человек и человекообразные обезьяны, аппендикс длинный и цилиндрической формы. У других, в том числе у некоторых сумчатых, таких как вомбаты и коалы, аппендикс короче или имеет форму воронки.
У третьих, в том числе у некоторых грызунов и кроликов, аппендикс имеет другую форму или разветвленную структуру. Такое структурное разнообразие позволяет предположить, что в ходе эволюции этот орган видоизменялся в зависимости от экологических условий.
Это предположение подтверждается эволюционным анализом. Сравнительные исследования показывают, что аппендикулярная структура развилась независимо по крайней мере у трех отдельных групп млекопитающих — сумчатых, приматов и зайцеобразных, в группу которых входят грызуны и кролики. Более масштабное эволюционное исследование показало, что аппендикс развился независимо по крайней мере 32 раза у 361 вида млекопитающих.
Когда один и тот же признак эволюционирует несколько раз независимо друг от друга, биологи называют это конвергентной эволюцией. Конвергенция не означает, что та или иная структура является незаменимой. Но она указывает на то, что при определенных условиях окружающей среды наличие этой структуры давало эволюционирующим организмам достаточно стабильное преимущество, чтобы они снова и снова отбирали ее.
Другими словами, аппендикс вряд ли является бесполезным эволюционным рудиментом.
Для чего нужен аппендикс?
Аппендикс поддерживает иммунную систему. Он содержит лимфоидную ткань, ассоциированную с кишечником — иммунные клетки, расположенные в стенках кишечника, которые помогают контролировать активность микроорганизмов в кишечнике. В раннем возрасте эта ткань знакомит развивающиеся иммунные клетки с кишечными микробами, помогая организму научиться отличать безвредных симбионтов от опасных патогенов.
В детском и подростковом возрасте, когда иммунная система еще формируется, аппендикс особенно богат структурами, называемыми лимфоидными фолликулами. Эти иммунные компоненты участвуют в мукозальном иммунитете, который помогает регулировать популяции микроорганизмов на слизистой оболочке кишечника и других слизистых поверхностях. Лимфоидные фолликулы вырабатывают антитела, такие как иммуноглобулин А, для нейтрализации патогенов.
Исследователи также предполагают, что аппендикс выполняет функцию микробного убежища. Некоторые считают, что аппендикс выстлан биопленками — тонкими структурированными сообществами бактерий.
Во время тяжелых желудочно-кишечных инфекций, при которых большая часть микробиома кишечника вымывается из толстой кишки, полезные бактерии, укрывшиеся в этих биопленках, могут выжить и помочь восстановить микрофлору кишечника. Эти полезные микробы помогают пищеварению, конкурируют с патогенами и взаимодействуют с иммунной системой, уменьшая воспаление и способствуя выздоровлению.
Ранее считалось, что аппендицит или аппендэктомия могут негативно влиять на фертильность, вызывая воспаление и образование спаек в фаллопиевых трубах. Такие спайки могут физически препятствовать прохождению яйцеклетки в матку. Однако несколько крупных исследований с тех пор не выявили снижения фертильности после аппендэктомии, а в некоторых случаях даже обнаружили небольшое увеличение частоты беременностей.
Судя по всему, аппендикс выполняет множество функций, в том числе иммунных и связанных с микроорганизмами. Однако влияние на фертильность, по-видимому, не входит в их число.
Эволюционное значение и роль в современной жизни
Несмотря на то, что у аппендикса интересная история и эволюция постоянно его видоизменяла, в современной жизни его роль в лучшем случае скромна. Дарвин недооценил эволюционную историю этого органа, но его догадка оказалась недалека от истины в современной медицине: некоторые особенности человеческой биологии имели большее значение в условиях, в которых эволюционировали люди, чем в современной жизни.
Древние люди жили в условиях плохой санитарии и тесных социальных контактов — идеальных условий для распространения патогенов, вызывающих диарею. Наличие аппендикса, который быстро восстанавливает микробиом после инфекции, могло значительно повысить выживаемость. Однако за последнее столетие благодаря чистой воде, улучшению санитарных условий и антибиотикам смертность от диарейных заболеваний в странах с высоким уровнем дохода резко снизилась.
В результате эволюционные факторы, которые когда-то способствовали развитию аппендикса, практически исчезли. Тем не менее медицинские риски, связанные с сохранением аппендикса, в первую очередь аппендицит, никуда не делись. В современной хирургии инфицированный аппендикс обычно удаляют. Структура, которая когда-то была глобальным эволюционным преимуществом, теперь скорее является источником проблем для здоровья.
Это несоответствие между адаптацией к прошлым условиям и современной средой иллюстрирует основной принцип эволюционной медицины: эволюция оптимизирует организм для выживания и размножения в условиях, в которых жили наши предки, а не для поддержания здоровья, комфорта или долголетия в современных условиях.
Эволюция действует на уровне популяций на протяжении многих поколений, отбирая черты, которые повышают средний репродуктивный успех, даже если эти черты иногда вредят отдельным особям. Медицина действует иначе: она помогает людям процветать в современном мире, а не выживать в прошлом.
Аппендикс — это не та деталь, которая входит в комплект «на всякий случай», но сегодня он не является жизненно необходимым. В биологии человека есть множество особенностей, которые когда-то были полезными, а теперь утратили актуальность, и понимание этих особенностей позволяет современной медицине принимать более взвешенные решения.
Известно, что некоторым врачам перед командировкой в Антарктиду удаляют аппендикс.