Ecologie somatica

Motto: „ … animalele există ca unităţi organice complexe alcătuite din celule animale şi microbiene care interacţionează.” D.C. Savage, 1972

SUMAR Prefaţa …………………………………………………………………... 5 Cuvânt înainte ……………………………………………………….. 13 Introducere …………………………………………………………… 17 Biomul – Tubul digestiv ……………………………………………… 31 Ecosistemul – cavitatea bucală ………………………… 31 Ecosistemul gastrointestinal ……………………………… 38 Ecosistemul gastric …………………………………………. 38 Ecosistemul intestinal ………………………………………. 41 Relaţiile probiotice …………………………………………. 51 Efectul acţiunii speciilor probiotice …………………….. 52 Biomul – mediul intern ………………………………………………. 70 Reacţia speciilor invadatoare …………………………… 96 Biomul respirator ……………………………………………………. 102 Biomul reproducător ……………………………………………… 104 Biomul integrator …………………………………………………… 107 În loc de concluzii ………………………………………………….. 121 Bibliografie …………………………………………………………… 130

3

PREFAŢĂ Prin problematica extrem de complexă şi de importantă pe care o tratează în baza unor informaţii bibliografice foarte recente, apariţia cărţii ECOLOGIE SOMATICĂ reprezintă încă un pas pe drumul ascendent al modernizării şi maturizării gândirii biologice. Autorii, distinsul biolog prof. dr. Gheorghe Mustaţă de la Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” şi medicul Tiberiu Mustaţă de la Universitatea „Gr.T. Popa” promovează, într-adevăr, în această nouă lucrare, o gândire prospectivă, integratoare a celor mai novatoare concepte ecologice-biosistemice, atenţi la punerea în lumină a unui fenomen biologic oarecum neglijat până acum, considerat ca fiind cvasi-singular în lumea vie: mutualismul simbiotic. Apariţia acestei cărţi constituie din multe puncte de vedere un eveniment salutar în biologia românească - şi nu numai – dacă-l privim din perspectiva actualului context particular al perioadei pe care o parcurge evoluţia gândirii ştiinţifice, în special a gândirii biologice. Când fac această afirmaţie, mă refer la inconştienţa manifestată faţă de ecosistemul planetar prin continua lui degradare de către noxele hiper-civilizaţiei tehnice, deşi oamenii de ştiinţă au tras, încă de mult, semnale de alarmă; de asemenea, mă refer la iluzoriile „succese” scontate de unii care propun clonarea indivizilor supradotaţi, ignorând dimensiunea istorică, procesuală a viului. Iată doar numai câteva motive pentru care consider că trebuie 5

subliniată valoarea inestimabilă a laborioaselor strădanii ale profesorului Gheorghe Mustaţă şi ale distinşilor săi colaboratori orientate către promovarea acelor concepte şi idei novatoare - ca cele adoptate de autori în această carte - cum este, de pildă, conceptul de biologie cognitivă elaborat de Brian C. Goodwin, de fapt o extindere a seducătoarei teorii lingvistice a lui Noam Chomsky. Dealtfel, biologul militant care este profesorul Gheorghe Mustaţă nu este la primii săi paşi în efortul de a înlătura vălul ce ne mai ascunde încă mecanismele evoluţiei viului. În al său „credo” ştiinţific din magistrala sinteză publicată anul trecut

(2000)‚

„Rolul

biocenozelor

parazitoide

în

păstrarea

echilibrului natural” (rezultat al cercetărilor pe teren şi în laborator timp de circa trei decenii) afirmă, avertizând: „Generat de natură, omul a pornit, se pare, pe căi greşite. Declarându-se stăpân al naturii încearcă să se desprindă de ea, s-o controleze şi s-o modifice în interese proprii, adesea meschine. ... Intervine în natură înainte de a o cunoaşte pe deplin. Efectul este de-a dreptul catastrofal. Astfel a generat şi duce în mileniul al III-lea un flagel – poluarea - care poate să-i pună sub semnul întrebării propria existenţă. Se impune reintegrarea omului în natură. Această reintegrare a omului la natură nu înseamnă o sălbăticire a sa, ci doar o convieţuire în armonie cu Natura Mamă din care facem parte.

6

Dacă nu vom învăţa să respectăm natura şi să trăim în armonie cu ea, nu vom avea viitor.” Înseamnă, aşadar, că omul nu trebuie să se transforme din ignoranţă şi din infatuare într-un fel de „demiurg” nefast al propriului univers. Această nouă carte, ECOLOGIE SOMATICĂ, rod al îngemănării organice a biologiei cu milenara sa congeneră, medicina, continuă de fapt acelaşi „credo” filozofico-ştiinţific militant, dar în alte planuri, cu noi şi convingătoare argumente. Având ca obiectiv final principal cunoaşterea şi înţelegerea în profunzime a fiinţei umane, concepută prin analogie cu biosfera terestră ca o autentică homosferă în care s-a integrat o considerabilă diversitate de microbiosisteme simbionte în permanentă co-evoluţie, autorii şi-au propus să demonstreze că Leo Buss nu a greşit atunci când, în 1987, a diferenţiat o noua ramură a ecologiei, pe care a denumit-o Ecologie somatică. Si, după părerea mea, ei au reuşit. Deşi, ca tot ceea ce este nou, ar putea să surprindă sau chiar să şocheze la prima vedere, aşa cum rezultă din conţinutul substanţial al cărţii, autorii reuşesc să ne convingă că ecologia somatică este o disciplină ştiinţifică pe deplin conturată, pluridisciplinară, cu un statut aparte, a cărei problematică este orientată spre decriptarea inepuizabilei dinamici a interrelaţiilor existente în homosferă. Desigur, lectura Ecologiei somatice nu este deloc facilă, dar solicitarea cititorului este compensată de satisfacţia intelectuală a 7

descoperirii micului univers uman în profunzimile lui strâns legate de primele vieţuitoare care au apărut pe planetă, microorganismele, şi, de asemenea, indisolubil legat de marele, infinitul Univers! Una din problemele fundamentale ale biologiei teoretice încă plină de „mistere”‚ cea a evoluţiei de la organismele monocelulare (bacterii, protozoare etc.) la cele pluricelulare (metazoare), mi-a atras în mod deosebit atenţia, deoarece cunoşteam cum este soluţionată această problemă în literatura de specialitate şi eram curios sa văd cum o văd autorii. Maniera în care este interpretată această problemă crucială a constituit un adevărat test care justifică aprecierea de la început că Ecologia somatică face un pas important în maturizarea gândirii biologice. Iată de ce: Cu vreo trei decenii în urmă, reputatul biolog geneticianul François Jacob, laureat Nobel în 1965, afirma: „Am început să înţelegem celula, însă nu şi ţesutul sau organul”, deşi el cunoştea destul de bine că celulele comunică între ele, ba mai mult chiar, elaborase deja conceptul de integron când afirma: „De la particule la om se întâlneşte o întreagă serie de integrări, de nivele şi de discontinuităţi.” În ciuda acestor realităţi evidente ale evoluţiei. el scrie în continuare: „Logica sistemului care dirijează execuţia unor programe complexe‚ de pildă dezvoltarea unui mamifer, rămâne încă necunoscută. Formarea unui om pornind de la ou reprezintă un miracol de exactitate şi de precizie. Cum dintr-o singură celulă apar mii de miliarde, în linii specializate, conform unei ordini stricte în timp şi în spaţiu, iată ce desfide 8

orice fantezie.” (La logique du vivant, 1970; vers. rom., 1972, p. 336-337). Depăşind comandamentele stricte ale programului genetic în care, se pare, era cantonat savantul francez, autorii români, luând în considerare şi rolul mediului, proiectează o lumină mai clară asupra acestei probleme. Într-adevăr, interpretând lumea vie în aceeaşi viziune sistematică proprie lui François Jacob, dar îmbogăţită cu aparatul conceptual al biologiei cognitive elaborată de Goodwin şi Chomsky, autorii, exponenţi ai celor două prestigioase instituţii academice ieşene, concep organismul ca o entitate cognitivă, care trăieşte în baza „recunoaşterii sinelui şi a mediului.” Altfel spus, într-o formulare echivalentă, oarecum metaforică‚ „organismul reflectă mediu1”. În felul acesta, autorii ajung la concluzia că cerinţele ecologice sunt aceleaşi fie că este vorba de un organism monocelular autonom, fie de un metazoar alcătuit, la început‚ doar din câteva zeci de celule dar care trăieşte ca un tot unitar. Cu alte cuvinte, legităţile care guvernează viaţa la nivel supraindividual (cenobial/colonial) sunt aceleaşi ca la nivelul individual. Autorii sesizează just că situaţia începe să se schimbe odată cu creşterea numărului de celule care nu încetează să comunice între ele adică să interacţioneze, să se „informeze” reciproc. Dar, odată cu creşterea integrării din ce în ce a mai multor celule, acestea încep să-şi estompeze autonomia, şi aşa relativă. Diferenţierea şi specializarea funcţională şi structurală a celulelor începe să depindă din ce în ce mai mult de poziţia lor 9

unele faţă de altele şi în raport cu mediul ambiant, precum şi în raporturile ce se stabilesc între grupările (ţesuturile şi organele) de celule specializate funcţional. Această deducţie logică a autorilor se sprijină pe argumente temeinice preluate din arsenalul embriologiei experimentale, care de aproape un secol a urmărit să răspundă la polemica îndelungată dintre teoria preformistă şi cea epigenetică. Ceea ce conferă însă ecologiei somatice elaborată de autorii români incontestabilă originalitate şi eficienţă este faptul că reliefează un aspect cu totul inedit, căruia până în prezent - cel puţin pentru mine - nu i s-a acordat atenţia cuvenită. Este vorba de faptul că împreună cu celulele constitutive ale organismelor metazoarelor trăiesc şi alte microorganisme care, populând diferitele organe, creează tot atâtea medii ecologice diferite în care coabitează. Unele dintre aceste specii de microorganisme invadatoare au devenit, cu timpul, necesare funcţionării normale a organului respectiv şi, în consecinţă, întregului organism. Ilustrând această stare de lucruri cu ceea ce există în corpul (soma) omului, autorii arată că numai embrionul (fătul) este absolut steril, dar numai atât timp cât se dezvoltă în placentă. Din clipa în care părăseşte uterul, fătul se contaminează cu aşa-numitele microorganisme pionier provenite de la mamă, care se dezvoltă apoi şi co-evoluează neîncetat. Considerând din unghiul de vedere ecologic această stare de lucruri, autorii construiesc o adevărată anatomo-fiziologie ecologică 10

care ne înfăţişează corpul omenesc alcătuit din mai multe ecosisteme interdependente structurate în biom-uri, la rândul lor integrate în homosferă. Unele biom-uri includ ecosisteme ierarhic „inferioare”, numite bioskene. Cea mai voluminoasă secţiune a cărţii (circa 81%) este destinată tratării exhaustive, cu maximă rigurozitate, a diferitelor tipuri de biomuri: biomul digestiv, biomul respirator, biomul mediu1ui intern, biomul sistemului reproducător şi biomul coordonator neuroendocrin. O concluzie importantă ce se desprinde din studiul acestor ecosisteme este că simbioza este un fenomen dominant în evoluţia filogenetică şi ontogenetică şi că dialogul semiotic ce se realizează între ecosistemele somatice ale unui biom şi între bio-murile integrate în homosferă asigură desfăşurarea corectă a tuturor funcţiilor întregului. Cu alte cuvinte realizează echilibrul dinamic al homosferei. Dincolo de valoarea ştiinţifică intrinsecă a ECOLOGIEI SOMATICE, operă din care am încercat să subliniez punctual ceea ce am reuşit să sesizez ca fiind esenţial, aş vrea să închei cu mesajul ei profund umanist, care nu diferă în ceea ce priveşte tonalitatea de cel din opera publicată în anul 2000. Plecând de la premisa că din organismul uman biomul neuroencocrin are rolul de integrare, autorii îşi pun întrebarea: „prezintă şi biosfera (planetară) sisteme integrative care să-i asigure păstrarea structurilor funcţionale şi integralitatea?” 11

Cred că sistemul integrator al biosferei nu se va putea înfăptui decât atunci când mai multe creiere umane - în primul rând de neocortexuri – vor funcţiona în conformitate cu „credo”-ul ştiinţifico-filozofic exprimat în 2000 şi reformulat în această magnifică operă: „Conceptul de ecologie somatică deschide o nouă perspectivă în cunoaşterea structurii noastre funcţionale şi în protejarea ecosistemelor şi a biomurilor care ne edifică organismul. Am putea să ajungem să întocmim „cartea roşie” a unor specii de microorganisme care fac parte din structura noastră funcţională şi care sunt puse în pericol de dispariţie ca urmare a tratamentelor cu antibiotice sau a altor intervenţii nechibzuite. Să lansăm semnale de alarmă către medici şi farmacişti să intervină cu competenţă în tratarea noastră ca pacienţi pentru a nu provoca dispariţia unor specii din ecosistemele noastre somatice, astfel încât să ne pună sub semnul întrebării propria noastră existenţă prin dezorganizarea funcţională a biocenozelor interne.”

Prof.dr. Gh. Hasan Iaşi, 7 februarie 2001

12

ECOLOGIE SOMATICĂ CUVÂNT ÎNAINTE De ce şi o Ecologie somatică? În acest veac Ecologia a fost diversificată la refuz. Se vorbeşte astăzi de o multitudine de tipuri de ecologii: Ecologie generală, Ecologie sistemică, Ecologia plantelor, Ecologia animalelor, Ecologia microorganismelor, Ecologie acvatică, Ecologie terestră, Ecologie geologică, Ecologie militară, Ecologie socială, Ecologie umană, Ecologie mentală etc. Unele dintre ele nu au un suport real. Se poate desprinde Ecologia somatică din Ecologia umană astfel încât să devină independentă? Desigur, Ecologia umană are o sferă precisă şi mult mai largă de cuprindere. Este vorba de încadrarea omului în natură şi relaţiile pe care le stabileşte cu aceasta. Ecologia somatică nu vizează numai fiinţa umană, ci toate fiinţele Procariote şi Eucariote, unicelulare şi pluricelulare, deoarece toate pot deveni mediu de viaţă pentru alte fiinţe. Ce diferenţă putem stabili între un protozoar care se scaldă în apa oceanului şi altul care se scaldă în mediul intern al unui animal? Situaţia este 13

comparabilă. Fiecare şi-a găsit un mediu în care îşi desfăşoară existenţa. Fiecare stabileşte relaţii cu mediul său şi cu fiinţele care îl populează. D.C. Savage (1972) afirma că “… animalele există ca unităţi organice complexe alcătuite din celulele animale şi microbiene care interacţionează”. Interesant mod de a pune problema. Vom vedea însă că această interacţiune este reală. Nu există fiinţă care să-şi ducă existenţa singură, fără a fi însoţită în structura sa intimă de unele microorganisme. G. Zarnea (1994) considera că “Un microorganism poate fi autohton pentru un anumit habitat şi alohton pentru altul, care îl tranzitează”. Acesta este un adevăr general, însă G. Zarnea se refereă la microorganismele care populează anumite habitate ale organismului uman. În organismul uman putem diferenţia nesfârşite tipuri de habitate care sunt populate de numeroase specii de microorganisme. Aceasta înseamnă că în organismul uman putem diferenţia nesfârşite tipuri de ecosisteme, care se influenţează reciproc şi care depind de întregul pe care îl formează organismul. G. Zarnea (1994) apreciază că “Ecosistemul gastrointestinal este complex, deschis, integrat şi format din unităţi care interacţionează şi care conţin mai multe habitate pentru microorganisme”. Această apreciere probează faptul că organismul 14

uman este abordat din punct de vedere ecologic. Într-adevăr, sistemul gastrointestinal se comportă ca un ecosistem, fiind populat de numeroase specii de microorganisme şi chiar de animale superioare (Nematode, Cestode) care depind în existenţa lor de gazdă şi de interrelaţiile pe care le stabilesc între ele pe de o parte şi cu gazda pe de altă parte. Dacă Andrei Popovici Bâznoşanu (1937, 1969) definea bioskena ca fiind cel mai mic tip de ecosistem, Bogdan Stugren (1982) nominalizează următoarele tipuri de bioskene: „- spinările vitelor cornute infectate de anumite diptere; - eritrocitele broaştelor ţestoase şi păsărilor sunt ocupate de hemigregarine; - celulele corpului omenesc sunt parazitate de virusuri, formându-se bioskene intraorganismice”. Bioskenele nu sunt însă izolate, ci funcţionează în anumite ecosisteme mai cuprinzătoare. Mai multe bioskene pot constitui un consorţiu (Bogdan Stugren, 1982). Tischler W. (1955) consideră că un şoarece de câmp formează un consorţiu cu ectoparaziţii şi helminţii săi. Câte alte specii mai populează organismul unui şoarece de câmp? Dacă Margulis a lansat ipoteza conform căreia celulele eucariote sunt populate de celulele procariote endosimbionte, care formează organite 15

de tipul mitocondriilor şi al plastidelor, atunci trebuie să considerăm că nu există aproape nici o fiinţă care să trăiască singură. Fiinţele oferă condiţii de viaţă altor specii, împreună cu care convieţuiesc într-un mutualism simbiotic. Nu punem aici problema paraziţilor care îşi omoară gazda. Vorbim doar de acea convieţuire care este, mai mult sau mai puţin propice ambilor parteneri. De altfel Leo Buss (1987) a simţit nevoia să fundamenteze o nouă direcţie în ecologie, Ecologia somatică, pentru a putea surprinde subtilele relaţii care se stabilesc între un organism şi microorganismele care îl populează. În acest mod Ecologia somatică se poate desprinde ca o ramură a Ecologiei. Pentru a putea descifra subtilele interrelaţii care se stabilesc între o gazdă şi multiplele fiinţe vii care o populează este necesar să apelăm nu numai la gândirea ecologică, ci şi la cea biosemiotică şi să ţinem cont de un fenomen biologic mult neglijat, mutualismul simbiotic. În cele ce urmează ne propunem să probăm că Leo Buss nu a greşit atunci când a diferenţiat Ecologia somatică între celelalte tipuri de Ecologie. Autorii

16

INTRODUCERE Brian C. Goodwin a pus bazele unei biologii cognitive. Conform acestui mod de gândire organismul trebuie văzut ca un sistem cognitiv care operează pe baza recunoaşterii sinelui şi a mediului. Această cunoaştere este exprimată sub formă de reguli sau constrângeri care generează structuri utile, necesare pentru supravieţuire, reproducere şi evoluţie. Acest concept reprezintă o extensie a teoriei lingvistice a lui Noam Chomsky aplicată în biologie. După Chomsky capacitatea înnăscută, neînvăţată de a genera structuri propoziţionale corecte emerge în copilărie. Ea este constituită din reguli şi constrângeri care definesc procesele care generează structuri de suprafaţă ale propoziţiilor din structura lor profundă. Scopul teoriei lui Chomsky era să explice caracterul productiv al limbajului, capabil să genereze o serie nelimitată de propoziţii pe baza unui număr finit de cuvinte şi reguli ale gramaticii generative. Mulţi autori au văzut acest aspect al limbajului ca fiind foarte relevant pentru structurile biologice. N. Jerne a făcut o analogie între limbaj şi sistemul imun. El a comparat o regiune variabilă a unei molecule de anticorp, nu cu un cuvânt, ci cu o propoziţie sau frază. Repertoriul imens al sistemului imun n-a fost văzut ca un vocabular, ci ca un sistem 17

de propoziţii, capabil să răspundă oricărei propoziţii exprimată de multitudinea de antigene pe care sistemul imun le poate întâlni. Capacitatea demonstrată

de

de

apărare

proliferarea

a

organismului

limfocitelor

B,

care

este prin

rearanjamente genetice şi mutaţii somatice capătă regiuni variabile, diferite de cele ale celulei stem (de bază). N. Jerne se arată uimit de complexitatea acestui sistem cognitiv care a evoluat prin el însuşi şi funcţionează fără asistenţa creierului. Unii

lingvişti

chomskieni

au

inversat

semnificaţia

metaforei – limbajul ca sistem biologic, prin aceea că au insistat asupra importanţei organizării biologice ca o cheie de înţelegere a structurii profunde a limbajului. Astfel se afirmă că propoziţiile exprimă proprietăţile sistemelor biologice deoarece ele există numai corelate cu activitatea unui alt sistem biologic (creierul). Analizând din punct de vedere sistemic lumea vie înţelegem că există o ierarhie organizatorică a sistemelor, ilustrată prin complicarea gradată a structurilor (celule-ţesuturiorgane-sisteme de organe etc.), în aşa-numitele nivele de integrare, pe de o parte şi o ierarhie a sistemelor ecologice concretizată în existenţa nivelelor de organizare (individpopulaţie (specie) - biocenoză-biosferă), pe de altă parte. 18

Dacă dorim să elucidăm pe deplin noţiunea de individ, atunci aplicăm principiile caracteristice nivelelor de organizare atât pentru organismele unicelulare cât şi pentru cele multicelulare. Fie că este vorba de o celulă care funcţionează ca un organism independent, fie că este vorba de un metazoar, format doar din câteva zeci de celule, care funcţionează ca un tot unitar, cerinţele ecologice sunt aceleaşi.

Legile

care

guvernează

funcţionarea

nivelului

individual de organizare sunt aceleaşi. În ceea ce priveşte poziţia ecologică a organismelor unicelulare ne apare limpede în cazul speciilor unicelulare solitare. Situaţia începe să se complice în cazul formelor coloniale. Coloniile de Volvox globator se găsesc la limita dintre protozoare şi metazoare. Diferenţierea structurală şi funcţională a celulelor probează existenţa unei integralităţi sporite la nivel colonial. Cu cât integralitatea colonială creşte cu atât celulele pierd din independenţa lor. Ele contribuie la realizarea funcţiilor întregului. Dilema apare atunci când celula pierde statutul de individ şi devine o unitate componentă a unui individ pluricelular. Putem pune întrebarea: de ce Proterospongia haeckeli este considerată o colonie şi este încadrată în rândul Protozoarelor (Choanoflagellata), iar Trichoplax

adhaerens

este

încadrat

între

animalele

metazoare? Este greu de răspuns la această întrebare. Se 19

pare că, din momentul în care celulele se asociază şi formează colonii, stabilesc între ele relaţii de întrajutorare. Treptat celulele depind în existenţa lor unele de altele şi de întregul pe care îl formează colonia sau individul metazoar. Relaţiile intercelulare capătă aspectul unor fenomene de simbioză. În cadrul întregului pe care îl formează celulele comunică între ele, îşi conjugă acţiunile sau şi le opun, însă toate funcţiile lor sunt orientate către realizarea programelor întregului. La marea majoritate a metazoarelor celulele sunt organizate în ţesuturi, care au funcţii diferite. Diferenţierea funcţională a celulelor este de-a dreptul impresionantă la animalele metazoare superioare. Celulele ţesuturilor epiteliale, conjunctive, musculare şi nervoase diferă esenţial între ele atât din punct de vedere structural cât şi funcţional. Celulele unor ţesuturi nu sunt însă imobile. Ele se pot deplasa cu uşurinţă în organism îndeplinind anumite funcţii. Un exemplu tipic îl reprezintă

celulele

ţesutului

conjunctiv,

care

intervin

în

structurală

şi

apărarea activă a organismului. Cum

ne

putem

explica

diferenţa

funcţională a celulelor? Celulele organismului metazoar au aceeaşi origine şi absolut aceeaşi informaţie biologică. De ce sunt atât de diferite? Care sunt factorii care blochează funcţionarea unor gene şi asigură acţiunea canalizată a altora? Care este mecanismul intim prin care dintr-o celulă-ou 20

nediferenţiată, în urma unor diviziuni succesive, apar celule extrem de diferenţiate ca structură şi funcţie? Diferitele organe ale unui embrion sunt reprezentate la începutul dezvoltării prin nişte primordii complet nediferenţiate. Organele embrionare primordiale încep însă să se diferenţieze, etapă cu etapă, sub influenţa unor substanţe chimice locale, sintetizate în cantităţi extrem de mici de către primordiile embrionare vecine, cu care vin în contact mai mult sau mai puţin timp. Diferenţierea într-o direcţie sau alta depinde deci de poziţia celulelor unele faţă de altele şi de relaţiile care se stabilesc între diferite grupe de celule. Este vorba de influenţa mediului înconjurător, de o multitudine de aspecte care ţin de ceea ce numim ecologie somatică. Faptul că poziţia celulelor are un rol important în diferenţierea lor morfologică şi funcţională a fost probată prin multiple experimente efectuate pe diferiţi embrioni. Una dintre cele mai remarcabile descoperiri a fost aceea că multe aspecte ale formei finale a organismului pot fi obţinute, chiar dacă poziţia iniţială a celulelor sau calea lor de migraţie au fost puternic perturbate. H.V. Wilson (1907) trecând un spongier adult printr-o ţesătură fină de mătase, a obţinut o suspensie de celule dezagregate. S-a distrus astfel întreaga arhitectură somatică a spongierului. Celulele despărţite s-au sedimentat pe fundul 21

vasului şi au fost amestecate. Celulele au început să realizeze mişcări amoeboide aparent haotice, după gândirea noastră, s-au deplasat în direcţii diferite venind în contact unele cu altele. Ceea ce este de-a dreptul miraculos este faptul că, în final, celulele s-au organizat după modelul aranjamentului celular specific unui mic spongier. Holtfreter a făcut un experiment interesant pe un embrion de triton. În faza primară a unei gastrule a detaşat o porţiune de pe partea medio-dorsală (care în ontogeneză dă naştere la placa neurală şi apoi la tubul nervos)şi una de pe partea medio-ventrală (care dă naştere la tegument) şi le-a inversat, realizând două grefe. Fiecare porţiune a urmat diferenţierea celulară proprie zonei în care a fost grefată. Deci grefele s-au integrat perfect modelului evolutiv al zonei respective. Acelaşi transfer a fost realizat mai târziu, când gastrula tindea în ontogeneză către neurulă. De data aceasta segmentele grefate nu s-au mai integrat în diferenţierea caracteristică noii zone. Fiecare segment şi-a urmat calea deja programată. Segmentul medio-dorsal deşi sudat în zona ventrală a continuat să se diferenţieze către placa neurală şi apoi către tubul neural. Segmentul ventral a dat naştere unei structuri specifice tegumentului, deşi a fost plasat în zona plăcii neurale. De ce un astfel de comportament? 22

În primul experiment celulele nu-şi însuşise pe deplin programul ontogenetic imprimat de poziţia lor în embrion aşa că s-au supus programului pe cale de statornicire din noua zonă. În al doilea experiment segmentele respective îşi însuşise programele caracteristice zonelor respective, programe pe care le-au finalizat în etapele ulterioare. Trebuie să înţelegem că, deşi celulele provin din aceeaşi origine (celula ou) urmează o cale diferită de specializare şi diferenţiere în funcţie de poziţia lor spaţială şi de caracteristicile mediului local. În funcţie de poziţia lor în organism celulele sunt supuse influenţei mediului respectiv. Anumite gene sunt blocate, altele sunt activate, ceea ce determină diferenţierea structurală şi funcţională a celulelor. La nivelul embrionului celulele vor urma diferite căi de diferenţiere în ontogeneză, în funcţie nu numai de foiţa embrionară din care provin, ci şi de poziţia exactă din structura embrionului şi a relaţiilor pe care le stabilesc cu celulele din celelalte foiţe embrionare. În cazul ectodermului şi al endodermului morfogeneza implică în mare măsură epitelii întregi, care se cutează şi formează vezicule, crescând şi diferenţiindu-se, fără a-şi pierde continuitatea ca straturi de celule. În cazul mezodermului apar însă situaţii cu totul diferite. La început celulele formează un strat, dar curând acestea se subîmpart în blocuri care urmează 23

diferenţieri separate. Unele blocuri dau naştere la muşchi, altele la oase, unele celule pot deveni temporar migratoare, pierzându-şi proprietăţile de adezivitate, altele sunt migratoare toată viaţa şi au rol în apărarea activă a organismului împotriva microorganismelor agresoare. Şi mai important este faptul că, alături de celulele constitutive ale corpului, care îndeplinesc funcţii deosebite şi au un comportament adesea surprinzător, în organism pătrund nenumărate microorganisme care populează diferite organe, deci diferite medii ecologice şi care convieţuiesc împreună. Nu doar convieţuiesc împreună cu organismul uman, ci unele dintre ele au devenit o necesitate pentru funcţiile vitale ale acestuia. Este fiinţa umană o fiinţă absolut solitară în structura şi funcţionalitatea sa? Urmărim lumea înconjurătoare şi vedem tot felul de fiinţe. Reuşim să le diferenţiem pe unele de altele fără a sesiza că, de fapt, ele nu trăiesc complet izolat. Cel puţin la prima vedere credem aceasta, ca urmare a unei analize sumare, macroscopice. Apropiindu-ne însă de o oaie sau de un porc şi urmărindu-le cu atenţie blana (la oaie) sau căutând printre firele de peri (la porc) putem constata, adesea, că sunt doldora de specii parazite. La oaie putem constata prezenţa căpuşelor şi a dipterului parazit Melophagus ovinus, iar la porc 24

diferite specii de păduchi, mai ales în zonele ascunse. Şi această

constatare

se

realizează

doar

la

o

analiză

macroscopică. Este într-adevăr posibil ca o fiinţă fie ea din lumea Protozoarelor sau a Metazoarelor să trăiască absolut liber, în lipsa unor specii parazite, comensale sau simbionte? Dacă vom considera că mitocondriile şi plastidele sunt procariote endosimbionte, care trăiesc în interiorul celulelor eucariote, atunci trebuie să acceptăm că nici o fiinţă eucariotă nu trăieşte singură. Nu putem vorbi de fiinţe “germ free” (lipsite de alte fiinţe sau total sterile = axenice). Orice metazoar este însoţit de o serie de specii parazite sau comensale. Multe dintre speciile găzduite se comportă ca adevăraţi simbionţi, ceea ce înseamnă că ambele părţi au de câştigat. Din momentul în care una sau mai multe specii îşi găsesc mediul de viaţă în interiorul altui individ sau chiar la exteriorul său, atunci înseamnă că aceste specii şi-au găsit un anumit habitat în care se simt bine. Dacă sunt mai multe specii în acelaşi habitat, atunci ele trebuie să stabilească între ele anumite relaţii, fie de competiţie, fie de ajutor reciproc. Oricum, aceste specii se influenţează una pe alta în existenţa lor şi, la rândul lor, depind şi de gazda care le oferă habitatul respectiv. 25

Fiind vorba de o serie de specii care populează un anumit habitat, fie el viu sau mort, şi de faptul că trebuie să stabilească anumite interrelaţii între ele, ne dăm seama că avem în faţă un tip de biocenoză. Aceste specii populează deci un habitat, ceea ce însemnă că biocenoza formează o unitate

cu

habitatul

(deci

cu

biotopul

respectiv)

individualizându-se astfel un ecosistem. Dacă am interpretat bine aceste aspecte şi suntem de acord cu concluziile stabilite, atunci intrăm în sfera ecologiei. Ecologia se ocupă, conform gândirii lui Ernst Haeckel, fondatorul acestei ramuri a ştiinţelor biologice, cu studiul interrelaţiilor dintre organisme pe de o parte şi mediul lor de viaţă, pe de altă parte. În cazul nostru este într-adevăr, vorba de o ecologie aparte, cu un statut special, pe care Leo Buss (1987) o denumeşte Ecologie somatică. Aceste aspecte sunt valabile şi pentru specia umană. Nici omul nu trăieşte singur, chiar dacă am dori acest lucru. Fătul este steril in utero, însă se infectează în timpul trecerii prin vagin şi prin genitalele externe. Fătul intră în contact cu microorganismele care provin de la mamă. Putem vorbi de aşa-numitele microorganisme-pionier. La sugar primele bacterii se instalează în sistemul digestiv. Primele specii aparţin genurilor Lactobacillus şi Bifidobacterium. Urmează Escherichia coli şi Streptococcus fecalis. 26

Odată cu trecerea la hrana solidă se instalează în intestinul gros Bacteroides, care se dezvoltă în mediul anaerob. În momentul înţărcării populaţiile ajunse la climax conţin

un

număr

redus

de

microorganisme

facultativ

anaerobe care este menţinut ca atare. Corpul uman este populat de o multitudine de microorganisme. Este, practic, invadat de microorganisme. Atât de multe încât te întrebi, la un moment dat, dacă poate trăi singur, în stare de germ-free. Întregul tub digestiv este colonizat de diferite specii de microorganisme. Unele sunt dăunătoare, altele inofensive, sau par a fi inofensive, multe par a afecta organismul şi provoacă riposte din partea acestuia, sunt şi specii care devin parte integrantă a gazdei influenţându-i existenţa, de cele mai multe ori în sens pozitiv. Organismul este populat de un complex de specii care depind în existenţa lor unele de altele şi toate de gazdă, precum şi gazda de ele. Organismul devine un mediu complex, cu diferite biotopuri în care se stabilesc biocenoze diferite. Din punct de vedere ecologic constatăm că, corpul uman este format din numeroase ecosisteme care sunt organizate în biomuri care, la rândul lor, se găsesc sub directa coordonare a homosferei, care realizează întregul individual. 27

Analiza organismului uman din punct de vedere ecologic, în cadrul unei ecologii somatice, ne facilitează înţelegerea structurii şi a funcţionalităţii fiecărui organ şi a organismului în ansamblu. Care sunt habitatele pe care le poate oferi corpul nostru? Microorganismele se pot localiza în diferite organe. Localizarea lor nu este întâmplătoare într-un anumit organ. Dacă ar fi întâmplătoare nu ar putea supravieţui. Ar putea fi eliminate foarte uşor sau nu s-ar dezvolta normal. Unele microorganisme populează tubul digestiv, altele se localizează în mediul intern (sânge, limfă, lichid interstiţial), în ficat, plămâni, rinichi, splină, sistem nervos etc.

Alături de

microorganisme se pot găsi şi nematode parazite, cestode şi chiar trematode. Mai mult decât atât, tubul digestiv oferă condiţii de viaţă foarte diferite de la un segment la altul. Fiecare dintre aceste segmente reprezintă un habitat în care se pot instala diferite specii. Deci, fiecare segment se poate constitui într-un ecosistem. Putem vorbi astfel de ecosistemele: cavitate bucală, stomac, intestin subţire şi intestin gros. În cavitatea bucală placa dentară poate constitui un ecosistem de tip special, o bioskenă. Fiind mai mulţi dinţi, deci mai multe bioskene 28

acestea ar putea fi grupate într-un biocorion sau merocenoză. Aceasta înseamnă că deja cavitatea bucală se constituie ca un ecosistem complex. Tot aşa putem constata şi la celelalte segmente ale tubului digestiv. În cavitatea intestinală se poate instala o microbiotă la nivelul lumenului intestinal, alta la nivelul mucoasei intestinale, iar biocenozele de la nivelul duodenului pot diferi de cele ale jejunului şi ale ileonului. Anumite cripte ale mucoasei digestive se pot constitui în microhabitate de tip special. Colonul adăposteşte o microbiotă cu totul şi cu totul particulară, care se diferenţiază esenţial în diferite etaje ale acestuia.

Putem

diferenţia

o

microbiotă

cu

funcţie

fermentativă, alta cu rol în putrefacţie, iar în zona formării bolului fecal o altă categorie, diferită de celelalte. Ce putem desprinde aici din punct de vedere ecologic? Deducem că tractusul digestiv este format din diferite tipuri de ecosisteme care diferă mult între ele, dar care îndeplinesc pentru organism o singură funcţie, cea digestivă. Fără a greşi trebuie să considerăm că tractusul digestiv formează un adevărat biom. Biomul este format dintr-un complex de ecosisteme diferite, care prezintă, totuşi, unele caracteristici comune. Dacă diferenţiem tubul digestiv de anexele sale: glandele salivare, ficatul şi pancreasul, am putea pune în 29

evidenţă şi alte ecosisteme, cu totul şi cu totul particulare. Acestea pot îndeplini şi alte funcţii pentru întregul pe care îl formează organismul. Ar putea face parte din biomul digestiv, sau ar putea, foarte bine să se constituie în biomuri separate. Alături de biomul tubul digestiv vom diferenţia şi alte tipuri de biomuri: respirator, excretor, mediul intern şi sistemul reproducător. Întregul îl formează organismul. El poate fi asemuit cu ceea ce numim în ecologie biosfera. Întregul pe care îl formează

organismul

îşi

menţine

existenţa

prin

buna

funcţionare a biomurilor sale şi prin interrelaţiile care se stabilesc între acestea. Pentru realizarea întregului, pe care metaforic îl vom numi homosferă, asemuindu-l biosferei, două alte biomuri foarte importante – cel nervos şi cel endocrin, au funcţii cu totul speciale. Aşa cum în Biosferă “totul se leagă de totul”, acest principiu ecologic funcţionând perfect, tot aşa şi la nivelul corpului unui metazoar toate celulele, ţesuturile şi organele depind de toate şi de întregul pe care îl formează organismul.

30

BIOMUL – TUBUL DIGESTIV

Tubul digestiv reprezintă sistemul de organe prin care organismul realizează schimbul de substanţe şi energie cu mediul. Compartimentele tubului digestiv sunt însă foarte diferite atât din punct de vedere structural cât şi în ceea ce priveşte condiţiile locale pe care le creează şi le întreţine. Fiecare

compartiment

(cavitate

bucală,

stomac,

intestin subţire, intestin gros) oferă condiţii de viaţă pentru speciile comensale sau parazite. Fiecare segment reprezintă de fapt un biotop caracteristic, care poate deveni prielnic pentru anumite specii de microorganisme. Se pot instala multiple specii, între care se stabilesc anumite interrelaţii, specii care depind în existenţa lor unele de altele şi de gazdă.

Ecosistemul - cavitatea bucală Cavitatea bucală reprezintă un ecosistem somatic. Biotopul este format din substratul organic (mucoasă bucală, limbă, dinţi) şi secreţiile glandelor salivare care sunt debuşate în această cavitate. Sunt condiţii particulare de temperatură, 31

pH, umiditate etc. Saliva este un lichid transparent, filant (datorită mucinei) cu densitatea cuprinsă între 1,003-1,008, deci hipotonică în raport cu plasma. pH-ul variază între 6 şi 7, media fiind de 6,8. Dacă glandele salivare parotide secretă o salivă apoasă, submaxilarele şi sublingualele secretă o salivă mai consistentă, cu multă mucină. Saliva conţine 99,4% apă şi 0,6 g reziduu uscat. La rândul său rezidiuul uscat conţine 0,4% substanţe organice şi 0,2 g% substanţe anorganice (săruri de K, Na, cloruri, bicarbonaţi, fosfaţi). Saliva

alcalină

bogată

în

mucină

favorizează

precipitarea sărurilor de calciu şi formarea tartarului dentar. Sulfocianatul de potasiu (K(KSCH)) este un produs de excreţie salivară cu rol antiseptic. Între substanţele organice ptialina (alfa amilaza) şi lizozimul au un rol deosebit. Lizozimul are acţiune bactericidă, atacă capsula heteroglicozidică a bacteriilor. Se găseşte şi în secreţia cutanată şi în lacrimi. Lizozimul SgA de tip secretor şi sulfocianatul de K au rol bactericid. Pe cale salivară se elimină unele metale grele: plumb, mercur, bismut, care se depun pe gingie şi formează aşanumitul lizerin gingival. Nu este cazul să dezvoltăm aici unele aspecte privind caracteristicile fizico-chimice ale mediului oferit de cavitatea 32

bucală. Ţinem însă să subliniem faptul că, în cavitatea bucală, considerată

ca

un

ecosistem

somatic

cu

o

structură

complexă, putem diferenţia şi formaţiuni mai reduse, care corespund unor ecosisteme restrânse de tipul unor bioskene. Termenul de bioskenă a fost introdus în ecologie de profesorul Andrei Popovici Bâznoşanu pentru a individualiza cea mai mică formaţiune care poate îndeplini funcţia unui ecosistem. Ca exemplu de bioskenă putem lua suprafaţa unei frunze pe care se instalează o colonie de afide. Colonia de afide atrage, prin prezenţa sa, un complex de specii de specii parazitoide, prădătoare sau comensale. Deosebim deci un complex de specii care stabilesc între ele diferite tipuri de interrelaţii şi depind în existenţa lor unele de altele şi de întregul pe care îl formează frunza respectivă împreună cu colonia de afide. În cavitatea bucală placa dentară poate forma un astfel de ecosistem. Pe placa dentară se fixează o multitudine de microorganisme care intră în interacţiune. Putem vorbi de un aşa-numit feeling (to foul = a murdări, a polua). Aşa cum pe navele marine se fixează diferite specii de plante şi de animale, tot aşa placa dentară poate fi populată de o multitudine de specii de microorganisme. Colonizarea plăcii dentare se face în funcţie de capacitatea de aderenţă a bacteriilor. 33

Fixarea bacteriilor nu se face pe smalţul curat, ci pe un film organic. Acest film organic (biofilm) este format de o peliculă de salivă bogată în mucină. Pe această peliculă are loc legarea selectivă a bacteriilor. După fixarea primelor bacterii are loc multiplicarea lor. Cum pe placa dentară se fixează unele specii de bacterii, între ele are loc stabilirea unor interacţiuni specifice, adezive şi coezive cu biofilmul plăcii dentare şi interbacteriene. Bacteriile ajung să formeze 60-70% din volumul plăcii dentare. În rest sunt polimeri glucidici bacterieni extracelulari, saliva etc. Bacteriile fixate pe placa dentară ajung până la 108 bacterii/mg umed. Pe un dinte neperiat zilnic se acumulează până la 109 bacterii/mg umed. Ceea ce este interesant şi merită a fi menţionat este faptul că speciile de bacterii de pe placa dentară diferă de cele din saliva obişnuită, care umectează mucoasa bucală. Tocmai această diferenţiere ne îndreptăţeşte să considerăm placa dentară ca un ecosistem cu o structură particulară, ca o bioskenă somatică (fig. 1).

34

Streptococcus sanguis

Streptococcus cricetus

Mediu aerob Actinomyces viscosus

Bacterioides gingivalis

Actinomyces naeslundi

Mediu anaerob Fig. 1 Microbiota din bioskena – placa dentară Colonizarea bacteriană a plăcii dentare se realizează după formarea peliculei de salivă. Urmează fixarea selectivă a bacteriilor pe suprafaţa peliculei. La început se fixează bacterii izolate s-au chiar grupuri de bacterii. Primele bacterii care iniţiază coloniile sunt: Streptococcus sanguis, Streptococcus cricetus, S. mutans, Actinomyces viscosus. Se formează colonii şi chiar un strat bacterian extins. Întâlnim forme cocoide “împachetate” dens şi filamentoase. La interfaţa salivară a plăcii gingivale apar grupuri de bacterii ca nişte ştiuleţi de porumb (corn-cob groups) în jurul unui

35

filament central (Bacterionema matruchotii) acoperit de coci (Streptococcus sanguis). În plăcile subgingivale apar unele formaţiuni care se aseamănă cu nişte perii (Cristle-brushes), constituite din filamente şi bastonaşe care radiază de la o celulă lungă, filamentoasă. Treptat filamentoase.

cocii

sunt

înlocuiţi

Acumulându-se

cu

multe

bacili

bacterii

şi

bacterii

mediul

se

îngroaşă şi devine anaerob. Se creează astfel condiţii pentru alte bacterii, cum ar fi: Bacteroides gingivalis, Actinomyces naeslundii. De altfel, din momentul naşterii cavitatea bucală începe să fie populată de o serie de bacterii (fig. 2). Bacteriile pionier sunt microaerofile sau facultativ anaerobe:

Streptococcus

salivarius,

S.

mitior,

Neisseria,

Staphylococcus, Lactobacillus etc. După câteva săptămâni se instalează unele bacterii anaerobe, cum ar fi Veillonella alcalescens şi Fusobacterium. În perioada erupţiei dinţilor sunt dominante speciile genurilor Bacteroides, Vibrio, Fusobacterium. Treptat se instalează speciile de bacterii care au o anumită semnificaţie pentru cavitatea bucală: Streptococcus mutans, S. sanguis şi Actinomyces viscosus. 36

Streptococcus salivarius Streptococcus mitior I

Lactobacillus

Meisseria sp.

Staphylococcus II

Veillonella alcalescens Fusarium sp.

Bacteroides gingivalis III Vibrio Fusobacterium Streptococcus mutans IV

Actinomyces viscosus

Streptococcus sanguis

Fig. 2 Succesiunea bacteriilor la făt şi instalarea lor definitivă

37

Ecosistemul gastrointestinal Sistemul gastrointestinal are o structură complexă şi prezintă diferite tipuri de habitate: lumenul gastrointestinal, mucoasa şi criptele mucoaselor. Lumenul este plin în perioada de stază cu particule alimentare solide sau cu suspensii grosiere într-un mediu lichid. Viteza cu care circulă conţinutul gastrointestinal nu depăşeşte viteza de diviziune a microorganismelor. Suprafaţa epiteliului digestiv oferă condiţii particulare pentru fixarea şi dezvoltarea unor microorganisme.

Ecosistemul gastric Cavitatea gastrică este scăldată de sucul gastric, care este un amestec al produşilor secretaţi şi o soluţie apoasă de acid clorhidric. Mai conţine o cantitate variabilă de mucus, secretat de epiteliul de suprafaţă. Compoziţia sucului gastric este: - HCl liber – 0,40-0,50%; - aciditate totală – 0,45-0,60%; - pH – 0,9-1. Se găsesc şi substanţe organice, cuprinzând mucină şi enzime specifice – 0,42-0,46% şi substanţe anorganice 0,1338

0,14%. În rest apă. Acţiunea principală a sucului gastric este exercitată asupra proteinelor, care sunt desfăcute în catene mai mici de către pepsină şi HCl. Se mai găseşte renina, care coagulează laptele (labfermentul) şi lipaza gastrică, care descompune lipidele simple din lapte şi ouă. Mucina este o glicoproteină şi este secretată de celulele glandelor pilorice şi cardiale şi de celulele mucoase ale glandelor fundice. Mucina tapisează stomacul şi serveşte la protecţia celulelor împotriva sucului gastric, în special a HCl. În cavitatea gastrică se stabilesc microorganisme acido-tolerante cum sunt: Lactobacillus, Candida şi Torulopsis, care formează primul eşalon. Urmează speciile altor genuri, între

care:

Bifidobacterium,

Clostridium,

Streptococcus,

Veillonella, Peptostreptococcus, Bacteroides, Actinobacillus coliformis etc. (fig. 3).

39

Candida Lactobacillus

Torulopsis

Bifidobacterium

Streptococcus

Clostridium Veillonella

Bacteroides Peptostreptococcus Actinobacillus

Fig. 3 Bacterii instalate pe mucoasa gastrică şi în lumen

40

Ecosistemul intestinal Intestinul subţire reprezintă un ecosistem aparte, cu habitate diferite. Putem diferenţia duodenul, jejunul şi ileonul, care nu diferă atât de mult prin particularităţile structurale cât prin cele ale mediului fizico-chimic, ceea ce favorizează instalarea unor microorganisme diferite de la un segment la altul. Biotopurile caracteristice intestinului se diferenţiază în primul

rând

prin

parametrii

fizico-chimici

proprii

şi

ai

substanţelor alimentare. Duodenul reprezintă segmentul intestinal în care se acumulează sucul pancreatic şi bila alături de secreţia proprie. Compoziţia sucului pancreatic este bogată atât în enzime (tripsina, chimotripsina, amilaza pancreatică, lipaza pancreatică, carboxpeptidaza, elastaza) cât şi în substanţe anorganice. Reacţia alcalină este dată de marea cantitate de bicarbonat de sodiu. pH-ul variază între 7,10 şi 8,50. Compoziţia sucului intestinal variază mult în diferite condiţii. Uneori secreţia constă numai din apă şi săruri, având o putere digestivă scăzută. Alteori secreţia este vâscoasă din cauza prezenţei unei mari cantităţi de mucus şi fermenţi. Reacţia alcalină este dată de prezenţa carbonatului şi bicarbonatului de sodiu (pH-ul este cuprins între 7-8,5). 41

Enzimele atacă atât proteinele cât şi glucidele şi lipidele (peptidaze, dizaharidaze, lipază). Cel de al treilea suc, bila, este secretat continuu. Bila este un lichid complex. Conţine 976,22 ml de apă, săruri biliare (5,00 ml) mucină şi pigmenţi (9,00 ml), acizi graşi din săpunuri (1,23 ml), colesterol (0,63 ml), lecitină (0,60 ml) şi săruri anorganice (7,32 ml) la 1000 ml bilă. Bila joacă un rol important în intestin. Este esenţială pentru o bună digerare a lipidelor deşi nu are enzime lipolitice. Are acţiune antiputrefactică. Aceasta se manifestă printr-o influenţă inhibitoare asupra creşterii bacteriilor. Bila are şi o acţiune laxativă. Introdusă în rect sau colon stimulează peristaltismul. S-a constatat că bila are o funcţie esenţială pentru viaţă. În lipsa bilei la câini se constată anomalii ale creşterii oaselor, cu pierderi de substanţe minerale. Dacă nu li se administrează bila animalele pot muri. Mediul

caracteristic

intestinului subţire

favorizează

instalarea unei microbiote bogate. În duoden şi jejun se instalează la început specii ale genurilor Streptococcus, Lactobacillus şi Candida. În ileon se întâlnesc frecvent specii ale genurilor: Lactobacillus,

Streptococcus, 42

Bifidobacterium,

Clostridium,

Bacterioides, Veillonella, Staphylococcus şi Actinobacillus (fig. 4). Streptococcus

Lactobacillus

Bifidobacterium

Clostridium

Veillonella

Staphylococcus

Actinobacillus

Bacteroides Fig. 4 Bacterii instalate în intestin Această

microbiotă

se

instalează

definitiv

în

ecosistemele tubului gastrointestinal şi influenţează în mod considerabil întreaga existenţă a gazdei.

43

Există o serie de factori care limitează prezenţa şi multiplicarea unor bacterii şi anume: - aciditatea gastrică; - peristaltismul intestinal rapid; - prezenţa unor substanţe care inhibă creşterea microorganismelor, cum ar fi HCl în stomac şi bila în intestinul subţire. Intestinul gros este segmentul cel mai favorabil instalării unor microorganisme. Aceasta ca urmare a lipsei substanţelor cu acţiune inhibantă asupra bacteriilor. Bila nu-şi mai exercită la acest nivel funcţia antimicrobiană. În prima parte a colonului se instalează flora microbiană de fermentaţie, aerobă sau facultativ anaerobă, iar în cea de a doua parte a colonului se localizează flora de putrefacţie, anaerobă. Pornind de la intestinul steril al fătului, colonul este invadat după naştere de Flavobacterium. Acesta se fixează şi se dezvoltă ajungând la densitate maximă după 8 zile. Urmează apoi enterococii, care se instalează după 2-3 zile, apoi densitatea scade şi se stabilizează la o anumită valoare. Intră în acţiune bacteriile coliforme care ajung la densitatea maximă după 10-14 zile, după care scad şi se stabilizează (fig. 5).

44

Enterococi Flavobacterium

Bacterii coliforme Bacteroides

Fig. 5 Instalarea şi evoluţia diferitelor tipuri de bacterii în colon

După cum putem constata, organismul nu poate să se menţină în stare de germ-free deoarece este continuu invadat de microorganisme. Problema care se pune este dacă starea de germ-free este chiar necesară. Se pare că omul a avut o evoluţie

paralelă

cu

microorganismele,

o

coevoluţie,

deoarece şi-au influenţat în mod corelativ existenţă. Cercetările au probat că microbiota devine o parte integrantă a organismului, ca şi cum ar forma o unitate. În interrelaţia dintre organisme şi gazdă microbiota intervine în menţinerea populaţiei de enterocite la densităţi mai mici 45

decât

la

germ-free.

Microbiota

intestinală

influenţează

absorbţia apei şi a electroliţilor în cecum, influenţează concentraţia, clasa chimică şi funcţia steroizilor biliari şi chiar a anumitor hormoni. Microbiota normală influenţează viteza de turnover a enterocitelor şi a activităţii lor enzimatice. Microbiota normală autohtonă poate să exercite o funcţie de barieră protejând organismul împotriva implantării unor microorganisme alohtone, mai ales împotriva unor specii patogene. S-a constatat că şoarecii axenici pot fi infectaţi uşor

de

Animalele

Shigella

flexneri

normale

sau

elimină

de

Salmonella

microorganismele

enteritidis. infectante

tocmai prin efectul de barieră. Van der Waaij a urmărit fenomenul de “rezistenţă la colonizare” şi a elucidat rolul pe care îl au bacteriile intestinale indigene în eliminarea unor specii infectante. Au fost deosebite trei tipuri de “rezistenţă la colonizare” în raport cu intensitatea “efectului de barieră”: - eliminarea rapidă a bacteriilor exogene, aşa cum se întâmplă cu “tulpinile intruse”; - funcţia de barieră permisivă asigură menţinerea temporară a microorganismelor alohtone la o densitate inofensivă pentru gazdă, care se comportă ca un “purtător sănătos” de microorganisme patogene; 46

- efectul curativ de îndepărtare a bacteriilor străine după câteva zile. De altfel Metchnikoff propunea încă de multă vreme administrarea repetată de Lactobacillus bulgaricus (prezent în iaurt) pentru asigurarea unei bune stări de sănătate şi prelungire a vieţii. Lactobacillus şi Streptococcus prind treptat teren, cresc masiv, apoi se menţin la un anumit nivel. Bacterioides se instalează după circa 18 zile de la naştere apoi formează comunitatea dominantă. Microbiota intestinului poate constitui o barieră pentru unele specii parazite. În lipsa microbiotei normale speciile parazite se fixează cu uşurinţă (fig. 6). Intestinul gros are o comunitate microbiană foarte complexă. Se găsesc bacterii autohtone şi alohtone. Cele autohtone sunt cele care s-au fixat în timp de la naştere şi care stabilesc relaţii intime cu epiteliul intestinal. Cele alohtone sunt cele care sunt antrenate odată cu conţinutul intestinal. La om bacteriile sunt strict anaerobe, formează populaţii masive, care ajung la 1010 celule/g. Bacteriile coliforme reprezintă doar 0,1-1%.

47

Fig. 6 Rolul speciilor probiotice în apărarea organismului gazdă

48

În ceea ce priveşte bacteriile care sunt antrenate de bolul fecal acestea impresionează atât ca număr de specii şi genuri cât şi ca număr de indivizi. Se cunosc peste 400 de specii care aparţin la 40 de genuri, între care cele mai frecvente sunt: Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium, Peptococcus,

Peptostreptococcus,

Propionibacterium,

Acidoaminococcus, Proteus, Megasphaera, Coprococcus, Butyrivibrio,

Fusobacterium,

Luminococcus,

Pseudomonas,

Bacillus etc. (fig. 7). Numărul bacteriilor poate ajunge până la 1x1011/g. La un carnivor se elimină zilnic 120 g fecale cu 1,2x1013 bacterii. Bacteriile reprezintă 40-50% din greutatea fecalelor. Unele bacterii intră în ceea ce numim microorganisme autohtone. Ele se stabilesc în corpul uman şi îşi duc existenţa în diferite microhabitate oferite de acesta. Microbiota autohtonă stabileşte cu organismul uman relaţii de mutualism simbiotic. Cum

putem

stabili

care

sunt

microorganismele

autohtone? Este suficient să fie identificate alături de alte microorganisme? Savage (1977) stabileşte unele criterii care pot fi considerate pertinente: - prezenţa constantă la nivelul unor organe la organismele normale; - instalarea în anumite habitate ale organismului; 49

Peptococcus Streptococcus

Fusobacterium

Peptostreptococcus

Bifidobacterium

Propionibacterium

Aminococcus

Butyrivibrio

Megasphaera

Proteus

Coprococcus

Luminococcus Pseudomonas

Bacillus

Fig. 7 O parte din genurile de bacterii care populează colonul uman 50

- colonizarea habitatelor se realizează în mod succesiv; - realizează o densitate optimă, pe care o menţin constantă în comunităţile ajunse la climax; - în biomul digestiv se asociază cu celulele epiteliale şi pot să reziste în mediul anaerob. Unele

specii

alohtone

pot

ocupa

anumite

microhabitate libere ca urmare a unei perturbări care a eliminat sau au zdrucinat echilibrul speciilor autohtone. Însă, în situaţia în care organismul gazdă îşi revine la normal speciile autohtone îşi reocupă nişa pierdută.

Relaţiile probiotice Între speciile care populează organismul unui vertebrat se pot pune în evidenţă unele relaţii de tip probiotic. Substanţele

produse

de

un

microorganism

favorizează

creşterea altui organism. Orice afectează

organism benefic

viu

care,

adăugat

organismul-gazdă

prin

alimentelor, ameliorarea

echilibrului microorganismelor din sistemul digestiv are acţiune probiotică.

51

Preparatele probiotice care sunt introduse în hrană pot conţine Lactobacillus bulgaricus, L. acidophilus, L. helveticus, L. lactis, L. salivarius, L. plantarum, Streptococcus thermophilus etc. Organismele

probiotice

trebuie

să

aibă

anumite

caracteristici: - lipsă de patogenitate şi toxicitate; - capacitate de supravieţuire în mediul intestinal; - să aibă efecte benefice asupra gazdei; - să fie accesibile economic; - să fie stabile pe perioade mari. Sunt deci specii care trăiesc în tubul digestiv al omului fără să-i provoace necazuri. Este cunoscut faptul că în colonul ascendent şi parţial în cel transvers se stabileşte o bogată asociaţie de microorganisme comensale care au acţiune benefică asupra organismului, cu atât mai mult cu cât unele specii sintetizează o serie de vitamine. De aceea, atunci când se

administrează

antibiotice

acestea

sunt

asociate

cu

polivitamine sau cu iaurt (care conţine Lactobacillus).

Efectul acţiunii speciilor probiotice: - producerea de metaboliţi cu acţiune antimicrobiană; - competiţia pentru nutrienţi; 52

- împiedicarea colonizării bacteriilor patogene, prin competiţie, prin siturile de adeziune pe epitelii; - modificarea metabolismului microorganismelor prin creşterea activităţii unor enzime sau diminuarea altora; -

stimularea

imunităţii

prin

creşterea

activităţii

macrofagelor. Efectele produse de organismele probiotice par să acrediteze ideea că unele specii de microorganisme devin oarecum indispensabile gazdei. Nu trebuie să înţelegem că gazda nu poate supravieţui fără anumite microorganisme ci, să considerăm că unele specii probiotice influenţează pozitiv organismul gazdă şi anume: -

pot

să

stimuleze

creşterea

animalelor

prin

îmbunătăţirea conversiei hranei şi oferă protecţie faţă de infecţiile intestinale; - înlocuiesc antibioticele şi aditivii chimici sintetici la animalele de crescătorie; - atenuează fenomenele de intoleranţă la lactoză, determinate de deficienţa congenitală de β-galactozidază prin creşterea acestei enzime. - Lactobacillus are efecte anticancerigene, între care: - inhibarea creşterii celulelor tumorale;

53

- supresia bacteriilor care produc enzime răspunzătoare de substanţe cancerigene din complexe inofensive; - determină supresia nitroreductazei implicată în sinteza nitrozaminazelor. Dacă animalul vine în contact în mod normal cu microorganismele din mediu se instalează în corpul gazdei o microbiotă normală, completă, care îi asigură protecţia împotriva microorganismelor patogene (fig. 8). Dimpotrivă, dacă animalul nou născut este menţinut în stare de germ-free are anumite dificultăţi în ceea ce priveşte protecţia împotriva speciilor patogene. Dacă animalul nou născut este pus în contact cu diferite specii probiotice atunci capătă rezistenţă la atacul speciilor patogene. Animal nou născut Microbiota deficitară

Microbiota normală

(neprotectoare)

completă

Microorganisme probiotice Lipsa de protecţie

Protecţie

Fig. 8 Rolul microbiotei în protecţia organismului 54

Între gazdă şi microbiota normală şi chiar cea parazită se stabilesc anumite mecanisme de convieţuire, cum ar fi: -

existenţa

unor

similarităţi

antigenice

între

microorganismele din intestin şi celulele gazdei, ceea ce sugerează o înrudire imunologică, determinată de o evoluţie comună; - suprafaţa celulară care vine în contact cu celulele gazdei este înrudită cu anticorpii acestora încât celulele sunt recunoscute ca proprii (“self”) de sistemul imunitar al gazdei; - s-a constatat chiar că bacteriile din fecalele umane care secretă glicoproteine specifice de grup sanguin diferă ca tip antigenic de la o persoană la alta în funcţie de tipul secretor al fiecărei persoane purtătoare. Microbiota intestinală normală inhibă creşterea unor specii patogene importante, cum ar fi: Shigella dysenteriae, Vibrio

cholerae,

implantarea

şi

Salmonella

etc.

activitatea

De

asemenea

gonococului

–

inhibă

Neisseria

gonorrhoeae. Îndepărtarea

cu

antibiotice

a

microbiotei

bucofaringiene este urmată de instalarea promptă a unor bacterii

patogene:

Streptococcus

pneumoniae,

Staphylococcus aureus, Neisseria meningidis etc. Se acumulează mai multe date prin care putem proba că o microbiotă intestinală normală asigură o oarecare 55

rezistenţă a gazdei la colonizarea unor bacterii patogene. Mecanismele prin care se asigură rezistenţa ar putea fi: - competiţia microorganismelor indigene cu speciile patogene au un rol esenţial. S-a constatat că protecţia unui şoarece axenic faţă de Shigella flexneri este asigurată numai dacă în prealabil se face o infectare cu două specii de Clostridium şi Escherichia coli; -

producerea

de

metaboliţi

toxici

de

către

microorganismele autohtone; - producerea de bacteriocine sau de alte substanţe cu efecte antibacteriene, ceea ce împiedică instalarea altor bacterii. Astfel, streptococii α – hemolitici viridans din faringe produc bacteriocine care împiedică implantarea unor bacterii patogene. În situaţia în care se folosesc antibioticele este afectată microbiota autohtonă şi se creează un vid ecologic, care este urmat de colonizarea unor specii patogene cum ar fi:

Streptococcus

pyogenes,

S.

pneumoniae,

Nesseria

meningitidis, Legionella pneumophila etc.; - modificarea pH-ului şi a altor parametri fizico-chimici, ceea ce determină ca anumite microhabitate să fie improprii pentru colonizare; - inhibarea fenomenelor de adeziune. S-a constatat că celulele de Candida albicans colonizează mult mai rapid la animalele axenice decât la cele normale. Bacteriile din 56

microbiota bucală inhibă aderarea speciei Actinomyces viscosus,

iar

Streptococcus

mutans

are

o

acţiune

bacteriocinogenă. Poate exista şi o competiţie pentru situsul de aderenţă între bacteriile indigene şi cele alohtone; - degradarea toxinelor bacteriei agresoare de către microorganismele autohtone; - competiţia pentru nutrienţi ar putea avea un rol important la nivelul stomacului şi al intestinului subţire. Straturile de microorganisme fixate pe mucoasa tubului digestiv ar putea prelua o parte din hrana ingerată. Celulele gazdei sunt însă dominante şi se asigură o absorbţie eficientă. Van der Waaij (1989)concepe un model prin care explică conjugarea acţiunii organismului prin sistemul imunitar şi a microbiotei indigene în apărarea împotriva speciilor patogene sau potenţial patogene (fig. 9). Rolul benefic al microbiotei normale a tubului digestiv ne apare limpede. Nu este cazul să analizăm aici rolul microbiotei în realizarea digestei la animalele fitofage, mai ales la

erbivorele

rumegătoare.

Microbiota

din

rumen

este

dominată de bacterii şi protozoare. După cum afirma R.E. Hungate “rumegătoarele pot fi descrise ca animale care se hrănesc cu microorganisme pe care şi le cultivă în condiţii foarte productive înainte de a le prelucra şi utiliza odată cu produşii rezultaţi din fermentaţia glucidelor”. 57

MICROORGANISME PATOENE ŞI POTENŢIAL PATOGENE Rezistenţa la Imunitate umorală colonizare şi celulară

Toleranţa

Microbiota indigenă Saliva

(hiporeactivitate)

Mucus

Sistemul digestiv

Sistemul imunitar

mielopoeza limfopoeza trombopoeza Măduva oaselor

Celule precursoare Fig. 9 Mecanisme de rezistenţă la acţiunea unor microorganisme patogene Vom face unele referiri la rolul microbiotei indigene instalate la nivelul intestinului gros al omului. Unele substanţe care nu sunt digerate în stomac şi intestin sunt reţinute în intestinul gros. La acest nivel microbiota este asigurată de o comunitate complexă de bacterii, care atacă hexozele cu producere de acizi graşi volatili. Unii dintre acizii graşi proveniţi din procesele de fermentaţie sunt absorbiţi la nivelul intestinului gros şi pătrund în sânge. Un rol deosebit îl au bacteriile care sintetizează unele vitamine, cum ar fi: vit. K, B2, acidul folic, biotina, acidul pantoteic etc. Unele bacterii sunt însă 58

consumatoare de vitamine. Microbiota normală influenţează tranzitul alimentar prin tubul digestiv. Trecerea alimentelor la animalele normale (convenţionale) se face mai rapid decât la cele germ-free. Microbiota din intestinul gros se comportă ca un sistem ecologic bine echilibrat. Dacă echilibrul se menţine în limite normale atunci gazda este sănătoasă şi nutriţia se desfăşoară în condiţii optime. Echilibrul acestui sistem ecologic poate fi tulburat atunci când apar anumite boli ale sistemului digestiv sau când se administrează antibiotice. Datele acumulate probează faptul că microbiota normală, mai ales cea intestinală poate avea efecte benefice asupra organismului şi anume: -

este

necesară

pentru

dezvoltarea

normală

a

organelor cu care vine în contact. Rămâne să clarificăm ce înseamnă o dezvoltare normală a unor organe. Urmărind caracteristicile animalelor axenice constatăm că organele care vin în contact cu microbiota sunt mai mici la acestea, iar dacă animalele axenice sunt contaminate pe cale bucală cu bacterii autohtone se constată mărirea rapidă a organelor, adică revenirea la normal. Care ar trebui să fie, cu adevărat, dimensiunea normală a acestor organe? Este greu de acceptat

ca

fiind

normală

situaţia

animalelor

axenice

deoarece în evoluţia lor animalele nu au putut fi niciodată 59

axenice. Ele au avut o coevoluţie cu întregul complex de microorganisme cu care au venit în contact. De aceea, trebuie

să

considerăm

starea de

normalitate

ca

fiind

caracteristică animalelor care au o microbiotă autohtonă normală. Microorganismele intestinale sintetizează vitamine; K, acidul folic, acidul nicotinic, biotina, riboflavina etc. La animalele axenice aceste sinteze nu au loc. Tratarea animalelor axenice prin inocularea de Escherichia coli sau Sarcina conduce la apariţia sintezei de vitamine. Prin prezenţa sa în organism microbiota normală stimulează mecanismele de apărare activă ale gazdei (fig. 10). Activităţile metabolice ale microbiotei normale şi interacţiunile lor cu microorganismele străine favorizează sănătatea

gazdei

împiedicând

instalarea

unor

bacterii

patogene. De asemenea, s-a constatat că microbiota normală favorizează eliminarea fecală a colesterolului. Pare nefiresc să urmăreşti un organism, care reprezintă un tot unitar, un nivel de organizare bine definit şi delimitat, în interrelaţia cu microbiota care îl populează. Asta cu atât mai mult cu cât organismul poate să evolueze şi în stare de germfree. Poate fi menţinută sterilitatea absolută a unui organism? Se poate, însă în condiţii cu totul şi cu totul speciale, astfel că 60

asigurarea acestei sterilităţi merită să se facă în condiţii extreme sau din dorinţa elucidării unor aspecte ştiinţifice.

Fig. 10 Germenii probiotici în competiţie cu germenii patogeni şi în activităţi cu efecte pozitive pentru organism 61

În cercetările efectuate s-a constatat că animalele germ-free au anumite caracteristici: - organele care vin în contact intim şi continuu cu microorganismele sau cu antigenele provenite din secreţiile acestora (ficatul, intestinul subţire, ganglionii limfatici etc.) sunt mai mari la animalele normale (convenţionale) decât la cele axenice; - unele organe au dimensiuni mult mai mici la animalele normale: cecumul la rozătoare ajunge la animalul axenic până la 25-30% din greutatea corpului (se pierde tonusul muşchilor intestinali); guşa, intestinul gros şi chiar oasele sunt mai mici la puii de găină. Dacă se fac însămânţări cu diferite

bacterii

(Escherichia

coli,

Proteus

vulgaris,

Streptococcus fecalis etc.) animalele îşi revin şi intră în normal. Se pare că microbiota autohtonă are un rol important în menţinerea tonusului peretelui intestinal; - metabolismul bazal şi fluxul sanguin se reduc cu 25% la animalele axenice; - dejecţiile sunt lipsite de fermentaţie şi putrefacţie şi nu au miros fecaloid şi amoniacal; - din punct

de vedere

imunologic apar unele

dezechilibre: ganglionii limfatici sunt subdezvoltaţi, numărul de limfocite este redus, iar sistemul reticuloendotelial este, de asemenea, subdezvoltat. 62

Toate acestea ne îndreptăţesc să considerăm că microbiota

normală

este

necesară

pentru

dezvoltarea

armonioasă a organismelor. Aceasta ca urmare a faptului că, în evoluţia lor organismele se dezvoltă într-un anumit mediu, iar acest mediu este de o complexitate nebănuită. Nu se poate ca în evoluţia lor organismele să nu fie influenţate de oceanul cosmic. Noi, ca indivizi, nu trăim singuri. Facem parte dintr-un complex biocenotic care ne integrează în biosferă. La rândul nostru reprezentăm un mediu prielnic pentru existenţa şi evoluţia unor complexe biocenotice care, prin coevoluţie, tind să ne păstreze, să ne fortifice pentru a ne asigura o durată cât mai lungă, de care să se folosească şi ele în existenţa lor. Că în evoluţia lor organismele animale au fost puternic influenţate de comunităţile de microorganisme care le-au populat ne putem da seama dacă urmărim tipurile structurale şi funcţionale de tub digestiv. Tubul digestiv trădează, prin structura şi funcţionalitatea sa amprenta lăsată de relaţiile stabilite cu microbiota autohtonă. În funcţie de relaţiile stabilite cu microbiota şi de rolul acesteia în digestia alimentelor deosebim mai multe tipuri de tub digestiv: - tub digestiv drept, caracteristic pentru mamiferele carnivore, omnivore şi insectivore (fig. 11). Acest tip de tub digestiv presupune existenţa unui stomac foarte acid, iar 63

digestia este realizată, în cea mai mare parte cu ajutorul enzimelor proprii. Bolul alimentar ajunge la locul digestiei înainte ca microorganismele să se multiplice cu intensitate maximă. Relaţia nutriţională majoră dintre microorganisme şi gazdă este de tipul competiţiei;

B

C

A

Fig. 11 Tub digestiv drept: A – la om, B – la câine şi C – la Mus musculus

64

- tub digestiv de tip rumegător, caracterizat prin prezenţa unei camere de fermentaţie a cărei poziţie poate fi diferită (fig. 12). În camera de fermentaţie se dezvoltă o microbiotă imensă, strict anaerobă. Interacţiunea dintre microbiotă şi gazdă este de cooperare;

cheag ierbar

foios

B

A

camere de apă

Fig. 12 Tub digestiv de tip rumegător: A – la oaie, B – la cămilă - tub digestiv de tip “cecal”, întâlnit la erbivorele nerumegătoare (cal, iepure, elefant, rozătoare) (fig. 13). Stomacul este acid, iar bacteriile sunt omorâte la acest nivel. Cecumul este foarte bine dezvoltat. Digestia substanţelor complexe se face în cecum şi în regiunea superioară a colonului.

Digestia

microbiotică

nu

se

face

în

cecum

deoarece este depăşită zona de secreţie a enzimelor. La 65

multe specii apare fenomenul de coprofagie. Acest fenomen este foarte important pentru gazdă deoarece se face o reînsămânţare cu microbiotă normală. Relaţiile dintre gazdă şi microbiotă sunt de cooperare şi de competiţie.

B

A

Fig. 13 Tub digestiv de tip „cecal”: A – la şobolan, B – la iepure

66

Tubul digestiv al animalelor suferă anumite modificări anatomice în funcţie de microbiota cu care stabileşte interrelaţii. Tubul caracterizează

digestiv prin

al

animalelor

anumite

particularităţi

germ-free structurale

se şi

funcţionale: - existenţa unui perete intestinal mai subţire şi mai fragil, datorită dimensiunii tunicii musculare; - reducerea numărului de celule specializate în producerea de mucus; - cecumul este mărit de peste şase ori, ceea ce poate produce moartea; - celulele epiteliale ale vilozităţilor mucoasei intestinale se reînnoiesc de două ori mai puţin rapid; - tranzitul intestinal este mult încetinit; - metabolismul apei este grav afectat. În evoluţia mamiferelor putem surprinde anumite direcţii evolutive ale tubului digestiv. Aceste direcţii ne ilustrează evoluţia anumitor tipuri de relaţii dintre organisme şi microbiota normală care le populează. Un biolog evoluţionist învaţă astfel să nu mai privească organismele în mod izolat. Nu există evoluţie independentă, ci coevoluţie. Analizând aceste aspecte din punct de vedere ecologic putem surprinde o evoluţie a anumitor tipuri de 67

comunităţi. Organismul uman nu trăieşte izolat de celelalte organisme. De altfel nu putem vorbi de un singur organism, deoarece acesta reprezintă un mediu de viaţă complex, care adăposteşte diferite comunităţi de organisme cărora le asigură existenţa, iar acestea, la rândul lor, controlează existenţa gazdei (întregului din care fac parte) şi îi asigură o dezvoltare armonioasă şi sănătoasă. Ne-am propus să analizăm organismul din punct de vedere ecologic. Am descoperit că, pe lângă faptul că reprezintă un nivel de organizare caracteristic animalelor metazoare

conţine

medii

ecologice

particulare,

care

adăpostesc diferite tipuri de ecosisteme. Dacă teoria “Gaia” compară planeta Terra cu un organism, urmărindu-i structura şi funcţionalitatea, nu este lipsită de interes compararea organismului animal (sau al omului) cu planeta Terra. Pe Terra întâlnim toate nivelele de organizare

caracteristice

sistemelor

biologice:

(organism)

individ, populaţie (specie), biocenoză şi biosferă. Putem urmări şi o ierarhie ecologică: ecosistem, biom, ecosferă. Individul

uman

reprezintă

din

punct

de

vedere

ecologic un univers deosebit de complex. Prezentam în dezbaterile anterioare placa dentară ca fiind cel mai mic tip de ecosistem – o bioskenă somatică. Fie că este vorba de caria unui dinte sau de dintele luat ca o unitate structural68

funcţională, constatăm că avem de-a face cu un biotop caracteristic, bine conturat, în care se localizează o biocenoză cu o anumită structură. Astfel

de

ecosisteme

somatice

fac

parte

din

ecosisteme mai complexe, care se structurează în biomuri care, la rândul lor, se supun întregului pe care îl formează organismul. Am prezentat unele aspecte privind biomul digestiv. Biomul digestiv se diferenţiază esenţial de biomul respirator sau de cel excretor. Aceste biomuri depind în existenţa lor unele de altele şi de întregul pe care îl formează “planeta” umană. “Planeta” umană conturează întregul care coordonează complexa activitate a organismului, întreg pe care l-am numit homosferă.

69

BIOMUL - MEDIUL INTERN Am urmărit biomul digestiv şi am întâlnit complexe biocenotice la diferite nivele în funcţie de natura unor habitaturi. Am realizat că organismul animal nu trăieşte singur, nu este izolat. În afară de complexa reţea trofică de tip prădător, în care este angrenat, sau în reţeaua trofică de tip parazit, mai există o reţea trofică şi de habitat de tip comensal, care este cu mult mai complexă. Lucrurile devin şi mai subtile dacă aprofundăm anumite structuri şi habitatele organismului uman. Organismul uman este scăldat de mediul intern. Există o circulaţie continuă a umorilor corpului care scaldă celulele şi le asigură nutriţia. Celulele trebuie să fie hrănite, oxigenate şi curăţate de deşeurile metabolice. Aceste funcţii sunt preluate de mediul intern. Dacă înscrii pe o hartă întreaga reţea hidrografică a unei regiuni terestre, de la minusculele izvoare la fluviile impresionante, de la bălţi la lacuri, şi mări, rămâi uimit de densitatea acesteia. Scoarţa terestră este irigată de o reţea de ape care ne aminteşte de reţeaua de vase sanguine din corpul unui vertebrat. Paradoxal, dar acest lucru nu este valabil numai pentru scoarţa terestră ci şi pentru mediul oceanic. În bazinele 70

oceanice apa nu stă niciodată locului. Dacă am înscrie pe o hartă toţi curenţii de apă care circulă într-o anumită zonă oceanică, am avea surpriza să constatăm că această reţea este mult mai bogată decât în mediul terestru. Deci apa se găseşte într-o veşnică mişcare. Tot aşa mediul intern al corpului se găseşte într-o veşnică mişcare chiar dacă, şi aici, am putea imagina existenţa unor ecosisteme curgătoare şi a altora stagnante. Noţiunea de mediu intern a fost introdusă în fiziologie de Claude Bernard şi include sângele şi toate lichidele care derivă din el. Deci sângele, limfa şi lichidul interstiţial, la care se adaugă lichidele cavităţilor corpului, constituie la vertebrate mediul intern. Putem considera mediul intern ca fiind format în totalitate din sânge şi limfă. Limfa, la rândul său este formată din limfă interstiţială şi limfă canalizată. Prin limfă înţelegem lichidul care se găseşte în toate spaţiile intercelulare ale fiecărui ţesut, limfa canalizată şi lichidele cavităţilor din canalul ependimar, ventriculii cerebrali, spaţiile

subarahnoidiene,

spaţiile urechii interne, lichid pericardic, lichid interpleural etc.. Plasma interstiţială sau limfa interstiţială se colectează din spaţiile intercelulare în capilare limfatice, care o duc în circuitul venos. 71

Analizând metaforic organismul uman şi comparându-l cu organismul Terrei, trebuie să considerăm că mediul intern reprezintă o hidrosferă somatică. Hidrosfera somatică este formată din diferite tipuri de acvatorii stagnante şi circulante. Sistemul sanguin arterial şi venos ar trebui comparat cu marile fluvii terestre . Dacă venele sunt asemenea unor fluvii care acumulează apa (de pe o mare suprafaţă) dintr-un mare bazin hidrografic, arterele dimpotrivă, par a fi nişte fluvii care formează nişte delte uriaşe. Putem vorbi de Fluviul Roşu, de Fluviul Albastru şi de Fluviul Alb. Am putea, în aceeaşi măsură, să considerăm că ar fi vorba de nişte oceane, deoarece mediul intern se aseamănă, în mare măsură, sau ne aminteşte de apa oceanului, în care a apărut viaţa pe Terra. Sistemul interstiţial ar putea fi asemuit unor mlaştini în care mediul lichid musteşte între elementele solide. Sistemul interstiţial poate fi foarte bine comparat şi cu ecosistemele psamice, unde, între firişoare

de

Ecosistemele interpleural,

nisip

trăieşte

stagnante lichidul

ar

o

bogată fi

pericardic,

faună

reprezentate lichidul

interstiţială. de

lichidul

cefalorahidian,

perilimfa şi endolimfa din analizatorul acustico-vestibular şi umoarea apoasă din analizatorul vizual. Lichidul interstiţial este o limfă, care este drenată de sistemul limfatic, care ar forma Fluviul Alb. Cele trei fluvii diferă 72

între ele prin condiţiile fizico-chimice ale mediului şi prin populaţiile de celule. Poate cea mai importantă componentă a acestor (medii acvatice) ecosisteme caracteristice mediului intern o reprezintă componenta celulară. Ce sunt celulele care populează mediul intern? Care este statutul lor? Se comportă asemenea celulelor integrate în ţesuturi sau asemenea celulelor proprii organismelor unicelulare? Considerăm că acest aspect este cel mai spinos dintre toate cele ridicate de ecologia somatică. Celulele libere se comportă

în

mediul

intern

asemenea

unor

organisme

unicelulare. Formează populaţii bine definite, cu anumite caracteristice structurale şi funcţionale şi cu roluri bine conturate în cadrul complexelor ecologice din care fac parte. Sunt leucocitele celule conjunctive asemenea oricăror celule, care sunt integrate în structura funcţională a unor ţesuturi normale? Nu se comportă leucocitele asemenea unor indivizi unicelulari? Ce diferenţă putem realiza între leucocite şi amoebe? Celulele asociate în ţesuturi îşi pierd independenţa şi se supun programelor superioare. Din momentul în care se desprind de ţesuturi şi acţionează independent, chiar dacă sunt influenţate unele de altele, celulele realizează mai ales programele proprii. Leucocitele se comportă asemenea unor amoebe. Pot acţiona prin fagocitoză sau prin sinteza de 73

anticorpi. Se desprind din anumite ţesuturi şi se lasă purtate de curentul sanguin până la locul unei inflamaţii acţionând, în mod diferenţiat, asupra unor agenţi patogeni, sau asupra unor paraziţi sau substanţe organice străine sau chiar proprii. Interesant este faptul că unele leucocite se alipesc de pereţii vaselor de sânge şi stau în aşteptare până când curentul sanguin devine mai puternic şi le antrenează în circuit. Intensificarea circuitului sanguin se realizează în timpul unei emoţii sau în situaţia în care, într-o anumită zonă se produce un focar de infecţie. Dacă putem urmări instalarea unei microbiote normale în organism şi stabilim o serie de interrelaţii între aceasta şi gazdă, tot aşa putem să constatăm că există în organism o multitudine de celule care se comportă asemenea unor organisme unicelulare. Aceste celule stabilesc interrelaţii între ele şi cu organismul ca întreg. Populaţiile de celule se comportă asemenea populaţiilor unor specii dintr-un mediu acvatic. Descoperim astfel nişte biocenoze somatice de tip special, guvernate de anumite legi, care ne facilitează înţelegerea unor complicate procese biologice cum ar fi imunitatea şi în genere apărarea organismului împotriva agenţilor patogeni.

74

Dacă urmărim elementele figurate ale sângelui, care se găsesc atât în “Fluviul Roşu” cât şi în “Fluviul Albastru” putem deosebi: - hematii – dominante: 4,5-5 mil/mm3; - trombocite (plachete sanguine): 300.000/mm3; - leucocite (7500-8000/mm3): - granulocite: - neutrofile – 56%; - eozinofile – 0,7%; - bazofile; - agranulocite: - monocite - 8%; - limfocite – 35%. Leucocitele sunt atrase din torentul circulator către punctul lezat din ţesuturi prin chimiotactism. Proprietatea de a reacţiona printr-o mişcare locomotoare la substanţele chimice este întâlnită la leucocite şi la multe organisme monocelulare libere. Menken a obţinut din exudatele inflamatoare un principiu

azotat

cristalizat

care

face

să

crească

permeabilitatea capilară şi să permită diapedeza leucocitelor. Este vorba de leucotoxină. Menken a pus în evidenţă, de asemenea, prezenţa în exudatele inflamatoare a patru substanţe:

factorul

de

producere

a

necrozina, pirexina şi factorul leucopenic. 75

leucocitozei

(FPL),

Deci, dacă se impune prezenţa unui număr mai mare de

leucocite

într-o

anumită

zonă,

intră

în

funcţiune

mecanismele care asigură creşterea numărului de leucocite, iar dacă nu mai este necesar un număr atât de mare vor intra în funcţiune alţi factori, care vor provoca leucopenie. F.P.L. provoacă expulzarea unor leucocite imature din măduva oaselor şi hiperplazia granulocitelor şi a megacariocitelor. Factorul

leucopenic

determină

sechestrarea

leucocitelor în plămâni, splină şi în ficat. Funcţiile leucocitelor sunt bine definite, iar intervenţia lor în apărarea organismului se realizează prin mecanisme foarte bine puse la punct. Impresionează paleta largă în care intervin leucocitele neutrofile

(fig.

14).

Neutrofilia

(creşterea

numărului

de

neutrofile) apare în infecţii acute localizate sau generalizate, generate de coci, bacili, microbacterii, fungi, spirochete, paraziţi, virusuri etc. În inflamaţii de asemenea creşte numărul de neutrofile (în artrita reumatică, miozite, nefrite, infarct miocardic etc.). Intervenţia neutrofilelor în unele stări fiziologice majore este foarte importantă: în eforturi fizice mari, graviditate şi la nou-născuţi, în perioadele de criză pentru organism: frig, călduri mari, convulsii, traumatisme, arsuri etc. 76

Fig. 14 Intervenţia leucocitelor în apărarea organismului şi asigurarea rezistenţei în unele perioade de criză

Merită

toată

atenţia

modificarea

numărului

de

neutrofile în perioada de stres, teamă, excitare şi furie. Eozinofilia

sau

creşterea

numărului

eozinofilelor

circulante, survine mai ales în stările alergice, astm şi în şocul anafilactic, precum şi în infestările cu Taenia echinoccocus, Ancylostoma

duodenale,

Acaris

spiralis etc. 77

lumbricoides,

Trichinella

Eozinofilia este provocată de astmul bronşic, urticarie, febra de fân, de bolile parazitare (trichinoza, echinococoza), de

parazitozele

trematode,

intestinale

cestode

şi

determinate în

infecţiile

de

nematode,

cu

protozoare

(toxoplasmoză, amebiază, malarie etc.). Bolile dermatologice precum dermatita herpetiformă, psoriazis, ihtioză, prurigo etc. Bazofilia este semnalată în leucemia granulocitară variabilă, anemii hemolitice, în colita ulceroasă etc. Celulele proprii sunt mobilizate pentru restabilirea echilibrului în organisme şi pentru depăşirea situaţiilor de criză. Ele fac parte din arsenalul de luptă al organismului. Monocitele au o acţiune puternic fagocitară datorită echipamentului enzimatic (peroxidaze, lipaze, fosfataza acidă etc.). Înglobează microbi, virusuri, resturi celulare, celule tumorale, pulberi minerale. Glucocorticoizii reduc rapid numărul de monocite periferice şi întrerup fluxul de macrofage proaspete în ţesuturi (efecte puternic antiinflamatoare). Transformarea monocitelor în macrofage (histiocite) se produce în 2-3 ore şi constă în expansiunea citoplasmei şi mărirea capacităţii de aderare şi fagocitare. Limfocitele. Generarea lor are loc în ganglionii limfatici, splină, amigdale şi plăcile lui Payer. Limfocitele servesc ca bază pentru memoria imunologică. Celulele precursoare ale 78

limfocitelor îşi au originea în sacul vitelin, de unde migrează în embrion. Limfocitele care ajung în timus se diferenţiază în limfocite responsabile de imunitatea celulară (limfocite T). Rolul principal în activare îl are timozinul. La păsări bursa lui Fabricius are

acelaşi

rol

ca

şi

timusul.

Limfocitele

B

sunt

bursodependente la păsări şi se formează la om în măduva osoasă. Limfocitele T şi B sunt distribuite structurilor limfoide puternice. Aici se înmulţesc ca urmare a acţiunii unor antigeni. În urma contactului cu antigenul specific cele două tipuri de limfocite se divid repetat generând clone de limfocite activate. Atunci când un antigen acţionează asupra unui anumit teritoriu din organism, se intensifică activitatea proliferativă a ţesutului limfoid. Astfel, infecţia bacteriană a unui braţ determină creşterea ganglionilor limfatici din axilă. Limfocitele

T

sunt

specializate

în

recunoaşterea

antigenelor de histocompatibilitate. Dacă anticorpii persistă în circulaţie câteva luni, limfocitele rezistă nedefinit. Limfocitele posedă pe suprafaţa membranei receptori pentru erictrocitele de oaie şi unii receptori pentru substanţe mutagene cum ar fi: fitohemaglutinina şi concavolina A. Membrana limfocitului T mai este înzestrată cu receptori pentru una din cele cinci imunoglobuline cunoscute: 79

- limfocite T miu – pentru Ig M – 60%; - limfocite T gamma – pentru Ig G – 10%; - limfocite T alfa – pentru Ig A – 8-10%; - limfocite T delta – pentru Ig D – 1-2%; - limfocite T epsilon – pentru Ig E – 3%. Imunofenotipic

timocitele

pot

fi

clasificate

în

4

categorii, în funcţie de prezenţa moleculelor CD4 şi CD8: 1. CD4 - CD8 – reprezintă 5% din toate limfocitele; 2. CD4 + CD8 + – reprezintă 80%; 3. CD4 - CD8 + - citotoxine/supresoare. Reprezintă principalii efectori ai imunităţii celulare. Sunt activate de expunerea unui antigen solubil, fără intervenţia complexului major de histocompatibilitate şi ajută la încheierea impulsului imun prin inhibarea activităţii limfocitelor T şi B. Au importanţă în toleranţa imunologică. Se deosebesc patru tipuri de celule: a. – LT CD8 + - “naïve” (nestimulate); b. – LT CD8 + - citotoxice (CTL) ce apără organismul de celulele infectate viral sau tumorale; c. – LT CD8 + - citotoxice TH2 – like, capabile să activeze limfocitele B şi să producă sinteza de anticorpi; d. - LT CD8 + - TH2 like non – citotoxice; 4. CD4 + CD8 – limfocitele T helper (ajutătoare) – deţin un rol cheie în activarea imunităţii umorale şi celulare. Proliferează la întâlnirea unui antigen de pe suprafaţa 80

macrofagelor

în

asociere

cu

complementul

de

histocompatibilitate. Favorizează trecerea limfocitelor B în plasmocite şi secreţia de imunoglobuline. Celule ucigaşe naturale (NK). Aceste celule pot liza celula ţintă la primul contact, nu necesită intervenţia timusului. Determină liza celulelor tumorale şi a celor infectate cu virus. Reacţia de distrugere a celulelor ţintă se numeşte citotoxicitate mediată celular (anticorp dependentă). Deoarece limfocitele T se deplasează continuu din arborele circulator în spaţiile interstiţiale, ele constituie primele elemente care surprind pătrunderea în organism a unor agenţi străini. Limfocitele T citotoxice sunt activate de prezenţa unui antigen fixat de suprafaţa celulelor de asociere cu complexul histiocitar. Limfocitele T supresoare se dezvoltă mai încet decât cele T citotoxice. Sunt activate de expunerea la un antigen solubil,

fără

intervenţia

complexului

major

de

histocompatibilitate şi ajută la încheierea impulsului imun prin inhibarea activităţii limfocitelor T şi B. Limfocitele T cu memorie persistă perioade lungi de timp, fiind responsabile de reacţia rapidă faţă de invazia ulterioară a aceluiaşi antigen. 81

Limfocitele

T

ajutătoare

(helper)

proliferează

la

întâlnirea unui antigen de pe suprafaţa macrofagilor în asociere

cu

complementul

de

histocompatibilitate.

Favorizează trecerea limfocitelor B în plasmocite şi secreţia de imunoglobulină. Limfocitele B. Sunt singurele celule din organism capabile să producă anticorpi (imunoglobuline). Populaţia de limfocite B se împarte în 3 categorii: - limfocite B implicate în răspunsul imun umoral primar; - limfocitele B cu memorie, responsabile de răspunsul imun secundar; - limfocitele LB CD5+, implicate în răspunsul imun primar. Limfocitele B migrează în organele limfoide secundare: ganglioni limfatici, splină. Trecerea de la celula stem la limfocitul B matur şi de aici la plasmocit sau la limfocitul B cu memorie se face prin etape intermediare: - celula stem (multipotentă) – celula suşă – în măduva osoasă; - celula pro-B (celula B angajată), localizată în măduva osoasă; - celula pre-B (cu stadiile pre-B I şi pre-B II); - limfocitul B imatur; 82

- limfocitul B matur – ultimul stadiu al fazei antigen independente; - limfoblastul B – limfocitul B matur activat trece în stadiu de limfoblat. În acest stadiu începe producţia de imunoglobuline. El poate evolua în două direcţii: plasmocit şi limfocit B cu memorie. La contactul cu antigenii sintetizează imunoglobuline şi se transformă în limfoblaste (imunoblaste). Acestea se divid şi dau clone celulare B care pot deveni, aşa cum am amintit, plasmocite sau celule cu memorie. Stimularea limfocitelor B este dată de prezenţa antigenelor şi de limfocitele T helper şi macrofage. La al doilea contact cu antigenul celulele cu memorie îl recunosc şi se transformă

în

imunoblaste

(în

tubul

digestiv,

măduva

hematogenă, foliculi limfatici, splină, mucoasa bronhiilor, cavităţi seroase etc.). După activare imunoblastele trec în sânge, apoi în organul afectat. Celulele sistemului reticulo-endotelial intră în categoria celulelor care au posibilitatea de a se deplasa şi de a lupta cu diferiţi agenţi patogeni sau de a elimina unele substanţe toxice sau străine organismului. Celulele acestui sistem se mai numesc histiocite. Ele fagocitează particulele străine, fiind numite din această cauză de Metchnikoff şi macrofage, spre a le deosebi de celulele microfage ale sângelui. 83

Celulele macrofage fixe au fost identificate pe baza capacităţii

lor

de

a

incorpora

particulele

coloidale

electronegative. Histiocitele pot fi grupate în două categorii: fixe şi mobile. Celulele reticulo-endoteliale fixe: - se găsesc în ţesutul conjunctiv lax şi în membranele seroase (pleure, epiploon). Se mai numesc şi celule imobile în repaus. Ele stau liniştite în ţesuturile respective îndeplinind o anumită funcţie însă, la un semnal de natură inflamatoare pot deveni libere şi se deplasează prin corp. În cadrul ţesuturilor în care se stabilizează de la început se supun programului superior, cel al ţesutului respectiv. În cazul în care devin libere ies de sub influenţa programului respectiv şi execută alte programe menite să asigure integralitatea organismului. Aceste celule constituie “armata de rezervă”; - în ţesutul reticulat: splină, ganglioni limfatici, măduva oaselor; sunt celule mari, care se găsesc printre fibrele stromei reticulare. Ele sunt mobilizate în funcţie de nevoi, la apariţia unor semnale eliberate de alte celule; - celulele de tip endotelial, care căptuşesc sinusurile sanguine din splină, măduva oaselor, cortexul suprarenal şi hipofiză se pot desprinde şi trec în curentul sanguin; 84

Celulele reticulo-endoteliale mobile au fost încadrate în „sistemul

mononuclear

fagocitar”.

Pe

lângă

rolul

de

fagocitoză intervin şi în metabolismul glucidelor, lipidelor şi proteinelor. Aici încadrăm: - microglia din sistemul nervos central; - celulele “cu praf” din plămâni; - celulele periteliale; - celulele osteoclaste. Dacă celulele histiocite fixe pot, la nevoie, să se mobilizeze pentru a ajuta organismul în ieşirea sa din criză, celulele mobile pot să intre în repaus, devenind fixe pentru un timp, în funcţie de nevoile organismului. Astfel, în anumite situaţii

de

criză

(leucemii,

endocardită

bacteriană)

macrofagele tisulare pot apărea în număr mare în torentul circulator. Ele pot părăsi splina sau măduva oaselor şi se aglomerează în sistemul venos şi ajung chiar şi în cel arterial, fiind distribuite în ţesuturile afectate. Multe macrofage sunt reţinute la nivelul capilarelor pulmonare. Histiocitele au următoarele funcţii: - fagocitară; - rol în reparaţia ţesuturilor lezate; -

celulele

“cu

praf”

din

plămâni

îndepărtează

particulele străine care pătrund în alveolele pulmonare; 85

- în stări patologice (în lipemia din diabet) histiocitele cresc ca număr şi se încarcă cu lipide. După cum putem constata, există o multitudine de tipuri de celule care sunt mobilizate pentru a lupta cu agenţii patogeni care pătrund în organism sau pentru a face faţă unor situaţii dificile pentru acesta. Toate aceste celule nu pot să realizeze funcţia de apărare a organismului dacă nu sunt capabile să comunice între ele şi să perceapă semnalele de „mobilizare” care sunt lansate de organism pe diferite canale. Asta nu înseamnă că agenţii patogeni rămân pasivi. Leucocitele au aceeaşi origine cu celelalte celule ale corpului, însă diferă foarte mult prin echipamentul enzimatic şi de aici prin comportament. Fiecare tip prezintă o nişă ecologică proprie, inconfundabilă. Astăzi este pe deplin acceptat conceptul că nişa ecologică reprezintă creaţia istorică a fiecărei specii. Aceasta însemnă că nu sunt nişe ecologice nici libere şi nici ocupate. Fiecare specie îşi are nişa sa. Este posibilă o suprapunere a nişelor, însă nu o suprapunere totală. Leucocitele se aseamănă foarte mult din punct de vedere morfologic între ele, însă specializarea funcţională determinată de echipamentul enzimatic le diferenţiază enorm. Eozinofilele atacă diferite specii de paraziţi şi, de asemenea consumă substanţele alergene, care provoacă necazuri 86

organismului, în timp ce neutrofilele şi bazofilele au alte spectre de acţiune. Limfocitele prezintă diferenţieri de mai mare subtilitate. Specializarea lor funcţională ne duce, metaforic gândind, la asemănarea cu specializările pe care le realizează unii cercetători într-un institut de cercetări. Diferenţierea celor două mari categorii de limfocite: T şi B este destul de tranşantă. La rândul lor aceste categorii au multiple tipuri de perfecţionări. Metafora este perfect aplicabilă deoarece atât timusul

cât

şi

bursa

lui

Fabricius

determină

activarea,

multiplicarea şi specializarea limfocitelor care le populează. Să luăm ca exemplu limfocitele T cu memorie, limfocitele citotoxice, pe cele helper etc. Specializarea limfocitelor le asigură o funcţionare eficientă. Ele asigură mecanismul prin care organismul se apără nu numai în cazul atacului unor agenţi patogeni, ci şi în diferite situaţii de stres. Ştim că aceste celule fac parte din structura intimă a propriului

nostru

corp,

asemenea

celulelor

musculare,

nervoase, osoase etc. Ştim că provin din una şi aceeaşi celulă – celula ou – şi, totuşi, ne întrebăm ce reprezintă ele? Sunt celule asemănătoare celor zidite în structurile tisulare, sau sunt asemenea unor indivizi unicelulari? Care este statutul lor? Întrebarea nu este retorică, ci solicită un răspuns competent. 87

Aceste celule se comportă asemenea unor indivizi. Au un comportament bine conturat, chiar dacă urmează o perioadă de „instruire” pentru a funcţiona eficient. Aceste celule se multiplică şi formează populaţii locale care constituie adevărate grupe de şoc pentru agenţii patogeni sau pentru substanţele care provoacă dezechilibre în organism. Instruirea grupelor de intervenţie este perfectă. Toţi indivizii celulari au aceeaşi precizie şi eficienţă în acţiune. Dialogul semiotic funcţionează aici la parametrii superiori. Leucocitele granulare şi limfocitele formează „armata regulată” a organismului, alături de monocite. Am putea compara aceste specializări funcţionale ale celulelor cu castele de la insectele sociale? Sfera discuţiilor noastre fiind, totuşi, de ecologie somatică preferăm să rămânem în acest domeniu. Toate aceste celule cu rol în apărarea activă a organismului fac parte din biomul – mediul intern. Fiind vorba de un biom vom accepta că acesta este format din mai multe ecosisteme, care prezintă strânse legături informaţionale şi funcţionale. Cum un ecosistem este format din unitatea biotopului cu biocenoza sa şi aici trebuie să caracterizăm aceste elemente structurale ale ecosistemului. Biotopul este foarte bine conturat în cazul de faţă, fie că este vorba de un biotop somatic de tip circulator sau stagnant. Biocenoza este constituită din speciile parazite care au pătruns în organism şi 88

de „armata regulată” de protecţie imunitară şi în unele cazuri chiar şi de „armata de rezervă”, formată din diferite „specii” de histiocite. Mobilizarea celor două armate se face prin punerea în funcţiune a dialogului semiotic, care funcţionează la cote înalte. „Rateurile” funcţionale pot să apară ca urmare a tehnicilor de luptă folosite de unele specii invadatoare. Acestea pot fi determinate de diferite tipuri de mascare, de diverse strategii mimetice sau diversioniste etc. Războiul se desfăşoară pe diferite fronturi, cu tehnici şi strategii diferite. Victoria va fi de partea celui mai bine înzestrat, a celui care are arme mai eficiente, care mobilizează forţe mai mari şi are dialogul semiotic mai bine pus la punct. Atacul „ascuns”, folosirea

armelor

„invizibile”

sau

descifrarea

codului

adversarului şi folosirea lui apoi în strategiile de atac pot surprinde organismul nepregătit şi pus aproape în imposibilitate de apărare (să ne amintim de acţiunea virusului rabic la om, care produce turbare). Unele aspecte puse în discuţie au caracter metaforic. Dorim însă să atragem atenţia că noţiunea de ecosistem somatic nu este o metaforă. Este o realitate. Vorbim de biomul mediul intern, care este asemănător unui mediu acvatic. În apă se găsesc organisme care populează medii de viaţă diferite şi au comportamente diferite. În funcţie de prezenţa lor în masa apei sau pe substrat deosebim comunităţi ale 89

pelagialului şi ale bentalului (pelagosul şi bentosul). La rândul său pelagosul este de diferite tipuri: plancton, necton, neuston şi pleuston. Planctonul este format de hidrobionţii care plutesc în masa apei. Apa reprezintă mediul lor de viaţă. Apa însă, diferă şi ea prin calităţile fizico-chimice şi organoleptice de la un bazin acvatic la altul. Încărcarea bazinelor acvatice cu substanţe organice i-au determinat pe Kolkwitz şi Marson să clasifice apele din punct de vedere saprobiologic în ape: oligosaprobe, mezosaprobe (β şi α) şi polisaprobe. Sunt unele specii care au calitatea de indicatori biologici pentru aceste categorii de ape. Mediul intern al organismului reprezintă un mediu în care îşi duc existenţa anumite organisme. Sângele are o compoziţie chimică particulară şi poate fi diferenţiat cu uşurinţă de lichidul interstiţial, de limfă şi de lichidele stagnante ale mediului intern (cefalorahidian, perilimfă, endolimfă etc.). În aceste medii trăiesc microorganisme parazite şi saprofite şi îşi desfăşoară existenţa o multitudine de celule proprii care intervin în apărarea activă a organismului. Între acestea se stabilesc interrelaţii deosebit de complexe. De ce să nu considerăm

că

toate

aceste

vieţuitoare

constituie

o

biocenoză? Fie că este vorba de sânge sau de colon trebuie să acceptăm că sunt medii populate de biocenoze cu o structură particulară. 90

Care sunt caracteristicile biocenozelor somatice? Făcând o comparaţie cu biocenozele acvatice putem considera că acestea sunt biocenoze schizocene (după denumirea dată de N. Beklemişev). Acest tip de biocenoză se caracterizează

prin

lipsa

producătorilor. Este vorba de

biocenozele abisale sau hadale sau orice biocenoză acvatică lipsită de lumină (din zona afotică). Substanţele nutritive sunt oferite de „ploaia” de cadavre, care cade continuu din etajele superioare şi de substanţele organice dizolvate în apă. O biocenoză fără producători nu poate funcţiona. Lipsa lor este aparentă. Producătorii au suferit o „mutaţie” spaţială, în sensul că se găsesc în zonele fotice. În cazul biocenozelor somatice lipsesc producătorii. Noi urmărim biocenozele somatice în corpul unor animale care adăpostesc o microbiotă oferindu-i medii de viaţă variate. Urmărind diferite tipuri de biocenoze somatice trebuie să subliniem faptul că multe grupe de nevertebrate trăiesc în simbioză cu diferite specii de zooxantele sau zooclorele. Multe celenterate, ctenofore, moluşte, pogonofore şi chiar tunicate trăiesc în simbioză cu astfel de alge, care le asigură o mare parte din hrană prin fotosinteză. Deci, există şi biocenoze somatice complexe care au toate verigile trofice. de altfel, după cum remarcă N. Botnariuc (1999), citând pe G. Maier (1992), Mc.Fadden şi Gilson (1995) ceea ce numim noi uneori 91

„alge” reprezintă un grup artificial. Aceasta deoarece unele dintre aceste „alge” sunt protozoare, care fiind fagotrofe au căpătat cloroplaste de la formele fototrofe. Conform teoriei endosimbiotice a lui Margulis primele organisme eucariote fototrofe au căpătat această capacitate deoarece au înglobat procariote fototrofe cu care trăiesc în simbioză, pierzându-şi autonomia. Se întâmplă însă ca un eucariot complex să înghită un alt eucariot care poate trăi apoi în simbioză cu acesta, formând o simbioză secundară. Astfel, la două

grupe

de

„alge”

–

Cryptomonadine

şi

Chlorarachniophyte persistă nucleul vestigial, aşa-numitul nucleomorf al primului procariot, astfel că aceste organisme complexe conţin patru genomuri diferite: din mitocondrii, din plastide (cloroplaste), din nucleomorf şi din nucleul eucariot. Constatăm că este vorba de o adevărată sinteză de organisme (care trăiesc unele în altele), ceea ce a determinat pe Tom Calvier–Smith să considere că atât Cryptomonadinele cât şi Chlorarachniophytele constituie un regn nou al eucariotelor, pentru care propune numele de Chromista. Surprindem aici exact aspectul pe care îl dezbatem noi. Un organism devine mediu de viaţă pentru alte organisme. Se

constituie

astfel

biocenoze

somatice

cu

grade

de

complexitate diferite. Fiecare specie depinde de fiecare, iar 92

întregul

depinde

de

toate

formaţiunile

(subsistemele)

componente. Iată o situaţie care devine paradoxală. Grupe de organisme care sunt aşezate într-un regn aparte deoarece sau descoperit două fenomene de simbioză succesive. Dacă nu analizăm organismele şi din punct de vedere ecologic (din perspectiva ecologiei somatice) putem ajunge la astfel de situaţii. Dacă organismul uman nu poate trăi normal fără o parte din microbiota autohtonă, atunci să considerăm că, de fapt, organismul nostru are o cu totul altfel de structură şi trebuie să fie încadrat într-un regn separat? Nu putem pune problema în acest mod deoarece toate metazoarele se găsesc în această situaţie. Deci, există şi biocenoze somatice complexe, care au toate verigile trofice. Prădătorii sunt omniprezenţi şi au diferite grade de acţiune până la prădătorii de vârf. Celulele fagocite au posibilităţi diferite de atac. Care sunt descompunătorii? Acest aspect poate fi văzut din diferite puncte de vedere. Dacă ne referim la ecosistemul caracteristic colonului, din biomul digestiv, putem considera că atât microbiota cu rol de fermentaţie, cât şi cea cu rol de putrefacţie acţionează ca descompunători. Sunt descompuse substanţele organice cu structură complexă şi chiar unele bacterii şi celule moarte. 93

Între leucocite bazofilele sunt prin excelenţă celule cu funcţie de descompunere. Ele fac curat la nivelul focarului de infecţie în perioadele de convalescenţă. Sunt consumate celulele moarte, fibrele conjunctive rămase şi unele reziduuri, fiind făcută o ordine desăvârşită în zonă. În ecosistemele somatice deşeurile nu sunt răspândite pretutindeni. Un

alt

aspect

al

descompunerii

sau

degradării

biologice în ecosistemele somatice îl reprezintă fenomenul de apoptoză celulară. Este vorba de sinuciderea unor celule care au îmbătrânit sau care şi-au epuizat funcţiile. Hematiile nu au nucleu, ca adaptare la înmagazinarea unei cantităţi mai mari de hemoglobină necesară pentru transportul gazelor. Ele nu sunt fagocitate de macrofage, sau sunt fagocitate în condiţii speciale. Nu trăiesc mult (în medie 120 de zile) şi intră în procesul de hematoliză la nivelul splinei sau/şi a altor organe. Apoptoza celulară nu este doar o moarte a celulei ci, pur şi simplu

o

autodescompunere

a

acesteia.

Multe

dintre

substanţele existente în celulele apoptotice reintră în circuitul general al substanţelor din organism (să dăm ca exemplu doar circuitul hemului şi a fierului din hemoglobină). În cazul tubului digestiv multe microorganisme se fixează în epiteliul digestiv. Prezentăm faptul că neutrofilele se lipsesc de endoteliul vaselor de sânge în perioadele de calm, fără stres. Se 94

comportă asemenea speciilor epibentonice. În perioada de criză trec în masa sângelui funcţionând asemenea unor organisme pelagice. Pot fi considerate, deci, bento-pelagice. Se pot strecura însă şi în structura unor organe devenind endobentonice. Lichidul interstiţial scaldă celulele corpului asigurând schimbul de gaze şi hrănirea celulelor. Între celulele organelor se localizează multe microorganisme care îşi desfăşoară existenţa în acest mediu înmulţindu-se. Prin diapedeză pătrund în spaţiile interstiţiale leucocite şi histiocite care îşi desfăşoară activitatea de apărare activă a organismului. Dacă între biocenozele bentale ale ecosistemelor acvatice diferenţiem unele cenoze psamice (legate de nisip), endopsamice sau interstiţiale, putem spune că acest termen se aplică perfect şi în cazurile ecosistemelor somatice. La nivelul ţesuturilor, în lichidul interstiţial se găsesc cenoze interstiţiale. Structura acestora diferă în mare măsură de la un organ la altul în funcţie de caracteristicile particulare ale fiecărui habitat. Biocenozele interstiţiale sunt practic cele mai active biocenoze

somatice.

La

nivelul

ţesuturilor

inflamate

se

desfăşoară cea mai acerbă competiţie dintre speciile de microorganisme parazite, care invadează organismul şi cele 95

două armate („regulată” şi de „rezervă”) care sunt implicate în mecanismele imunitare. Aplicând conceptul de ecologie somatică ne dăm seama cât de diferită poate fi abordarea unor probleme legate de sănătatea şi de integritatea organismului. Făcând o analiză pe ecosisteme şi pe biomuri descoperim, pe de o parte, cât de diferite sunt acestea, iar pe de altă parte ce puternice interacţiuni se stabilesc între acestea. Aceste interacţiuni ne conduc, în mod obligatoriu, la descoperirea întregului pe care îl formează organismul şi la înţelegerea termenului de homosferă. Nimic nu se desfăşoară haotic în organism. Se impune însă să-i diferenţiem nivele de integrare pe baza cărora este edificat, să le amănunţim structura, funcţionalitatea, legile şi programele după care funcţionează şi să descoperim ordinea ierarhică reală care poate asigura înţelegerea perfectă a acestor sisteme biologice deosebit de complexe.

Reacţia speciilor invadatoare Diferite microorganisme au dezvoltat o serie de strategii de rezistenţă faţă de componentele sistemului complement: - Treponema pallidum se înconjură cu o membrană externă aproape lipsită de proteine transmembranare. Prin 96

urmare rămân foarte puţine situsuri de recunoaştere şi se poate strecura cu uşurinţă; Escherichia influenzae,

Staphylococccus coli,

aureus,

Neisseria

Streptococcus

Salmonella

meningitis, agalactie,

typhi,

Haematophilus produc

capsule

răspunzătoare de patogenitate. Un mic set de capsule se asociază cu virulenţa; - Unele bacterii Gram-negative folosesc mari cantităţi de proteine membranare specifice pentru a evita depunerea complementului pe suprafaţa lor, aşa cum acţionează Campylobacter fetus; - Treponema pallidum şi Escherichia coli determină degradarea rapidă a componentelor complementului depuse pe suprafaţa lor; -

Alterarea

opsonofagocitozei

prin

mascarea

proteinelor complementului depuse pe suprafaţa patogenilor este un mecanism folosit de unele bacterii Gram-pozitive; - Utilizarea de către organismele patogene a unor molecule

asemănătoare

proteinelor

complementului.

Schistosoma mansoni prezintă pe suprafaţă o moleculă asemănătoare cu cea a gazdei care-i permite să evite distrugerea. Aceasta ca urmare a unei coevoluţii de milioane de ani; 97

- Entamoeba histolytica rezistă la liza prin complement, deoarece prezintă o suprafaţă adezivă care se leagă de C8 şi C9. O porţiune de suprafaţă cu funcţii reglatoare are şi parazitul Naegleria fowleri; - Trypanosoma cruzi are o porţiune de suprafaţă care îi oferă protecţie împotriva lizei prin complement; - Leishmania donovani expune proteine prin care inhibă complementul, iar Taenia solium sintetizează o proteină musculară, paramiozina, care îi asigură protecţia; - Candida albicans şi C. stellatoidea sintetizează o proteină care îi permite aderarea la celulele endoteliale ale gazdei. Vorbeam de organismul uman ca de un sistem ecologic global. Îl putem compara cu biosfera. Ne gândim la organism ca la o formaţiune vie, totipotentă, care la rândul său este formată dintr-o multitudine de biomuri. Fiecare biom este format dintr-o multitudine de biocenoze care par a funcţiona ca “stat în stat”. Par a funcţiona astfel, însă în realitate nu există izolare. “Totul depinde de totul” în natură. Fiecare

parte

a

întregului

depinde

de

celelalte

părţi

componente. Organismul uman nu poate funcţiona normal în lipsa unui organ, sau face faţă cu greu anumitor situaţii de stres în lipsa unui organ (extirparea splinei). 98

Putem să privim homosfera ca un întreg, ca un nivel de organizare superior, pornind de la înţelegerea funcţionalităţii organismului. În caz de nevoie organismul apelează la ajutorul altor organe pentru a scoate din impas un organ afectat. Ecologic vorbind un sistem se poate reechilibra la nivelul biomului

prin

intervenţia

altor

ecosisteme.

Am

subliniat

capacitatea de mobilizare a celulelor macrofage şi a celor sanguine pentru a contracara acţiunea dăunătoare a unor agenţi patogeni sau pentru a repara unele leziuni grave apărute în organism. Migraţia dintr-un ecosistem în altul o putem pune în evidenţă şi pe Terra atât la nivel regional cât şi global. Cine crede că migraţia păsărilor serveşte doar păsărilor pentru a supravieţui se înşeală şi dă dovadă de o înţelegere naivă. Problema este mult mai complexă şi trebuie privită şi la modul global. Migraţia păsărilor din Europa în Africa, în timpul toamnei, nu apare ca o supraîncărcare a ecosistemelor în care ajung. Rolul lor în ecosistemele respective este bine precizat şi benefic. Lipsa lor ar constitui ruperea unor verigi importante. Astfel de migraţii putem înregistra, în funcţie de nevoi, de la un biom la altul al organismului sau de la un ecosistem la altul, la scară mai redusă. 99

Am pus în evidenţă o mare dinamică a unor tipuri de celule în organism, celulele angajate în apărarea organismului împotriva agenţilor patogeni, ai stresului şi ai altor factori de risc. Impresionează capacitatea de mobilizare a celulelor în vederea rezolvării unor situaţii de criză. Mecanismele de intervenţie sunt foarte diferite. Ceea ce se detaşează în mod evident este interacţiunea dintre celule şi posibilitatea de informare. Fie că fac parte dintr-un ţesut, fie că se detaşează în vederea realizării unui program, celulele sunt perfect informate asupra stării organismului şi sunt mobilizate în funcţie de nevoi. În informarea celulelor un rol foarte important îl prezintă sistemul complement. Acesta joacă un rol esenţial în apărarea organismului şi în procesele inflamatorii. Sistemul complement este reprezentat de un grup de 30 de proteine serice şi membranare. Componentele căii clasice şi ale secvenţei terminale sunt notate cu litera “C” urmată de o cifră (1-9): - C1 – cu rol de recunoaştere; - C2, C3 şi C4 – determină activarea în cascadă a sistemului enzimatic; - C5, C6, C7, C8, C9 – unităţi de atac ale membranei. 100

Componentele complementului constituie unităţi de atac ale membranei microbiene şi catalizează distrugerea sa. Aceste componente au funcţii efectoare şi reglatoare. Cele efectoare se găsesc în plasmă sub formă inactivă. Ele vor intra în acţiune în “cascadă” asemeni sistemului coagulării, în funcţie de situaţiile create. Activarea

complementului

generează

reacţii

inflamatorii de proporţii şi distrucţia propriilor celule atunci când se produce anarhie. Neutrofilele pot elibera enzime care sunt distructive nu numai pentru agenţii patogeni ci şi pentru celulele proprii. Pentru a nu apare situaţii paradoxale în organism intervin mecanisme de control bine puse la punct. Lupta împotriva speciilor care invadează organismul nu este chiar simplă. Agenţii patogeni au arme de atac cu care pot pune gazda în dificultate şi declanşează o serie de programe care intră în acţiune algoritmic pentru a contracara acţiunile gazdei. Agenţii patogeni au de luptat însă nu numai cu mijloacele de apărare ale gazdei, ci intră în competiţie cu o multitudine de specii din microbiota locală caracteristică fiecărui tip de biocenoză din organism. Speciile probiotice formează o unitate structurală şi funcţională împreună cu organismul

gazdei

ca

întreg

specializate în activităţile imune. 101

şi

cu

celulele

acestuia

Numai concepând organismul ca un întreg structurat ecologic din diferite biomuri, care la rândul lor pot avea o multitudine de ecosisteme mai mari sau mai mici, putem înţelege de ansamblu ce înseamnă în realitate o structură vie.

BIOMUL RESPIRATOR Organismul este format din mai multe biomuri. Am diferenţiat până acum doar biomurile: digestiv, respirator, excretor, mediul intern şi biomul integrator (neuro-endocrin). Desigur că vom diferenţia şi alte biomuri, precum: biomul osos, biomul muscular (poate chiar osteo-muscular) şi biomul reproducător. Biomurile sunt, la rândul lor, formate din diferite tipuri

de

ecosisteme

care,

chiar

dacă

prezintă

unele

particularităţi proprii structurale şi funcţionale au, totuşi, unele elemente comune. Pentru biomul respirator vom diferenţia unele tipuri de ecosisteme precum: cavitatea nazală, faringe, laringe, trahee, bronhii şi bronhiole, alături de care vom considera drept ecosisteme lobii pulmonari, segmentele pulmonare, lobulii pulmonari, acinii pulmonari şi alveolele pulmonare. Aceste ecosisteme nu sunt egale în ceea ce 102

priveşte suprafaţa şi volumul. Nici nu trebuie să fie. Alveolele pulmonare au valoarea unor bioskene somatice. Ar fi cele mai mici structuri somatice ale aparatului respirator (biomului respirator) cu valoare de ecosistem. Acinii pulmonari pot fi consideraţi

adevărate merocenoze. Lobulii pulmonari sunt

ecosisteme cu o structură şi funcţionalitate proprie, iar mai mulţi lobuli intră în structura unui segment pulmonar, care are, de asemenea, o independenţă structurală şi funcţională. Totuşi, biomul respirator îşi are propria sa structură funcţională, chiar dacă depinde în existenţa sa de mediul intern, cu variatele sale tipuri de ecosisteme. Biomul respirator se aseamănă cu un biom terestru care este puternic irigat de apele de suprafaţă şi de cele freatice. În parenchimul pulmonar diferenţiem ecosisteme de tip interstiţial. Cele două biomuri:

mediul intern şi respirator formează o unitate

funcţională atât de puternică încât nu pot fi separate spaţial. De fapt este ca şi cum ai încerca să izolezi un mediu cavernicol de mediul terestru. Biomul respirator pare a-şi întinde rădăcinile până la celule, acolo unde se realizează cu adevărat schimbul de gaze. Această iluzie este dată de faptul că mediul intern preia funcţia respiratorie a plămânilor asigurând, cu adevărat transportul

gazelor la nivel celular.

Biomul respirator îşi întinde cu adevărat rădăcinile până la celule în cazul artropodelor traheate (insecte, miriapode şi o 103

parte dintre arachnide). În această situaţie ramificaţiile traheelor ajung până la celule, iar mediul intern pierde funcţia respiratorie.

BIOMUL REPRODUCĂTOR Biomul

reproducător

este,

de

asemenea,

bine

individualizat, deşi este puternic îngemănat atât cu mediul intern cât şi cu biomul integrator, la care participă prin funcţia sa endocrină. Biomul reproducător este, de asemenea, format din numeroase şi diverse ecosisteme. Unele ecosisteme somatice fac parte din glandele genitale, altele din tractusurile genitale. Biomul reproducător este în strânsă conexiune cu biomul excretor, având unele căi comune. La

nivelul

aparatului

genital

mascul

am

putea

considera că un lobul testicular funcţionează ca o bioskenă somatică.

Aici

întâlnim

atât

celule

specializate

pentru

reproducere cât şi celule cu funcţie glandulară. La nivelul tubuşoarelor seminifere are loc formarea spermatozoizilor. Bioskenele somatice seminifere nu sunt izolate, ci sunt grupate în merocenoze bine delimitate şi integrate funcţional la nivelul testicolului. Căile genitale sunt formate din canale eferente, 104

epididim, canalul deferent, canalul ejaculator

şi uretra, la

care se adaugă glandele anexe, care reprezintă ecosisteme bine diferenţiate între ele şi, totuşi, integrate funcţional. La nivelul aparatului genital femel diferenţiem, de asemenea, o multitudine de tipuri de ecosisteme, împărţite în cele două mari categorii: ecosisteme gonadale şi ecosisteme aparţinând tractusului genital. Ecosistemul uterin este, poate, cel mai interesant şi impresionant ecosistem somatic. Trebuie să ţinem seama de faptul că la acest nivel are loc nidaţia embrionului şi întreţinerea şi dezvoltarea fătului până la parturiţie. La asigurarea mediului de viaţă corespunzător dezvoltării fătului nu participă însă numai biomul reproducător, ci şi cel al mediului intern şi biomul integrator. Transformările pe care le suferă mucoasa uterină pentru asigurarea nidaţiei şi formarea

placentei

sunt

de-a

dreptul

impresionante.

Dezvoltarea mucoasei uterine şi transformările şi specializările pe care le suferă celulele uterine reprezintă, ecologic vorbind, o schimbare totală a peisajului

mediului respectiv. Sunt

transformări de amploare, care sunt asemănătoare cu modificările sezoniere ale ecosistemelor terestre din zonele temperate. Aceste transformări se datorează programelor induse de biomul integrator neuro-endocrin şi sunt declanşate de soarta ovulului. Din momentul în care a avut loc fecundarea ovulului încep transformările care pregătesc 105

nidaţia

şi

dezvoltarea

embrionului.

Dacă

nu

are

loc

fecundarea ovulului expulzat, atunci încep alte modificări, destul de ample, care vor declanşa însă menstruaţia. Acest ecosistem somatic are modificări sezoniere tipice manifestate prin transformările mucoasei uterine, care apar în ciclurile menstruale şi unele mai ample, determinate de fecundaţie şi dezvoltarea embrionului. Pregătirea nidaţiei, nidaţia, formarea embrionului şi dezvoltarea fătului presupun participarea unui număr enorm de celule de diferite tipuri, care intră într-un dialog semiotic complex care, numai prin coerenţa sa poate conduce la finalizarea pruncului conceput. Abia aici simţim cu adevărat ce înseamnă această “planetă” Homo şi modul în care aceasta funcţionează ca un tot unitar sub coordonarea biomului integrator. Câte situaţii nu apar care determină declanşarea acţiunii sistemului imun, când sunt mobilizate cele doua armate (cea regulată şi cea de rezervă). Sistemul de coordonare a activităţilor organismului este atât de bine pus la punct

în

vederea

asigurării

condiţiilor

optime

pentru

reproducere încât, uneori, dacă mama are vreo suferinţă este însănătoşită, numai ca fătul să nu ducă lipsă de ceva. Placenta are un rol foarte important în perioada sarcinii. Să ne gândim ce transformări majore au aceste ţesuturi pentru a 106

asigura mediul de viaţă propice fătului. Din totdeauna ne-a scăpat analizei fenomenul de simbioză care are loc între părţile componente ale organismului. Simbioza pare a fi fenomenul dominant atât în ontogeneză cât şi în filogeneză. Dialogul semiotic care se realizează între ecosistemele somatice ale unui biom şi între biomurile care formează homosfera asigură desfăşurarea corectă şi coerentă a tuturor funcţiilor întregului. O

analiză

ecologică

a

structurii

funcţionale

a

organismului ne dezvăluie multe aspecte criptice privind cunoaşterea propriei noastre interiorităţi.

BIOMUL INTEGRATOR În ecologia somatică se aplică perfect principiul – totul depinde de totul. Un întreg nu poate funcţiona dacă părţile sale nu sunt perfect integrate ansamblului şi dacă nu depind în existenţa lor unele de altele. Organismul uman reprezintă un tot bine diferenţiat fizic şi funcţional. Acest tot este format însă din nesfârşite subsisteme care sunt ierarhizate structural şi funcţional. Fiecare 107

sistem biologic funcţionează pe baza a trei categorii de programe: pentru sine, inferioare şi superioare. Programul pentru sine ne elucidează perfect rolul fiecărui sistem în cadrul întregului din care face parte. Cavitatea bucală, ca subsistem al tubului digestiv, din care face parte, are mai multe programe pentru sine: - Asigurarea integrităţii sale structurale şi funcţionale; - Întreţinerea stării de normalitate (sănătate); Programe

aparţinând

tubului

digestiv

(biomului

digestiv). Prin

structura

şi

funcţionalitatea

sa

asigură

însă

executarea unor programe impuse de nivelele superioare: - Prehensiunea hranei; - Masticaţia; - Deglutiţia - Înmuierea alimentelor şi descompunerea amidonului; Programe aparţinând sistemului integrator: - Vorbirea articulată, realizată împreună cu laringele; - Preia funcţia respiratorie în situaţie de criză pentru biomul respirator; -

Intervine

funcţionând

în ca

apărarea o

activă

poartă

microorganisme. 108

de

a

organismului

intrare

pentru

Programele inferioare intră în acţiune pentru punerea în funcţiune

a subsistemelor componente, ceea ce asigură

executarea programelor întregului. Fiecare subsistem al organismului execută programele acestuia. Organismul are însă subsisteme proprii prin care îşi pune în aplicare programele sale şi controlează modul în care acestea sunt realizate. Biomul integrator este biomul neuro-endocrin.

Prin

mecanismele sale realizează perfecta integrare a părţilor componente

ale

organismului

şi

asigură

desfăşurarea

“dialogului” atât între subsistemele componente cât şi între organism şi mediul său de viaţă (împrejurimea imediată şi “oceanul” cosmic). Sistemul nervos are o structură deosebit de complexă, iar encefalul reprezintă cel mai complicat sistem biologic existent pe Terra. Organizarea sa este ierarhică. Neuronii reprezintă unitatea structurală şi funcţională. Rolul lor în transmiterea, prelucrarea şi depozitarea informaţiilor este pe deplin elucidat. Ţesutul nervos reprezintă treapta ierarhică imediat superioară. Organele nervoase sunt superioare ţesutului nervos şi au, la rândul lor, o structură ierarhică în ceea ce priveşte primirea, prelucrarea şi depozitarea informaţiilor. 109

Nu putem despărţi, în anumite privinţe, sistemul nervos de cel endocrin, cu care realizează

o unitate funcţională,

deoarece unii neuroni au funcţie endocrină prin secreţiile lor (neurosecreţii). Planeta Homo trebuie sa fie perfect controlată şi integrată, de la cele mai simple structuri până la cele deosebit de complexe. În această situaţie biomul integrator trebuie să funcţioneze perfect. Asigurarea funcţionării automate

se

bazează pe mecanisme pe bază de feed-back. Atât mecanismele neuronale cât şi cele endocrine sunt mecanisme cibernetice. Reprezintă sistemul neuro-endocrin un biom somatic? Să pătrundem în înţelegerea ţesutului nervos ca o structură biocenotică bazată pe o diversitate de celule nervoase (de “specii” celulare). Vom descoperi, alături de neuroni, un arsenal de celule care formează nevroglia. Celulele nevroglice sunt puternic diferenţiate structural şi funcţional, încât putem considera că, sunt mai multe “specii” de celule nevroglice. Dacă celulele nervoase sunt cele mai fine, dar şi cele mai complexe sisteme biologice, atunci protecţia lor trebuie să fie făcută cu cea mai mare

atenţie. Structurile gliale

reprezintă cei mai puternici apărători, deşi nu este singura lor funcţie.

Intervin

împotriva

speciilor 110

de

microorganisme

invadatoare, refac anumite structuri distruse în urma unor accidente, asigură hrănirea neuronilor realizarea

sistemului

informaţional.

şi contribuie la

Celulele

lui

Schwann

asigură protecţia şi izolarea electrică a axonului. În situaţii de criză în cenozele interstiţiale ale ţesutului nervos se strecoară “armata de rezerva” a histiocitelor. Sistemul nervos central este perfect informat

asupra

proceselor care se desfăşoară la nivelul organismului, asupra stării de sănătate şi a funcţionării normale a tuturor organelor, dar şi asupra evenimentelor externe (din peristază). Diferenţierea structurală şi funcţională a neuronilor este de-a dreptul impresionantă. Sistemul nervos vegetativ, cu componentele

sale

simpatice

şi

parasimpatice,

preia

coordonarea activităţii organelor interne, iar cel somatic funcţia

de relaţie. Diferenţierea structurală şi funcţională a

etajelor nervoase ne dezvăluie un univers de o complexitate inimaginabilă. Că din una şi aceeaşi celulă, celula ou, provin şi s-au diferenţiat toate tipurile de celule din organism am înţeles şi am considerat că a fost posibil datorită relaţiilor dintre celule, dintre foiţele embrionare şi particularităţile microhabitatelor în care celulele au edificat corpul în ontogeneză, aşa cum am amintit şi în discuţiile precente. Am fost impresionaţi de multitudinea tipurilor de leucocite agranulare şi granulare, de 111

limfocite şi de histiocite, însă atât de mare şi de subtila diferenţiere a celulelor nervoase ne uimeşte. Care sunt factorii care determină diferenţierea fenotipică şi funcţională a neuronilor? Prin ce anume se diferenţiază condiţiile de mediu în care trăiesc neuronii şi îşi desfăşoară funcţiile în emisfera dreaptă faţă de cea stângă? Să fie vorba aici de “specii” de celule nervoase diferite? Să fie vorba de o citoarhitectonie cu totul specială a structurilor nervoase, sau de diferenţierea deosebit de subtilă a mediului extracelular? Prin ce anume se diferenţiază structura funcţională a formaţiunilor nervoase de la cimpanzeu şi de la om, astfel încât ultimul este capabil să ajungă la gândire şi la înţelegerea propriei interiorităţi şi a universului? Care sunt structurile, sau care sunt relaţiile dintre neuronii care fac posibilă prelucrarea genială a informaţiilor şi apariţia geniului uman? Să

aibă oare geniile umane

contemporane nouă o “specie” de celule nervoase pe care nu le au oamenii de rând? Să apară, oare, la aceştia germenii materiei enizice de care vorbeşte Eugen Macovski în a sa teorie biostructurală a vieţii? Seria întrebărilor ar putea continua. Nu vom putea însă formula răspunsuri la astfel de întrebări. Rămân deocamdată întrebări retorice. Vom înţelege, urmărind evoluţia sistemului nervos în seria animalelor, că formaţiunile nervoase preiau 112

treptat

controlul integrării structurale şi funcţionale a organismului. Că se realizează treptat concentrarea şi centralizarea elementelor nervoase absolut la reprezentanţii tuturor încrengăturilor în evoluţia lor filetică. Că, odată cu evoluţia are loc diferenţierea şi specializarea de mare fineţe a neuronilor şi că această diferenţiere

duce la apariţia unor noi funcţii şi la creşterea

structurilor de prelucrare a informaţiilor biologice. Fie că este vorba de calmari sau de caracatiţe, de insecte sociale, de castori, de primate sau de om, creşterea heterogenităţii celulelor nervoase şi a interrelaţiilor dintre ele reprezintă secretul apariţiei unor structuri somatice integrative

şi

informative de excepţie. Dialogul semiotic dintre părţile constitutive ale organismului (celule, ţesuturi, organe, sisteme de organe) a avut o creştere proporţională cu diferenţierea celulară (cu apariţia unor noi “specii” de celule, din ce în ce mai

perfecţionate

în

ceea

ce

priveşte

prelucrarea

informaţiilor) şi cu stabilirea unor intrrelaţii cât mai complexe. Analizând aceste aspecte în contextul ecologiei somatice tindem să credem că secretul nu constă în diferenţierea de grad a habitatului în care îşi desfăşoară activitatea celulele, ci în diferenţierea celulară, în apariţia unor noi “specii” de celule, capabile să prelucreze la nivel superior informaţiile. Deci, diferenţierea subtilă 113

dintre

specii, pe

traiectoria evoluţiei, trebuie să fie dată de apariţia unor noi “specii” de celule nervoase. O “specie” nouă de celule nu solicită o restructurare macromoleculară deosebită. Necesită apariţia unor structuri din ce în ce mai eficiente în prelucrarea informaţiilor. Dacă facem o analiză a structurilor macromoleculare la om şi la maimuţele antropomorfe vom constata diferenţieri extrem de mici, de-a dreptul ridicole. Citocromul C, care are în structura sa 104 aminoacizi, se diferenţiază doar printr-un singur aminoacid la om şi la cimpanzeu. Doar atât de mică să fie diferenţa dintre om şi cimpanzeu? În privinţa citocromului C da. Nu aici trebuie să căutăm însă diferenţa. Aceasta trebuie căutată în structura funcţională a celulelor şi mai ales în dispoziţia lor spaţială, în citoarhitectonia tisulară. Tipurile noi de „specii” celulare şi mai ales interrelaţiile care se stabilesc între populaţiile de celule din biocenozele somatice

pot să ne

ofere răspunsuri pertinente la întrebările puse. Relaţiile dintre neuroni trebuie să fie de natură simbiotică, dar şi semiotică. Un neuron central poate face sinapsa cu 2000–3000 de neuroni. Informaţiile realizează circuite de-a dreptul fantastice. “Speciile” de neuroni trebuie să difere mult între ele şi după posibilităţile de formare de sinapse şi, mai ales după fertilitatea acestora. Cu cât sunt mai 114

multe sinapse şi mai variate, că atât posibilitatea de prelucrare şi de depozitare a informaţiilor creste. Care

sunt

mecanismele

care

asigură

progresul

biologic? În ce constă progresul biologic în evoluţia sistemului nervos

şi evoluţia animalelor în genere? Leroi Gourhan (în

Gestul

şi

cuvântul,

1983)

consideră

că

deschiderea

evantaiului cortical se realizează prin suprapunerea de creieri peste creieri, sau mai precis, în împănarea între structurile cerebrale vechi a unor structuri noi, cu o funcţionalitate ridicată, care realizează o prelucrare superioară a informaţiilor. Progresul se realizează, deci, prin apariţia de noi populaţii de neuroni, care au capacitatea de a asigura o prelucrare superioară a informaţiilor şi de a stabili conexiunile cele mai productive. Nu mărirea numărului de celule nervoase asigură progresul biologic. Un creier de maimuţă mai mare decât un creier uman ar rămâne tot un creier de maimuţă. Apariţia unor noi

populaţii

de

neuroni

cu

capacităţi

superioare

de

prelucrare a informaţiilor, fără a presupune excluderea altor populaţii, constituie un progres biologic real. În deschiderea evantaiului cortical la primate s-au împănat creieri peste creieri, ultimele formaţiuni având rol integrator crescut şi de inhibare

a

tendinţelor

impulsive

precedenţi. 115

controlate

de

creierii

Trebuie să considerăm că populaţiile noi de neuroni sunt, de fapt, “specii”

noi de neuroni, care deschid larg

dialogul semiotic nu numai între părţile componente ale corpului, ci şi cu universul înconjurător. Structura arhitectonică a creierului este asemănătoare cu structura gramaticii limbajului, asigurând coerenţa şi interpretarea corectă a tuturor informaţiilor. Considerăm că la om au apărut acele “specii” de neuroni care au făcut posibilă apariţia limbajului şi de aici a gândirii. Fără prezenţa acestor “specii” noi de neuroni nu este posibilă apariţia activităţilor spirituale. Putem considera că homosfera a generat, în ultimele etape ale evoluţiei sale sfera spirituală (noosfera), care realizează deschiderea omului către dimensiunile cosmice şi întâlnirea cu Spiritul Absolut. Activitatea creierului uman face posibilă şi o activitate mentală. Prin aceasta însă deschide poarta către aşa-numita ecologie mentală. Organismul este format din mai multe biomuri între care se stabilesc interrelaţii structurale şi funcţionale care concură la integralitatea complexului pe care îl numim organism sau homosferă. Desigur, toate subsistemele organismului depind unele de altele. Se detaşează, totuşi, un sistem integrator, biomul neuro-endocrin. Nu am pus în discuţie sistemul 116

endocrin, însă nuanţarea fină a

activităţii unor organe prin

intervenţia hormonilor este cunoscută. Sistemul

endocrin

este

bine

informat

asupra

evenimentelor care apar la nivelul unor organe sau, ca să folosim un termen ecologic, la nivelul unor ecosisteme somatice. Modularea funcţională a organelor are la bază un dialog semiotic foarte bine pus la punct şi coerent. Sistemul nervos formează o unitate funcţională cu sistemul endocrin. Sistemul nervos iniţiază o serie de activităţi, iar cel endocrin le potenţează şi le poate transforma în acţiuni de durată. De ce punem în discuţie aceste aspecte? Datorită

faptului

că,

abordând

cunoaşterea

organismului uman şi, în genere organismul unei fiinţe prin prisma conceptelor ecologice ni se deschid noi perspective, pe care nici nu le bănuiam şi de care trebuie să ţinem seama. Corpul uman funcţionează ca un tot unitar, asemenea întregului pe care îl formează biosfera, de aceea l-am considerat

ca

fiind

o

homosferă.

Aprofundând

însă

cunoaşterea organismului uman din punct de vedere ecologic ne dăm seama că toate sistemele ecologice care îl formează depind unele de altele în existenţa lor, însă nu numai atât. Trebuie să existe sisteme integratoare, care să armonizeze funcţionarea sistemelor componente şi să le canalizeze activitatea în vederea realizării programelor întregului. În 117

organismul uman biomul neuro-endocrin are rolul de integrare. Întrebarea este - prezintă şi biosfera sisteme integrative care să-i asigure păstrarea structurilor funcţionale şi integralitatea? Din momentul în care realizează un tot unitar trebuie să existe unele mecanisme sau structuri care să asigure funcţionarea biomurilor în aşa fel încât nici una din părţile sale componente să nu fie afectată. Ne întrebăm şi noi, ca şi susţinătorii teoriei “Gaia”, dacă totul pe care îl formează

planeta Terra nu funcţionează

asemenea unei fiinţe. Oare părţile componente ale ecosferei, biomurile cu toate complexele lor de ecosisteme nu depind unele de altele? nu se intercondiţionează reciproc? nu realizează o unitate funcţională coerentă? Dacă da, atunci trebuie să aprofundăm cunoaşterea structurii funcţionale a ecosistemelor somatice şi ale homosferei ca întreg, pentru a folosi experienţa acumulată în explicarea funcţionării biosferei şi a ecosferei. Este suficient să percepem existenţa unor programe proprii biosferei şi modul în care acestea sunt executate de subsistemele sale, ca să ne dăm seama că biosfera funcţionează coerent şi că prezintă mecanisme integratoare. Să ne imaginam că privim Pământul din spaţiul cosmic şi că putem vizualiza

marile migraţii

ale unor specii de

animale. Că vedem mişcări de trupe uriaşe care 118

asigură

conexiunile necesare între unele biomuri, conexiuni care conduc la păstrarea structurilor funcţionale ale acestora. Vizualizând aceste migraţii ne dăm seama că nimic nu este întâmplător în natură, că pe planetă există o continuă mişcare şi metamorfozare a ecosistemelor şi a biomurilor şi că gramatica naturii funcţionează perfect şi coerent, asemenea gramaticii limbajului. Chiar dacă vizualizând aceste migraţii şi transformări spectaculoase

şi

perpetue

ale

biosferei

nu

putem

să

descoperim existenţa unor structuri funcţionale integratoare trebuie, totuşi, să fim convinşi că acestea există şi că programele întregului sunt transmise părţilor componente şi executate. Conceptul de ecologie somatică ne deschide o nouă perspectivă în cunoaşterea structurii noastre funcţionale şi în protejarea ecosistemelor şi a biomurilor care ne edifică organismul. Am putea să ajungem să întocmim “cartea roşie” a unor specii de microorganisme care fac parte din structura noastră funcţională şi care sunt puse în pericol de dispariţie ca urmare a tratamentelor cu antibiotice sau a altor intervenţii nechibzuite. Să lansăm semnale de alarmă către medici şi farmacişti să intervină cu competenţă în tratarea noastră ca pacienţi pentru a nu provoca dispariţia unor specii din ecosistemele noastre somatice, astfel încât să ne pună sub 119

semnul întrebării propria noastră existenta prin dezorganizarea funcţională a biocenozelor interne.

120

ÎN LOC DE CONCLUZII Abordând organismul din punct de vedere ecologic ni se deschide în faţă un univers pe care nu-l bănuiam. De fapt sunt două aspecte care au fost criptice cunoaşterii noastre. Pe de o parte este vorba de un număr impresionant de microorganisme care trăiesc în organismul nostru şi îşi desfăşoară existenţa generând mii de generaţii pe parcursul existenţei noastre fără să ne afecteze grav organismul sau, mai mult decât atât, chiar să-l ajute. Se stabilesc relaţii de mutualism simbiotic. Deşi cei mai mulţi dintre biologi cred că mutualismul simbiotic este un caz excepţional, fără nici o importanţă generală în teoria evoluţiei, acest fenomen este chiar foarte răspândit. După cum avea să definească De Bary (1879) simbioza înseamnă “o viaţă împreună” a unor organisme diferite, indiferent dacă efectul este pozitiv sau negativ. Simbioza mutualistă are un colorit particular, dat de faptul că ambele specii au o adaptare mai mare când sunt împreună. Are o funcţie biologică importantă deoarece suplineşte anumite deficienţe ale partenerilor. În simbioză se ajunge adesea la un asemenea grad de conlucrare încât 121

simbionţii funcţionează ca o entitate autonomă şi nu ca organisme diferite. De altfel, nu numai simbioza nu este luată în seamă în explicarea mecanismelor evolutive. Abordarea semiotică a proceselor şi fenomenelor biologice deschide căi nebănuite în elucidarea unor aspecte mai criptice ale evoluţiei, însă nu a fost integrată pe deplin cercetărilor biologice. Simbioza

este,

probabil,

una

dintre

cele

mai

subestimate aspecte ale creativităţii evolutive. Concentrarea atenţiei numai asupra aspectului reproductiv al vieţii, al proliferării

genelor,

elimină

sistematic

toate

contextele

eterogene în care trăiesc organismele. Aceste contexte nu constau numai în interacţiuni materiale care sunt mediate de mediu. Astfel, simbioza trebuie văzută ca una din răspânditele modalităţi de integrare ecosistemică. Niels Jerne a folosit teoria competiţiei lingvistice a lui Noam Chomsky pentru a explica modul în care sistemul imun generează diversitatea anticorpilor în aşa fel încât repertoriul imun să fie capabil să recunoască orice antigen. După Chomsky capacitatea înnăscută de a construi fraze se realizează printr-un proces guvernat de regulile de generare a structurii superficiale a frazelor pornind de la structura lor profundă. Acest aspect s-a dovedit a fi relevant pentru problemele biologice. În lucrarea sa “Gramatica 122

generativă a sistemului imun”, laureatul Premiului Nobel a făcut o analogie între limbaj şi sistemul imun. El a considerat regiunile variabile ale anticorpilor (prin care antigenele sunt recunoscute) ca fiind fraze, nu cuvinte. Imensul repertoriu imun nu este aşadar un vocabular, ci o colecţie de fraze, specificate de anticorpi, capabile să recunoască total sau parţial orice frază specificată de antigene. Sistemul imun generează în interior anticorpi capabili să recunoască orice moleculă de antigen şi aceasta fără ca să o fi întâlnit vreodată, creând astfel o imagine internă a lumii exterioare. Claus Emmeche consideră că există sisteme de comunicare la toate nivelele naturii. Desigur că Emmeche are dreptate. Cum s-ar putea realiza complexul proces de imunitate fără comunicare între toate tipurile de celule pe de o parte şi între acestea şi întregul corp, pe de altă parte. Reacţiile imunitare se manifestă asemenea unui discurs semiotic, care conectează subiecţii într-un univers comun. În comportamentul lor subiecţii nu emit doar cuvinte sau fraze separate, ci realizează un discurs semiotic bazat pe o “gramatică generativă a sistemului imun” aşa cum, pe bună dreptate, consideră Niels Jerne. Cu siguranţă că evoluţia este mai tare restrânsă de discursurile

eco-semiotice

pe

cât

este

influenţată

constrângerile de dezvoltare şi de condiţiile de mediu. 123

de

În analiza integrităţii sistemelor biologice trebuie să se ţină seama şi de nivelul structurilor discursului eco-semiotic. Credem complexitatea

că şi

evoluţia

conţinutul

nu

maximizează

informaţional,

numai

probabil

că

maximizează şi interacţiunile semiotice şi chiar libertatea semiotică. Cu cât discursul eco-semiotic este mai bine înţeles şi mai bine conturat, cu atât libertatea sistemului biologic devine mai mare şi cu cât discursul eco-semiotic devine mai complex se naşte un grad de libertate mai mare faţă de mediu. Cu cât evoluţia favorizează stabilirea unor module interactive din ce în ce mai rafinate, cu atât ea tinde să deschidă calea pentru o multitudine de interacţiuni între părţile componente ale sistemului. Ceea ce analizăm la un om este funcţional pentru toate

animalele

metazoare,

desigur,

cu

un

grad

de

complexitate diferenţiat în funcţie de evoluţie. Libertatea semiotică reprezintă o caracteristică a vitalului. Este o proprietate emergentă şi trebuie să fie analizată în legătură cu nivelul adecvat. Libertatea semiotică a celulei descreşte atunci când celulele se asociază şi formează o colonie s-au un individ pluricelular. Ecologia somatică a corpului constrânge libertatea celulelor individuale, însă la nivelul organismului este un câştig enorm de libertate 124

semiotică. Cum ne-am putea explica altfel diferenţierea structurală şi funcţională a unor celule cvasiasemănătoare şi formarea unor ţesuturi atât de diferite? Prin diferenţierea celulelor şi a ţesuturilor organismele pluricelulare au dobândit o capacitate mai mare de a procura şi transmite mai departe informaţii, astfel încât să manipuleze porţiuni mai mari ale mediului, atât în timp cât şi în spaţiu, crescând aşa-numitul umvelt, cum precizează Jacob Exküll. Discursul eco-semiotic stă la baza relaţiilor dintre specii. Teoria speciaţiei ar trebui să ia în considerare şi dimensiunea semiotică a relaţiilor intraspecifice. Din punct de vedere semiotic ideea recunoaşterii proteinelor, şi a o mulţime de alte structuri şi de interacţiuni cu mediul local şi cel general influenţează sensul şi gradul evoluţiei unui sistem biologic. Organismele nu îşi creează numai o nişă ecologică, ci şi o nişă semiotică. Ele trebuie să fie capabile să utilizeze un set de informaţii chimice pentru a putea acţiona eficient. Este posibil ca în funcţie de adaptarea la cerinţele semiotice să fie hotărâtoare

replica

organismului

la

atacul

unor

specii

patogene. Între specii ca şi între celule se formează o reţea semiotică în funcţie de care biocenozele somatice prind contur. Dinamica evoluţiei trebuie să asigure o înţelegere 125

adecvată a reţelelor semiotice operative la nivelul fiecărui tip de ecosistem. Relaţia dintre celulele corpului se conturează ca un mutualism simbiotic. Întreaga situaţie presupune existenţa unui univers interpretativ comun sau al unui motiv comun. Armatele de apărare comunică între ele, îşi eşalonează şi coordonează acţiunile răspunzând la programele sistemelor superioare şi ale întregului care formează homosfera. Evoluţia are loc în teritoriul ecologic, de aceea evoluţia unei specii trebuie urmărită în strânsă corelaţie cu a speciilor cu care vine în contact. Este vorba de o coevoluţie. Teoria Sintetică a Evoluţiei n-a reuşit să integreze comportamentul comunicativ al animalelor în schemele sale explicative. Speciile nu trăiesc izolate, ci se găsesc într-o continuă interacţiune, o interacţiune semetică. Semnalele transmise de o specie sunt recepţionate şi interpretate de o altă specie (Acest lucru se aplică şi la celulele din corpul unui metazoar). Ele trebuie să fie capabile să utilizeze un set de semne pentru a supravieţui. Evoluţia metazoarelor este un proces al dezvoltării în trepte, şi al interacţiunii dintre tipurile de celule care au apărut în cursul procesului de edificare a organismului. Faptul

că

metazoarele

evoluează

datorită

unui

complex de interacţiuni epigenetice între diferite tipuri de 126

celule, este o dovadă că principalele modalităţi ale evoluţiei lor s-au materializat în mai multe variante în succesiunea milioanelor de generaţii. „Evoluţia metazoarelor este determinată de o continuă perfecţionare

a

celulelor,

ţesuturilor

şi

organelor,

care

îndeplinesc funcţii importante pentru indivizi, dar are drept consecinţă limitarea potenţialului de reproducere a celulelor” (Buss, 1987). Buss, 1987 considera că “Ontogenia trebuie să relegifereze interacţiunile care o guvernează”. El introduce noţiunea de ecologie somatică pentru a desemna dinamica întregului, prin care eventualele conflicte între diferite tipuri de celule şi individ sunt aplanate. Ecologia somatică ne facilitează însă mult mai mult înţelegerea de ansamblu a organismelor şi integrarea lor în mediu. Analizând din punct de vedere ecologic un organism metazoar descoperim un univers pe care trebuie să-l cunoaştem şi să-l interpretăm corect. Organismul metazoar nu reprezintă o individualitate singulară care se mişcă în timp şi spaţiu şi se integrează în mediu. Organismul metazoar se edifică pe seama naşterilor şi morţilor celulare şi pe impresionanta lor putere de diferenţiere 127

morfologică şi funcţională. Deşi pornesc de la una şi aceeaşi celulă, celula ou, deşi au absolut aceeaşi informaţie genetică (deoarece se divid prin mitoză), diferenţierea lor ajunge la paroxism. Unele celule ale organismului se găsesc la graniţa dintre celule şi indivizi. Jocul situaţiilor ţine de mediul somatic în care se găsesc acestea şi de rolul lor în organism. Toată

această

paletă

a

specializărilor

morfo-

funcţionale ale celulelor rămâne fără înţelegere dacă le extragem din contextul ecologic. Edificarea organismului nu se realizează însă numai pe baza celulelor proprii. Aici ni se dezvăluie un adevărat mister ecologic. Organismul uman este populat de sute şi chiar mii de specii de microorganisme şi nu numai, care formează un tot unitar. Organismul oferă microorganismelor o multitudine de habitate în care îşi pot desfăşura existenţa. Acestea, la rândul lor, acţionează benefic asupra organismului fiind interesate de asigurarea sănătăţii lui. Nu este vorba de un gest de altruism, ci de asigurarea sănătăţii propriei gazde. Relaţiile care se stabilesc sunt de mutualism simbiotic. Pentru elucidarea acestor probleme deosebit de complexe se impune să apelăm atât la dimensiunea ecologică cât şi la cea biosemiotică, ceea ce implică o nouă orientare în cercetarea biologică. 128

Omul nu a evoluat izolat. Şi nu-i vorba doar de om, ci de toate metazoarele. Şi numai metazoarele ci chiar şi protozoarele

au

evoluat

în

strânsă

conexiune

cu

alte

organisme. Este vorba de un proces de coevoluţie. Dacă nu suntem singuri în cosmos şi dacă nu suntem singurul stăpân al corpului nostru, atunci trebuie să avem grijă cum ne comportăm cu corpul nostru comun (al nostru şi al fiinţelor care ne populează), astfel încât să nu provocăm dezechilibre majore în ecosistemele noastre profunde, care depind de noi şi care ne asigură existenţa. Doamne! Ai grijă de noi şi de întregul cosmos viu pe care îl purtăm în noi!

129

BIBLIOGRAFIE 1.

Alexander, M., 1971 – Microbial Ecology, John Wiley and Sons Inc., New-York

2.

Baciu, I., 1997 – Fiziologie, Ed. did. şi ped.

3.

Buss, Leo, 1987 – Ontogenia trebuie să relegifereze interacţiunile care o

4.

guvernează, p. 97

Chomsky, Noam, 1968 – Language and Mind, Harcourt, Brace & World, New York

5.

Doroftei, Mircea, 1989 – Mecanismele homeostaziei sanguine, Ed. Dacia

6.

Gordon, H.A., Pesti, L., 1971 – The gnotobiotic animal is a tool in the study of host microbial relationship. Bactioral. Rev., 35: 390-429

7.

Hawking, Stephen A., 1988 – Structuralism and Semiotics, Univ. of California Press Berkeley

8.

Hungate, R.E., 1978 – Gut microbiology. Microb. ecology. Springer-Verlag, Berlin 258-264

9.

Jakobson, Roman, 1979 – Coup d’ocil sur le developpement de la sémiotique. Sémiotique. A Semiotic landscape, 3-18, Milano

10.

Mackowiak, P.A., 1982 – The normal microbial flora, New Engl. J. Med.: 307: 3-93 130

11.

Papilian, V.V., Roşca, Gh., 1977 – Tratat elementar de histologie, vol. I, Ed. Dacia Cluj-Napoca

12.

Pleasants, J.R., 1973 – Germ-free animals and their significance. Endeavour, 117: 112-116

13.

Reisser, W., Wiessner, W., 1984 – Autotrophic eukaryotic fresh-water symbionts. In Cellular interactions, springer-Verlag, 59-74

14.

Santa, N., Jitariu, P., 1970 – Fiziologia animalelor şi a omului. Ed. did. şi ped.

15.

Savage, D.c., 1977 – Microbial ecology of the gastrointestinal tract. Ann.. Rev. Microbial, 31: 107-133

16.

Savage, D.C., 1978 – Microorganisms and the gastrointestinal tract. Gastrointestinal microbiology: one opinion. Microb. ecology. Springer-Verlag, Berlin, 234-239

17.

Sturdza, S.A., 1968 – Contributions romaines à la connaisance de la distribution des bactériophages dans le milieux extérieur. Rev. Roum. d’Inframicrobial. 5: 145-162

18.

Van der Waaij, D., 1989 – The ecology of the human intestine and its consequences for outgrowth by pathogenes such as Clostridium difficile. Ann. Rev. Microbial, 43: 69-87 131

19.

Walker, N., 1975 – Nitrification and nitrifying bacteria. Sosl. microbiology, Londra, 181-192

20.

Zarnea, G., 1994 – Tratat de microbiologie generală, vol. V, Ed. Acad. Române.

132