Текст книги "Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий"

Месть микробов?

На первый взгляд может показаться, что между историями Рики и Дэниэла мало общего. В одном случае речь идет о смертельной инфекции, устойчивой к медикаментам, в другом – о троице опасных для жизни воспалительных заболеваний. Но корни обеих лежат, судя по всему, в нашей нынешней войне с микробами. За пятьдесят лет, прошедших с тех пор, как антибиотики нашли широкое применение, мы вывели породы с разной степенью устойчивости к антибиотикам среди всех известных возбудителей человеческих заболеваний. Отчасти это стало результатом того, что каждый раз, когда мы лечим инфекции, вызываемые тем или иным чужаком, мы подвергаем ковровым бомбардировкам микроорганизмы, в норме обитающие внутри нас. Мы также пичкаем антибиотиками наших сельскохозяйственных животных, и не только чтобы вылечить их от инфекций, но и ускоряя рост, чтобы снизить затраты на производство мяса и сократить время его производства. Некоторые из их высокоустойчивых бактерий тоже оказываются внутри нас через продукты, которые мы употребляем в пищу.

По ходу дела мы исчерпали возможности сотни с лишним различных антибиотиков, сделав устойчивость к ним одной из обычных проблем современной медицины в самых разных ее областях – от лечения детских ушных инфекций до совершенно неостановимых штаммов туберкулезной палочки. Подобно убийце Рики, стафилококковому штамму USA300, блуждающему теперь по всей Северной Америке, некоторые из этих супермикробов соединяют в себе устойчивость ко многим антибиотикам с крайне высокой болезнетворностью.

Тем временем иммунологи и другие медики-специалисты убедительно обосновали точку зрения, согласно которой корни нынешней беспрецедентной эпидемии воспалительных заболеваний связаны со вторым фронтом нашей давней войны с микробами – улучшением санитарных условий, от современных систем канализации и хлорирования воды до холодильников и технологий производства пищевых продуктов. Эти расстройства, которые до XIX века были редки, если вообще существовали, включают различные формы аллергии и аллергической астмы (происходящие оттого, что клетки нашей иммунной системы начинают реагировать на безвредные вещества из нашей пищи и окружающей среды), а также воспалительные заболевания внутренних органов вроде того, которым страдает Дэниэл. Резко растет в развитых странах и частота десятков аутоиммунных заболеваний, таких как сахарный диабет первого типа, волчанка, рассеянный склероз и ревматоидный артрит, каждое из которых развивается оттого, что иммунная система по ошибке разрушает здоровые ткани. Что характерно, все эти воспалительные расстройства остаются редкими в тех регионах, где люди по-прежнему живут в тесной связи с почвой, пьют нефильтрованную воду и едят минимально обработанную пищу, часто сохраняемую с использованием самых примитивных технологий.

А как обстоят дела с бактериями, полезными для нашего здоровья? Медицинские исследования, сосредоточенные в течение столетия исключительно на болезнетворных микробах, еще только начали углубляться в эту область. Экологи, напротив, уже давно поняли, что сама наша атмосфера и весь круговорот биогенных элементов в природе зависят от непрекращающейся деятельности царства бактерий. Линн Маргулис, известный специалист по эволюционной микробиологии, отметила: “На Луну – вот на что была бы похожа наша планета, не будь на ней микроорганизмов”. Не так быстро пришло понимание того, что бактерии доминируют также и на просторах человеческого тела, если судить по такому критерию, как число клеток. Эти крошечные одноклеточные организмы, покрывающие нашу кожу и выстилающие стенки нашего пищеварительного тракта и верхних отделов дыхательной системы, на порядок превосходят человеческие клетки числом (хотя и не размером). И оказывается, что это очень хорошо, потому что живущая в нашем теле и на его поверхности микрофлора образует что-то вроде защитной мульчи, издавна служившей нам лучшей защитой от инфекционных заболеваний. Кроме того, эволюция нашей иммунной системы научила ее терпимости к целому морю преимущественно безвредных бактерий, проходящих через наш организм вместе с пищей, водой и воздухом. Отсутствие их постоянного, обнадеживающего притока, судя по всему, приводит иммунную систему в состояние повышенной боеготовности, вызывая у нее отвратительную склонность открывать стрельбу по мирным соседям.

И все же никто не тоскует по тем временам, когда у нас не было антибиотиков и когда любой врач мог помочь лежащему в лихорадке пациенту едва ли не только тем, что сидел и ждал, доживет ли тот до утра. Точно так же ни один разумный человек не предложит променять улучшенные санитарные условия нашего времени на эпидемии холеры, дизентерии, брюшного тифа и бубонной чумы, которые начали убивать каждого десятого с возникновением цивилизации, порядка пяти тысяч лет назад. Вместо этого оформляется некоторый консенсус, согласно которому, только разобравшись в симбиотических аспектах наших давних отношений с микроорганизмами, можно найти надежные решения проблемы инфекционных заболеваний и в то же время исправить те нарушения равновесия, которые послужили причиной нынешней эпидемии аллергии, аутоиммунных заболеваний и других воспалительных расстройств.

Ясно, что непосредственные атаки на царство бактерий всегда были делом безрассудным, учитывая, как быстро эти организмы способны эволюционировать, обходя любые биохимические орудия, которыми мы пытаемся их бить. Сегодня многие ученые, вместо того чтобы поощрять эскалацию гонки вооружений, которую мы никогда не сможем выиграть, занимаются разработкой лучших подходов к этой проблеме, в том числе

• обучая врачей выбирать правильные “снайперские пули” антибиотика, вместо популярных “больших орудий”, как правило убивающих защитных бактерий нашего организма наряду с болезнетворными микробами;

• исследуя новые пути разработки лекарственных средств, направленные на ослабление вредоносного воздействия микробов без выработки у них устойчивости к медикаментам;

• изучая, почему во многих случаях из двух носителей одного и того же болезнетворного микроба лишь один оказывается болен. В эпоху, когда мы можем сравнить геном одного человека с геномом другого, у нас есть принципиальная возможность использовать результаты таких сравнений для разработки методов лечения, оставляющих микроба на месте, но вылечивающих пациента;

• прислушиваясь к задушевным биохимическим беседам между микроорганизмами, населяющими наше тело, и его собственными клетками, чтобы лучше разобраться в том, почему организм, наполненный правильными микробами, оказывается наделен крепким здоровьем.

Мы даже начали одомашнивать опасных микробов, подобно тому как наши предки когда-то сделали из волков животных, которые охраняют, а не режут наших овец. Этот многообещающий подход уже принес некоторые ранние плоды, такие как “пробиотический” аэрозоль для носа, насыщенный полезными бактериями, которые помогают предупредить развитие хронических ушных заболеваний у детей, или полученный методами биоинженерии штамм бактерий ротовой полости, предотвращающих, а не вызывающих развитие кариеса, или так называемая “вакцина из грязи”, которая, судя по всему, помогает при целом ряде хронических воспалительных заболеваний, при этом переключая иммунную систему в режим борьбы с раком. Некоторые ученые мечтают даже о “пробиотических” очищающих препаратах: моющих и чистящих средствах и аэрозолях, в состав каждого из которых будет входить определенный запатентованный набор защитных и полезных для здоровья микроорганизмов.

Но мы находимся на распутье. Призывы к мирному сосуществованию с микроорганизмами могут показаться наивными перед лицом нашей отчаянной нужды в новых антибиотиках для противодействия растущей угрозе устойчивых к медикаментам смертельных инфекций. Кроме того, представители нового поколения охотников за микробами начали использовать генетический анализ, или ДНК-дактилоскопию, прочесывая человеческий организм в поисках инфекций, о существовании которых мы даже не подозревали. Их теория, согласно которой в основе таких известных недугов, как артриты, пороки сердца или болезнь Альцгеймера, лежат скрытые инфекции, вполне может подтвердиться, по крайней мере отчасти. Опасность состоит в том, что открытие таких инфекций может послужить призывом к оружию, который вызовет масштабное усиление использования антибиотиков, прежде чем мы научимся на деле применять уроки, с таким трудом извлеченные из нашей первой Столетней войны с микробами.

Поэтому эта книга и посвящена истории нашей коэволюции с теми бактериями, с которыми неразрывно связано все наше существование, нашим принципиально изменившимся взаимоотношениям с ними, а также возможности все же найти пути сохранения здоровья и выживания в мире, который всегда был – и, несомненно, навсегда останется – миром микробов.

Часть 1
Война с микробами

Наступил 1910 год, самый славный год в жизни Эрлиха. В один из дней этого года он появился на научном конгрессе в Кёнигсберге и был встречен овацией. Эта овация была такой бурной и продолжительной, что казалось, Эрлиху не удастся приступить к докладу. Он сообщил о том, как была найдена в конце концов магическая пуля.

Поль де Крюи “Охотники за микробами” (1926)

От миазмов до микробов

Веронец Джироламо Фракасторо выделялся среди научных гениев редкой бесконфликтностью. Если медицинская теория входила в противоречие с его политической выгодой или интересами его покровителей, этот прославленный врач эпохи Возрождения всегда умел убедительно защитить ее, причем гекзаметром и на латыни. Практикующий врач по необходимости, поэт и ученый по призванию, он по праву гордился своим поэтическим трактатом Syphilis sive morbus gallicus, то есть “Сифилис, или французская болезнь”, опубликованным в 1530 году и получившим широкое признание¹. Хотя жители Европы в основном были склонны винить Колумба и его испанских моряков в том, что те завезли “большую оспу” из Нового Света, в названии эпической поэмы Фракасторо вина была удобно переложена на тогдашних врагов оккупантов Вероны Габсбургов (брачными узами связавших себя с Испанией). Даже новое название, предложенное

Фракасторо для этой болезни, было плодом политической эквилибристики. Он приплел в свою поэму историю пастуха Сифилиса, жителя Атлантиды, которого мгновенно исцелил глоток считавшейся лекарством смолы гваякового дерева – его кору Габсбурги в массе импортировали из Нового Света.

Но куда важнее было то, что медицинская терминология, использованная в поэме, ознаменовала собой поворотный этап в истории западной медицины, который определил ее движение в направлении прямой войны с миром микробов. Фракасторо был первым, кто письменно сформулировал мысль о том, что невидимые инфекционные частицы существуют в какой-то материальной форме. Он писал:

Но когда воздух ослабляется, то, поскольку в нем происходят различные и, можно сказать, бесчисленные сочетания разных видов гниения, в нем, несомненно, возникают бесчисленные начала и семена контагиев, обладающие различной и многообразной аналогией к предметам: одни – аналогией к плодам, другие – к посевам, третьи – к животным, а среди них одни, обладающие аналогией к одному виду животных, другие – к другому, одни – аналогией только к человеку; а среди людей, как было сказано, одни – обладающие аналогией к людям одного пола, сложения, натуры, другие – другого; а для данного человека одни – обладающие аналогией к одной части тела, другие – к другой и к данному соку и так далее до бесконечности².

Использованное Фракасторо слово “семена” отражало формирующиеся воззрения небольшого числа его современников. Эти просвещенные люди впервые усомнились в восходящем к Гиппократу представлении предыдущего тысячелетия, согласно которому все болезни происходят от нарушений равновесия между тремя “соками” нашего тела: кровью, слизью и желчью.

Надо признать, что прототипы микробов, описанные в стихах Фракасторо, были далеки от микроорганизмов, какими мы знаем их сегодня. Он использовал термины “семена” и “контагии”, подразумевая частицы, которые скорее сродни атомам, чем живым организмам, таким как вызывающая сифилис спиралевидная бактерия бледная трепонема (Treponema pallidum), в то время прокладывавшая себе путь по гениталиям европейцев от папского двора и до шотландских гор. Фракасторо также указывал на сочетания планет, которые будто бы могут оказывать “действие в величайшей степени”, из-за чего “в подчиненных им телах, особенно в воздухе, возникают великие новые начала поражения и контагиев”, одновременно заражая всю планету, что служило удобным объяснением, почему Колумб и его моряки заразились сифилисом в Новом Свете примерно в то же время, когда и в Старом Свете произошла вспышка этой болезни.

Сама идея заразности, то есть передачи болезни от человека к человеку, была, конечно, не новостью для Европы эпохи Возрождения. Европейские города еще столетием раньше начали вводить карантин для пораженных чумой, хотя и с невеликим успехом. А врачи Древнего Египта, Индии и Китая признавали неоспоримую заразность “малой” (натуральной) оспы, вызываемой вирусом, начиная с 3700 г. до н. э., если не раньше. Более того, всем древним обществам были известны заразные болезни, потому что именно скученность людей в условиях цивилизации и привела к их широкому распространению.

За миллионы лет, в течение которых люди и их предки существовали как охотники и собиратели, их популяции оставались слишком малочисленными, чтобы смертельная инфекция могла держаться долго или преодолевать ощутимые расстояния, прежде чем или всех погубить, или наделить всех выживших в популяции иммунитетом – что в любом случае приводило к исчезновению возбудителя болезни. Исключения составляли, в частности, микробы, для которых люди служат вторичным жилищем, обитающие прежде всего в таких животных, как насекомые (которым эти микробы не причиняют вреда). Быть может, самый древний и самый смертоносный из них – это переносимый комарами малярийный плазмодий, микроорганизм из группы простейших³.

Порядка тридцати пяти тысяч лет назад, когда племена Homo sapiens впервые переместились на север, за пределы Африки, они оставили позади многих своих тропических паразитов и в течение длительного периода наслаждались крепким здоровьем. Наскальная живопись доисторических скитальцев Европы не содержит и намеков на эпидемии. Нет их и в легендах древнейших народов Нового Света. Это не значит, что охотники и собиратели вели идиллическое существование. Из-за голода и травм их жизнь была короткой и жестокой, но люди тем не менее почти не страдали от инфекционных заболеваний.

Постоянные поселения сделали человеческую жизнь стабильнее за счет ежегодных урожаев, одомашненных животных и возможности укрываться за крепостными стенами. Но за это пришлось заплатить – скученностью и загрязнением воды. С приходом цивилизации микроорганизмы, умевшие хорошо себя вести, вдруг утратили свою почти полную монополию на человеческое тело, и среди микробов распространился новый стиль жизни – при нем болезнетворность стала окупаться, если только смертоносная бактерия могла рассчитывать на то, что кашель и другие выделения умирающих заразят воздух и воду, которыми пользуются тысячи людей, живущих в непосредственной близости друг от друга.

Эпидемиологи подсчитали, что популяции, включающей около полумиллиона людей, достаточно для постоянного поддержания инфекционной болезни – иными словами, для того, чтобы позволить вызывающему эту болезнь микробу непрерывно перескакивать с одного хозяина на другого раньше их смерти или полного выздоровления. Не случайно, что первое сохранившееся упоминание “мора” относится к первой цивилизации, достигшей этой критической отметки, – цивилизации шумеров, представленной вереницей из дюжины торговых городов в дельте Тигра и Евфрата, в юго-восточной части современного Ирака. Записанный четыре тысячелетия назад “Эпос о Гильгамеше”, шумерский вариант истории о великом потопе, содержит упоминания разрушений, которые вызывал Эрра, демон чумы, и которые были предпочтительнее ужасного потопа, потому что Эрра, по крайней мере, оставлял кое-кого из людей в живых, и их потомство вновь заселяло землю⁴.

Как и представители большинства других древних культур, шумеры приписывали приход чумы гневу богов и демонов. Поэтому лечение состояло в попытках умилостивить небеса. С развитием древней медицины внимание врачевателей переключилось с поиска причин на поиск способов облегчения симптомов. Например, традиция, восходящая к Гиппократу, полагалась на оценку нарушений равновесия между внутренними силами пациента (на что указывали лихорадка, образование гноя и другие симптомы) и последующее возвращение человека обратно к “равновесию” путем кровопускания, прочистки кишечника или стимуляции потоотделения. Не имело значения, чем именно было вызвано то или иное нарушение равновесия (избыток желчи, недостаток крови и т. п.), – лечение от этого не менялось.

Возможно, именно сифилис был тем серьезным ударом, который убедил европейцев в необходимости искать материальную, хотя и невидимую причину инфекционных заболеваний. Размеры бедствия, вызванного сифилисом в XVI веке, сегодня не так просто оценить, но болезнетворность его возбудителя сильно снизилась за столетия коэволюции человека и этого микроба. Сегодня только у одного из девяти человек, зараженных бледной трепонемой, развиваются симптомы достаточно очевидные, чтобы отправить больного к врачу. Сравните это с зияющими язвами, неотступной болью, слепотой, безумием и смертью, так часто изображаемыми в литературе и искусстве эпохи Возрождения.

Громкая слава поэмы “Сифилис”, до сего дня оставшейся самой знаменитой медицинской поэмой на свете, обеспечила Фракасторо известность и надежное покровительство, которые позволили ему оставить занятие политиканством и медицинскую практику. Обретя свободу, он написал не столь поэтичный, но намного более важный в научном плане трактат “О контагии, контагиозных болезнях и лечении”, опубликованный в 1546 году⁵. В этом трактате он изложил революционные основы своей контагиозной теории болезней, теперь проработанной более подробно:

• инфекционные заболевания всегда распространяются посредством невидимых контагиозных семян – seminaria contagionis;

• их распространение может идти тремя путями: contactu afficit (прямой контакт), fomite afficit (контакт с зараженными предметами) и distans fit (“на расстоянии”, например по воздуху);

• эти семена отличаются друг от друга: не все лихорадки одинаковы, и семена, в один год вызывавшие сифилис, не могут на следующий год взять и начать вызывать проказу;

• разные болезни требуют разных средств лечения, в том числе различных методов непосредственного подавления (“выжигания”) контагиозных семян в организме пациента. Например, как лекарство от сифилиса Фракасторо упоминает ртуть (жестокое средство, как выясняется, потому что оно убивает не только уязвимых бледных трепонем, но и большое число клеток человеческого мозга)⁶.

В течение почти четырех веков выделенная Фракасторо разновидность заражения “на расстоянии” описывалась посредством невнятной концепции миазмов, или “ядовитого воздуха”. Вера в миазмы вполне укоренилась к жаркому лету 1665 года, когда Лондон поразила Черная Смерть, или бубонная чума. Чтобы предотвратить распространение миазмов, лондонцы заколачивали гвоздями двери домов, где жили люди, пораженные чумой, а проходя мимо, прижимали к носу “кольца” (букетики) цветов, сильный аромат которых, как они надеялись, должен отогнать ядовитые пары⁷.

Настоящие же переносчики возбудителя этой болезни – крысы и сопутствующие им блохи – в массе размножались, процветая среди бытовых отходов, которые рабочая беднота выбрасывала из окон за неимением лучшего способа от них избавляться. К концу лета в Лондоне умерло более тридцати одной тысячи человек, или 15 % населения, а король со своим двором и почти все, кто мог себе это позволить, бежали из города. Сэмюэл Пипс, секретарь адмиралтейства, описал в своем дневнике запустение, в которое пришел Лондон ко дню его отъезда: “Но как мало людей я вижу теперь, а по тем, кто ходит по улицам, кажется, будто они уже покинули этот мир”⁸.

Несмотря на эти ужасные условия, тот самый год ознаменовался публикацией первой из множества научных книг, написанных “натурфилософами” из Лондонского королевского общества. Роберт Гук заполнил свою “Микрографию” рисунками фантастических структур, которые он увидел с помощью увеличительных стекол: фасетки глаза мухи, сидящую на человеческом волосе вошь, отдельные “клетки" (этот термин был предложен именно Гуком) на срезе куска пробки⁹.

Ни чума, ни война с Англией не смогли помешать проникновению части тиража “Микрографии" в Нидерланды, где эта книга приковала взор и восхитила торговца тканями Антони ван Левенгука¹⁰. Вдохновленный ею, Левенгук освоил мастерство шлифовки линз и изготовил первый из нескольких сотен микроскопов, с помощью которых он в итоге и открыл мир микроскопических организмов. Самыми первыми открытиями Левенгука стали великаны этого мира: одноклеточные водоросли и простейшие, обитавшие в болотах неподалеку от его дома¹¹. Но ни одно из самых поразительных его открытий не могло сравниться с тем, которое он сделал в 1683 году, когда решил с помощью своих микроскопов, сила увеличения которых все возрастала, изучить самого себя. В письме, датированном 17 сентября 1683 года, он описал тот безумный зоопарк, который он увидел в смеси собственной слюны и зубного налета, и приложил к этому письму рисунок, ставший теперь знаковым для микробиологии:

При этом я почти все время наблюдал, с превеликим удивлением, что в указанном веществе было множество крошечных зверушек, весьма изящно передвигавшихся. Представители самой крупной разновидности имели форму как на рисунке А. Они двигались очень уверенно и быстро и проносились в толще воды (или слюны), как в толще воды проносится щука. Эти существа были почти всегда немногочисленны. <…> Представители второй разновидности имели форму как на рис. B. Они нередко крутились, как юла, и то и дело двигались по траекториям вроде той, что соединяет точки C и D. Такие существа были намного многочисленнее. Третьих я не смог представить на рисунке, потому что временами они казались удлиненными, но вскоре выглядели уже идеально круглыми. Эти существа были так малы, что казались мне не крупнее, чем показано на рис. E, но вместе с тем двигались вперед так проворно и так зависали вместе, что можно было представить, что это большой рой комаров или мух, которые то покидали его, то залетали обратно. Этих последних, как мне казалось, было несколько тысяч на каплю воды или слюны не больше песчинки¹².

Ни Левенгук, ни его почтенные лондонские корреспонденты не думали, что открытые им фантастические “зверушки” были сколько-нибудь вредоносны, и мнение это в основном было справедливым. Крепкое здоровье, которое Левенгук сохранил к среднему возрасту, казалось тому достаточным подтверждением. У него даже все зубы были на месте. Более того, сама мысль, что такие миниатюрные существа в состоянии кому-нибудь повредить, показалась бы смехотворной. Как отметил сам Левенгук, даже маленький глоток горячего кофе или винного уксуса мог привести к тому, что зверушки на поверхности его зубов “тотчас падали замертво”¹³. В течение следующего столетия микробиология оставалась маргинальной наукой: она интересовала только тех натуралистов, кому приходилось описывать обитателей этого богатого нового царства живой природы и давать им названия.