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

Второе рождение микробной теории

Конец XVIII века ознаменовался открытием в Европе первых родильных домов и отделений – великим достижением здравоохранения, что по замыслу должно было принести пользу и богатым и бедным. Но те же времена оказались также периодом повышенной смертности от пуэрперальной (или послеродовой) горячки, которая разнеслась по ставшим популярными родильным отделениям и погубила тысячи людей. Что и неудивительно, так как врачи и акушерки постоянно переходили от заболевших к здоровым роженицам, вводя инфицированные руки и инструменты в открытые и израненные родовые пути и матки. Но идею, что медицинские работники могут распространять инфекцию, разделяли немногие и всячески замалчивали многие. Дело в том, что эта спорная концепция могла стоить не одному врачу карьеры.

Первым, кто ее высказал, был шотландский хирург Александер Гордон. В 1795 году он писал в своем “Трактате об абердинской эпидемии пуэрперальной горячки”¹⁴.

У меня имеются неоспоримые доказательства того, что причиной этой болезни послужила особая контагия, или инфекция <…> [поскольку]эта болезнь поражала лишь тех женщин, у которых проводили осмотр или принимали роды врачи или о которых заботились сестры, перед тем работавшие с пациентками, страдающими этой болезнью.

Гордон также отметил сходство между похожим на молоко веществом, находимым в матках женщин, умиравших от пуэрперальной горячки, и гнойными выделениями, наблюдаемыми при роже или нагноениях ран. Он указывал, что “если хирург, препарируя путридное [содержащее гной] тело, царапает себе палец, там возникает нагноение”. Способ лечения пуэрперальной горячки, который предлагал Гордон, был почти что средневековым: извлечение кровопусканием полутора пинт крови у женщин, которые во многих случаях уже потеряли немало крови в результате кровотечений во время родов. Но предложенный им способ предотвращать распространение этой болезни был совершенно правильным:

Одежду и постельное белье пациенток следует либо сжигать, либо основательно очищать, а сестры и врачи, работавшие с пациентками, страдающими пуэрперальной горячкой, должны тщательно мыться и должным образом окуривать [дымящейся серой] свою одежду, прежде чем надевать ее снова.

Сходные меры уже принимались для остановки вспышек кори и натуральной оспы, которые, как считалось, порождались миазмами, а затем передавались от человека к человеку.

Гордон оказался первым из целой череды врачей, которые оскорбили больше людей, чем убедили, доказывая необходимость мытья рук и обеззараживания. Полстолетия спустя по другую сторону Атлантики юный Оливер Уэнделл Холмс безуспешно пытался заставить врачей признать инфекционную природу пуэрперальной горячки. Отвергнутый всеми как еще один сумасшедший “врач-контагионист”, четыре года спустя, в 1847-м, он оставил медицинскую практику и стал преподавать в Гарварде, а также снискал себе мировую славу блистательного литератора, в то время как о его медицинском открытии все прочно забыли¹⁵.

В тот же год, когда Холмс оставил медицинскую практику, венгерский врач Игнац Земмельвайс представил убедительные доказательства справедливости выводов Гордона и Холмса. Работая в знаменитой Общей больнице города Вены, он сумел обратить вспять стремительный рост заболеваемости послеродовой горячкой, настояв на том, чтобы врачи и студенты, проводившие вскрытия, тщательно очищали руки хлорной известью (отбеливающим порошком), прежде чем принимать роды у женщин. Но по ходу дела этот хмурый и нелюбезный венгр так оскорбил своих венских коллег, предполагая за ними преступную небрежность, что они дружно обратились против него. Лишенный в 1850 году полномочий, позволявших ему проводить свои исследования, Земмельвайс вскоре уволился с медицинского факультета Венского университета и вернулся к себе на родину, в Венгрию, где у него началось психическое расстройство. Новые венские роженицы, чей несостоявшийся спаситель оказался в сумасшедшем доме, опять начали умирать. По жестокой иронии судьбы, изолированный от общества Земмельвайс тоже умер от тяжелого заражения крови, скорее всего развившегося из-за порезанного пальца в ходе одного из последних вскрытий, которые он проводил на медицинском факультете.

К тому времени многие европейские и американские врачи разделились на два лагеря: контагионистов, защищавших микробную теорию, и гигиенистов, продолжавших держаться за концепцию миазмов, дополненную оговоркой, что этот “ядовитый воздух” порождается грязью и разложением.

Рядом исследователей, принадлежавших к лагерю контагионистов, было отмечено присутствие в пораженных тканях микроорганизмов. Но многие отвечали на это, что даже если бактерии и правда присутствуют в крови и тканях больных, они не вызывают самих болезней, а лишь зарождаются (самопроизвольно) в мертвых и умирающих тканях¹⁶. Даже прославленный прусский зоолог Христиан Эренберг, который в 1847 году предложил сам термин “бактерия” (образованный от греческого baktron – “палочка”), утверждал, что смотрит “с неодобрением на новомодную идею, будто микробы могут вызывать болезни”¹⁷. И все же немногие из тех, кто занимался медицинскими исследованиями, не оставляли подозрений, что за инфекционными заболеваниями могут стоять некоторые разновидности микроскопических жизненных форм. В 1770 году английский врач Бенджамин Мартен писал:

Первоначальная и неотъемлемая причина [туберкулеза], по поводу которой одни удовлетворяются тем, что именуют ее серьезным нарушением соотношения соков, другие – соленой желчностью, третьи – особым брожением, а четвертые – злокачественной жидкостью, может, вероятно, быть каким-то определенным видом Animalculae [“зверушек"], то есть удивительных крошечных живых существ, которые из-за особенностей их строения или из-за каких-то своих вредоносных частей враждебны нашей природе¹⁸.

Далее Мартен признал, что его новая теория “несомненно, покажется странной превеликому множеству людей”. На самом деле подобные причудливые идеи в то время уже стали предметом постоянных насмешек, о чем свидетельствует написанная Сэмюэлом Футом в 1768 году комедия “Дьявол на двух палках”. В этой пьесе дьявол в обличье “доктора Хеллбора”, новоявленного президента Лондонского медицинского колледжа, приглашает присутствующих врачей и сановников взглянуть в микроскоп на “маленьких существ, похожих на желтых мух”, которые, как он открыл, служат причиной всех болезней. Какое же доктор Хеллбор предлагает лечение?

Я даю каждому пациенту две целых и одну пятидесятую часть скрупула овариев, то есть яиц, паука, пищеварительные силы перебрасывают их в секреторные органы, где они отделяются от пищевых частиц, а затем попадают в органы кровообращения, где, найдя подходящий нидус, то есть гнездо, они выходят из состояния покоя и оживают, а ожив, распознают мух, свою естественную пищу, и немедленно набрасываются на них, истребляя их породу в кровотоке и восстанавливая здоровье пациента.

Что же до избавления от самих пауков, то доктор Хеллбор уверяет врачей, что

они, знаете ли, умирают в отсутствие питания. Затем я посылаю пациента в Брайтхелмстоун, где пара погружений в соленую воду позволяют ему смыть из своей крови всю паутину¹⁹.

Контагионисты оставались предметом насмешек даже столетие спустя, когда прославленный немецкий патолог Якоб Генле из Гёттингенского университета формулировал эту проблему для своих студентов следующим образом: “Прежде чем микроскопические формы можно будет считать причиной инфекций, должно быть показано их неизменное присутствие в инфекционном материале, откуда они должны быть выделены, и их сила [способность вызывать заражение] должна быть проверена”²⁰.

В 1876 году бывший студент Генле, Роберт Кох, начал выполнять одно за другим сформулированные профессором требования доказательства, или “постулаты”, которые сегодня связывают с именем младшего исследователя. Кох проводил свои опыты на бактерии Bacillus anthracis, возбудителе сибирской язвы, а также на Mycobacterium tuberculosis, возбудителе туберкулеза. Он неоднократно продемонстрировал, что этих бактерий можно выделять из крови или мокроты зараженных животных и пациентов, выращивать в лабораторных условиях, а затем вводить здоровым лабораторным животным, вызывая у них соответствующее заболевание.

Соперник Коха на научном поприще французский химик Луи Пастер к тому времени уже показал, что переносимые по воздуху микроорганизмы могут нарушать правильный ход брожения при производстве вина и пива, и это заставило его предположить, что переносимые по воздуху микробы могут сходным образом вызывать “загнивание” открытых ран. Идеи Пастера так впечатлили английского хирурга Джозефа Листера, что начиная с 1865 года он стал окунать перевязочные материалы и хирургические инструменты в обеззараживающий раствор карболовой кислоты – и даже лить эту едкую жидкость непосредственно в раны пациентов. Хотя Листер и уступал в мастерстве величайшим хирургам того времени, он быстро снискал мировую славу беспрецедентно высокой выживаемостью своих пациентов. За следующие лет десять добродушный и благовоспитанный Листер сумел убедить значительную часть западных медиков начать использовать антисептики и асептические методы проведения хирургических операций.

Тем временем Пастер понял, что, прежде чем все поверят в распространение болезней микробами, физически передающимися от одного человека к другому, кому-то нужно опровергнуть стойкое убеждение, что микробы зарождаются самопроизвольно. Один из профессоров, у которых учился Пастер, Антуан Балар, помог ему придумать эксперимент, позволивший сделать именно это. Пастер залил в ряд стеклянных колб некоторое количество бульона, стерилизовал и колбы и бульон нагреванием, а затем с помощью горелки вытянул горлышко каждой из этих колб, так что оно образовало тонкий изгиб, по которому в колбу мог проходить воздух, но не могли попадать частицы пыли вместе с их невидимой ношей из микроорганизмов. Рисунок пастеровской “колбы с лебединой шеей” стал одним из самых известных изображений в биологии.

Как и предсказывал Пастер, бульон оставался прозрачным до тех пор, пока он не отламывал стеклянное горлышко, тем самым пропуская в колбу пыль, переносящую микробов. После их попадания в бульон тот вскоре становился мутным. Так Пастер не только доказал, что микроорганизмы не могут самопроизвольно возникать из стерильного вещества, но и продемонстрировал, что они незримо присутствуют в окружающем нас воздухе.

После этого Пастер показал, что нагреванием можно убивать также болезнетворных бактерий, содержащихся в пище и воде. Его метод пастеризации молока сразу же резко сократил распространение туберкулеза от зараженных коров и молочниц. Подход, основанный на микробной теории, и формирующиеся представления об иммунной системе также подстегнули развитие методов получения вакцин. Пастер и другие ученые нашли способы ослаблять, или аттенуировать, бактерий и вирусов, так что они сохранялись в организме достаточно долго, чтобы у человека выработался иммунитет, но при этом не вызывали у него серьезного заболевания. Такой способ позволил ему, в 1881 и 1882 годах, получить действенные вакцины против бактерии сибирской язвы и вируса бешенства. А в 1890 году сотрудник лаборатории Коха Эмиль фон Беринг получил первые противотоксические сыворотки, которые быстро обучали иммунную систему уничтожать токсичные вещества, вырабатываемые микробами Corynebacterium diphtheriae и Clostridium tetani, возбудителями дифтерии и столбняка соответственно.

Первым охотникам за микробами еще не удалось найти принципиальных различий между предельно простыми прокариотическими клетками бактерий (которым и посвящена эта книга) и более крупными и сложнее устроенными эукариотическими клетками таких микроскопических паразитов, как простейшие (например, возбудителей малярии, лямблиоза и амёбиаза) и грибы (например, возбудителей молочницы и стригущего лишая), которые встречаются намного реже²¹. Кроме того, они ошибочно полагали, что вирусы – это тоже болезнетворные микроорганизмы, только слишком маленькие, чтобы их можно было разглядеть даже в самый мощный из микроскопов того времени. Теперь мы знаем, что вирусы – это неживые частицы, состоящие из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) в белковой оболочке, которые проникают в наши клетки и там по ошибке копируются в огромных количествах, запуская новый виток инфекции. Но эти различия не имели большого значения для профилактики инфекций путем стерилизации, вызывающей не только гибель микробов, но и химическую денатурацию вирусов. Вакцины тоже оказались действенным средством как против живых организмов, так и против вирусов, потому что принцип их работы состоит в том, чтобы предупреждать иммунную систему – она должна быть готова немедленно отреагировать на характерный белок или иной химический маркер, связанный с определенным микробом, вирусом или любым другим потенциально опасным веществом, например с дифтерийным токсином.

Гигиенисты

По иронии судьбы, главный прорыв, приблизивший избавление цивилизации от череды смертельных эпидемий, сделали представители лагеря, не верившего в микробов. Великое пробуждение санитарии в середине XIX века началось, когда высшие слои общества в Лондоне, Париже и Нью-Йорке забеспокоились по поводу возрастающей скученности жизни в городских трущобах, где выгребные ямы, открытая канализация и гниющие отходы стали, на их взгляд, рассадником миазмов. Предполагалось, что ядовитый воздух самопроизвольно возникает из грязи и разложения, а затем еженощно переносится в фешенебельные районы. Городские власти стали разворачивать уборку мусора во всех углах и нанимать инженеров для перепланировки систем канализации. Даже священнослужители приняли участие в этой кампании, ссылаясь на богослова XVIII века Джона Уэсли, который убеждал своих прихожан среднего класса “учить всех бедных, которых вы посещаете, <…> еще двум вещам, с которыми они обычно плохо знакомы: усердию и чистоплотности”²².

Школа здравоохранения, основанная на принципе “чистоплотность сродни благочестию”, обрела своего самого успешного поборника во время Крымской войны в лице прославленной “леди со светильником” – Флоренс Найтингейл. В 1854 году, после скандальных известий об условиях, царивших в военно-полевых госпиталях, она вместе с тридцатью с лишним помощницами, сестрами милосердия и монахинями, отправилась в Скутари (теперь это Ускюдар в современной Турции), чтобы заботиться о раненых английских солдатах. Хотя она отчитывалась непосредственно перед британским военным министром, Флоренс писала, что работает “кухаркой, экономкой, уборщицей <…> и прачкой” и видит свою личную миссию в том, чтобы уничтожить миазмы, убивавшие намного больше солдат, чем пули или штыки”.

В письме к своей матери Флоренс хвалилась тем, что избавила свои палаты от холеры, поместив в каждом углу по мешку хлорной извести, как будто само присутствие обеззараживающего вещества уже каким-то образом очищало воздух от отравы. Она также приписывала снижение частоты заражений введенной ею практике “закапывать дохлых собак и белить зараженные стены, потому что то и другое служит причиной массового развития лихорадки”²³. Хотя она и неправильно понимала, кто настоящий враг ее госпиталей, но, денно и нощно заботясь о чистоте, добилась заметного снижения частоты заражений, и ее воспоминания “Как нужно ухаживать за больными”, опубликованные в 1859 году, стали международным бестселлером.

Но если Англия дала миру героиню борьбы за гигиену, то Соединенные Штаты, в свою очередь, породили другого великого поборника чистоты – полковника Джорджа Уэринга, напоминавшего германского кайзера тем, что на радость художникам-карикатуристам он вощил свои тонкие белые усы, делая их прямыми и торчащими словно по стойке “смирно”. Получив гражданское инженерное образование, Уэринг дослужился до полковника во время Гражданской войны, а в годы послевоенного восстановления стал членом Национального совета по здравоохранению и ездил по стране, консультируя городские власти по вопросам строительства воздухонепроницаемых бетонных систем канализации, что, как он утверждал, позволяло предотвращать истечение газообразных миазмов²⁴. В действительности канализационные системы Уэринга творили свои чудеса за счет того, что не допускали попадания отходов человеческой жизнедеятельности в питьевую воду. Тем самым они обеспечивали беспрецедентный уровень защищенности от таких смертельных желудочно-кишечных заболеваний, как холера, дизентерия и брюшной тиф. И по справедливости стали для всего мира образцом современных гигиеничных канализационных систем.

Но вклад полковника Уэринга в улучшение санитарных условий этим не ограничился. В 1895 году, во время непродолжительного правления мэра-рефоматора Уильяма Стронга, Уэринг занялся очисткой города Нью-Йорка. Он обнаружил городские улицы “почти неизменно в грязнейшем состоянии. В сырую погоду они покрывались слякотью, а в сухую воздух наполнялся пылью. <…> Всевозможный мусор, отходы и выброшенная зола валялись по улицам и в жаркую погоду издавали зловоние, выделяя гнилостные органические вещества, <…> и следы черного разложения были видны и слышны повсюду”²⁵.

Составленное Уэрингом описание подтверждается фотографиями Манхэттена тех лет, демонстрирующими улицы, по колено заваленные навозом, разлагающимся мусором и трупами животных – не только собак и кошек, но даже городских рабочих лошадей, падеж которых в упряжках достигал, по имеющимся оценкам, пятнадцати тысяч голов в год. Повсюду кружили мухи. А немногие существовавшие канализационные трубопроводы сбрасывали неочищенные сточные воды непосредственно в гавань и в реки, со всех сторон огибавшие Манхэттен.

Несмотря на свою нетерпимость в отношении политиков, Уэринг умел воодушевлять общественность. Он сделал символом отдела улучшения санитарных условий каду-цей (жезл врача) и наклеил его на сотни блестящих новых повозок для уборки мусора. А свою новую армию из семи тысяч трехсот уборщиков он одел в сияющую белую униформу, напоминавшую скорее костюмы военных санитаров, чем спецодежду мусорщиков. В газетах писали, что когда Уэринг впервые вывел облаченные в униформу отряды “белых крыльев” на городской парад, толпы людей собрались, чтобы посмеяться, и остались, чтобы повосхищаться. “Его метла спасла больше жизней в переполненных многоквартирных домах, чем целый полк врачей”, – писал впоследствии журналист и борец с коррупцией Якоб Риис²⁶. Уэринг завербовал для участия в своей кампании даже городских детей, организовав детскую лигу улучшения санитарных условий. Под лозунгом “Чистоплотность заразительна” нью-йоркский городской отдел здравоохранения вручал значки, удостоверения, белые шапочки и призы тысячам детей, которые давали торжественные обещания, пели песни, вычищали школьные дворы и добивались от своих семей соблюдения “современных санитарных правил”.

В 1897 году, когда к власти в Нью-Йорке вернулось политическое общество Таммани-холл, Уэринг подал в отставку. Но в конце своего непродолжительного правления он мог по праву похвастаться: “Нью-Йорк теперь целиком и полностью чист”. Город стал одним из самых чистых, если не самым чистым, во всем мире. Важнее же всего то, что в своем последнем отчете Уэринг мог отметить:

Для сравнения со средней смертностью 26,78 %, отмечавшейся в 1882–1894 гг., в 1895 г. смертность составила 23,10, в 1896 г. – 21,52, а в первой половине 1897 г. – 19,63. Если последний показатель сохранится на протяжении всего года, это будет означать, что в городе будет отмечено на 15 000 смертей меньше, чем было бы, если бы смертность сохранилась в основном на уровне средней за предшествующие 13 лет²⁷.

Коммунальное водоснабжение и канализационные системы привели также к широкому внедрению внутренних трубопроводов, обеспечивших людей как чистой водопроводной водой, так и домашними туалетами со смывными бачками. Внутренние трубопроводы, уже широко распространившиеся в Северной Европе, постепенно становились все популярнее, проникая из северо-восточных штатов в южные и западные и из городских кварталов в сельские районы.

Чудеса улучшения санитарных условий во многом разорвали порочный круг эпидемий инфекций, передающихся через воду, которые начались в результате скученности еще во времена возникновения цивилизации. Наряду с достижениями медицинской гигиены (обеззараживанием хирургических инструментов и перевязочных материалов), этим во многом и объясняется отмеченное в развитых странах увеличение продолжительности жизни почти вдвое: в США средняя продолжительность выросла с 38 лет в 1850 году, когда начались первые реформы в области общественной гигиены, до 66 лет в 1950-м, непосредственно перед началом широкого применения антибиотиков²⁸.