Текст книги "Дикий мир нашего тела. Хищники, паразиты и симбионты, которые сделали нас такими, какие мы есть"

Глава 6
Мне нужен мой аппендикс (как и моим бактериям)!

11 сентября 1942 года Дину Ректору из Шатокуа, что в штате Канзас, стукнуло девятнадцать. День рождения праздновали на глубине сотни футов под водой. Над головой Ректора, кроме миллионов фунтов воды, находились еще и японские эсминцы, охотившиеся за американскими субмаринами, в одной из которых и находился Ректор. Подводники надеялись, что стальной корпус убережет их и от воды, и от вражеских торпед. Дин впервые встречал свой день рождения подобным образом.

Впрочем, праздник продолжался недолго. К утру парню стало так плохо, что он подумал, что умирает. Дина Ректора и его сослуживцев окружало множество опасностей, но на этот раз восстали внутренние демоны. Боль усилилась настолько, что Дин не смог сдержать стон. Один из моряков предположил, что у Ректора просто грипп. Может быть, это ностальгия, предположил другой. Но Ректор стонал все сильнее, и в конце концов все осознали беспощадную истину – у парня был аппендицит.

Аппендицит может угрожать жизни даже в обычных условиях, но условия, в которых находился Ректор, трудно назвать обычными. На борту субмарины не было оперирующего хирурга, и найти его на таком расстоянии от родины, да еще в окружении японцев, было просто нереально. Парень нуждался в операции, но кто будет ее проводить? Официально корабельным хирургом числился Уилер Б. Лайпс, но на самом деле все его врачебные навыки ограничивались умением работать с электрокардиографом. Командир попросил Лайпса прооперировать Ректора, но Лайпс отказался, и тогда командир попросту приказал ему это сделать. Причин для колебаний у Лайпса было более чем достаточно. Не говоря уже о полном отсутствии хирургического опыта, он не знал, как долго действует эфир, где в человеческом теле находится аппендикс, и не имел ни малейшего представления о том, какую кухонную утварь можно использовать в качестве хирургических инструментов. Но приказ есть приказ, и Лайпс начал готовиться к операции.

Собравшись с духом и собрав подходящие инструменты, Лайпс приступил к делу. Парня уложили на стол в офицерской кают-компании. Стол оказался «такой длины, что голова и ноги Ректора как раз доходили до его краев и не свешивались с него». Лайпс склонился над Ректором, нервно листая медицинский учебник. (Скорее всего, он искал рисунок, на котором была бы обозначена топография пораженного органа.) Вместо хирургической маски Лайпс натянул чайное ситечко. Своим добровольным ассистентам он выдал ложки, которые должны были служить крючками и ранорасширителями. Ассистенты в полной готовности встали по обе стороны от пациента. Затем, как позже было сказано в опубликованной в Chicago Daily News статье, Лайпс наклонился к Ректору и сказал: «Слушай, Дин, я никогда раньше не делал ничего подобного». У Ректора округлились глаза, а Лайпс, «следуя старинному хирургическому правилу, прижал кончик мизинца к втянутому пупку, а большой палец установил на гребне подвздошной кости, после чего указательный палец сам уткнулся в точку, где надо было выполнить разрез».

Удаление аппендикса – самая распространенная хирургическая операция. Довольно часто, как в случае с Дином Ректором, аппендэктомия становится необходимой неожиданно и в самых неподходящих условиях. Придя на работу, понаблюдайте за своими коллегами. Возможно, кого-то из них несчастный случай лишил глаза. Вы не увидите ни одного, у кого не было бы сердца, но я готов биться об заклад, что у многих нет аппендикса. Этих людей, лишенных червеобразного отростка, вы не выделите из общей массы; на их коже нет стигм или каких-либо других страшных последствий аппендэктомии. Возможно, что аппендикса нет и у вас. Но независимо от этого было бы уместно задать вопрос: если аппендикс причиняет людям так много неприятностей, а его отсутствие куда менее заметно, чем отсутствие штанов (на это вы бы обязательно обратили внимание, взглянув на коллегу), то зачем он нам вообще нужен? Ответ, как мы увидим дальше, имеет отношение к нашим кишечным микробам и к истории нашей эволюции. Аппендикс имеет смысл только в контексте нашего эволюционного прошлого, но члены экипажа подводной лодки едва ли в тот момент размышляли над этими проблемами. Люди смотрели на Дина Ректора, который, широко раскрыв рот, громко стонал.

Лайпс, собравшись с духом, сделал разрез.

Аппендикс – это отходящий от слепой кишки продолговатый кусок плоти размером с мизинец. Однако, несмотря на свой малый (относительно других органов) размер, он все же достаточно велик и заслуживает отдельного описания. На вопрос о том, что делает в организме аппендикс, можно дать очень распространенный ответ. Сердце качает по сосудам кровь. Почки очищают ее и регулируют артериальное давление. Легкие поглощают из воздуха кислород и выделяют в атмосферу углекислый газ. Что же касается аппендикса, или червеобразного отростка, то он, кажется, просто висит, как и положено слепому отростку. За триста лет, прошедших после первого удаления аппендикса у живого человека, этому небольшому органу приписывали массу способностей – иногда сверхъестественных, но по большей части банальных. Возможно, аппендикс является частью иммунной системы. Возможно, он играет какую-то роль в нервной регуляции. Может быть, он секретирует гормоны и влияет на работу мышц. Но в принципе в медицинской науке преобладало мнение, что аппендикс в организме не делает вообще ничего. Это рудимент, такой же, как соски у мужчин или кости задних конечностей у кита; то есть заметный, но никому не нужный пережиток прошлого[53]53
  Даже в статьях, в которых аппендиксу отводили какую-то биологически важную роль, она была описана весьма смутно и неопределенно. Например, в опубликованной в 2001 году в журнале Scientific American статье авторы делают следующий вывод: «Растет число данных, указывающих на то, что аппендикс играет важную роль в функционировании иммунной системы», но при этом даже не пытаются предполагать, в чем именно заключается эта роль.


[Закрыть]. Это неверный ответ, но вплоть до недавнего времени мы об этом не знали.

История наших попыток понять, в чем заключается функция аппендикса, началась задолго до операции Лайпса, но в этой истории было больше предположений, чем истинного понимания. Главным доказательством того, что аппендикс является обычным рудиментом, служил тот факт, что после его удаления с людьми не происходит ровным счетом ничего. Это считалось логически обоснованным окончательным доказательством. Хирурги (а в случае Лайпса – техники кабинета ЭКГ) удалили миллионы аппендиксов. За результатом они наблюдали приблизительно так же, как вы могли бы наблюдать за результатом удаления ненужного бревна из стены вашего загородного дома. Если дом после этого не рухнул, то вы испытываете громадное облегчение, слегка подпорченное беспокойством во время сильного ветра. Однако «ветры» дули, но людям, перенесшим аппендэктомию, не становилось хуже, и они не умирали молодыми. Их дома продолжали стоять крепко и непоколебимо. Если бы роль аппендикса в организме была по-настоящему важной, то лишившиеся его люди (по крайней мере некоторые) начали бы болеть[54]54
  На самом деле все обстоит как раз наоборот. Люди с удаленными червеобразными отростками имеют меньшую предрасположенность к некоторым воспалительным заболеваниям. Вот и ключ к разгадке!


[Закрыть]. Но перенесшие операцию, подобно морским свинкам в стерильных камерах, и не думали болеть, поэтому представлялось совершенно ясным, что аппендикс – это пережиток прошлого. Возможно, он что-то делал, когда мы были обезьянами, а может, и еще раньше, когда мы, словно мелкие грызуны, жили среди громадных динозавров. Да, вполне вероятно, что в организме наших далеких предков аппендикс и играл какую-то жизненно важную роль, но теперь он просто болтается среди кишок, как язык колокольчика, который иногда, как в случае Дина Ректора, начинает панически трезвонить: «Я здесь, удалите меня немедленно!»

Но с гипотезой о том, что червеобразный отросток – это всего лишь антикварная безделушка, бесполезный рудимент, были и кое-какие проблемы. Во-первых, аппендикс иногда убивает. Если воспаленный аппендикс не удалить, то вероятность гибели пациента независимо от его возраста приближается к пятидесяти процентам. Согласно статистике, один из шестнадцати человек в общей популяции заболевает острым аппендицитом[55]55
  Это в значительной степени зависит от места жительства. Так же как и болезнь Крона, аппендицит редко встречается в развивающихся странах. Вполне возможно, что аппендицит – это современная болезнь, болезнь цивилизации, еще одно следствие конфликта между нашей биологией и повседневной жизнью. Вот и следующий ключ!


[Закрыть], следовательно, если в этих случаях не удалять аппендикс, то каждый тридцать второй человек умрет от аппендицита. Если бы исторически каждый тридцатый человек умирал от воспаления червеобразного отростка, само присутствие которого, размер и форма запрограммированы генетически (что представляется вполне правдоподобным), то не потребовалось бы много поколений на то, чтобы ген крупного аппендикса (или даже аппендикса вообще) полностью исчез из человеческой популяции[56]56
   Некоторые ученые высказывали предположение о том, что червеобразный отросток не мог исчезнуть, потому что малые по размеру аппендиксы представляют большую опасность, ибо воспаляются чаще, чем длинные отростки. Однако наличие маленьких аппендиксов у очень многих видов животных делает это предположение маловероятным.


[Закрыть]. При прочих равных условиях гены, которые убивают или даже просто ослабляют нас, надолго в генофонде не задерживаются. Рыбы, которые в процессе эволюции приспособились к жизни в подводных пещерах, очень скоро лишились глаз, ибо в темной пещере глаза не нужны, не говоря уже о том, что с точки зрения биоэнергетики сохранение глаз в такой ситуации слишком дорого обходится организму[57]57
  В процессе эволюции многие биологические виды переходили к пещерному образу жизни десятки, если не сотни раз; каждый раз их глаза редуцировались, а тела становились бесцветными. То есть эти животные избавлялись от того, что было ненужным и приводило к излишним тратам энергии. Эти существа, словно бледные тени изощренных прихотей эволюции, бродят, натыкаясь на стенки, по вечному мраку своих подземелий.


[Закрыть]. Если бы наличие аппендикса было излишним и вредным, то он давно бы исчез, как исчезли глаза у пещерных рыб. Кстати сказать, они утратили не только глаза, но и их нервные связи. У этих рыб редуцировались участки мозга, отвечавшие за зрение. Но подобная судьба не коснулась аппендикса, он остался, несмотря на миллионы смертей на его счету.

Еще одна проблема с этой гипотезой заключается в обезьянах. Если наш аппендикс действительно всего лишь бесполезный рудимент, то мы можем присмотреться к нашим ближайшим родственникам и выяснить, что делал когда-то наш червеобразный отросток. Чем занимался аппендикс в организмах наших предков, каковы его нынешние функции в организмах наших родственников? Если наш аппендикс – всего лишь рудимент, то можно ожидать, что у обезьян этот орган развит лучше, чем у нас, и приносит обезьянам больше пользы. По идее, у шимпанзе аппендикс должен быть меньше, чем у других обезьян, так как они являются нашими ближайшими родственниками, а их образ жизни (и полезность аппендикса при таком образе жизни) близок нашему. У пещерных рыб нет глаз, так как они бесполезны и дорого обходятся, но мы можем исследовать родичей пещерных рыб и выяснить, какую роль глаза играли в жизни их предков. Точно так же мы можем исследовать наших родичей и выяснить, что делал аппендикс в организме наших предшественников.

Здесь кроется суть проблемы и самая интересная часть истории. Оказалось, что у людей и некоторых человекообразных обезьян аппендикс хорошо развит и имеет более сложную структуру, чем у низших широконосых обезьян, например у мартышек. Это позволяет утверждать, что для нас червеобразный отросток важнее, чем для наших предков[58]58
  Вильям Паркер и его коллеги недавно сделали попытку реконструировать эволюцию аппендикса на генеалогическом древе млекопитающих. Если вы хотите лично разобраться в признаках, общих для животных, обладающих червеобразным отростком, то я отсылаю вас к этой статье, где представлен список биологических видов. Несомненно, у всех этих животных есть что-то общее. Но что именно? Два вида питаются корой, то есть они уникальны. Если отбросить их, то выяснится, что остальные виды обитают в условиях, угрожающих высокой заболеваемостью, – то есть животные, живущие на земле и стадные животные. Правда, в этих же экологических нишах обитают и другие организмы, лишенные аппендикса. То есть тайна остается нераскрытой. Впрочем, почитайте сами: Smith, H. F.; Fisher, R. E.; Everett, A. D.; Thomas, R.; Bollinger, R.: and Parker W. 2009. Comparative Anatomy and Phylogenetic Distribution of the Mammalian Cecal Appendix. Journal of Evolutionary Biology 22: 1984–1999.


[Закрыть]. Полученные данные противоречат нашим ожиданиям – ведь мы исходили из рудиментарности аппендикса. Что все это может значить? Скорее всего, аппендикс, долгое время считавшийся бесполезным, все же имеет (или совсем недавно имел) для нас какое-то значение. Более того – его значение, видимо, настолько велико, что особи с хорошо развитым червеобразным отростком живут дольше и оставляют более многочисленное потомство, которое передает дальше гены сложного и отлично развитого аппендикса. Собственно, мы вновь пришли к началу нашей истории. Исследование других приматов привело нас к выводу о том, что наш аппендикс – во всяком случае, в недавнем эволюционном прошлом – имел для нас очень большую ценность. Но какую?

Вопрос, выполняет ли аппендикс какую-либо функцию или просто является бесполезным придатком слепой кишки, в течение сотен лет ждал своего исследователя. Никто в мире не занимался этой проблемой всерьез. Подобно многим другим важным вопросам, этот, как правило, служил лишь предметом застольных бесед. После обеда о нем благополучно забывали. Во всем мире хирурги провели в операционных тысячи часов, удаляя червеобразные отростки. Их удалили так много, что эта операция стала считаться рутинной – удалить аппендикс стало так же прозаично, как, скажем, открыть банку кока-колы или оторвать черенок от помидора. Большинство врачей вообще перестали задумываться о пользе или вреде аппендикса, бросая очередной отросток в таз. Никто (даже вопреки здравому смыслу!) не учитывал возможность того, что аппендикс играет какую-то роль во взаимоотношениях организма и населяющих его микробов.

Но вернемся на подводную лодку, где Уилер Б. Лайпс вскрыл брюшную полость Дина Ректора и принялся изучать его кишечник. Об аппендиксе Лайпс знал приблизительно столько же, сколько все остальные люди, – то есть практически ничего. Правда, осознание того, что он невежда не более прочих, было слабым утешением как для Лайпса, так и для Ректора. Пот заливал глаза Уилера, и он то и дело просил своих помощников вытирать ему лоб. Перед ним на столе лежал человек со вскрытым животом. Операция измотала Лайпса. В течение двадцати минут он тщетно искал червеобразный отросток. Сначала он «поискал на одной стороне слепой кишки, а потом на другой». Лайпс начал сомневаться в своих силах.

Когда уже начало казаться, что все пропало, аппендикс, наконец, был найден. Оказалось, что он свернулся змеей и втянулся в просвет слепой кишки. Лайпс удалил отросток, бросил его в кувшин, снял с лица Ректора губку с эфиром и кетгутом зашил рану. Все необходимые инструменты у Лайпса были наготове. Нитки он отрезал маникюрными ножницами.

Никто не знал, суждено ли Ректору жить или умереть, но аппендикс лежал в кувшине, выставленный на всеобщее обозрение. Если бы Лайпс внимательно присмотрелся к удаленному им органу, то обнаружил бы много интересного. Во-первых, он заметил бы, что аппендикс заполнен лимфатической тканью – признак отношения к иммунной системе. Лайпс бы увидел, что изнутри аппендикс покрыт бактериями – толстым ковром из тесно прижавшихся друг к другу разнообразных бактериальных клеток (таким же ковром покрыты хитиновые панцири муравьев). При правильном освещении Лайпс мог бы обратить внимание на то, что аппендикс очень напоминает своего рода пещеру. Но Лайпс, естественно, ничего этого не заметил. В тот момент его меньше всего занимал вопрос, зачем нужен был Ректору его аппендикс. Лайпса намного больше интересовало, как Ректор перенесет действие эфира и когда у него самого и его помощников пройдет возбуждение, вызванное всплеском адреналина, бушевавшего в их крови все несколько часов этой операции. Подводная лодка покачивалась в волнах, а в такт ей покачивался и аппендикс в кувшине, и Ректор на импровизированном операционном столе.

Через несколько дней стало окончательно ясно, что Ректор пошел на поправку. Лайпс стал героем. До конца дней его будет окружать ореол доблести и творческих способностей. Но в истории изучения человеческих аппендиксов (включая и ваш) нельзя не отметить еще одного незаурядного человека, который видел невероятное количество аппендиксов в кувшинах и тазах, присмотрелся к ним внимательно и обнаружил ключ к пониманию загадки червеобразного отростка.

Рэндал Боллингер – почетный профессор университета Дюка в Дареме (Северная Каролина). Сам он утверждает, что отошел от дел и наслаждается заслуженным отдыхом. Отправьте ему письмо по электронной почте, и вам придет автоматически сгенерированный ответ: профессора не будет на месте до 2050 года[59]59
  К тому моменту профессор будет еще относительно молод – ему стукнет всего-то 120 лет. Ну, вы поняли…


[Закрыть]. В науке принято считать, что способность порождать новые идеи достигает своего пика в возрасте, из которого Боллингер давно вышел. Успех редко приходит к неоперившимся цыплятам и старым облезлым петухам. Но всякий стандартный подход имеет свои недостатки и ограничения. Стандарт упускает из вида опыт и объем наблюдений. Да, лучшие свои произведения Пикассо создал во времена бурной молодости, но его другу Матиссу, как хорошему вину, потребовалось несколько десятилетий для совершенного созревания таланта. Свои лучшие полотна Матисс написал в возрасте между семьюдесятью одним и восемьюдесятью пятью годами[60]60
  На самом деле и история Пикассо не ограничивается его бурной молодостью. Он, как и Шагал, писал великолепные картины, когда ему было уже девяносто. Моне писал картины на восьмом десятке. Подобные примеры существуют в музыке (Рихард Штраус), в кино (Джон Хастон) и в литературе (Сол Беллоу). Обсуждение того, какие плоды приносит возраст, можно найти здесь: May 21, 2005. New York Times.


[Закрыть], ну а Боллингер продолжал работать с человеческими организмами и размышлять об их природе. Они были его холстами, которые он постоянно подправлял и делал на них открытия. Боллингер понимал, что у организма всегда найдется в запасе пара-другая тайн, которые надо разгадать. Одной из таких тайн и был аппендикс.

За время своей трудовой деятельности Боллингер видел тысячи аппендиксов – в животах больных, на операционных столах и в тазах для удаленных частей тела. Он знал, что червеобразные отростки заполнены тремя вещами: иммунной тканью, антителами и бактериями. Именно бактерии становятся главной проблемой при разрыве аппендикса. Когда это происходит, бактерии, находящиеся в кишках и аппендиксе, попадают в полости тела и вызывают опасную для жизни инфекцию.

Многие люди видели то же самое, что и Боллингер. Но большинство их проигнорировало увиденное, как, впрочем, и мы все игнорируем значительную часть того, что попадается нам на глаза. Однако в случае Боллингера простые наблюдения относительно естественной истории аппендикса оказались полезными и плодотворными. Обнаруженные им факты и проницательность его коллеги Билла Паркера из медицинского центра университета Дюка помогли совершить удивительное открытие. Во время рутинного лабораторного коллоквиума в 2005 году Паркер и Боллингер беседовали со студентами и докторантами о своих последних исследованиях. Функция аппендикса никогда не была темой этих обсуждений, и на этот раз коллоквиум не был исключением из правила – по крайней мере, поначалу. Но тот день Паркер запомнил на всю жизнь. Он даже помнит, на каком стуле сидел в тот день. У Боллингера, вспоминает Паркер, «был такой вид, словно он наткнулся на какое-то сокровище». Он некоторое время молчал, а потом задумчиво, как будто обращаясь к самому себе, но достаточно громко произнес: «Бьюсь об заклад, я знаю, что делает в организме аппендикс». Вот так, без особого повода, на коллоквиуме развернулась интересная дискуссия. Студенты онемели от неожиданности. Боллингеру и Паркеру очень скоро стало ясно, что за несколько минут этого ясного весеннего утра они решили проблему, которую до них не могли решить на протяжении пяти сотен лет. Они внезапно нашли очевидный ответ. В тот день Боллингер и Паркер пришли к выводу, что аппендикс – это дом и убежище для бактерий. Аппендикс возник как место, где бактерии могут спокойно жить и размножаться и где их не беспокоит кишечная перистальтика. Аппендикс – это тихая гавань, уютный закоулок. Из этого закоулка, решили профессора, бактерии могут заново колонизировать кишечник после того, как флора вымывается из него во время разных заболеваний. Например, холера вызывает такую интенсивную рвоту и такой профузный понос, что из желудочно-кишечного тракта вымывается масса бактерий. При холере этот эффект представляется адаптационным, то есть приспособительным. Когда клетки холерного вибриона изгоняются из организма (и чаще всего попадают в системы водоснабжения), то они передаются следующим жертвам с такой же неизбежностью, как если бы переносчиками были комары. Холерный вибрион запускает весь этот процесс, в избытке производя соединения, которые, не являясь чрезмерно токсичными, тем не менее вызывают такую реакцию, словно в кишечник попало большое количество ядовитых веществ. В такой ситуации аппендикс может стать для бактерий спасительной гаванью.

В этот момент на свете нашлось бы мало того, во что Боллингер и Паркер верили бы больше, чем в свою новую гипотезу. Возможно, что человеческое тело устроено так же сложно, как муравьиное сообщество. Теперь надо было решить, что делать дальше. Можно было либо немедленно опубликовать посетившую их идею, либо сначала ее проверить. Паркер и Боллингер, скрепя сердце, решили все же для начала проверить свою гипотезу. Для этого им, конечно, придется «хорошенько покопаться в кишечнике с подвешенным к нему аппендиксом». Если бы они тогда знали, что проверка гипотезы займет два бесконечно долгих года.

Озарение, снизошедшее в тот день на Боллингера, Паркера и других сотрудников лаборатории, не могло посетить кого-то одного из них. Новое знание явилось в результате соединения опыта и знаний каждого из них. Потребовался опыт Боллингера, изучавшего морфологию и структуру червеобразного отростка. Не менее важным было в этом отношении открытие, сделанное Паркером за десять лет до этого. Паркер тогда изучал антитела и читал литературу о том, как они реагируют на бактерии. Читая научные статьи, он понял две вещи: во-первых, то, что антитела иногда не атакуют, а, наоборот, помогают бактериям, и, во-вторых, что аппендикс – по необъяснимым пока причинам – буквально забит антителами. Странным казалось не только то, что такой, судя по всему, бесполезный орган вообще существует. Странным было и то, что он заполнен антителами, производство которых очень недешево обходится организму. Никто не задавался вопросом, что может быть тому причиной.

Антитела обычно описываются как часть защитной системы организма, как вторая линия его обороны, на которую наталкивается чужеродный агент, сумевший проникнуть в тело сквозь барьеры первой линии, например сквозь слизистую оболочку носа. Но это только часть правды. На самом деле главное занятие антител – это отличать клетки нашего тела от клеток других организмов. С точки зрения антител, весь мир населен двумя типами клеток – «свои» и «чужие». Вся жизнь антител проходит в распознавании этих двух типов клеток и в запуске соответствующих иммунологических реакций – ответов на вторжение в организм «чужих» клеток[61]61
  Различение «своего» и «чужого» – это как раз то, чем занимаются рабочие муравьи и термиты, выявляя чужаков. Подобно нашим антителам, они производят химический анализ, используя для этого сенсоры, расположенные на антеннах и других участках поверхности тела. С помощью этих сенсоров муравьи и термиты узнают, кто свой, а кто чужой. Распознав чужого, рабочие муравьи безжалостно его атакуют.


[Закрыть].Антитела являются древним компонентом нашей иммунной системы. По механизму своей активности наша иммунная система не отличается от систем крыс и лягушек, так как сотни миллионов лет назад, когда жили наши общие предки, эта система уже доказала свою несомненную эффективность.

Паркер начал читать о том, что другие биологи уже знали об определенном классе антител – об иммуноглобулинах А. Антитела этого вида типичны для человеческого кишечника. В поисках материалов об иммуноглобулинах А Паркер читал то же самое, что читали до него сотни ученых. «Основная функция иммуноглобулинов А состоит в поиске и идентификации бактерий, находящихся в кишечнике», чтобы другие элементы иммунной системы могли атаковать распознанные чужеродные бактерии и вытеснить их из кишечника и из организма. Но Паркер чувствовал, что в этой картине что-то не так.

Здесь я хотел бы немного отвлечься от повествования и сказать, что наука – по крайней мере в некоторых деталях – состоит из ошибок. Исправление ошибок – это то, чем сотни и тысячи ученых занимаются в своей повседневной научной деятельности. Вся надежда на то, что истина в конце концов все же пробьет себе дорогу, а ошибки будут вытеснены (фигурально выражаясь) в кишечник и удалены прочь. Но подчас этот процесс требует немалого времени и трудов. Иногда заблуждение прикидывается истиной довольно долго, ибо об ошибках пишут в учебниках и их заучивают поколения молодых ученых[62]62
  Если у вас есть желание вникнуть в этот вопрос, то я советую почитать восхитительный, хотя и несколько ворчливый, разбор того, как наука принимает выдумки за факты: Slobodkin, L. 2001. The Good, the Bad and Reified. Evolutionary Ecology Research 3: 1–13. Ларри Слободкин был учителем моих учителей, потрясающе талантливым ученым и великолепным оратором. Он был настолько красноречив и убедителен, что, как мне кажется, именно благодаря этому его случайные замечания принимались многими на веру до того, как эти утверждения были проверены. Слободкин, например, когда-то предположил, что только 10 процентов энергии, накопленной в растениях (в траве), используется травоядными (коровами) и только 10 процентов энергии, накопленной в травоядных, используется хищниками (пумами). Это число стало поистине магическим. Его априори посчитали верным и напечатали практически во всех учебниках биологии. Его продолжают печатать несмотря на то, что уже давно была доказана его неточность. Экологические системы очень сложны и сильно отличаются друг от друга по долям энергии, которые передаются от одного звена пищевой цепочки к другому. Если брать даже усредненные данные, то и тогда мы и близко не получим величину в 10 процентов. В последние годы своей жизни Слободкин приложил немало усилий для того, чтобы исправить эту и другие свои ошибки, но тщетно. Они так и остались в учебниках несмотря на то, что все давно знают, что это ошибки – сложное наследство блистательного ученого.


[Закрыть]. Находить и исправлять такие застарелые ошибки и заблуждения – занятие трудное и неблагодарное. Но если вам удастся это сделать – неважно, в результате внезапного озарения, терпения, прилежного чтения, везения или сочетания всех или некоторых из этих факторов, – то это будет похоже на то, как если бы вы на нью-йоркском Центральном вокзале обнаружили ведущую в волшебный мир потайную дверь. После такого открытия хочется останавливать всех встречных и спрашивать: «Как вы могли не заметить этого раньше?»

Просматривая статьи об иммуноглобулине А, Паркер читал то же самое, что до него читали и другие иммунологи, но ему в этих статьях виделось нечто несуразное. Присутствовали все части картины, но соединялись они неправильно. Создавалось впечатление, что смотришь на человека, у которого ступня растет прямо из бедра. В статьях, вышедших в семидесятые годы, писали, что бактерии, атакуемые иммуноглобулинами А, имеют на своей поверхности специальные рецепторы. Их можно сравнить с микроскопической дверью, специально устроенной таким образом, чтобы антителам было удобнее атаковать бактерию. Но скажите на милость, зачем бактериям двери для тех самых антител, которые атакуют их и выводят из организма? Это выглядит так же, как если бы китайцы, построив свою Великую стену, пристроили бы к ней с внешней стороны Великую лестницу. Зачем строить для врагов удобные проходы? Читая литературу, Паркер со временем обнаружил еще более странные вещи. Недавние исследования показали, что у людей и подопытных мышей с отсутствием иммуноглобулина А бактерии с рецепторами к нему исчезают.

Паркер, занимаясь исследовательской медицинской деятельностью, изучает возможности ксенотрансплантации – то есть пересадки органов животных одного вида представителям других видов. Его задача – найти приемлемое медицинское решение, отыскать способ его реализации и клиническое применение. Понимание свойств иммуноглобулина А и сходных антител показалось Паркеру ключом к решению проблемы. Если ученым удастся временно блокировать или каким-то образом изменить активность этих антител, то человеческий организм сможет принять, допустим, легкие обезьяны или сердце свиньи как свои собственные. (В мечтах Паркер видел газетные заголовки типа «В Кливленде произведена пересадка человеку легких свиньи».) Но помимо своей основной деятельности, Паркер всегда очень живо интересовался радикальными новыми идеями. Он любит их и искренне им радуется. Теперь, когда он серьезно взялся за проблемы ксенотрансплантации, у него появились и новые идеи по поводу иммуноглобулина А. Если он окажется прав, то в учебниках по биологии придется заново переписывать целые главы.

Итак, в один прекрасный день 1996 года Билл Паркер сидел в своей лаборатории, размышляя о том, что ему известно об иммуноглобулине А. Такие моменты переживали многие ученые (наверное, так чувствует себя ягуар, поймавший броненосца) – они напряженно думали, как проникнуть под броню фактов и найти закономерность, связывающую их в единое целое. Иногда вскрыть броненосца так и не удается, и он спокойно гуляет по лаборатории – целый и невредимый. Но столь же часто ягуару все же удается обнаружить в броне слабое место. Вот и Паркеру показалось, что он нашел верное объяснение, которое придавало смысл всем его разрозненным наблюдениям. Ответ был очевиден, и не требовалось никаких новых исследований, по крайней мере пока. Если теория Паркера окажется верна, то она перевернет все наши нынешние представления о самых распространенных антителах нашего кишечника.

Откровение, посетившее Паркера в 1996 году, состояло в следующем: если организм с помощью иммуноглобулинов А пытается освободиться от бактерий, то он тем самым оказывает себе поистине медвежью услугу. Если бактерии пытаются избежать контакта с антителами класса иммуноглобулинов А, им это также не удается. Они не только оставили дверь открытой, но и поменяли замок таким образом, чтобы он подходил для ключа – антител класса IgA. Естественно, у бактерий нет никаких дверей и специальных рецепторов к иммуноглобулинам А; справедливо также и обратное. Дело в том, что на поверхности антител IgA присутствуют определенные сахара. Бактерии распознают эти сахара и реагируют на них. Мысль Паркера заключалась в том, что все иммунологи, до сих пор изучавшие действие иммуноглобулинов А в нашем кишечнике, заблуждались относительно их функции. На самом деле они помогают бактериям! Антитела способствуют слипанию бактерий в конгломераты и их закреплению на слизистой кишечника. Эта фиксация препятствует вымыванию бактерий из просвета кишки.

Иммуноглобулины класса А помогают бактериям тем, что сооружают для них подобие строительных лесов, на которых бактерии соединяются вместе, образуя биопленку – сообщество разнородных бактериальных клеток. Биологические пленки очень широко распространены в природе – их, например, образуют бактерии, живущие на муравьях-листорезах. Паркер ничего не знал о листорезах, но знал, что подобное взаимодействие встречается в мире растений. Он понял, что бактерии в кишечнике человека поразительно схожи с бактериями, обитающими на корнях растений. Что, если человеческий организм, как и растения, вырабатывает вещества, способствующие прилипанию бактерий? Что, если иммуноглобулины не воюют с бактериями, а, наоборот, помогают им удержаться на слизистой кишки?

Для того чтобы проверить эту идею, Паркеру нужно было в лабораторных условиях смоделировать взаимодействие иммуноглобулинов А с кишечными микробами. Ученый начал выращивать клетки слизистой оболочки кишечника на пластиковых пленках, а затем добавлял в эти культуры бактерии. По всей лаборатории были расставлены пробирки с невообразимой дрянью. Для усиления роста клеток в культуры добавляли человеческие экскременты. Иногда путь к открытию приходится прокладывать через незнакомый лес, где взору исследователя вдруг открываются неведомые ранее чудеса. Но бывает, что роль леса исполняет лаборатория, заполненная бактериями, выделенными из человеческих экскрементов. Всякому стороннему наблюдателю эта картина показалась бы ужасной и даже вульгарной – но не Паркеру, которому лабораторный запах казался сладким запахом открытия.

В 1996 году у Паркера не было ничего, кроме идеи, но она имела колеса и могла двигаться. Это и надо было проверить. Опыты заняли целых семь лет. Наконец, Паркеру удалось показать, что если к биопленкам добавлять иммуноглобулины А, то пленки растут быстрее и достигают большей толщины. В присутствии иммуноглобулинов А к клеткам кишечника прилипало вдвое больше бактерий. Если же к пленкам добавляли фермент, расщепляющий иммуноглобулины А, то пленки распадались. Паркеру показалось, что он нашел убедительные доказательства своей правоты, но… сначала ему никто не поверил. Колеса идеи прокручивались вхолостую. Никто не давал денег на исследования, ни один журнал не принимал его статьи. Наконец, в 2003 году Паркеру удалось опубликовать статью. Но заметят ли ее? Не канет ли она в Лету вместе с другими безвестными идеями? Паркер мог быть тысячу раз прав, но это не гарантировало признания.

Наконец в 2004 году случился прорыв. Джеффри Гордон, известный и заслуженный ученый, получавший в виде грантов миллионы долларов и имевший в своем распоряжении дюжину докторантов, написал теоретическую статью в поддержку идеи Паркера[63]63
  Sonnenburg, J. L.; Angenent, L. T.; and Gordon J. I. 2004. Getting a Grip on Things: How Do Communities of Bacterial Symbionts Become Established in Our Intestine? Nature Immunology 5: 569–573.


[Закрыть]. Статья Гордона стала неким порогом, необходимым толчком, и вскоре тем, кто выжидал, было дано разрешение поверить Паркеру. Со скоростью приливной волны, захлестывающей корни мангровых зарослей, идея Паркера превратилась из ереси если и не в догму, то, во всяком случае, в признанную теорию. Стало очевидно, что основной функцией иммуноглобулинов А является помощь бактериям. В своих лабораторных исследованиях, результаты которых изначально никто не хотел публиковать, Паркер показал, что в присутствии иммуноглобулинов А бактерии растут в пятнадцать раз быстрее, чем в отсутствие IgA. Следовательно, иммуноглобулины не просто помогают бактериям, но и делают это очень активно!