В современном естествознании нет темы более острой и дискуссионной, чем экологическая проблема. Напомню, что само слово «экология» происходит от греческого «ойкос» — дом. Наш дом — биосфера Земли — прекрасен. Но мы никогда не должны забывать, что оболочка жизни хрупка и ранима. Микроорганизмы — неотъемлемая ее часть. И если мы хотим сохранить равновесие в природе, надо как можно больше знать о мире микробов.

Сегодня возникла реальная угроза нарушения естественной природной среды. И если нарушится веками установленный экологический баланс нашей планеты, это может привести к распаду традиционных взаимосвязей органического мира. И неизбежно отразится на всех обитателях планеты, включая и человека.

Пришельцы?

В свое время я охотно откликнулся на просьбу журналистов высказать свое отношение к гипотезе известных ученых Ф. Хойла и Ч. Викрамсинга. Они придерживаются взгляда о космическом происхождении земной жизни и эпидемий в том числе. Эти ученые предполагают, что эпидемические заболевания на Землю могли и могут быть занесены с комет.

Что касается происхождения жизни на нашей планете, тут я не специалист. Одно могу сказать: до сих пор в космическом веществе (ни в лунном, ни в марсианском грунте, ни в космической пыли, ни в кусочках метеоритов и комет, которые то и дело падают на нашу планету, ни в тектитах — этих стекловидных телах, которые одни считают пришельцами из космоса, с Луны, а другие склоняются к их земному происхождению) не обнаружили ни одного вируса и ни одной бактерии. По-моему, это важный аргумент в споре со сторонниками внеземной версии…

Однако должен оговориться: хотя в космическом веществе на Земле и не найдены признаки даже самых низших форм жизни, нельзя все-таки с полной уверенностью отрицать принципиальную, гипотетическую возможность внеземного происхождения жизни.

Но вернемся к эпидемиям. Упомянутые английские авторы утверждают, что опустошительные болезни, описанные на протяжении истории человечества, имеют одну общую черту: они возникают внезапно и стремительно распространяются на нашей планете. Дескать, иначе, чем столкновением Земли с кометами, это трудно объяснить, и в подтверждение своей мысли они приводят отрывок из «Истории» Фукидида.

Откроем томик знаменитого греческого историка. Фукидид так пишет о чуме, поразившей страны древнего мира в V веке до нашей эры: «Началась она сперва, говорят, в заегипетской Эфиопии, потом спустилась в Египет, Ливию и большую часть царских земель. На Афины болезнь обрушилась внезапно и прежде всего поразила жителей Пирея, почему и говорили, будто пелопоннесцы отравили там колодези».

Помилуйте, какая же здесь внезапность? Фукидид прекрасно описывает последовательность распространения эпидемии именно вдоль торговых путей древности. И не потому ли афинская чума впервые появилась в Пирее — греческом порту, откуда велась оживленная торговля по всему Средиземному морю и за его пределами?

Или взять, например, пандемии холеры. Вообще-то она никогда не исчезала с лица Земли, лишь затаивалась на время. В XIX веке человечество пережило шесть пандемий холеры. Какова же была их география?

Первая из них, начавшаяся в 1816 году в Индии, за семь лет унесла сотни тысяч жизней.

В 1828 году в Бенгалии и в Индонезии снова вспыхнула пандемия холеры. Через десять лет она достигла Западной Европы.

Пандемия 1844–1864 годов, также родившаяся в Индии, захватила большую часть Европы и проникла в Америку.

Четвертая пандемия, длившаяся с 1865-го по 1875 год, из Бенгалии распространилась по всему Индийскому полуострову, проникла на Ближний Восток, в большую часть материковой Европы и даже в Англию.

В 1883 году были отмечены первые вспышки холеры в Бомбее. Началась трехлетняя, пятая по счету, пандемия холеры, которая также распространилась на Египет и Европу.

Последняя в прошлом веке пандемия продолжалась с 1892-го по 1896 год. Она также возникла в Индии.

Не странно ли, что все кометы, которые, по предположению английских ученых, заносили на Землю это заболевание, облюбовывали для «посадки» именно Индию? А как объяснить периодичность появления пандемий и их продолжительность? Хорошо известно, что холера в первую очередь распространяется в тех географических зонах, где расположены дельты медленно текущих рек, где много водоемов с непроточной водой, жаркий климат. Именно здесь создаются наиболее благоприятные условия для выживания холерных вибрионов. Если к этому добавить неудовлетворительное санитарное состояние района, низкую санитарную культуру населения, тем самым будут названы ведущие факторы, которые определяют развитие эпидемического процесса.

Из истории эпидемиологии опять-таки хорошо известно, что массовые скопления людей во время всякого рода религиозных праздников, паломничеств были толчком к возникновению эпидемии. Наконец, развитию эпидемии способствовали передвижения армий, войны, а также и другие социальные потрясения, приводившие к значительному росту миграции населения.

А как с «кометной» точки зрения смотреть на современный вариант этой болезни — холеру Эль-Тор? В течение последних пятнадцати лет эта инфекция наблюдалась более чем в десяти странах Юго-Восточной Азии и Океании. Может быть, для каждой страны есть своя собственная комета?

Все ли мы сегодня знаем об эпидемиях? Конечно, нет. Но вводить внеземные факторы, такие, как кометы, для объяснения не только нерешенных проблем эпидемиологии, но и ее известных факторов — это значит не решать задачу, а лишь дополнительно запутывать дело.

Означает ли все сказанное, что космические факторы вообще не надо учитывать? Конечно, нет. Например, несомненно влияет на ход земных эпидемических процессов солнечная активность. Но это другой вопрос, не имеющий никакого отношения к влиянию комет.

Почему я считаю принципиально важным обсуждать эту гипотезу? Не только потому, что гипотезы — это формы существования и развития науки. Взгляд на возбудителей эпидемий как на гостей из космоса может невольно увести от мысли, что живой микромир — важная, неотъемлемая часть именно земной экологической цепи и в этом качестве требует особого, пристального внимания и заботы.

Обитатели земного дома

Микроорганизмы — древнейшие представители жизни. Когда появился человек, они имели весьма почтенный возраст — миллиарды лет существования.

Ученые с уверенностью говорят, что жизнь на Земле возникла одновременно с появлением водной оболочки планеты — гидросферы, не менее 3,5 миллиарда лет назад. И среди первых ее представителей были микроорганизмы.

В Южной Африке, в породах, возраст которых датируется 3–3,2 миллиарда лет, обнаружены следы бактерий сферической и нитеобразной формы и микроскопических сине-зеленых водорослей. Подобные же остатки водорослей и бактерий были найдены на территории США, Канады, в Центральной Австралии. И в нашей стране известно несколько точек, где обнаружены древнейшие микроскопические организмы.

По-видимому, они долго царствовали на Земле как единственные представители живого, потому что только около 1,7 миллиарда лет назад появились более сложные — многоклеточные организмы: растения и животные.

Сегодня микроорганизмы находят на дне океана, на глубине более 10 километров, и на высоте 20 километров, в атмосфере; микробы существуют в крепчайших солевых растворах, где концентрация соли достигает 250 граммов на литр, выдерживают давление 1000 атмосфер и условия атомных реакторов; сохраняют способность к размножению после пятидневного кипячения или 150–200 лет покоя…

Почва, вода, воздух — мир невидимок вездесущ и необъятен. Они вносят весьма существенный вклад в сохранение биосферы.

В одном миллилитре речной воды несколько тысяч микроорганизмов, а в одном грамме почвы — миллиард бактерий, грибков, простейших и водорослей.

Слой культивированной почвы толщиной в несколько сантиметров содержит несколько килограммов живых микроорганизмов на один гектар. Чтобы дать понять, как тесно населена почва микроорганизмами, приведу один пример: в нескольких каплях питательной среды может обитать около 7 миллиардов микробных тел.

Такое «перенаселение», естественно, не может не влиять на почву: от микроорганизмов зависит ее состав и плодородие. Микроорганизмы интенсивно участвуют в круговороте фосфора, азота, серы и других элементов. Но, вероятно, самая главная их заслуга перед всем живым — участие в круговороте углерода.

Зеленые растения, активно фиксирующие в процессе фотосинтеза углекислоту из воздуха, могли бы быстро (называют срок в 40 лет) истощить ее запасы в атмосфере, если бы не микроорганизмы. Они окисляют и разлагают органические вещества и тем самым переводят углерод в углекислоту.

Правда, углекислый газ и вода образуются во всех процессах, получивших название дыхания. Это конечный результат дыхания растений и животных (и человека в том числе). Однако, быть может, микроорганизмы здесь играют «первую скрипку».

Есть микроорганизмы, которые в процессе своей жизнедеятельности ежегодно вносят в почву около 175 миллионов тонн азота, взятого из воздуха. Для сравнения скажу, что в мире производится 45 миллионов тонн азотных удобрений в год.

Почвенный покров и невидимые его обитатели поглощают и обезвреживают всяческие отходы и в то же время задерживают в почве важные для жизни вещества.

Сегодня, с развитием генной инженерии, микробы как бы переживают свое второе рождение в истории планеты. Биоконструкторы переносят в клетки бактерий ценные гены животных, чтобы накопить и запасти эти гены в нужном количестве и быстро. Однако «истинная цена» каждого отдельного гена пока неизвестна, как неизвестно, в какие бактерии целесообразнее их «встраивать» для достижения максимального успеха.

Значение того или иного вида микроорганизмов для будущего предвидеть заранее нельзя.

Вот почему так важны заповедники. Сейчас серьезно обсуждается вопрос о создании музеев микроорганизмов. Их необходимо сохранить не только для практики — определения новых, прежде неизвестных возбудителей болезней, но и с познавательными и научными целями, вплоть до осмысления происхождения жизни на Земле… Не говоря уже о том, что каждый вид — чудо природы.

Известно, что вирусы растений иногда поражают насекомых. А недавно стало ясно, что с вирусами, сходными с человеческими, связаны болезни растений. А что, если эти вирусы имеют «обратный билет»? И вообще — не держим ли мы в руках интимные секреты эволюции, которые безвозвратно будут потеряны, если утратится хотя бы одно звено экологической цепи?!

Похоже, что вирусы животных и растений, обмениваясь генетическим веществом, как бы специально работают на ускорение эволюционного процесса. Не исключено, что микроорганизмы не просто тесно связаны с другими формами жизни на Земле, но сами и есть та эстафета жизни, которая передается от растений к животным, от них — к человеку.

И все-таки мысли об отношениях человека с миром микробов — сознательно или бессознательно — упираются в вопрос о болезнях.

Исчезнут ли болезни?

Болезни сопутствовали человеку на протяжении всей его истории и корнями своими уходят далеко в прошлое. Доисторический человек страдал, например, деформациями черепа и суставов.

При изучении египетских мумий были обнаружены доказательства, что люди в незапамятные времена страдали туберкулезом легких и трахомой.

На одном из надгробных изображений египтянина, жившего три с половиной тысячелетия назад, видна укороченная нога — по всем признакам она свидетельствует о заболевании полиомиелитом.

Существовали и другие заболевания, описания которых мы находим еще у древнейших медиков начиная с Гиппократа и Авиценны.

Юстинианова чума, средневековая «черная смерть», повальные моры от кишечных болезней, оспенные поветрия, устрашающий «Желтый Джек» — желтая тропическая лихорадка, малярия — эти болезни многократно и красочно отображены в исторической и художественной литературе.

Люди настолько привыкли бояться болезней и их возбудителей, что в их сознании микроорганизмы прочно запечатлелись как коварные, страшные, безжалостные враги, заслуживающие полного и безоговорочного уничтожения.

Но как не согласиться с великим любителем парадоксов Б. Шоу, утверждавшим, что «наука всегда ошибается. Она никогда не разрешает проблемы, не создав еще десять новых».

Одержав поистине великие победы над инфекциями и поставив возбудителей многих из них на грань исчезновения, микробиология оказалась теперь перед серьезным выбором.

«Изучая природу, так трудно угадывать истину! И при этом разве предвзятые идеи не всегда тут как тут, готовые наложить повязку нам на глаза». Это слова Пастера. Так как же все-таки быть с микроорганизмами, способными вызывать болезни человека? Полностью уничтожить или научиться их надежно контролировать — не допускать массовых, эпидемических заболеваний?

В одном из экспериментов исследовали мозговую ткань больного рассеянным склерозом. Когда ввели суспензию этой ткани в организм овцы, у животного появились признаки загадочной болезни, скрейпи.

Болезнь эта известна английским фермерам уже более двух веков. Проявляется она расстройствами нервной системы у животных: массы овец, как по мановению волшебной палочки, начинают вести себя беспокойно, тереться о заборы, деревья, стены домов и катастрофически лысеют: шерсть клочьями падает на землю… Но это лишь первый акт трагедии. Через несколько месяцев после появления этих признаков возникает слабость, нарушается координация движений. Пораженные скрейпи животные с неизбежностью погибают.

В последние годы появились новые сообщения о поисках возбудителя скрейпи: он почти неуловим и таит в себе множество загадок. Существо это благополучно минует все фильтры, через которые не могут пройти мельчайшие из уже известных вирусов. Оно на редкость живуче: примерно 28 месяцев спокойно жил возбудитель скрейпи в двенадцатипроцентном растворе формалина. Обычные вирусы не выдерживают и в 100 раз меньшую концентрацию формалина и погибают.

По-видимому, это существо еще более примитивно, чем вирус, стоящий на грани между живым и неживым, и, что самое поразительное, состоит только из нуклеиновой кислоты. Не означает ли это, что возбудитель скрейпи — из новых знакомцев микробиологов, открытых в последние годы и названных вироидами?

Речь идет об удивительной, странной форме жизни, о некоем совершенно новом явлении в природе! По современным представлениям, жизнь реализуется в клетке, вне клетки о жизни говорить нельзя. А тут — живая молекула, лишенная белка!

Достоверно известно, что они виновники некоторых болезней томатов, бананов, картофеля: растения плохо растут и развиваются, слабо плодоносят.

Прямые опыты открыли перед исследователями такую картину: нуклеиновая кислота вироида вообще не несет никакой наследственной информации — вещь неслыханная и небывалая в мире живого! Может быть, болезнетворная сущность вироида связана с тем, что он дезорганизует, отвлекает на себя деятельность клеточных ферментов и тем тормозит и нарушает развитие организма хозяина? И вообще: существо это или вещество?

Есть версия, что и болезнь куру вызывается возбудителем, подобным вироиду. Но причина этой одной из самых странных болезней пока не разгадана. Полвека назад она появилась в одном из новогвинейских племен. А в 1976 году антрополог и вирусолог К. Гайдушек, 20 лет изучавший куру, был удостоен Нобелевской премии. Скрытый период болезни продолжается от десяти до пятнадцати лет. Затем наступают нарушения координации движений, затруднения в ходьбе. И гибель от прогрессивного паралича…

Не правда ли, даже столь беглое описание наводит на мысль о явном сходстве со скрейпи, болезнью мозга овец и других млекопитающих? Ведь возбудитель скрейпи тоже никак не проявляет себя не менее полутора-двух лет. И это дало основание говорить о неких необычных, неизвестных ранее «медленных вирусах», возможно, замешанных в трагических событиях, связанных со скрейпи и куру.

Неясна пока и природа так называемой «болезни легионеров», о которой ничего не знали до самого последнего времени.

В 1974 году на собраниях ветеранов «Американского легиона» — организации весьма влиятельной в США — устроители стали недосчитываться то одного, то другого собрата. Оказалось, что они больны каким-то особым видом острой пневмонии с большим количеством смертельных исходов. Эпидемия вспыхнула совершенно неожиданно, и, что особенно насторожило врачей, болели только сами «легионеры» или члены их семей. Лишь отдельные случаи подобного заболевания зарегистрированы в Европе. Начали искать причины, обнаружили источник — возбудителем болезни оказался неизвестный ранее микроскопический паразит…

Я намеренно обратился к столь таинственным и даже пугающим примерам, чтобы сказать: хотя нам известно уже очень многое об инфекционных болезнях человека и животных, но этих знаний вовсе не достаточно, чтобы дать исчерпывающие ответы об эпидемических процессах сегодня и завтра.

Условия жизни современного человека настолько изменились, что причины, вызывающие болезни сегодня, вовсе не те, что были причиной эпидемий, скажем, в начале века. За последние 30–40 лет повсеместно исчезли формы классической дизентерии, и бактерии, ее вызывающие, стали менее болезнетворными. А инфекционные заболевания, которые еще 10 лет назад собирались сдавать в музей истории медицины, ныне возрождаются в обновленном виде: их возбудители обрели устойчивость к лекарствам. Именно поэтому действия, предпринятые против болезней в прошлом, не могут гарантировать непременного успеха в будущем.

Справедливости ради скажу, что среда обитания человека менялась всегда, правда, не с такой скоростью, как сейчас. И, как правило, торжествовали могучие способности к адаптации, разум, мудрость — человек приспосабливался к новым условиям.

В последние годы особое значение придается такой идее: сохранить все живое на планете практически важно для сохранения и улучшения жизни самого человека.

С возбудителями болезней вопрос, понятно, весьма сложен. Скажу со всей откровенностью: требуется известная смелость, чтобы отказаться от складывавшегося веками стремления уничтожить, искоренить возбудителей инфекций. Тем более что, борясь с болезнями, мы стремимся к долголетию. Если считать биологическим пределом жизни 150 лет, то мы проделали уже значительную часть пути. Сегодня средняя продолжительность жизни — 70–73 года, в то время как на заре человечества многие умирали до 20 лет и раньше…

Так какие же микроорганизмы «срезать под корешок», оставив для истории лишь музейные экземпляры?

Какие оттеснить и зажать в тиски строгого контроля?

Какие заставить безропотно повиноваться и, может быть, даже изменить свою зловредную сущность (для чего, разумеется, этим микроорганизмам пришлось бы подвергнуться генно-инженерным операциям или другим тонким манипуляциям!)?

Э. Геккель, немецкий естествоиспытатель и последователь Ч. Дарвина, введший в 1866 году термин «экология», считал ее наукой о взаимоотношениях организма и среды. Это понимание стало наиболее распространенным. Мы же постоянно подчеркиваем, что экология изучает образ жизни организма в конкретных условиях внешней среды. Это имеет непосредственное отношение к профилактике болезней, которая, как известно, и есть генеральная линия советского здравоохранения. Так вот, экологический подход требует учитывать не только явные, видимые и легко обнаруживаемые воздействия на организм, но и скрытые, постоянно действующие влияния. Как ни парадоксально это звучит, но именно интересы человека часто требуют встать «на точку зрения» микроба, виновного в болезни, чтобы понять его происхождение, эволюцию и наметить наиболее быстрые и экономичные способы ликвидации болезней.

«Платье Медеи»

«А что, если бы микроорганизмы сами решились уничтожить Гомо сапиенс — человека разумного как вид? Как бы вы отнеслись к этой невероятной идее?»

Этот вопрос задал мне один из самых блестящих микробиологов нашего времени, Г. Рамон. Имя его стоит в ряду таких победителей инфекций, как Э. Дженнер, Л. Пастер, И. Мечников, Р. Кох, П. Эрлих, Д. Ивановский, А. Флеминг, Н. Гамалея…

О Рамоне я знал еще со студенческих лет. Предупреждение и лечение дифтерии, по Рамону, было одним из первых триумфов иммунологии. В 30-х годах, работая эпидемиологом в Дагестане, я столкнулся с тяжелой вспышкой дифтерии. И тогда в памяти часто возникал чеховский доктор Дымов, вооруженный против грозной болезни лишь трубочкой для отсасывания пленок.

В 30-е годы уже использовались лечебные сыворотки против дифтерии, они снижали смертность, но все равно болезнь протекала чрезвычайно тяжело. Именно тогда я познакомился с работами Рамона: еще в 1922 году ему удалось получить дифтерийный анатоксин — обезвреженный яд, предохраняющий от тяжелой болезни. Эффект, по сообщениям врачей, он давал прекрасный: в четыре, а то и в десять раз уменьшалось количество заболевших. Но где было взять этот анатоксин? В нашей стране его начали вырабатывать в 1933 году.

В 1959 году встал вопрос об изменении технологии приготовления этого препарата, и тогда я написал Рамону письмо. Ответ пришел вскоре. Рамон подробно разбирал поставленные вопросы и очень тепло отзывался о русских ученых, с которыми ему пришлось работать в разное время в Пастеровском институте.

Через два года, оказавшись во Франции, я решил навестить Рамона в его маленьком доме под Парижем. На следующий день после телефонного разговора я сидел перед глубоким стариком с удивительно живыми глазами.

— Что натолкнуло вас на мысль начать поиски препарата против дифтерии?

Рамон задумался, потом улыбнулся:

— Волшебница Медея. Помните, она подарила сопернице, новой избраннице Язона, одеяние, которое несло мучительную смерть?.. Так и дифтерийная палочка. Попадая в организм, она награждает его смертоносным «платьем Медеи» — своими ядами. И тогда я решил попытаться сорвать это платье, сражаться не против самих микроорганизмов, а обезвреживать их яды — токсины…

Вспомним страницы греческой мифологии, о которых говорил Рамон.

После триумфального похода за золотым руном в Колхиду Язона стали почитать как героя. Везде его ожидал радушный прием. Пользовался он и гостеприимством коринфского царя Креона. Во дворце Креона увидел Язон Креусу и влюбился в прекрасную царевну. Та ответила на чувство героя благосклонностью. И Язон решил разорвать брачные узы с Медеей, волшебницей из Колхиды.

Когда должно было состояться обручение Язона и Креусы, царевна надела платье, подаренное Медеей. Оно плотно обхватило тело, прилипло к нему и начало жечь, как огонь. Ничто не помогало. Платье врезалось в тело, бедная девушка кричала в смертной муке.

Многие микробы действуют наподобие платья легендарной Медеи как отравители. Они внедряются в организм, проникают в ткани и выделяют там яды — продукты своей жизнедеятельности.

Однако яды вовсе не «преднамеренная диверсия». Просто во время нормального роста некоторые бактерии выделяют вещества белковой природы. Но, поскольку эти вещества оказываются ядовитыми для организма человека и животного, мирное сосуществование становится невозможным. Страшные бедствия несут токсины микробов, вызывающие газовую гангрену, яды стафилококка и стрептококка.

Наиболее сильные из всех известных токсинов — столбнячный и ботулиновый. Они поражают нервную систему. Чтобы убить мышь или морскую свинку, одного из этих ядов нужно в тысячи раз меньше, чем, например, цианистого калия.

Сильнодействующие яды, способные отравлять и разрушать клетки, возможно, явление случайное в жизни бактерий, а вовсе не обязательные признаки их жизнедеятельности, как, скажем, морфин для мака опийного или дигиталис для другого растения — наперстянки.

Что касается дифтерийных бактерий, то существует даже такой взгляд: они невинно и мирно сосуществуют с нами до тех пор, пока сами не заражаются каким-нибудь бактериофагом — так называется вирус, поражающий бактерии. Получив пристанище в бактериальной клетке, вирус вынуждает ее вырабатывать страшный дифтерийный токсин.

Проникнув в ткани, токсин производит там непоправимые разрушения. Поэтому важно не опоздать, успеть обезвредить его профилактическими прививками. И если их делают своевременно, дифтерия отступает. Победу над этой опасной инфекцией во всем мире мы прежде всего связываем с именем Рамона.

— А как вы относитесь к мысли ликвидировать некоторые инфекции, уничтожив их возбудителя как вид? — спросил я автора противодифтерийной вакцины.

Наступила пауза в разговоре. Рамон довольно долго молчал. Потом посмотрел на меня, и во взгляде его я прочел жесткость, хотя мой собеседник улыбался.

— Конечно, микробы не так умны, — заметил Рамон, — чтобы выдумать вакцины против нас. Но и у них есть свои способы самосохранения. Эти способы подарили им века эволюции. И мы не можем заранее сказать, что они выкинут в следующий раз, какое из средств защиты пустят в ход.

Все против микробов, — продолжал мой собеседник, — все против них: и относительная непроницаемость кожного покрова, и слизистая оболочка, и слюна, и слезы, обладающие бактерицидным свойством! И если порой им все-таки удается преодолеть все барьеры и проникнуть в кровь, то здесь на «несчастных крошек» обрушиваются специальные клетки иммунитета, среди них — мечниковские фагоциты…

Вот микробы и мстят, как Медея, своими токсинами!

— Вы, человек, с именем которого связана одна из самых ярких побед над микробами, выступаете как полномочный представитель микробов и защитник их интересов?! — изумился я.

— Совершенно справедливо, — согласился Рамон, — с жизненными интересами микроорганизмов надо считаться, их нельзя игнорировать. Именно поэтому я решил не уничтожать их, а лишь обезвреживать их яды… Пусть себе живут, лишь бы люди при этом не болели и не страдали!

Разве можно, применяя мощные антибактериальные препараты, — развивал свою мысль ученый, — уничтожать целые биологические виды, которые существуют миллионы лет?! Нет, безнаказанно делать это нельзя — ждите ответного удара, — запальчиво сказал Рамон. — И если уж решаться на ликвидацию вида, не лучше ли прежде подумать вот о чем: займут ли его место более опасные микробы?

Многое из того, что с такой горячностью утверждал Рамон, честно говоря, показалось мне тогда игрой парадоксального ума. И я никак не думал, что мысли его об ответном ударе микроорганизмов на мощную атаку антибиотиков окажутся пророческими.

Двадцать лет назад, когда происходил этот разговор, антибиотики прочно вошли в обиход современного человека и победоносно разили болезнь за болезнью.

История их сродни сказочным превращениям Золушки в Принцессу или Гадкого утенка в прекрасного Лебедя. Долгое время плесневые грибки считались только вредными. Пока не заметили, что в присутствии грибков, образующих плесень, гибнут другие микроорганизмы.

Открытие целебных свойств зеленой плесени (ее образуют широко распространенные в природе грибки пенициллы) принадлежит двум русским врачам. Один из них — клиницист и общественный деятель конца прошлого столетия В. Манассеин. Наряду с ним к тому же выводу пришел известный врач А. Полотебнов. Он указал на антибиотические свойства зеленой плесени в 1872 году.

В 1929 году английский исследователь А. Флеминг выделил пенициллин. Но только в 1941 году, когда удалось добиться тщательной очистки пенициллина, его начали применять в медицине. В нашей стране пенициллин был получен в 1942 году З. Ермольевой и Т. Балезиной.

К 1945 году было описано около 30 антибиотиков. В 1949-м — уже 150, в 1953-м — 500, в 1961-м — 1200, а в 1963-м — 1500. С 1959 года научились химически синтезировать новые пенициллины. Сейчас известны свойства тысяч полусинтетических препаратов. Разумеется, из всей этой массы антибиотиков в медицинской практике применяется лишь несколько десятков.

Кто из врачей хоть раз испытал профессиональную беспомощность перед болезнью, знает, насколько это мучительно. И я помню упоительное ощущение обретенной силы, могущества, тот безудержный оптимизм, который нами тогда овладел. И было от чего закружиться голове: затяжные пневмонии, длившиеся обычно месяцами, удавалось прервать за считанные часы.

Тяжелые тифы прекращались за полтора дня!

С появлением антибиотиков ушли в прошлое многие устрашающие болезни. Новые средства бросали в бой против туберкулеза, пневмоний, тяжелых травм, детских инфекций, заражений крови. И побеждали! А впереди были операции на сердце и сосудах, пересадки органов и тканей — удивительные достижения, которые без антибиотиков были бы невозможны!

Влияние антибиотиков на жизнь современного общества нередко сравнивают с открытием атомной энергии или развитием средств массовых коммуникаций. Страны, вступающие на путь независимости, в числе первых промышленных объектов начинают строить заводы по изготовлению антибиотиков. С эрой антибиотиков и снижением смертности от инфекционных болезней многие авторы непосредственно связывают «демографический взрыв», потрясший современный мир…

«Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых», — писал Ф. Энгельс.

Упиваясь победным маршем, мы не сразу заметили, что иногда стал как будто сбиваться ритм. Уже в 60-х годах появились формы микроорганизмов, которые не то что не поддавались действию антибиотиков, жить без них в буквальном смысле слова не могли!

Эволюционный стресс

Антибиотики поставили на грань исчезновения целые виды микроорганизмов, и только отдельные их представители, случайно, по какой-то причине оказавшиеся непохожими на своих собратьев и поэтому устойчивыми, смогли выжить. Остальным грозила неминуемая гибель.

Что касается счастливой случайности, то ее нетрудно вычислить. Теоретически мутации — ошибки, сбои при считывании генетической информации, влекущие за собой видоизменение клеток, возникают один раз на миллион. Пусть формы, устойчивые к антибиотикам, появляются не чаще чем один раз на 10 миллионов клеток. Казалось бы, редкая возможность? Нет! Потому что имя им — легион!

Кто-то подсчитал, что в кишечнике всем нам знакомой буренки микроорганизмов обитает заведомо больше, чем было на Земле млекопитающих за всю ее историю. При этом мириады микробов плодятся и размножаются с неслыханными для сложных многоклеточных организмов скоростями.

На деление одной бактериальной клетки требуется от двух с половиной часов до четверти часа. Появилась новая клетка — произошла смена поколений. Нетрудно подсчитать, что у самой «медлительной» бактерии за 24 часа сменится не менее 10–12 поколений. А у холерного вибриона, который при благоприятных условиях удваивается каждые 18 минут, — 70 поколений в сутки. Чтобы сменилось 70 поколений людей (в среднем через каждые 25 лет), должно пройти две тысячи лет!

Итак, сутки в жизни бактерии соответствуют тысячам лет в жизни людей. Отсюда и поразительная пластичность мира микробов, их умение приспособиться, и скорости, с которыми все происходит. Вот откуда этот вызов традиционным представлениям об эволюции, о ее неторопливом течении!..

Однако микроорганизмы обычно «недоиспользовали» свои возможности. Они менялись значительно медленнее, чем позволяет им их природа.

Эволюция по воле человека

Исследователи давно мечтали своими руками «пощупать» механизмы эволюции. Но как воспроизведешь в лаборатории тысячелетия биологического развития?

Совершенно верно: наблюдая смену микробных популяций…

До недавнего времени с микробами поступали так же, как с растениями: в определенное время засевали нужное количество микроорганизмов в подготовленную питательную среду, а затем получали «урожай».

Однако такая «сезонность» слишком медлительна для нашего стремительного времени. Стали подумывать о «полях непрерывного действия».

И злаки и овощи сегодня умеют выращивать непрерывно — в камерах искусственного климата, на питательных средах вместо почв, под светом незаходящих ксеноновых «солнц». И урожай пшеницы, например, получать не менее пяти-шести раз в год. И какой урожай: по сто с лишним центнеров в пересчете на гектар! Правда, площадь таких полей пока несколько квадратных метров, но результаты весьма убедительные.

Я говорю о работе красноярских биофизиков. Они привлекают ясностью научной мысли, блеском исполнения и благородством целей.

В последние годы в Красноярске занимаются непрерывным культивированием клеток, в частности микроскопических водорослей, дрожжей, бактерий. За их ростом и развитием следят автоматы. Они поддерживают в культиваторах оптимальный режим. А микроорганизмы демонстрируют свою жизненную силу. Некоторые, например, удваивают биомассу за 4–5 минут. При таких скоростях размножения, если его ничем не сдерживать, они за сутки смогли бы заполнить все пространство солнечной системы!

За часы и дни перед исследователями проходит жизнь сотен и тысяч микробных поколений. И это дает основание судить, как «работает» один из мощных рычагов эволюции — естественный отбор. Если система незамкнутая, проточная (питательная среда в нее подается извне с той же скоростью, что и выводится готовый продукт микробного синтеза — биомасса), можно воочию наблюдать, как это происходит.

Когда случайно появляются более активно растущие формы (шанс опять-таки один на миллион!), возникает конкуренция между потомками разных клеток. И более «быстрые» из них постепенно заполняют весь культиватор: растут-то они скорее, чем клетка-прародительница, а вымываются из системы с той же скоростью, что и старые, исходные формы.

Однако селекция, отбор, в природе идет не обязательно по признаку более быстрого роста. Годится любой признак, полезный виду. Скажем, устойчивость к лекарствам. Чувствительные к лекарствам формы подавляются, погибают, а устойчивые выживают и побеждают.

С появлением антибиотиков началась «война миров», которой никогда до этого не знала биологическая история. Они настолько резко и стремительно изменили среду обитания микроорганизмов, что всего за несколько десятилетий те испытали потрясения более разительные, чем за миллионы лет эволюции.

Среди микроорганизмов, которые наиболее быстро приспособились к антибиотикам, оказалась кишечная палочка. Эта вечная спутница человека становится устойчивой к ударным дозам антибиотиков уже через 2–4 суток.

На третий день лечения возбудители менингита — менингококки — более чем в две тысячи раз увеличивают свою устойчивость к стрептомицину.

В последние годы появилось много сообщений о микроорганизмах, устойчивых сразу к нескольким антибиотикам. Это серьезная медицинская и биологическая проблема: похоже, что искусственно вызванная человеком эволюция микроорганизмов может свести на нет многие усилия по созданию новых антибиотиков.

Особую стойкость к антибиотикам проявили стафилококки, шаровидные бактерии, скопления которых напоминают гроздья винограда. Они встречаются во всех географических и климатических поясах, везде сопутствуя человеку. Их можно обнаружить на поверхности здоровой кожи, на слизистых оболочках, в дыхательных путях, они плавают с пылинками в нашей комнате. Стафилококки — причина ангин, тяжелых пищевых отравлений. Пожалуй, нет ни одного заболевания воспалительного характера, которое бы не было связано с ними. Понятно, что каждый из нас — носитель этих бактерий. Так вот, сегодня нечувствительны к воздействию традиционных антибиотиков 90 стафилококков из ста. Они, например, образуют фермент, который разрушает пенициллин, делает его неактивным, а иногда и вредным для организма. Фермент этот называется пенициллиназа.

Некоторые микроорганизмы проявляют удивительную устойчивость к препаратам, с которыми никогда не соприкасались. Причиной этому могут быть вирусы. Путешествуя из одной клетки в другую, они порой прихватывают с собой кусочки клеточного ядра и таким образом переносят четкие инструкции о том, как проявлять устойчивость. А иногда одна бактериальная клетка приближается к другой и сама, что называется, из рук в руки, передает готовые блоки генетической информации.

Доноры и реципиенты

Картина, открывшаяся в микроскопе, незабываема: это таинство общения двух бактериальных клеток.

Свободное плавание. Сближение. Причаливание… Что это? Своеобразный трап-мосток, протянувшийся от одной клетки к другой?

Как будут развиваться события?

Скрученная кольцевая молекула ДНК находится за пределами хромосомы — там, где сосредоточен основной генетический материал. Одетая в специальный футляр, она плавает в плазме бактериальной клетки (отсюда и название — «плазмида»!). Можно предполагать, что когда-то этот маленький отрезок ДНК отбился от родной хромосомы, но не погиб, а сохранил жизнеспособность. Он способен размножаться в клетке и нести сообщения, которые могут очень пригодиться клетке-хозяину. Какие же именно? Например, об устойчивости к лекарственным препаратам. Или способность образовывать яды. Или гены, ответственные за контакт с другими бактериальными клетками.

Плазмиды — это далеко еще не прочитанная и, судя по всему, увлекательнейшая страница молекулярной биологии. Наверно, они не раз удивят нас. Недавно, например, выявились интересные связи между плазмидами бактерий и растениями. Некоторые опухоли растений возникают лишь под воздействием бактерий, которые несут плазмиду, причем плазмида или ее часть непосредственно встраивается в гены опухолевых клеток. Значит, эти мелкие фрагменты ДНК, лежащие вне хромосомы бактерий, могут оказывать влияние и на высшие формы жизни?

Интригующая особенность некоторых плазмид заключается в том, что их поведение удивительным образом напоминает деятельность нуклеиновых кислот некоторых вирусов в бактериальной клетке. Сходство это велико. И многие авторы склонны считать, что плазмиды прямо произошли от вирусов. (Замечу в скобках, что возможность превращать вирусы в плазмиды открыла бы широкие и до конца еще не понятые возможности для управления наследственностью.)

Итак, плазмиды размножаются внутри бактериальной клетки и благодаря прямым контактам широко распространяются среди бактериальной популяции.

Как же осуществляются подобные контакты? Плазмида переходит, проскальзывает по мостику-каналу из одной клетки в другую. Бактерии обмениваются готовыми блоками наследственной информации.

Это не просто стремительный, но и чрезвычайно надежный способ генетической связи: ДНК транспортируется из клетки-«донора» в клетку-«реципиент» по специальному каналу (это тот самый мостик, который проложила одна бактерия навстречу другой). Канал этот защищен от ферментов и других разрушительных влияний. Такой способ оповещения позволяет микроорганизмам быстро и пластично приспосабливаться к изменениям внешней среды.

И это генетическое «донорство» имеет далеко идущие последствия для всего живого.

Скажем, устойчивость к антибиотикам среди микроорганизмов, которые никогда с этими лекарствами и не встречались, разносится как будто на крыльях шквального ветра — со скоростью большей, чем скорость распространения эпидемии среди людей…

Подробные записи об устойчивости к антибиотикам и другим химическим воздействиям — это в полном смысле слова «воспоминание о будущем» — наследственная память о событиях, которые лишь предстоит пережить.

С нарушением экологического баланса между человеком и его микрофлорой связаны еще некоторые события: новые, ранее неизвестные агенты стремятся занять в человеческом организме место изгнанных видов. Подобные «замещения вакантных должностей» в мире микробов путают все карты медиков: нетипичные, стертые формы заболеваний, необычное их течение — все это весьма затрудняет распознавание и лечение инфекционных болезней в новых условиях. В то же время ослабевают собственные средства защиты организма.

Почему ослаб иммунитет?

Человек живет в мире, населенном мириадами микробов, и его «пропуск» в этот мир — иммунитет. Его тонкие, веками вырабатывавшиеся совершенные механизмы страдают из-за многообразного загрязнения окружающей среды. Иммунная система (и не только человека) достаточно устойчива и надежна в отношении «обычных» для организма вредящих воздействий, однако, как выяснилось, она легко ранима даже сравнительно слабыми, но эволюционно неожиданными факторами. Это объясняется наличием в ее «устройстве» по меньшей мере трех «узких» мест.

Первым являются механизмы тонкого распознавания опасных и безвредных антигенов — чужеродных веществ, проникающих в организм человека или животного. Любые ошибки, допущенные при этом, влекут за собой крайне тяжелые последствия.

Второе слабое звено — тимус. В этом важнейшем органе происходит созревание Т-лимфоцитов, без участия которых некоторые формы иммунных реакций вообще невозможны. Между тем тимус весьма раним при различных эндокринных нарушениях, токсикозах.

Наконец, третье «узкое» место — несоответствие иммунного ответа организма внешнему воздействию. Это в основном является причиной огромного количества аллергических заболеваний во всем мире.

С точки зрения иммунолога, человеческий организм всю жизнь проводит «на острие ножа». С одной стороны, его защитная система всегда должна быть во всеоружии против любой угрозы, как извне, так и изнутри. С другой стороны, она должна, скажем, щадить плод, который является, в сущности, чужеродным объектом в организме матери, поскольку его наследственность иная.

Необходимость постоянного балансирования на «острие ножа» делает понятными все учащающиеся срывы в работе иммунной системы под влиянием разнообразных изменений в окружающей среде, преимущественно таких, с которыми организм ранее в своей эволюционной истории не сталкивался.

Особую опасность представляют нарушения антиген-распознающей способности. Если, например, в кровь человека попадает некий агент, схожий по своему строению с веществами, вырабатываемыми самим организмом, либо несколько изменяющий их, иммунная система может или потерять способность замечать (а значит, и обезвреживать) этот антиген, или, запутавшись, начать непримиримую борьбу против продуктов жизнедеятельности собственного организма. Подобные ситуации, по-видимому, лежат в основе пониженной сопротивляемости некоторым вирусам и возникновения «терпимости» к опухолям. Эти же явления могут быть одной из причин и аутоиммунных болезней.

За последние десять лет существенно возросло число аллергических заболеваний. Это обстоятельство в значительной мере связано с изменением, так сказать, «антигенного ландшафта», в котором находится современный человек.

Повсеместное использование антибиотиков имеет следствием широкое распространение новых, небывалых разновидностей микробов. Они мало того, что не боятся мощных лекарственных средств (а иногда даже нуждаются в них для своего развития), но и, будучи непривычными для человеческого организма, нередко вызывают аллергию. Устойчивые к антибиотикам бактерии вызывают аллергию столь же часто, как и обычные формы.

Массовое применение инсектицидов влечет за собой появление устойчивых к ядам рас клещей, комаров, мошек, укусы которых также вызывают сильную реакцию.

К своеобразным аллергическим эпидемиям зачастую приводит намеренное или случайное переселение новых для данной местности растений, вдыхание их пыльцы.

Еще одна довольно частая причина аллергии — химические вещества, с которыми нам приходится сталкиваться на производстве и в быту. Сюда относятся, в частности, моющие и парфюмерные препараты, лакокрасочные продукты и многое другое. К росту этих заболеваний приложила, к сожалению, руку и сама медицина: тяжелые реакции на антибиотики и другие лекарства перестали быть редкостью.

Все большая распространенность аллергических заболеваний — результат существенного изменения не только набора антигенов, с которыми контактирует современный человек, но и путей, по которым инородные вещества проникают в организм. Ранее большинство антигенов продвигалось через желудочно-кишечный тракт, что способствовало постепенному «воспитанию» невосприимчивости. Сейчас различные агенты значительно чаще попадают в организм через дыхательные пути, кожные покровы (профессиональные вредности, продукты бытовой химии) и непосредственно под кожу или в кровь (инъекция антибиотиков, вакцин и других лечебных препаратов). А эти способы введения антигенов особенно благоприятны для развития патологических состояний.

Рост аллергических и аутоиммунных заболеваний — это лишь одна сторона рассматриваемой проблемы. Другая сторона — опасность ослабления противоинфекционного иммунитета. В наше время появляется важное противоречие. При ряде инфекций, для которых разработаны надежные методы профилактики и терапии, наблюдается резкое падение заболеваемости и смертности. Другие же микробы, против которых таких методов защиты пока не найдено (многие респираторные вирусы, некоторые раневые инфекции и грибки), вызывают рост заболеваемости людей. Это свидетельствует об ослаблении иммунитета, который современная медицина пока не может поддержать искусственной вакцинацией или эффективной антибиотикотерапией.

Какие факторы окружающей среды могут быть ответственны за снижение естественного иммунитета?

Таких факторов немало. Но прежде всего погоня за новыми — «модными» — препаратами и безудержное стремление принимать как можно больше лекарств.

Итак, в современных условиях вся иммунологическая система человека подвергается, во-первых, атаке со стороны разнообразных аллергенов, с которыми он не сталкивался ранее, и, во-вторых, воздействию ряда факторов, подавляющих или извращающих ее реакции. Отсюда — аутоиммунные заболевания, аллергии.

Эти процессы носят глобальный характер: они дают себя знать во многих странах мира и особенно в индустриально развитых.

Где же выход? Он есть. Прежде всего оздоровление среды, в которой живет и работает человек. И разумное управление тонким и чутким механизмом иммунитета. Но это уже мечта о завтрашнем дне нашей науки.

В поисках экологической мудрости

Антибиотики затрагивают коренные, жизненно важные интересы общества. Они совершили революцию в медицине. На эту революцию микроорганизмы ответили «эпидемией» устойчивости к лекарствам.

Исследователи ищут оптимальную стратегию и тактику, чтобы не возникала по возможности устойчивость к антибиотикам «новых поколений», а «ветеранам» было возвращено их былое могущество.

Можно представить себе такой путь: создавать все новые и новые антибиотики, и тогда микробы не успеют привыкнуть к ним. Однако человеку не выиграть этой гонки.

Другой, более реальный путь — разумное чередование и сочетание препаратов и весьма осторожное их применение.

В поисках оптимальной стратегии и тактики помогает ЭВМ. Однажды машина по заданию специалистов просчитала ситуацию в одном условном городе. И посоветовала на время вовсе отказаться от пенициллина, заменив его другими, соответствующими случаю антибиотиками. Тогда, обещала она, уже через полтора года эффект от применения пенициллина достигнет уровня 40-х годов…

Человек не может и не хочет отказаться от одного из величайших достижений разума. Но он не должен при этом забывать об «экологической мудрости»: бесчисленные связи человека с окружающей средой и, в частности, с микроорганизмами складывались миллионы лет и не могут быть безнаказанно нарушены в считанные десятилетия.

Болезни, я думаю, будут иметь место и в будущем, даже отдаленном, но значительная часть их станет управляемой. Ведь держит же человек под контролем, не дает вспыхнуть эпидемиям таких безнадежных в прошлом болезней, как дифтерия, полиомиелит, желтая лихорадка, бешенство, коклюш… Контролирует столь успешно именно потому, что прославленные исследователи — Дженнер, Пастер, Рамон и многие другие — шли путями, которые подсказывала им природа. Они как будто действовали точно в соответствии с мудрым предупреждением Ч. Дарвина: «Побеждать природу можно, только повинуясь ей».

И здесь мне снова хотелось бы обратиться к мыслям еще одного видного представителя нашей науки. Это Ш. Николь, который обнаружил переносчика сыпного тифа: «Мы должны питать доверие к тем, которые придут после нас. Миролюбивые и более культурные, они сумеют все лучше и лучше защитить себя и сохранить своих близких, а также полезных им животных против бессмысленной, недисциплинированной стаи заразных болезней».