Портреты микробов в анфас и профиль
«Микроорганизмами или микробами называют живые организмы, которые невозможно увидеть невооруженным глазом, поскольку они слишком малы для этого. Греческое слово «микрос» означает «малый».
С «микроорганизмами» все ясно – это «малые организмы». Но вот откуда взялась буква «б» на конце слова «микроб» – непосвященным непонятно. А взялась она от другого греческого слова – «биос», означающего «жизнь». «Микроб» это «маленькая жизнь». А вы, наверное, думали, что маленькая жизнь – это лето?»
Андрей Сазонов. «Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир»
Для начала стоит напомнить, что микроорганизмы были открыты голландцем Левенгуком более двух с половиной веков назад, еще в XVII веке, когда появилась возможность наблюдать их с помощью оптических приборов, допускавших, правда, увеличение всего лишь в 160–200 раз. Итак, микробы были открыты, а вот подходящего имени для них не было.
Как же возникло слово «микроб»? Удивительно, но дата рождения этого теперь столь расхожего термина точно известна – 26 февраля 1878 года. Дело в том, что известный в ту пору французский ученый Шарль Эммануэль Седийо[10], возясь с этими самыми микробами, догадался обратиться к Эмилю Литтре[11] с просьбой дать микроорганизмам название и написал ему письмо.
Седийо выбрал Литтре не случайно. Знаменитый французский философ-позитивист, историк, филолог и лексикограф быстро придумал сверхудачное словечко – «микроб». С тех пор оно стало официальным медицинским термином. Склоняемым на все лады. Угнездившимся во всех языках.
4.1. Микробный «зоопарк»
«Джон Макфи в одной из своих классических книг привел замечательную аналогию с местом человечества в этой огромной хронологии: «Давайте представим, что вся история человечества – это один старый английский ярд, равнявшийся расстоянию от носа короля до кончика его вытянутой руки. Стоит один-единственный раз провести по ногтю среднего пальца пилочкой, и вы сотрете всю человеческую историю».
Или вот другое. Если 3,7 миллиарда лет жизни на Земле представить в виде 24-часовых суток, то наши предки-гоминиды появились бы за 47–96 секунд до полуночи. Наш собственный вид, Homo sapiens, – за 2 секунды до полуночи.
Но есть еще кое-какие потрясающие данные, которые по-настоящему позволяют оценить, насколько огромен мир микробов. Они не видны невооруженным глазом, за несколькими исключениями, лишь подтверждающими правило. Миллионы могут одновременно пройти через ушко одной иголки. Но если собрать всех вместе, их будет не только больше, чем всех мышей, китов, людей, птиц, насекомых, червей и деревьев – вообще всех видимых форм жизни на Земле – вместе взятых: они окажутся еще и тяжелее. Задумайтесь об этом. Невидимые микробы составляют большую часть биомассы Земли: млекопитающие, пресмыкающиеся, морская живность и т. д.
Без микробов мы не могли бы есть и дышать, а вот без нас почти все они жили бы отлично».
Мартин Блейзер. «Плохие бактерии, хорошие бактерии: как повысить иммунитет и победить хронические болезни, восстановив микрофлору»
«Размножаются бактерии путем простого деления одной материнской клетки на две дочерние. Мужских и женских организмов у бактерий не бывает, они бесполые. Деление происходит быстро, в благоприятных условиях некоторые бактерии способны делиться каждые двадцать минут. Теоретически одна бактерия за семь суток непрерывного размножения может произвести бактериальную массу, равную по объему нашей планете. При условии, что все ее потомство сохранится и будет продолжать размножаться.
Как же возникло слово «микроб»? Удивительно, но дата рождения этого теперь столь расхожего термина точно известна – 26 февраля 1878 года.
Картина «апокалипсического» размножения бактерий ярко описана Александром Беляевым в фантастической повести «Вечный хлеб». Некий профессор, желая избавить мир от голода, вывел вид съедобных, питательных и быстрорастущих бактерий. Жители рыбацкого поселка нарушили указания профессора, и питательное «тесто» вырвалось на свободу. Сначала люди пытались съесть «тесто», но вскоре всем стало ясно, что таким способом истребить «тесто» не удастся. «Тесто» заполняло дома, выползало на улицы и растекалось по ним, угрожая затопить весь поселок. Отчаявшиеся рыбаки попробовали было топить «тесто» в море, но это не помогло. В воде «тесто» росло гораздо быстрее, чем на земле. Оно затянуло всю прибрежную полосу и поползло на сушу…»
Андрей Сазонов. «Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир»
Огромен, воистину необъятен и чудовищно разнообразен мир микробов. Долгим был путь его осознания. Понадобился переход от увеличительных линз Левенгука к современным электронным микроскопам, которые позволяют увеличивать микробные клетки в сотни и даже тысячи раз.
Практически нет на нашей планете мест, где бы человек не встречался с микроорганизмами. Не мы, а именно микробы реально полновластные хозяева Земли. Их можно найти и в океанских глубинах, и на вершинах гор, в пустынях и в арктических льдах.
Они обитают и в земной коре, но на глубинах не более четырех километров – глубже становится жарко даже для них. Их удается встретить и на высотах порядка двадцати километров – микробов туда заносят потоки восходящего воздуха.
Микробы необыкновенно живучи. Человек, попав в неблагоприятные условия жизни, суетится, ищет спасения. Стратегия же микроорганизмов иная – они готовы сколь угодно ждать, пока обстоятельства не станут для них благоприятными. Превращаются в споры, которые способны выдержать двух-трехчасовое кипячение и охлаждение до минус 200 градусов по Цельсию.
Бесчисленное многообразие видов микроорганизмов впечатляет. Слово «микробы» объединяет название сотен их самых разных типов. Они различаются внешним видом, строением, условиями существования, способностью к размножению. Есть неклеточные, многоклеточные и одноклеточные микробы. Тут и бактерии, и вирусы, фаги, грибы, микроводоросли, простейшие, дрожжи… Человечество – всего лишь песчинка в мире, который в основном населен микроорганизмами. Нам нужно привыкать к этой простой мысли.
Перечислять микробов? Долгое это занятие. Первыми на ум приходят бактерии, их называют прокариотами – одноклеточными безъядерными организмами. Однако это вовсе не признаки их примитивности. Это полностью самостоятельные существа: они дышат, двигаются, кормятся, способны избавляться от выделений и защищаться от врагов, размножаются.
Их формы и размеры различны. Одни по форме похожи на мячи, морковку, бумеранг, другие – на запятую, змею, кирпич или треножник. Бактерии великолепно адаптированы к жизни в этом мире. Кроме того, считается, что, если они нас покинут, могут возникнуть немалые проблемы.
А вот другая обширная ветвь микробной жизни – эукариоты, одноклеточные организмы с ядром и другими органеллами. Это уже «кирпичики» для строительства многоклеточных форм жизни. Ученые уверены, что за последние 600 миллионов лет от эукариот произошли насекомые, рыбы, растения, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие…
А еще никак нельзя не упомянуть про вирусы. Они распространяются, вторгаясь в живые клетки и пользуясь их ресурсами. Многие проблемные болезни человечества имеют вирусную природу. Вспомним грипп, простуду, герпес, ВИЧ. Они способны заражать и бактериальные клетки. Количество вирусов грандиозно: полагают, что их больше, чем звезд во Вселенной. О вирусах мы дальше будем говорить более подробно.
Видов микроорганизмов гораздо больше, нежели видов всех растений и животных. Точного числа мы не знаем, но оно точно составляет как минимум несколько миллионов. Громаднейшее поле для наблюдений и теоретических исследований.
Заманчиво разобраться в этом скопище микробов. Соорудить нечто вроде временного, поэтапного семейного древа, в котором есть деды и бабушки, отцы и матери, их дети – мальчики и девочки. И дальше, дальше. Занимаясь такой классификацией, очень желательно добраться до начала начал, до истоков жизни на Земле.
Одним из первых, кто занялся этим благородным делом, был Фердинанд Юлиус Кон (1828–1898) – известный немецкий ботаник и бактериолог. Кратко расскажем о жизни этого человека, известного прежде всего тем, что открыл микробиологию как науку.
Кон родился в семье еврейских эмигрантов в прусском городе Бреслау. Это был мальчик-вундеркинд. Выучился читать, когда ему не было еще и двух лет, пошел в среднюю школу в семь, а уже в четырнадцать поступил в университет Бреслау. Завершив свое образование в Берлинском университете, Кон, в возрасте девятнадцати лет, получил докторскую степень по ботанике.
В 1866 году Кон основал в Германии престижный институт физиологии растений. В 1885-м был удостоен медали Левенгука, в 1888-м стал тайным советником, в 1889-м – членом Прусской академии наук. Похоронен на старом еврейском кладбище в Бреслау.
Микробы необыкновенно живучи. Человек, попав в неблагоприятные условия жизни, суетится, ищет спасения. Стратегия же микроорганизмов иная – они готовы сколь угодно ждать, пока обстоятельства не станут для них благоприятными.
Получив традиционное биологическое образование того времени, он берется за классификацию бактерий в их связи с другими микроорганизмами. Бактерии он разделил на четыре категории: 1) сферобактерии (сферические бактерии); 2) микробактерии (короткие палочки); 3) десмобактерии (прямые нити); 4) спиробактерии (спиральные нити).
То, что сделал Кон, – все же частности. Со времен Кона в деле классификации всего живого на планете возникли революционные новации. В конце ХIХ века эволюционные биологи рисовали древо жизни в виде могучего дуба, ветви которого отходят от главного ствола. Простейшие организмы, такие как бактерии, ответвлялись у основания, а человечество размещалось на самой верхушке как венец эволюции.
Автором совершенно новых представлений об эволюции стал американский микробиолог, первооткрыватель архей Карл Ричард Вёзе (1928–2012). Он показал, какое крохотное место в истории эволюции занимаем мы, многоклеточные эукариоты.
Карл Вёзе – автор гипотезы РНК-мира. Он предположил, что возникшие некогда абиогенным путем молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК) могли обладать автокаталитической активностью – т. е. катализировать синтез своих копий. В результате дальнейшего усложнения таких автокаталитических систем могла возникнуть уже настоящая жизнь. Между всеми живыми существами может быть построена взаимосвязь на основе строения их внутреннего механизма, ответственного за выработку белков.
В 1990 году, основываясь на последовательности нуклеиновых кислот в рибосомах, Карл Вёзе нарисовал универсальное филогенетическое древо жизни. И теперь мы достаточно четко понимаем, какова базовая структура древа жизни. Получилось, что вся ныне существующая на Земле жизнь произошла от одного (увы, точное имя его неизвестно!) вымершего микроорганизма.
4.2. «Смертельный поцелуй Дона Лаки»
«Книга Майкла Крайтона – это рассказ о тех американцах, которые изучают внеземные формы жизни, чтобы эффективнее истреблять земные. Рассказ о том, как пять запусков по сверхсекретной программе «Скуп» не дали результатов, а спутник «Скуп-6» доставил на Землю довольно безвредные микроорганизмы, способные вызвать лишь легкое недомогание у кур. И о том наконец, как «Скуп-7» «поймал» нечто весьма существенное, нечто похожее на иззубренную черную песчинку с зелеными вкраплениями, некую неведомую жизнь, размножавшуюся шестигранными дольками, от которых кровь в жилах людей мгновенно свертывалась, превращаясь в черно-красную губчатую массу. В сверхсекретной лаборатории «Лесной пожар» эту внеземную жизнь закодировали как штамм «Андромеда», но первыми с ней познакомились жители крохотного аризонского поселка Пидмонт, не подозревавшие о хитроумной программе «Скуп». Страшной молниеносной смертью заплатили они за «удачу» ученых…»
Из предисловия С. Кондрашова к переведенной на русский язык книге американского писателя-фантаста Майкла Крайтона «Штамм “Андромеда”»
Несмотря на многие, казалось бы, очень убедительные доводы науки о том, что живое на Земле способно было в какой-то момент истории самозародиться, многие верили и продолжают упорно верить в совсем иное – жизнь пришла на Землю из космоса.
Вокруг этой темы полно спекуляций, в частности, содержание научно-фантастического романа Майкла Крайтона «Штамм “Андромеда”». Майкл Крайтон[12], медик по профессии, в своей первой и наиболее удачной книге рисует фантастическую, но вполне правдоподобную картину заражения нашей планеты внеземным бактериальным штаммом в результате проводимой Пентагоном подготовки к бактериологической войне.
Тогда двадцатипятилетний автор, следуя совету своего редактора, переписал свою рукопись, всячески подражая научной литературе, – словно бы все, что им написано, происходило на самом деле. В книге приводится масса технических деталей. Текст богато иллюстрирован всевозможными картами, схемами, диаграммами и даже компьютерными распечатками. Роман был опубликован в 1969 году и сделал автора знаменитым.
Еще бы! Подробности изложения были захватывающими. Например, там рассказывается, что смертельный микроорганизм, названный «штаммом Андромеды», является представителем кристаллической формы жизни внеземной природы, восприимчив к радиации и ускоряет свой рост под воздействием излучения, напрямую преобразуя энергию в материю…
Если же теперь вернуться к разным предположениям и домыслам о зарождении жизни на Земле, то тут прежде всего на ум приходит так называемая гипотеза панспермии, согласно которой жизнь на Земле имеет космическую природу.
В 1908 году шведский ученый Сванте Аррениус (1859–1927) выдвинул концепцию, получившую название теории радиационной панспермии. Он предполагал, что первые споры бактерий оказались на Земле после миграции из дальних уголков Вселенной. Причиной этого «переселения» Аррениус считал давление солнечного света (или света другой крупной звезды).
Другая версия появления жизни на Земле, связанная с панспермией, это так называемая кометная теория, изложенная в книге известного британского астронома и космолога Фреда Хойла «Облако жизни». Он попытался доказать состоятельность своей концепции на примере глобальных вирусных эпидемий (в том числе на примере «испанки» начала XX века). Хойл (1915–2001) предположил, что подобные массовые заболевания (пандемии) можно объяснить их кометным происхождением.
Еще одна разновидность панспермии – литопанспермия. Основатель этой теории американский биохимик Мелвин Кальвин (1911–1997) считал, что зачатки жизни могли попасть на нашу планету вместе с метеоритом. На Землю действительно попадают крохотные остатки сгоревших в атмосфере метеоритов. Такие материалы исследовались самыми разными учеными, но никому еще не удавалось обнаружить на них или в них следы жизни.
Ну и еще много говорят про направленную панспермию. Про инопланетный разум. Есть мнение, что первые зародыши жизни оказались на Земле по воле некой цивилизации, существующей где-то в глубинах космоса. Возможно, споры и бактерии были присланы на специальном аппарате, а делалось это все для создания колонии или проведения научного эксперимента.
Вместе с тем уже в XX столетии концепция панспермии подвергалась критике со стороны самых разных исследователей. Среди них были советский астроном, астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский (1916–1985), американский астроном, астрофизик, популяризатор наук Карл Саган (1934–1996) и многие другие. Они были уверены, что длительная космическая миграция не может обойтись без получения губительной для микробных спор дозы радиации.
А теперь попробуем связать космос с микробами несколько иным способом. Когда, в XX веке, начались первые полеты в космос и возникла мысль добраться до Луны, тема микробов стала опять очень актуальной, что, впрочем, неудивительно. Вот что об этом пишет, к примеру, Джессика Снайдер Сакс в книге «Микробы хорошие и плохие»:
«Внезапно разгоревшийся интерес космического агентства к микробиоте человеческого организма в целом и в особенности к анаэробным кишечным бактериям начался с одного странного доклада, прочитанного в конце апреля 1964 года перед аудиторией из летчиков-испытателей и медиков НАСА. Как будто главному врачу НАСА Чарльзу Берри и без того не хватало забот с предсказаниями, что глазные яблоки будут лопаться при нулевой гравитации (к счастью, опровергнутыми) или что после длительного пребывания в невесомости мышцы и кости будут превращаться в кашу! А теперь еще нашелся ученый, утверждавший, что главной опасностью для астронавтов могут оказаться поцелуи их жен после возвращения мужей из изоляции в богатую микробами земную атмосферу. Этакий “микробный шок”. Так назвал это Дон Лаки в своем докладе на организованной НАСА конференции на тему “Питание в космосе”, проходившей в университете Южной Флориды. “Смертельный поцелуй Дона Лаки” – такие заголовки появились на следующий день в газетах».
Есть мнение, что первые зародыши жизни оказались на Земле по воле некой цивилизации, существующей где-то в глубинах космоса.
Лаки опирался на результаты своих экспериментов с крысами. Они жили в герметически закрытой камере, поили и кормили их исключительно стерильной пищей (почти как космонавтов в полете!). И что же? Через пару месяцев разнообразие бактерий в крысиных кишечниках снизилось с сотни с лишним до всего лишь одного или двух видов.
В качестве примера Лаки в докладе привел кишечную палочку. В благотворном (отчего бы это?) присутствии каких-то других кишечных бактерий кишечная палочка остается неопасной. Но сама по себе она может оказаться смертоносной. При этом даже если победителем станет какой-нибудь безвредный микроорганизм, результатом такой победы может стать «обленившаяся» иммунная система. Лаки наблюдал в своих экспериментах, как легко заболевали и умирали животные с обедненной микрофлорой после того, как их возвращали обратно в нормальную крысиную колонию.
Отсюда, видимо, и возникла мысль-идея «смертельного поцелуя».
4.3. «Прописки» микробов на телах и в чреве людей
«Из 50 известных типов бактерий в человеческом организме обнаружили от 8 до 12 видов. Шесть из них владеют 99,9 % клеток человеческого тела, в том числе Bacteroidetes и Firmicutes. Самые успешные микробы – победители в соревновании за право жить в людях – происходят от очень небольшого набора предков и составляют основу человеческого микробиома. Со временем они развили специализированные свойства, которые помогли им занять определенные ниши человеческого тела. Среди них: умение выживать в кислой среде, питаться конкретной пищей, предпочитать сухие, а не влажные условия (или наоборот).
Коллективно эти бактерии весят около полутора килограммов, примерно столько же, сколько и наш мозг, и представляют собой около десяти тысяч отдельных видов. Ни в одном зоопарке США не наберется такого разнообразия животных, как в нашем, невидимом человеческом теле.
Пока вы находились в чреве матери, у вас не было бактерий. Но во время родов и после них вас колонизировали триллионы микробов. Позже рассмотрим этот потрясающий процесс. Микроорганизмы очень быстро размножаются с нуля до триллионов. В первые три года происходит сложный и тщательно отработанный процесс перехода от бактерий-«основателей» к последующим обитателям.
В конце концов на каждом участке внешней и внутренней поверхности тела образуется уникальная популяция. Бактерии, грибы и вирусы, например, на ваших руках – не такие, как во рту или в кишечнике».
Мартин Блейзер. «Плохие бактерии, хорошие бактерии: как повысить иммунитет и победить хронические болезни, восстановив микрофлору»
Мы живем не только в окружении гор, степей, пустынь, на берегах рек, морей и океанов, но и в огромном мире всевозможных микроорганизмов. Буквально купаемся в этом микробном СУПЕРОКЕАНЕ.
Ученые уже подсчитали, что наше тело состоит примерно из 30 триллионов человеческих клеток, но при этом в нем ухитряются жить еще 100 триллионов (триллион, это знают математики, число очень значительное!) клеток бактерий и грибов, разных дружественных микробов, которые эволюционировали вместе с нашим видом. Они живут на каждом дюйме кожи, во рту, в носу и ушах, в пищеводе и кишечнике и так далее, и так далее.
Начинаем цитировать книгу Мартина Блейзера:
«Ваша кожа – огромная экосистема размером чуть больше половины стандартного листа фанеры; площадь ее плоскостей, складок, морщин и щелей составляет немногим меньше двух квадратных метров. Большинство этих пространств очень маленькие, даже микроскопические. Гладкая кожа, если присмотреться внимательнее, больше напоминает поверхность Луны с ее кратерами, холмами и долинами. Какие микробы, где живут, зависит от условий: маслянистая ли поверхность, как на лице, влажная, как в подмышке, или сухая, как на предплечье. У потовых желез и волосяных фолликулов тоже есть свои микробы. Одни едят омертвевшую кожу, другие производят увлажнители из масел, выделяемых ею, третьи мешают вредным бактериям и грибам вторгнуться в наше тело.
Если говорить о носе, то исследователи недавно обнаружили, что многие патогены (болезнетворные микробы) совершенно мирно живут в носовой полости здоровых людей. Один из них, Staphylococcus aureus, обладает особенно плохой репутацией. Он вызывает фурункулы, синуситы, отравления и даже заражение крови. Но при этом может вполне безопасно существовать, ничего не делая. В каждый момент времени треть, а то и больше, людей переносят в носу золотистый стафилокок».
Еще раз повторим очевидное и важное: мы живем в мире микробов. Они чужды нам только потому, что, главным образом, мы не можем видеть их невооруженным глазом. Лишь под микроскопом нам открывается завораживающий мир микроорганизмов.
Есть микробы, так сказать, базовые, присутствующие в нас с момента рождения, фактически наши «родственники». Но к ним все время присоединяются новые микроорганизмы или уходят прежние. Когда основные места, где они могут успешно кормиться, заняты, многие тысячи микробов прячутся в какие-нибудь ниши и ждут лучших времен. Если обстоятельства ухудшаются у их соседей, то обитатели ниш получают возможность быстро увеличить свою популяцию до многих миллионов и распространиться на гораздо большую территорию.
В рамках исследования человеческого генома разработаны новые технологии. Методики генетического секвенирования (установления последовательности генов) дают возможность понять генный состав отдельных микробных экосистем. Распознавать состав населяющих их бактерий.
Впрочем, не видя самих микробов, мы способны ощущать результаты их незримой работы, скажем, обонять их. Вот что об этом сообщает Мартин Блейзер в упомянутой нами выше книге:
«Вам когда-нибудь было интересно, почему с утра изо рта пахнет иначе, чем днем? Все потому, что во время сна вы в основном дышите носом. Воздухообмен во рту замедляется, и популяция анаэробных бактерий растет. Они вырабатывают химические вещества, в том числе летучие, которые и вызывают “утренний запах”. Чистя зубы, вы удаляете частички пищи и уничтожаете целые популяции бактерий. Общее количество уменьшается, пропорции меняются. Этот цикл продолжается и в течение дня.
Микробы вызывают запахи не только во рту, но и везде, где они есть. В некоторых местах, например в подмышках и паху, концентрация очень высока, причем в популяциях доминируют микробы, производящие особенно пахучие вещества. Хотя сейчас с этим борются целые отрасли промышленности, наличие сильного запаха не случайно. И насекомым, и человеку микробные запахи показывают, кто они такие: кто – друзья, кто – родные, кто – враги, кто – любимые, кто – потенциальные партнеры по спариванию, а еще запахи говорят, какое время лучше всего подходит для этого. Матери знают, как пахнут их дети, и наоборот. Запах очень важен, и создают его по большей части микробы. Они даже для комаров определяют привлекательность той или иной особи. Поняв, как именно все это работает, мы сможем воспользоваться информацией, чтобы стать невидимыми или даже неприятными для каких-либо вредителей…»
Наше тело состоит примерно из 30 триллионов человеческих клеток, но при этом в нем ухитряются жить еще 100 триллионов клеток бактерий, грибов, микробов, которые эволюционировали вместе с нашим видом.
Если продолжать выбранную тему, то стоит отметить, что больше всего микробов обитает в нашем пищеварительном тракте, начиная с самого верха, со рта. Здесь идет обработка принимаемой нами пищи при помощи огромной череды всевозможных бактерий.
Во рту над съеденной пищей поработали зубы, слюна, ферменты и дружественные микробы. Последние трудятся также и в пищеводе – длинной трубке, отделяющей рот и глотку от желудка. Удивительно, что и в желудке, несмотря на господствующую в нем кислую среду, тоже орудуют бактерии.
Следующая остановка – тонкая кишка. Здесь в основном происходит переваривание и усвоение питательных веществ. Дальше идет толстая кишка. Место, где располагается подавляющее большинство микроорганизмов нашего тела. В одном миллилитре содержимого толстой кишки их больше, чем людей на Земле.
Еще хотелось бы отметить, что между разными типами бактерий существует довольно жестокая борьба. По этому поводу Мартин Блейзер пишет:
«…как в городах хорошие парковки и места в престижных школах не достаются легко. Бактерии, питающиеся одними и теми же веществами, вооруженные одинаковыми ферментами, охотящиеся, словно львы и гепарды, на одну и ту же добычу, жестко конкурируют между собой. Мне кажется, многие из них хотят забраться в одни и те же мягкие слои слизи и воспользоваться одними и теми же немногочисленными укрытиями, защищенными от жестоких дождей из желудочного сока или желчи. В то же время клетки, которыми устлан желудочно-кишечный тракт, каждый день сбрасываются, так что сегодняшнее укрытие может завтра превратиться в тонущий корабль. В конце концов, когда остатки переваренной пищи покидают ваше тело в качестве фекалий, вместе с ними выходит и смесь бактериальных клеток, а также старые клетки стенок кишечника. Вместе они, их фрагменты и вода составляют основную часть вашего стула».
4.4. Слово «вирус» в переводе с латинского языка означает «яд»
«Вы, верно, помните героя романа Герберта Уэллса «Человек-невидимка», молодого физика Гриффина, сумевшего сделаться невидимым. Гриффин объявляет войну обществу, наивно полагая, что он неуязвим. Но очень скоро все неудобство его положения становится явным. «Я не мог выходить на улицу, когда падал снег: он облеплял меня и таким образом выдавал… Бродя по улицам в лондонской атмосфере, я пачкал ноги, и на коже оседала сажа и пыль». Став невидимым, Гриффин не потерял способности оставлять следы, и это, в конечном счете, и погубило его.
У вирусов есть одно свойство, которое роднит их с фантастическим человеком-невидимкой, – они тоже оставляют следы, и это, по сути, до сих пор остается единственным способом их обнаружить. Исследователи, посвятившие свою жизнь охоте за вирусами, должны были научиться находить эти следы. Задача была трудной, но от ее решения зависел успех борьбы с вирусными заболеваниями. Постепенно был накоплен громадный фактический материал, касающийся строения, химического состава и болезнетворных свойств вирусов. Были разработаны и тонкие методы вирусологического анализа».
В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев. «Занимательная микробиология»
«Но вернемся снова к вирусам и к некоторым свойствам этих ультрамикроскопических существ. Итак, электронный микроскоп позволил увидеть как бы «портреты» вирусов, различную их форму. Для этого пришлось пользоваться громадными увеличениями в десятки тысяч и даже до 200 000 раз. Чтобы представить себе это, надо обладать большой фантазией и знать, что размер вируса ящура примерно 21 мкм, вируса полиомиелита – 27 мкм. Это в 50 раз меньше самой мельчайшей бактерии, размеры которой меньше микрона. Приведем еще любопытное сравнение. Масса одной микробной клетки определяется в 0,000 000 00157 доли мг, масса же вирусной частицы меньше микробной клетки в 1500 раз… И вот у этих фантастических мельчайших живых существ надо изучить строение, как они живут, питаются, размножаются, внедряются в клетки организма, поражают их. Надо найти средства воздействия на вирусы не только в лабораторном эксперименте, но и в организме человека, животных».
Семен Александрович Блинкин. «Вторжение в тайны невидимок»
Как по-вашему, какая проблема на сегодняшний день является основным «камнем преткновения» в микробиологии? Даже не только в микробиологии, но и во всей биологии в целом. По какому поводу биологи постоянно скрещивают воображаемые мечи и копья? Кто виноват в раздоре, расколовшем научное биологическое сообщество на два лагеря?
Виноваты вирусы, которые не имеют клеточного строения и этим отличаются от всех других организмов.
Андрей Сазонов. «Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир»
До сих пор мы вели рассказ в основном о микробах-клетках, о бактериях. Но, оказывается, существуют микробные сущности не только бесклеточные, но и гораздо меньшие по размерам, чем бактерии, – вирусы. Андрей Сазонов в своей замечательной книге «Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир» сообщает:
«Вирус – не клетка! Наиболее просто организованные вирусы представляют собой генетический материал – дезоксирибонуклеиновую или рибонуклеиновую кислоту, – упакованный в белковую оболочку, называемую капсидом.
Капсид выполняет не только защитную функцию. Он также обеспечивает прикрепление вируса к поверхности клеточных мембран. Капсид прикрепляется к мембране, но в клетку не проникает. В клетку внедряется только нуклеиновая кислота, которая вынуждает клетку ее “тиражировать”, то есть, по сути, производить новые вирусы. У вирусов нет клеточной мембраны и цитоплазмы с органоидами, нет собственного обмена веществ, а есть только упакованный в капсид генетический материал – матрица для синтеза новых вирусов. Вирус “подчиняет” себе клетку, и только в клетке он живет “полноценной жизнью”. Вне клетки вирус находится в неактивном состоянии».
У любого человека слово «вирус» автоматически вызывает волнение. Сразу начинаешь думать о заразе, болезнях, грязи и прочих неприятностях. Будучи изначально понятием чисто биологическим и медицинским, слово «вирус» неожиданно быстро перекочевало в область компьютерных технологий. Так, «компьютерным вирусом» или просто «вирусом» называется программа, которая не только размножается путем внедрения в операционную систему того или иного компьютера, но и дает несанкционированные команды, наносящие вред оборудованию или пользователю компьютера.
Вирусы биологические крайне мелки, размером в нанометры (нанометр – это всего лишь 10–9 метра). Казалось бы, «раздавить» его – плевое дело. Но он забирается в клетку, и поэтому, нанося вирусу вред, поневоле вредишь и клеткам растения, животного или человека. Потому и бороться с вирусами так непросто.
Разглядеть вирусы удалось не сразу. И вначале их размеры определялись, если можно так сказать, на глазок. Ученые пытались пропускать вирусы через мельчайшие сита (фильтры) с отверстиями определенной величины. Занятие трудное и утомительное. Размеры отверстий в фильтрах постепенно уменьшали и делали это до тех пор, пока не обнаруживался фильтр, задерживающий все частицы данного вируса.
Другой подход – центрифугирование. Если вращать взвесь вирусов в центрифуге с большим числом оборотов, то вирусные частицы будут оседать, причем скорость их оседания зависит от величины частиц. И по специальным формулам можно довольно точно определять размеры вирусов.
Вирусология достигла гораздо больших успехов, когда был изобретен электронный микроскоп. Дата изобретения – 1939 год, его авторы – немецкие инженеры Макс Кнолль и Эрнст Руска. Дедушка оптического микроскопа голландец Антони Левенгук наблюдал микроорганизмы величиной приблизительно 5–10 микрон (5–10 х 10–4 сантиметров). Современные оптические микроскопы позволяют рассматривать бактерии величиной 0,5–1 микрон.
Вирусы гораздо меньше бактерий. Их разглядеть можно только в электронный микроскоп. При этом очень трудна сама подготовка к этой операции. Сначала необходимо получить чистый концентрированный препарат вирусов.
Вирусы отмывают с помощью мощных суперцентрифуг, чистят в колонках с различными ионообменниками. Полученный вирус наносят на тончайшую сетку, покрытую пленкой коллодия, и еще «припудривают» очень мелкой металлической пылью. И только после всех этих манипуляций можно наконец любоваться видом отдельных вирусов.
Вирус забирается в клетку, и поэтому, нанося вред вирусу, поневоле вредишь и клеткам растения, животного или человека. Потому и бороться с вирусами так непросто.
На экране электронного микроскопа видны увеличенные в десятки тысяч раз вирусы. Они напоминают палочки, шарики, нити, запятые. Подобные умозрения авторы написанной еще в советские времена книги «Занимательная микробиология» (В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев) снабжают таким комментарием:
«Здесь вспоминаются дискуссии схоластов по поводу количества чертей, которых можно уместить на кончике иголки. Каждый участник спора мог называть любое пришедшее ему в голову число, но никто не мог экспериментально доказать свою правоту. А если бы мы хотели подсчитать, сколько вирусов может поместиться на кончике иголки, то для этого не потребовалось бы много времени. С помощью самых простых арифметических расчетов можно убедиться в том, что острый конец обыкновенной швейной иголки – великолепная площадка для свободного размещения приблизительно 100 тысяч вирусных частиц. Как раз столько болельщиков бывает на трибунах стадиона в Лужниках во время крупных футбольных матчей».
4.5. Дмитрий Иосифович Ивановский (1864–1920)
«Пастер пришел в микробиологию из химии, И. И. Мечников – из зоологии, а Антоний Левенгук был владельцем суконной лавки… Неотразимо привлекал многих людей загадочный мир невидимок. И не удивительно, что в самых почтенных микробиологических учреждениях вы увидите на почетном месте портрет ботаника Д. И. Ивановского, основоположника вирусологии».
В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев. «Занимательная микробиология»
«А мысль появилась у Ивановского простая, но вместе с тем поистине гениальная. Наблюдая листья табака, пораженные мозаичной болезнью, Ивановский выделил сок из больных листьев и профильтровал его через бактериальные фильтры. Эти фильтры имели столь маленькие отверстия, что через них не могли пройти никакие микробы величиной даже в 2–3 мк. Иначе говоря, все видимые в микроскоп микробы задерживались на фильтрах. Казалось бы, если в прозрачной жидкости, прошедшей через бактериальные фильтры, не было никаких микробов, то она никакого вредного действия на здоровые, свежие листья табака не должна была оказывать. Но оказалось, что, когда капли такой чистой и абсолютно прозрачной жидкости Ивановский нанес на здоровые листья, на них через некоторое время появились пятна неравномерной окраски и вскоре развилась мозаичная болезнь.
Словно молния блеснула мысль – значит, в прозрачной жидкости были какие-то микробы, но они, по-видимому, в тысячи раз меньше тех, которые известны нам! Поэтому микроб мозаичной болезни листьев табака и прошел через бактериальный фильтр. Возможно, что эти мельчайшие из микробов не имеют и клеточной структуры. Значит, открыт новый микроб, и его можно назвать, в отличие от всех известных в науке микробов, фильтрующимся вирусом…»
Семен Александрович Блинкин. «Вторжение в тайны невидимок»
Вирусы удалось разглядеть лишь в конце 30-х годов прошлого века, после создания электронного микроскопа. Однако датой открытия вирусов значится 1892 год. И открыл вирус русский физиолог растений и микробиолог Дмитрий Иосифович Ивановский.
Ивановский родился в селе Низы Лужского уезда Санкт-Петербургской губернии. С отличием окончил престижную гимназию и поступил в 1883 году в Петербургский университет. С 1890 года стал ассистентом ботанической лаборатории Петербургской академии наук.
Еще будучи студентом, Ивановский интересовался болезнями растений, изучал на Украине и в Молдавии посевы табака. Особенно заинтересовала его так называемая мозаичная болезнь табака. Он высказывает предположение о бактериальной природе мозаичной болезни.
Девяностые годы ХIХ столетия ознаменованы в микробиологии открытиями возбудителей чумы, ботулизма, сонной болезни, отдельных представителей дизентерийных палочек. К тому времени для многих болезней, поражающих человека, животных и растения, были открыты и довольно хорошо изучены микробы, эти болезни вызывающие. Но оставалось еще много заболеваний, заразная природа которых была очевидна, но найти микробов, возбудителей этих болезней, никак не удавалось.
Ивановский знал, что на плантациях Украины и Бессарабии (ныне говорят о Молдавии) на листьях стали вдруг появляться желтоватые пятна с причудливыми узорами. Листья съеживались и становились непригодными к обработке. Табаководы терпели громадные убытки. Молодого ученого послали на юг разобраться с этими проблемами. Предлагались различные средства, чтобы справиться с бедой. Изменяли нормы полива, рекомендовали различные удобрения, предлагали разреживать посевы. Но табак продолжал гибнуть.
Окончив Петербургский университет, Ивановский едет в Крым, в Никитский ботанический сад, но мозаичная болезнь не дает ему покоя. Он делает там опытные посевы, исследует с помощью микроскопа больные растения, сначала корни, затем листья.
Пробует передавать болезнь здоровым растениям. Вытяжки из заболевших листьев он набирает в тонкие трубочки, которые втыкает в жилки здоровых листьев. Убеждается, что так можно распространять заразу. Но микробов в поле микроскопа по-прежнему не видит.
Вирусы открыл русский физиолог растений и микробиолог Дмитрий Иосифович Ивановский в 1892 году.
Может, микробы очень малы? Нужны особые фильтры с очень узкими порами. Есть и такие. Скажем, фильтр, называемый свечой Шамберлена. Он изготовлен из фарфора, поры тут крайне малы, через них не проходят даже бактерии. Увы, сок из больных растений, пропущенный через свечу Шамберлена, продолжал оставаться заразным, а микробов так и не удалось обнаружить.
Ивановский не только вел научные исследования. Он также пытался помочь табаководам. Молодой ученый рекомендовал беспощадно уничтожать больные растения, если их немного. Если же мозаичная болезнь наблюдается на большой площади, то необходимо проводить плодосмен. То есть на месте табака в течение двух-трех лет сеять какие-нибудь другие культуры, например злаки, которым мозаичная болезнь не страшна.
Десятилетие упорной научной работы потребовалось Ивановскому, а он был строгим и требовательным к себе исследователем, чтобы сформулировать новое учение об особых крайне мелких микробах, так называемых «фильтрующихся вирусах».
Ивановский доказал, что заразное начало не является ядом, выделяемым микроорганизмами. При переносе сока от одного растения к другому яд должен становиться все менее токсичным, но во время экспериментов этого не происходило. Значит, тут замешаны микробы, но очень мелкие.
В 1892 году в журнале «Сельское хозяйство и лесоводство» Ивановский опубликовал свою знаменитую статью «О двух болезнях табака». Эта статья и открыла новую эпоху в изучении мира микроорганизмов, положила начало новой области исследований – вирусологии.
Но статья эта была лишь заявкой на большое открытие. Ивановский продолжал свои научные изыскания. В итоге плоды его долгих поисков были собраны и оформлены в виде большой монографической работы – «Мозаичная болезнь табака». По ней в 1903 году Ивановский защищает докторскую диссертацию в Киевском университете.
Собранный Ивановским научный урожай был достаточно велик. Во-первых, он показал, что открытый им возбудитель болезни табака по своим размерам меньше всех известных в то время микробов. Он невидим в световые микроскопы, проходит через любые бактериальные фильтры.
Во-вторых, этот возбудитель не представляет собой «живое жидкое заразное начало», а состоит из дискретных частиц-корпускул, способных к самовоспроизведению. Число их в зараженных растениях увеличивается.
В-третьих, этот возбудитель болезней ведет себя как паразит, способный размножаться только в живых клетках восприимчивых организмов, и обладает резко выраженными инфекционными и болезнетворными свойствами.
4.6. «Карманники» биологии
«Джонатан Свифт, этот великий сатирик, кое-что знал о биологии уже в ХVIII столетии. В его стихотворном сатирическом трактате «О поэзии. Рапсодия» имеется обаятельный отрывок, даже ставший популярным детским стишком:
Заметили натуралисты: на блохе
живут другие блохи, меньше ростом,
на них же кормятся другие, еще мельче,
и так до бесконечности, друзья.
На клеточном уровне эти «более мелкие блохи» – кусочки жизни, которые мы именуем вирусами. У бактерий тоже есть вирусы. Наряду с потоком новой информации о бактериях в научный оборот поступает и более скромный ручеек результатов, которые позволяют нам постепенно осознавать новый сложный слой микробиоты (а значит, и нашего суперорганизма), внося коррективы в наши представления о том, как она себя ведет и как эволюционировала».
Джон Тёрни. «Я – суперорганизм! Человек и его микробы»
«Ныне вирусы выделены в отдельное научное «государство» – вирусологию, равно как и все бактерии числятся и изучаются в государстве бактериологии. Жители царства-государства вирусов обладают четырьмя отличительными признаками:
• они настолько малы, что не видны в обычный микроскоп;
• сравнительно просто устроены;
• могут жить, лишь паразитируя на другом организме;
• они обычно убивают эти организмы.
Как возникли подобные создания? Есть ли у вирусов «предки»? Тут имеется ряд догадок-гипотез.
Одни ученые считают, что вирусы произошли от бактерий. Как бы часть из них перешла к паразитическому образу жизни, упростила свою структуру, уменьшилась в размерах. Другое мнение – вирусы возникли до появления бактерий-клеток и позже стали паразитами».
В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев. «Занимательная микробиология»
Вирусы находятся на трудно определимой грани, отделяющей живую материю от мертвой: они как бы заполняют промежуток между веществами и существами.
«В шутку биологи говорят о вирусах так: «они живые, но не совсем». Если говорить серьезно, то «не совсем» живым быть невозможно – или ты живой, или неживой.
Одни биологи относят вирусы к живым существам с оговоркой, что это неклеточная форма жизни. Вирусы способны размножаться? Способны! Способны приспосабливаться к условиям окружающей среды? Способны! Вирусы обладают наследственностью? Обладают! Значит, они живые, и их можно отнести к микроорганизмам. Оппоненты возражают – ну какие они живые? Вирусы – это не форма жизни, а комплексы органических молекул, взаимодействующих с живыми организмами. Самостоятельно, без использования чужих ресурсов, вирусы воспроизводиться не могут? Не могут! Значит, живыми их считать нельзя! Хорошо подходит к вирусам поэтичное определение “организмы на краю жизни”».
Андрей Сазонов. «Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир».
В книге «Занимательная микробиология» (ее авторы – В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев) сказано:
«Дальнейшая судьба вирусов менее спорна. Их эволюция была тесно связана с развитием мира растений и животных. При этом они все более “специализировались”, приобретая способность размножаться только в определенных организмах. Такая строгая специализация, называямая иначе специфичностью действия, позволяет разделить все вирусы на определенные группы: вирусы человека и животных, вирусы растений и вирусы бактерий (фаги). Каждая из этих трех групп, в свою очередь, подразделяется на более мелкие категории.
В настоящее время установлено, что вирусы находятся на трудно определимой грани, отделяющей живую материю от мертвой: они как бы заполняют промежуток между веществами и существами. Условно их можно было бы рассматривать как вещества с признаками существа или, наоборот, как существа с признаками вещества. Дело в том, что до встречи с чувствительной к ним клеткой, то есть большую часть времени, вирусы ведут себя как молекулы гигантских размеров, а соединившись с ней, они на краткий срок пробуждаются к жизни и становятся мельчайшими живыми существами, способными размножаться, изменяться и передавать свои свойства по наследству».
В царстве вирусов отмечаются-празднуются три важнейших события: 1892 год – открытие вирусов Д. И. Ивановским, 1939 год – изобретение в Германии электронного микроскопа, позволившего вирусы разглядеть, и, наконец, 2002 год (сенсация!) – создание в Нью-Йоркском университете группой исследователей во главе с Эккардом Виммером[13] первого искусственного вируса. Был произведен искусственный двойник вируса полиомиелита – очень опасного заболевания, часто смертельного.
Вирус-двойник оказался вполне идентичен своему природному, естественному собрату. Зараженные синтетическим вирусом лабораторные мыши вскоре оказались парализованными и позднее умерли.
Стоит еще отметить, каков химический состав вируса. Возбудитель полиомиелита состоит из 3 326 552 атомов углерода, 492 288 атомов водорода, 1 131 196 атомов кислорода, 98 245 атомов азота, 7501 атома фосфора и 2340 атомов серы.
Еще любопытные детали: научная группа Виммера необходимый биологический материал (цепочки генов) «выписала по почте», информацию о строении вируса удалось скачать из интернета. Закрытой оказалась только информация о том, как ученым удалось «собрать по частям» полноценный искусственный вирус.
После этой научной победы многие вспомнили про биотерроризм. И вот что сам Виммер говорит об этом: «Теперь же к этому придется относиться со всей серьезностью. У всех научных исследований есть опасные стороны, так что “миру следует всегда быть настороже”».
Вирусы. Они будят воображение не только у вирусологов. Многие аспекты существования вирусов плохо видны в «микробном тумане». Тут возникает масса нерешенных вопросов. К примеру, стоит прислушаться к мнению француза (родился в 1949 году) Патрика Фортерра, руководителя отдела микробиологии парижского Института Пастера. Он утверждает, что наши знания о вирусах напоминают пока «черную дыру» или, еще мрачнее, навевают космологические мысли о ЧЕРНОЙ МАТЕРИИ, субстанции неопознанной, полной загадок, невидимой, не ощущаемой нами, но, вполне вероятно, творящей наш мир.
Фортерр называет вирусы «карманниками биологии». Он не согласен, что они воруют у клеток материал, чтобы стать самостоятельными. Отмечает то важное обстоятельство, что 20 % наследственности у человека имеет однозначно вирусное происхождение. Не сомневается, что «конфликт между клеточным организмом и вирусом стал главным двигателем биологической эволюции».
И последнее замечание. Комбинацию нуклеиновой кислоты с белком, называемую нуклеопротеидом, обнаружил в природе вирусов американский вирусолог и биохимик Уэнделл Мередит Стэнли (1904–1971). За это открытие он был удостоен Нобелевской премии по химии. На вопрос, представляют ли вирусы собой форму живой материи, он ответил так:
«Их двойственный характер и сравнительно примитивная структура, которую мы в состоянии уже довольно подробно изучать, дают нам возможность видеть в них, с одной стороны, живые существа, а с другой – химические молекулы, способные к размножению. Тем самым мы приближаемся к химической сущности размножения, протекающего во всех других живых организмах… С точки зрения структуры – имеем возможность проследить весь ряд тесно связанных между собой объектов: от атома через простую молекулу, макромолекулу, вирус, бактерию и далее через рыб и млекопитающих вплоть до человека».
4.7. Принцип устойчивого неравновесия
«В ясный день отчетливо видны далекие горы. Нельзя оценить их величие и красоту, если окажешься в одном из ущелий, да еще в туманную погоду. Так и творчество больших ученых, их подлинная роль в истории науки чаще всего лучше оценивается не современниками, а «на расстоянии времени», когда прояснится научная погода и многое ранее непонятное – чем возвышается один талант над другими – делается более доступным.
Чем более отдаляется от нас время жизни замечательного венгерского и советского ученого Эрвина Бауэра, тем величественнее возвышается его фигура».
Борис Петрович Токин. Из его книги «Теоретическая биология и творчество Э.С. Бауэра», 1965 год
«Ни одно лекарство не может заменить движение. Движение заменяет все виды лекарств».
Парацельс
В прошлом разделе мы обсуждали удивительное свойство вирусов: уметь попеременно быть то живым, то как будто мертвым. В виде спор вирус может недвижно, как камень, покоиться хоть тысячу лет, но вот создались для него благоприятные условия, и он оживает.
Споры вокруг этого свойства вирусов не утихают, но тут очень важно постараться более четко определить, что же такое представляет собой ЖИЗНЬ?
Что есть жизнь? – старый и трудный вопрос. Интуиция, логика, здравый смысл предлагают здесь свои дефиниции. Вариантов ответа уже было предложено предостаточно.
«Хотя я не знаю, что такое жизнь, у меня нет сомнений относительно того, жива или мертва моя собака», – говорил американский биохимик лауреат Нобелевской премии Альберт Сент-Дьёрдьи[14]. В 1970 году он написал книгу «Сумасшедшая обезьяна» (The Crazy Ape), в которой выразил озабоченность судьбой человечества в эпоху научно-технического прогресса и отказывался решать проблему, что же такое жизнь.
Часто (упрощенный, неверный взгляд) представляют себе жизнь как динамическое равновесие между синтезом и распадом, как работу ради покоя (внешние обстоятельства нарушили равновесие – организм стремится его восстановить).
Уверенно сформулировать принципы, отличающие живые системы от неживых, удалось, на наш взгляд, Эрвину Симоновичу Бауэру. В послевоенный советский период истории России славное имя Бауэра было забыто и практически ничего не было известно о его судьбе. Но сейчас иные времена. Вот какие факты удалось собрать, пользуясь самыми различными источниками.
Двадцать процентов наследственности у человека имеет однозначно вирусное происхождение.
Эрвин Симонович Бауэр (1890–1938), биолог-теоретик, замечательный сын венгерского и советского народов, родился в городе Левоче (Словакия), в семье немцев-учителей (родители преподавали английский, французский и немецкий языки). Щедро одаренный талантами (любил музыку, играл на скрипке, был разносторонним спортсменом – пловцом, конькобежцем, теннисистом, шахматистом, несколько раз выигрывал первенство Венгрии по фехтованию), Эрвин собирался стать математиком, однако его мать, свято чтя память мужа (он умер от рака в 47 лет), уговорила сына заняться медициной, чтобы наконец разрешить проблему канцерогенных заболеваний. Окончил медицинский факультет в Геттингене в Германии. В 1914 году сдал экзамен на врача и тут же был мобилизован в австро-венгерскую армию. В 1915–1918 годах работал в гарнизонной больнице.
Его первая жена – известная венгерская писательница Маргит Каффка (автор романа «Цветы и годы») и их маленький сын умерли в 1918 году от гриппа (пандемия знаменитой «испанки», которая прокатилась тогда по многим странам мира).
Увлекшись социалистическими идеями, Бауэр стал коммунистом и принял участие в венгерской революции 1919 года. После ее подавления осенью 1919 года вместе со второй женой, Стефанией Сциллард, эмигрирует в Вену, затем в Геттинген. Среди венгров-эмигрантов нищета и скромность супругов Бауэров вошли тогда в поговорку: «частная собственность» Эрвина состояла из книг, единственного изношенного костюма и двух рубашек. В 1921 году они приезжают в Прагу, где Бауэр становится ассистентом профессора Ружички в отделе общей биологии и экспериментальной морфологии Карлова университета.
Бауэр был биологом изумительной эрудиции, в совершенстве знал физику и химию, свободно владел математическим аппаратом. Он был истинным основоположником того научного направления, которое несколько десятилетий спустя стало называться биофизикой.
В 1925 году по приглашению директора Института гигиены труда и профессиональных заболеваний Бауэр переселяется в СССР и работает в Москве в лаборатории общей биологии. В 1931 году организует лабораторию общей биологии во вновь созданном Биологическом институте имени К. А. Тимирязева. Стоит отметить, что чету Бауэров приглашали и в СССР, и в США. Они предпочли первое предложение, чему, конечно же, способствовали их политические убеждения.
В 1934 году переехал с семьей в Ленинград, куда был приглашен во вновь созданный Всесоюзный институт экспериментальной медицины (ВИЭМ) для организации отдела общей биологии с лабораториями – общей биологии, раковой, обмена веществ, биологической и физической химии, электробиологической, биофизической.
Бауэр устанавливает тесную связь с выдающимися советскими физиками того времени Абрамом Федоровичем Иоффе (1880–1960), Николаем Николаевичем Семеновым (1896–1986), Яковом Ильичом Френкелем (1894–1952). В Ленинградском физико-техническом институте Академии наук организуются совместные семинары физиков и биологов. К примеру, Френкель делал доклад о злокачественных опухолях и о действии на ткани ионизирующих излучений. Под эгидой ВИЭМ был издан главный труд Бауэра «Теоретическая биология».
Эрвин и его жена Стефания приехали в Советский Союз в период удивительного, парадоксального расцвета естественных наук в нашей стране. Расцвет был очень кратким: с 1925 по 1929 год. В это время формируются и набирают силу научные школы физиков, химиков, биологов. Можно представить себе, как воспринял этот дух энтузиазма коммунист-эмигрант Бауэр. А «проза жизни» и все ее сложности были не видны в чужой стране… Тем временем усиливалось, становилось все более тягостным партийное руководство наукой. Первая волна гонений на ученых пришлась на 1929 год. Вторая, более тяжелая, началась после убийства Сергея Мироновича Кирова 1 декабря 1934 года.
Но интенсивная работа продолжалась. Сдана в печать «Теоретическая биология», идут дискуссии на конференциях и семинарах. Однако каждый день приносит известия о новых и новых арестах. Истинный террор (террор, по-гречески, – ужас!) начался в 1937 году. Эрвин и Стефания были арестованы (Эрвина вызвали с дачи в институт якобы для уплаты партийных взносов). И они никогда более не видели друг друга и своих детей. Возможно, что их арестовали именно как венгерских коммунистов – Сталин проводил тогда уничтожение нашедших пристанище в СССР членов 3-го Интернационала – немцев, поляков, венгров и людей всех прочих национальностей. Монографию Бауэра «Теоретическая биология» изъяли, и почти весь тираж был уничтожен.
О том, что творилось в нашей стране в кровавые предвоенные годы, можно узнать с помощью электронного издания «Жертвы политического террора в СССР» (издано в 2007 году), в электронной Книге памяти (2003–2013 годы) и других подобных изданиях.
Уничтожение лучших людей страны, как и полагается в социалистическом государстве, было плановым. Были определены «контрольные цифры» – число подлежащих уничтожению людей в данной области, городе, республике. Поощрялось перевыполнение этих планов, это жутким образом соответствовало энтузиазму масс по перевыполнению планов очередной сталинской пятилетки – по производству станков, выплавке стали, добыче угля.
В 1935 году в СССР был издан труд Бауэра «Теоретическая биология». В ней ученый построил целостную концепцию жизни и всех ее проявлений.
Так, 31 июля 1937 года Политбюро ЦК ВКП(б) утвердило представленный НКВД проект о репрессиях, начиная с 5 августа 1937 года. В том числе предписывалось расстрелять в Азербайджанской ССР – 1500 человек, в Армянской – 500, Белорусской – 2000, и так по алфавиту 65 строк. В Московской области планировали расстрелять 5000, в Ленинградской – 4000…
Семьи репрессированных, члены которых способны к активным антисоветским действиям… подлежат выдворению в лагеря или трудпоселения… Семьи репрессированных по первой категории (расстрелянных)… проживающие в Москве, Ленинграде, Киеве, Тбилиси, Баку, Ростове-на-Дону, Таганроге и в районе Сочи, Гагры, Сухуми, подлежат выселению из этих пунктов…
Политбюро постановило отпустить НКВД из резервного фонда СНК на оперативные расходы, связанные с проведением операции, 75 миллионов рублей… Предложить обкомам и крайкомам ВКП(б) и ВЛКСМ тех областей, где организуются лагеря, выделить в распоряжение НКВД необходимое количество коммунистов и комсомольцев для укомплектования административного аппарата и охраны лагерей (по заявкам НКВД)… Планы эти перевыполняли – обращались в Политбюро с просьбой увеличить «нормы» и получали разрешение.
В 1937 году чета Бауэр исчезла в ГУЛАГе, а их дети, малолетние сыновья Михаил (12 лет) и Карл (3 года), были отданы в детские дома. Теперь стало известно, что Бауэр и его жена были расстреляны в 1938 году. Они погребены в Левашово под Ленинградом.
Вот на таком абсолютно нерадостном фоне в 1935 году в СССР был издан главный труд Бауэра «Теоретическая биология». В ней ученый построил целостную концепцию жизни и всех ее проявлений (обмен веществ, рост и развитие, размножение, наследственная изменчивость, эволюция). Все объединял «принцип устойчивого неравновесия», который гласил:
«Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянную работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях».
Если выражаться сухим языком науки, то Бауэр дает такое термодинамическое определение жизни, как неравновесного термодинамического процесса, при котором эндогенная упорядоченность системы создается благодаря увеличению энтропии в окружающей среде.
Итак, казалось бы, бессмыслица: «БЕЛИЧЬЕ КОЛЕСО», работа ради работы, неустанное движение, понимаемое в широком смысле, состояние, которое поэт определил словами: «И вечный бой – покой нам только снится», вот что такое жизнь. Вот и получается, что жизнь есть балансирование между двумя крайностями (вспомним образы Обломова и Штольца в романе русского писателя Ивана Александровича Гончарова): гипертрофированным состоянием покоя и таким же состоянием активности. Как это, кстати, и наблюдается у вирусов.
4.8. Горизонтальный перенос генов
«Ученые, в большинстве своем, люди культурные, гуманные. Они стараются преподносить общественности свои открытия в таком виде, чтобы общественность не пугалась. Например, изобретут ядерное оружие, способное в считаные мгновения уничтожить все живое на огромных территориях, а нам с вами преподнесут это как «работы по изучению и использованию цепной ядерной реакции». То же самое происходит и с горизонтальным переносом генов. Под этим малопонятным для непосвященных и совершенно не пугающим термином на самом деле скрывается настоящий генетический терроризм».
Андрей Сазонов. «Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир»
Вирусы, впрочем, так же как и бактерии, обладают еще одним изумительным качеством, которого люди начисто лишены. Начнем с определений. Горизонтальный перенос генов – это процесс, когда один организм передает частично или полностью свой генетический материал другому организму, не являющемуся потомком первого организма.
Сразу отметим, что есть еще и вертикальный перенос генов. Это когда организм получает генетический материал от своих предков. Это то, чем занимается наука генетика. А вот искусственный горизонтальный перенос генов используется в генной инженерии.
Горизонтальный перенос генов не является биологическим курьезом, ибо у микроорганизмов это основной способ эволюции. Пример? Организм, не способный связывать азот, может приобрести азотфиксирующие гены из своего микробного окружения – и вот он уже может связывать азот!
Андрей Сазонов в своей книге приводит такой пример:
«Наиболее сложные вирусы – паразитирующие на бактериях бактериофаги (что переводится как “пожиратели бактерий”), они имеют аппарат для транспортировки своего генетического материала в бактерии. Тело бактериофага имеет головку, в которой находится нуклеиновая кислота, хвост – белковую трубку, являющуюся продолжением белковой оболочки головки, и хвостовые отростки. Посредством хвоста происходит проталкивание генетического материала вируса, содержащегося в головке бактериофага, в клетку хозяина. Этот процесс называют инъекцией, и он в самом деле напоминает медицинскую инъекцию, производимую при помощи шприца».
Установлено, что при зарождении жизни на нашей планете в ходе эволюции существовало общее «генное хозяйство». И шел энергичный горизонтальный обмен генами. Тогда картина связей между древними микроорганизмами представляла собой не столько дерево, сколько сеть (дерево с горизонтальными перемычками между ветвями).
Кстати, геном человека почти наполовину состоит из вирусов или «недовирусов», остатков древних вирусов, населяющих наш геном миллионы лет назад. На удивление, все геномы всех особей на планете взаимосвязаны. Все мы родственники: насекомые, водоросли, планктон, черви, дрожжи, бактерии, растения, грибы и так далее вплоть до человека.
Вообще для микроорганизмов окружающая их среда служит глобальным генетическим «супермаркетом». Наборы генов проходят предварительную адаптацию и становятся доступными для любого организма, который может себе позволить их приобрести. Таким образом, каждый из организмов так или иначе получал гены посредством горизонтального переноса, включая и нас с вами.
На заре истории Земли, задолго до появления животных и растений, основным механизмом переноса генов среди микроорганизмов был именно горизонтальный перенос. Он успешно переправлял «сгустки» генов через продолжительные отрезки геологического времени.
Ключевые гены удачной конструкции оказались разбросаны среди огромного множества микроорганизмов. Они были слабо связаны между собой. В целом эта ценная генная информация не могла пропасть. И так оказывалось, что отдельные организмы недолговечны, фактически несущественны, но примерно 1500 ключевых генных комбинаций сохранялись. И эти вестники прогрессирующей жизни передавались во времени словно эстафетная палочка. Организмы проносили их через временные эпохи и передавали новым, более совершенным организмам.
Коротко обрисуем, каким образом гены переходят от одного микроорганизма к другому. Возможны три варианта. Самый простой был открыт в начале 1940-х годов тремя американскими биохимиками и носит название трансформации. Тут гены (или любая ДНК – молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты) просто забирается из окружающей среды. Немного времени – и новоприобретенные гены уже встроены в организм нового хозяина и передаются по наследству его потомкам.
Второй механизм генной передачи? Здесь уже «торговыми агентами» чужеродных генов являются вирусы. Они переносят генетическую информацию в форме ДНК или иногда РНК, упакованной в белковую оболочку. Процессу обмена генами способствует то, что вирусов на Земле неисчислимое количество.
Другая вирусная особенность: их генетическая информация подвижна, быстро меняется. И вирус, описанный на прошлой неделе, на следующей уже может оказаться совершенно другим. И если в прошлом году вам делали прививку от гриппа, то, скорее всего, это не значит, что сейчас вы защищены от этой болезни.
Третий, и последний, способ генного обмена между микроорганизмами называется конъюгацией. В этом случае микроорганизмы обмениваются ДНК путем прикрепления друг к другу и формируя мост между двумя клетками.
Горизонтальный перенос генов, вероятно, был очень значим для начального этапа эволюции многоклеточных организмов – растений и животных. Ныне он основным эволюционным режимом не является. Ему препятствует половое размножение. Теперь гены, полученные от других организмов, как правило, не попадают в наши репродуктивные клетки.
У большинства микроорганизмов размножение осуществляется путем «простого» деления клетки, а каждая дочерняя клетка почти всегда становится точной копией материнской. Половое размножение изменило такое положение вещей. Теперь идет смешивание двух родительских линий. И каждая новая клетка имеет новую комбинацию генов.
Геномы всех особей на планете взаимосвязаны. Все мы родственники: насекомые, водоросли, планктон, черви, дрожжи, бактерии, растения, грибы и так далее вплоть до человека.
Андрей Сазонов (смотри эпиграф к этому разделу), этот активный борец со многими мифами, возникающими в процессе обсуждения вопроса, каким образом живет мир микробов, дает в 12-й главе своей книги такой яркий и немного устрашающий заголовок: «Микробный генетический терроризм, или Горизонтальный перенос генов – еще одна реальность, ставшая мифом». Однако заканчивает он эту главу вполне миролюбиво, а именно:
«Спите спокойно, дорогие друзья! Ваши микроорганизмы не покушаются на целостность вашего генотипа (так по-научному называется совокупность всех генов конкретного организма). Микробного генетического терроризма- бандитизма не существует, его выдумали мифотворцы.
Не прав был тот, кто первым сказал: “Меньше знаешь – крепче спишь”, и неправы те, кто это повторяет. Крепче спит тот, кто больше знает, тем меньше мифов отравляют или отягощают его жизнь. В знании не только сила, но и спокойствие».
4.9. Вирусы и пандемии
«Более 500 видов вирусов угрожают человеку, животным, растениям. Вирусы – виновники грозных эпидемий среди людей и животных. Но не только этим известны вирусы. Огромный ущерб они наносят народному хозяйству. Болеют лошади, крупный и мелкий рогатый скот, свиньи, домашняя птица. Вирусы поражают пушных зверей, живущих на воле и разводимых в специальных хозяйствах. Не щадят вирусы рыб и насекомых; большие потери несут шелководство и пчеловодство.
Первый из открытых вирусов оказался возбудителем мозаичной болезни табака, а теперь известно множество вирусов, которые губят урожаи плодов, ягод и овощей. Вирусы поражают технические и зерновые культуры. Можно было бы еще продолжить перечень злодеяний вирусов в природе, но и этого достаточно, чтобы представить себе, какие огромные задачи стоят перед наукой в борьбе с вирусами».
Семен Александрович Блинкин. «Вторжение в тайны невидимок»
«Микробы, о которых мы рассказывали до сих пор, гиганты по сравнению с другими представителями микромира – вирусами. Соотношение между ними приблизительно такое же, как между пятиэтажным домом и кирпичом или между слоном и мышью. Однако вред, который приносят вирусы, несоизмерим с их величиной: они вызывают грипп, оспу, энцефалиты, бешенство, полиомиелит, корь. Не исключено, что такие заболевания, как рак и шизофрения, – вирусного происхождения.
Мы перечислили лишь некоторые болезни человека, но существуют вирусы, быстро и безжалостно расправляющиеся с животными, растениями, насекомыми и даже своими родичами – бактериями».
В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев. «Занимательная микробиология»
«Вирусы – штука опасная. Они могут вызывать очень тяжелые заболевания, вплоть до онкологических. Внедрение вируса в клетку может приводить не только к ее гибели, но и к началу неконтролируемого деления – образованию опухоли. Миллионы вирусов давно бы погубили человеческую цивилизацию, если бы не иммунная система, защищающая нас от всего чужеродного. Клетки иммунной системы «поедают» вирусы или же вырабатывают против них особые белки – антитела, которые связываются с вирусом и блокируют его, препятствуют его проникновению в клетку, то есть, по сути, делают безвредным.
На сегодняшний день стимуляция иммунной системы является наиболее эффективным средством борьбы с вирусами. Это действенное и универсальное средство. Противовирусные лекарственные препараты не всегда действуют эффективно, и синтезированы они лишь для некоторых вирусов. О вакцинации как действенном способе предотвращения вирусных инфекций и обо всех мифах, которые с ней связаны, мы поговорим в отдельной главе».
Андрей Сазонов. «Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир»
«На одном крупном конгрессе по вирусологии известному ученому из Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) задали вопрос: “Как же так, люди освоили ближний космос, давно высадились на Луне и собираются лететь на Марс, а вы все не можете покончить с инфекциями, уносящими ежегодно тысячи жизней”. Ученый ответил: “Значит, на Луну было высадиться проще, чем победить многие инфекционные заболевания. Ведь на лунно-военные программы тратятся суммы в сотни раз большие, чем на борьбу со смертельными инфекциями”».
Александр Анатольевич Смородинцев. «Популярная энциклопедия вирусов. История открытий»
Вирусы – штука опасная. Внедрение вируса в клетку может приводить не только к ее гибели, но и к образованию опухоли. Миллионы вирусов давно бы погубили человеческую цивилизацию, если бы не иммунная система, защищающая нас от всего чужеродного.
Анатолий Александрович Смородинцев (1901–1986) был известным советским бактериологом и вирусологом. Он стал и первым директором Научно-исследовательского института гриппа Министерства здравоохранения СССР. Недавно вышла написанная уже его сыном Александром Анатольевичем Смородинцевым (в Санкт-Петербурге он руководит одной из лабораторий в Научно-исследовательском институте эпидемиологии и микробиологии имени Пастера) очень интересная книга «Популярная энциклопедия вирусов. История открытий». Ее введение начинается со слов:
«Оксфордский словарь английского языка толкует слово “вирус” как “болезнетворный яд заразных болезней”. За последние сто лет было открыто множество вирусов, вызывающих заболевания у людей. Эти мельчайшие создания нельзя увидеть с помощью обычного микроскопа. Они не способны размножаться самостоятельно, а должны проникнуть внутрь клеток растений, животных или человека. Исследователей, изучающих тайны вирусов, стали именовать вирусологами, а науку о вирусах – вирусологией. Ученые создали надежные методы диагностики, лечения и профилактики многих вирусных инфекций. Однако и до сих пор каждый третий человек на земле погибает от инфекционных болезней, большинство которых вызвано вирусами».
Большинство вирусных заболеваний неизлечимо. И это во многом способствовало формированию негативного мнения о вирусах. Полиомиелит, энцефалит, корь, ветряная оспа, грипп неистово уничтожали людей, решали исход войн, приводили к разрушению городов. Эпидемию чумы вызвала бактерия Yersinia pestis, но теперь установлено, что чума приобрела столь выраженный смертоносный характер в силу воздействия на клетки организма обитающего в этих бактериях вируса-фага.
Во многих европейских городах стоят мемориальные «чумные колонны» (скажем, в Вене это Pestsaule, популярное место встреч). Собор Санта-Мария-делла-Салюте в Венеции напоминает о «черной смерти» 1347 года, о страхе перед инфекцией и о благодарности сумевших выжить. Венеция ежегодно красочным парадом гондол чтит память умерших от чумы.
Пожалуй, самое популярное вирусное заболевание – грипп. Упоминание о нем можно найти уже в трудах великого врача древности – Гиппократа[15]. Название грипп идет от французского слова grippe, что означает «схватывать». Эту болезнь называли также инфлюэнца, что по-итальянски значит «вторгаться».
Возбудитель гриппа был открыт лишь в 1933 году. Вирус гриппа – настоящий хамелеон, обладает способностью быстро перевоплощаться. Из-за этого бороться с ним очень трудно: оружие, эффективное против одного вида вируса, не годно для борьбы с другим видом.
Кстати, обязательно стоит отметить то, что во многих случаях мы сами же провоцируем свою болезнь. Приведем простой пример: человек простыл, значит, при изменившейся температуре создаются более благоприятные условия для репликации того же вируса гриппа. Все это можно назвать в целом «принцип простуды» – в этом, считается, и есть суть вирусологии.
В норме организм человека находится в хорошо выверенном балансе с окружающей средой. А вот если баланс нарушен, жди заболевания и нашествия вирусов. И за примерами далеко ходить не надо. Возьмем пандемию «испанки», случившуюся 100 лет назад.
В 2005 году вирус этой болезни удалось наконец выделить из останков солдат и североамериканской эскимоски, похороненной в вечной мерзлоте на Аляске. Вирус удалось реактивировать. Он оказался в состоянии инфицировать животных.
Ученых интересовало, почему вирус «испанки» был столь смертоносным, особенно для молодых мужчин? В итоге этих исследований пришлось признать, что важнейшими факторами развития пандемии стали война, голод, влажность, холод, ранения, антисанитарные условия, перенаселенность палаток и трудные условия полевых госпиталей. Все вместе и обусловило катастрофу. И за все это людям, по большому счету, надо винить самих себя.
А в конце этого раздела полезно будет привести серьезное предостережение нам, читателям, которое сделал в своей книге Александр Анатольевич Смородинцев, цитируем:
«В конце ХХ столетия для населения нашей планеты возникла неожиданная опасность – увеличилась болезнетворность уже знакомых вирусов. Так, вирус “птичьего” гриппа раньше поражал только птиц, а теперь стал вызывать заболевания и гибель людей. Вспышка в 2002–2003 годах “атипичной пневмонии” (SARS), унесшая жизнь многих людей, а появившиеся в 2012–2015 годах тяжелые заболевания MERS (Middle East Respiratory Syndrome) – яркий пример изменчивости давно известных коронавирусов, которые прежде вызывали только обычные простуды. Многие вирусные инфекции меняют свои характерные черты под воздействием изменяющихся экологических, социальных и экономических условий жизни населения. Многие так называемые “детские” вирусные заболевания стали возникать у подростков и взрослых, у которых они протекают намного тяжелее. Это может приводить к таким тяжелым последствиям, как бесплодие у мужчин после эпидемического паротита, аспермия (отсутствие продукции семенной жидкости) у мужчин и бесплодие у женщин после заражения хламидиями, тяжелейшие поражения плода при заболевании краснухой или лихорадкой Зика беременной женщины. Изменение сексуальных стереотипов, половая распущенность, рост наркомании стали причиной увеличения числа вирусных инфекций, передающихся через кровь или половым путем. Среди них особенно опасны ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты В и С, половой герпес, цитомегаловирусная инфекция».
«При борьбе с инфекциями важно повышать медицинскую грамотность наших сограждан. Сейчас на прилавках книжных магазинов ежедневно появляются книги, описывающие в деталях отрицательные стороны жизни общества: жестокость, убийства, криминальное поведение, сексуальные преступления. На этом фоне ярких обложек очень редко появляются издания, читая которые люди могли бы узнать о достижениях науки и о благородном труде ученых, работа которых спасает сотни тысяч человеческих жизней. Одну из таких книг автор и представляет вниманию читателей, надеясь, что она принесет пользу всем, кому дорого не только свое здоровье, но и здоровье своих родных, близких друзей и окружающих нас людей».
Александр Анатольевич Смородинцев. «Популярная энциклопедия вирусов. История открытий»
«Есть старые избитые истины. Это вещи, о которых мы знаем, что мы их знаем. Есть, однако, известное о неизвестном. Это вещи, о которых мы знаем, что мы их не знаем. Есть, однако, и неизвестное о неизвестном. Это вещи, о которых мы не знаем, что мы их не знаем».
Министр обороны США. Из речи на пресс-конференции в Пентагоне, проведенной в 2009 году. Тогда обсуждалось, какой должна быть военная стратегия США на Ближнем Востоке
Неизвестное о неизвестном? Возможность такой парадигмы, пожалуй, стоит обязательно учитывать, когда мы начинаем рассуждать о роли вирусов в жизни нашей планеты. Существует много попыток нарисовать будущее человечества. Учитываются самые неблагоприятные события: повышение плотности населения, дефицит ресурсов (воды, пищи, энергии), природные катастрофы, изменения климата, политическая нестабильность, разрыв между богатыми и бедными и так далее.
Во многих случаях мы сами же провоцируем свою болезнь. Простой пример: человек простыл, значит, при изменившейся температуре создаются более благоприятные условия для репликации того же вируса гриппа.
Учитывается многое, но далеко не все. Игнорируется роль микроорганизмов и, в частности, вирусов. Мы хорошо усвоили, что болезнетворные вирусы могут быть нашими врагами. Но при этом не следует забывать и то, что они же внесли свой огромный вклад в зарождение жизни на Земле и с тех пор оказывают положительное влияние на развитие всего живого на планете. Несомненно, они не могут не формировать и наше будущее. Стоит твердо помнить уже доказанную простую истину, что без вирусов мы не смогли бы добиться такого прогресса и видового разнообразия и, по сути, без вирусов нас бы не было.
4.10. Медленные инфекционные заболевания
«Вы открыли эту книгу, посвященную малознакомым вам медленным инфекциям. Накопление знаний о вирусах привело к пониманию, что их взаимодействие с человеком должно быть «мирным» или, если хотите, даже «взаимно уважительным». Да, не удивляйтесь.
Вирусы – абсолютные паразиты, могут размножаться только внутри клеток, и поэтому если они будут разрушать эти клетки и весь организм, то тем самым будут «рубить сук, на котором сидят». Поэтому скрытая или латентная форма вирусной инфекции представляет собой взаимовыгодное содружество, так как формирует в организме иммунитет, а вирусу позволяет тихо, скрытно сохраняться в природе как виду.
Но иногда это может быть «затишьем перед бурей», например, когда снижается иммунитет или в результате мутации повышается патогенность вируса, как это, например, недавно произошло с коронавирусом 2019-conV сначала в Китае, а затем и по всему миру. Тогда нарушенное благополучие может приводить к развитию острой инфекции или болезни, общие черты которой нам всем хорошо знакомы, или в некоторых случаях может развиваться так называемая медленная инфекция.
Для медленной инфекции характерны: многолетний инкубационный период, затяжное течение, необычное поражение органов и тканей и обязательный смертельный исход».
Из предисловия к книге Виктора Абрамовича Зуева «Многоликий вирус»
До сих пор в этой главе молчаливо предполагалось, что по шкале размеров микробов – все меньше и меньше – ниже вирусов опуститься, казалось бы, было уже невозможно. Однако это не так. Существуют, оказывается, еще и такие болезни, зачинщиками которых, на удивление, могут стать даже особые белковые молекулы.
Вирусы – абсолютные паразиты, могут размножаться только внутри клеток и поэтому если они будут разрушать эти клетки и весь организм, то тем самым будут «рубить сук, на котором сидят».
Инфекционисты (есть и такая профессия) сравнительно недавно начали употреблять слова «медленная инфекция», широкой публике они пока малоизвестны. Что это за зверь такой? Подобных болезней насчитывается уже десятка три. «Медленными» они называются, потому что заболевание растягивается на месяцы, а порой даже на годы. Второе непременное свойство этих заболеваний – неизбежная смерть, лекарства против подобных хворей пока отсутствуют.
Примеры некоторых «медленных» заболеваний мы сейчас начнем приводить.
Уже в ХVIII веке в Англии знали про случаи смертельного поражения мозга у овец и коз. Тогда в британский парламент фермеры-овцеводы графства Линкольншир слали петицию за петицией. Они жаловались на быстро распространяющуюся эпидемию особого заболевания животных, названную «скрепи».
Английское слово scrape можно на русский язык переводить на разный манер. Использовать слова «скоблить», «скрестись», «вертячка», «трясучка». А проще всего, видимо, употреблять более яркое и уместное тут слово – «почесуха».
Овцы выказывали активное стремление тереться обо что-нибудь и чесаться. Из-за сильного раздражения кожи, невыносимого зуда они неутомимо терлись об изгороди, деревья, столбы. Животные находились в состоянии сильного возбуждения, начинали дрожать при приближении к ним, кусали друг друга. Нарушалась координация движений, возникала спотыкающаяся походка, больное животное порой даже не могло стоять.
Это необычное заболевание развивалось крайне медленно, длилось от нескольких месяцев до нескольких лет и всегда приводило животное к неизбежной гибели. В чем причина этой странной болезни? Исследователи Англии, Франции и других стран ломали головы над решением этой проблемы многие годы.
Во-первых, было установлено, что имеет место поражение мозга животных. Их мозговая ткань в итоге превращалась в губку. Поиски возбудителя скрепи с помощью электронной микроскопии удивляли. В тканях пораженного мозга животных видны были лишь… скопления мембран. Разорванных, скрученных, свернутых в кольцо. И никаких следов вирусов.
В 1936 году французы Ж. Кюи и П. Шелле доказали, что возбудитель скрепи способен проходить сквозь любые бактериальные фильтры. Шли долгие, затяжные споры о его размере, сошлись на цифрах от 17 до 27 нанометров (напомним, нм = 10–9 метра). Какие-то крохи!
А вот другие факты, которые, конечно, поразительны. Искомый возбудитель болезни скрепи оказался, так сказать, рекордсменом по жизнестойкости. Он был способен заражать здоровых овец, пройдя сквозь «сито» многих губительных процедур.
Не боялся жесткого ультрафиолетового облучения. После долгого кипячения ткань зараженного животного не теряла способности становиться источником инфекции. Возбудителя скрепи десятки раз поочередно погружали то в низкие температуры –70 °C, то в высокие +37 °C, и все-то ему было нипочем! Хотя, казалось бы, подобной термической обработки не смог бы выдержать ни один вирус.
А вот другой пример медленного инфекционного заболевания. В 1932 году на втором по величине (после Гренландии) острове мира (расположен в Тихом океане вблизи северной окраины Австралии) в высокогорной местности Новой Гвинеи (1500–2000 метров над уровнем моря) было обнаружено ранее неизвестное науке племя форе.
Было установлено, что эти охотники и собиратели корешков склонны к частым войнам с применением ритуальных убийств, колдовства и с активно практиковавшимся людоедством. А еще было установлено, что люди племени форе часто умирали от довольно странной болезни.
Их тела внезапно начинали сотрясаться от необъяснимой дрожи, которая с каждой неделей становилась все сильнее. Одновременно ими овладевал неудержимый, не прекращающийся смех. Они еле держались на ногах, им было трудно сидеть, держать голову – но смех не отпускал их. Примерно через девять месяцев они обычно умирали.
Непонятная смертельная болезнь получила название «куру». На языке племени форе это равносильно словам «дрожь» и «порча». Туземцы свято верили, что болезнь эта результат сглаза чужим шаманом.
Болезнь куру в 1957 году была подробно описана австралийским врачом Винсентом Зигасом (1920–1983) и американским педиатром и вирусологом Карлтоном Гайдушеком (1923–2008), последний практически поселяется в племени каннибалов.
Вскоре в этих местах строятся больница и лаборатория. Пробы от больных куру доставляют в автомобилях на аэродром, а затем самолетами – в научные центры Австралии и США. Быстро было установлено, что все патологические изменения у заболевших куру ограничены головным мозгом.
Вначале полагали, что куру – болезнь вирусная. Однако никакие электронные микроскопы не способны были эти вирусы обнаружить. Другая странность – инфекционные возбудители болезни куру выдерживали прогревания, губительные для подавляющего большинства других вирусов. Еще одна особенность – серое вещество головного мозга умерших от куру напоминало губку.
Гайдушек и его коллеги были неутомимы в поисках. Они извлекали мозг погибших, его кусочки растирали в фарфоровых ступках, затем готовили взвеси, которые потом вводили в организм широкого круга животных. Тут были и овцы, и свиньи, и собаки, и куры, и мыши… Но все эти усилия были напрасными – передать заболевание куру животным не удавалось.
Не сразу, не вдруг Гайдушеку приходит ставшая теперь очевидной простая мысль – причиной куру может быть ритуал людоедства. Прожив среди народности форе не один год, он описывает этот туземный обычай такими словами:
«Поедание умерших родственников, в котором главное участие принимают женщины и дети, рассматривалось среди туземцев форе как дань уважения и ритуал траура. Считалось, что с поеданием мозга умершего родственника приобретаются его ум и все его добродетели. …Женщины и девушки голыми руками расчленяют трупы умерших. Отделив мозг и мышцы, закладывают их голыми же руками в специально приготовленные бамбуковые цилиндры. В это время мужчины в вырытой яме разводят костер, чтобы раскалить камни. Бамбуковые цилиндры помещают на эти раскаленные камни и засыпают землей.
В это время женщины обтирают руки о свои тела и волосы, чистят свои раны, расчесывают места укусов насекомых, вытирают детям глаза и сморкают им носы. Проходит немного времени, и женщины и дети начинают в нетерпеливом ожидании толпиться вокруг ямы с камнями – когда же наконец откроют цилиндры, извлекут содержимое и начнется пиршество…»
Люди племени форе часто умирали от довольно странной болезни. Их тела внезапно начинали сотрясаться от дрожи, которая с каждой неделей становилась все сильнее. Одновременно ими овладевал непрекращающийся смех.
Из сказанного Гайдушеком (за свои научные труды он стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1976 году) становится понятным, где корни болезни куру. Остается добавить, что с 1957 года людоедство среди народности форе было запрещено, что вскоре привело к резкому снижению смертности среди местного населения.
Примером медленной инфекции номер три можно назвать fatal familial insomnia. Так итальянский врач Игнацио Ройтер назвал довольно редкую (известно всего 40 семей, пораженных этой напастью) неизлечимую наследственную нейродегенеративную болезнь, открытую им в 1979 году.
Сначала Ройтер наблюдал поочередную смерть от бессонницы двух родственниц жены, затем скончался и младший брат умерших сестер. Ход его болезни документировался, а после смерти его мозг был отправлен в США для дальнейших исследований.
Установлено, что при этой болезни поражается таламус, который служит коммуникатором связей между корой полушарий головного мозга и телом, пропускающим сигналы в обоих направлениях в необходимые зоны коры головного мозга или части тела человека. Кстати, никакие снотворные тут помочь заболевшим не могут. Болезнь уничтожает сам механизм сна, а не просто нарушает его процессы.
Выделяют 4 стадии развития этой тяжелой болезни. Первая длится в среднем примерно 4 месяца. Пациент страдает от все более тяжелой бессонницы, панического страха и различных фобий. Вторая стадия длится около пяти месяцев. Появляются галлюцинации, тревожное возбуждение, потливость.
Третья стадия длится в среднем три месяца. Наблюдается уже почти полная неспособность спать. Больные выглядят старше своих лет, отмечается выраженная несдержанность в своих поступках. Полгода уходит на финальную четвертую стадию. Бессонница уже полная, сопровождающаяся деменцией. Больной гибнет от истощения или пневмонии.
К этому скорбному списку обреченных на неминуемую смерть можно было бы добавить многое. Не будем этого делать! Отметим лишь, что в 2008 году были получены данные, свидетельствующие о том, что печально известная знаменитая болезнь Альцгеймера также, скорее всего, представляет собой медленную инфекцию.
4.11. Прионы, молекулы-убийцы
«Открытые 66 лет назад медленные инфекции человека и животных внесли огромный вклад в науку о возбудителях инфекций. Именно на их основе был открыт совершенно новый класс возбудителей медленных инфекций – инфекционный прионный белок, или инфекционные прионы, которые оказались возбудителями особой группы медленных инфекций человека и животных, получивших название прионные болезни.
Сходство событий в головном мозге при прионных болезнях и при нормальном старении позволило искать и в конечном счете обнаружить фактор старения млекопитающих и представить механизм процесса старения в целом. В свою очередь, поиски средств, снижающих уровень фактора старения в организме, создали обоснованный подход к отбору и обнаружению веществ, значительно продлевающих жизнь млекопитающих.
В книге вы познакомитесь с историей изучения медленных инфекций, которая представляет, пожалуй, самую романтичную страницу в истории изучения инфекционной патологии вообще. Почувствуете, насколько это тяжелый и порой опасный труд, увидите, что нередко затраченные усилия оказываются безуспешными и следует все начинать сначала. При этом главное, что хотелось бы донести до читателя, – степень риска заражения людей как в быту, так и при использовании профессий, и познакомить с практическими рекомендациями по предупреждению медленных инфекций, встреча с которыми может оказаться в самых непредвиденных местах и в самое неожиданное время».
Из предисловия к книге Виктора Абрамовича Зуева «Многоликий вирус»
Выше в этой главе обсуждался не узко практический, а большой философский вопрос о том, что считать живым, а что полагать мертвым. Бактерии? Они являют все признаки живого, но, правда, очень мелкого. Еще много мельче вирусы, но и они все же не лишены признаков жизни, обладают собственными молекулами наследственности – ДНК и РНК. Так что они все же более живые, чем, скажем, камень или кристалл.
А теперь вернемся к теме медленных инфекций. К тем ужасным болезням, о которых только что было рассказано, – скрепи, куру, фатальная бессонница, болезнь Альцгеймера. Долгие годы полагали, что это все проделки вирусов. А вот и нет! Оказывается, болезнетворные агенты могут быть гораздо меньше вирусов.
Здесь начинается рассказ об открытии прионов. Словосочетание «медленные инфекции» (slow infections) возникло в марте 1954 года. Тогда студенты Ветеринарной школы Лондонского университета прослушали лекцию известного исландского ученого Бьерна Сигурдссона[16] под названием «Наблюдения за тремя медленными инфекциями овец».
Итак, слова «медленные инфекции» прозвучали, но в чем их причина? Какие живые или мертвые твари их провоцируют? Если вирусы, то почему на них не действуют ни сверхвысокие температуры, ни облучение ультрафиолетом, ни проникающая радиация? Начались долгие и трудные научные поиски.
Неизвестно, как долго задавались бы эти недоуменные вопросы, если бы за выяснение природы возбудителя скрепи не взялся молодой тогда американский профессор, нейробиохимик из Калифорнийского университета в Сан-Франциско Стенли Бен Прузинер[17]. Любопытно, что дед Стэнли по отцовской линии, Беня Прузинер, эмигрировал в США из Москвы в далеком 1896 году.
В 1982 году Стенли Прузинер высказывает смелейшее предположение, что в случае с медленными инфекциями мы имеем дело вовсе не с вирусами, а с особыми молекулами инфекционных белков, которых он окрестил прионами: сокращение от двух английских слов protein (белок) и infection (инфекция).
Догадка Стенли была столь революционна, что никто из специалистов тогда не поверил в ее серьезность. Потребовалось 15 лет, чтобы Стенли, успевший выпустить за эти годы солидный итоговый труд «Молекулярная биология прионов», стал в 1997 году лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине.
На банкете после вручения награды радостный Прузинер сказал: «Быть ученым – особая привилегия: она дарит возможность творчества, счастье со всей страстью отдаться поиску разгадок самых сокровенных тайн природы. А еще – теплую дружбу коллег».
А теперь пришла пора объяснить, в чем суть открытий Прузинера. Известно, что прионный белок содержится в организме всех млекопитающих, включая, естественно, и человека. Его высокая концентрация обнаруживается в мозге, в нервных клетках (нейронах).
Нормальный клеточный прионный белок (он вырабатывается в клетках) обозначают символом PrPC (Prion Protein Cell). Он выполняет весьма важные для организма функции. Например, участвует в передаче нервных импульсов между окончаниями нервных волокон. Если, например, у мышки искусственно снизить выработку нормального прионного белка, то у нее резко сократится период сна, а затем животное и вовсе погибнет от развившейся бессонницы.
Скрепи, куру, фатальная бессонница, болезнь Альцгеймера. Долгие годы полагали, что это все проделки вирусов. А вот и нет! Оказывается, болезнетворные агенты могут быть гораздо меньше вирусов.
Но беда в том, что такой белок может существовать в двух формах – нормальной и инфекционной. У инфекционного белка особая структура – третичная или даже четвертичная, иное пространственное расположение цепей молекул аминокислот. И это превращает его из «друга» в смертельно опасного «врага».
И вот такой «враг» каким-то образом попадает в мозг, скажем, человека. Что происходит дальше? Число молекул-«врагов» начинает расти. Внедрившаяся «вражеская» молекула «наползает» на соседнюю нормальную молекулу приона и трансформирует ее в инфекционную.
Затем из двух «испорченных» молекул приона в результате продолжающихся превращений возникают уже четыре, из четырех – восемь. И так далее, и так далее. Таким образом, в отличие от всех известных инфекционных агентов, инфекционный прионный белок не синтезируется в организме заново, а накапливается исключительно за счет процессов превращения нормального белка в инфекционный.
Еще раз стоит подчеркнуть особенность прионов. Оказывается, природа весьма изобретательна и создала не только вирусы с полным набором молекул наследственности – ДНК и РНК. Ей удалось сконструировать также и вироиды. В них молекула ДНК уже отсутствует, однако РНК сохранена. Вироиды имеют кольцевую структуру.
Такой инфекционный агент способен вызывать различные болезни у растений – веретеновидность клубней картофеля, экзокортис у цитрусовых, карликовость хризантем и так далее. Считается, что вироиды – это причина более трети вирусных заболеваний растений. Термин «вироид» в 1971 году предложил американский фитопатолог Теодор Отто Динер[18].
Однако вироидов находчивой и созидательной природе показалось недостаточно. На «кухне» изготовления различных инфекционных средств-агентов она вздумала соорудить нечто еще более простое. Теперь уже молекулы наследственности – ДНК и РНК – были удалены совсем. И появились злосчастные инфекционные прионы, о которых мы и рассказываем.
Стоит еще добавить, что в последнее десятилетие в США был синтезирован искусственный инфекционный прион человека. Это в будущем, возможно, позволит не только лучше понять механизм взаимодействия инфекционного приона с нервными клетками мозга, но и подобраться к способу создания антиприонов, предназначенных для эффективного лечения смертельных прионных заболеваний.
И стоит заметить: слава богу, что прионные заболевания не передаются воздушно-капельным путем, как это случается при вирусных заболеваниях. Иначе спасения от этих заразных и 100 % смертельных быстротечных хворей не было бы вообще.
Кстати, говорить о том, что прионные заболевания смертельны, фактически запрещено. И обычно люди не понимают, что они в огромной опасности, не представляют, чем может обернуться съеденный стейк с кровью, блюдо из коровьих мозгов или кусочек сырого фарша, который мы лишь попробовали, чтобы убедиться, достаточно ли соли.
Прионные исследования неожиданно натолкнули ученых на размышления о проблемах старения. Об этом в книге «Многоликий вирус», которую мы уже цитировали, пишет ее автор, вирусолог, известный специалист в области медленных инфекций, профессор, доктор медицинских наук Виктор Абрамович Зуев. Вот его слова:
«На протяжении тысячелетий человечество стремится проникнуть в тайны старения и смерти. И все эти долгие века в его естественном стремлении просматривается удивительное однообразие в подходах, а именно – желание связать механизм старения с ухудшением функционирования тех или иных органов или систем (в зависимости от представлений о данном органе или системе органов в конкретный исторический период). Именно поэтому в разные времена причиной старения считались болезни печени, сердца, легких, почек, ослабление деятельности желез внутренней секреции или системы иммунитета и т. д. Последнее десятилетие характеризуется небывалым интересом к проблеме старения и смерти, что обусловлено заметным увеличением доли пожилых людей, особенно в экономически развитых странах. Увы, мир стареет!
Но унывать не стоит. А лучше давайте-ка мы с вами рассмотрим проблему старения с общебиологических позиций».
Итог исследований Зуева и его сотрудников таков. Течение прионных болезней и старение внешне очень схожи. Прионы действуют не спеша. Заболевание длится долгие месяцы. А старение – тут тратятся уже десятилетия. Идут какие-то таинственные процессы в организме человека. Что-то точит, неутомимо превращает бойкого юношу в дряхлого старика. И как и в случае с прионами, затем следует неотвратимая смерть.
Фактор старения представляет собой белок, вызывающий разрастание глии. Уменьшив накопление фактора старения в организме либо снизив его неблагоприятную для человека активность, можно продлить сроки жизни.
Кошка в среднем живет 20 лет, корова – до 30, слон – 70, крокодил – 150, срок жизни человека ныне измеряется уже 80 годами. Такая череда различных цифр рождает многие вопросы. А главный из них – какова суть, каков механизм старения. Что, собственно, при старении происходит?
Одна из гипотез напрашивается сама – как и с прионами, слабой точкой организма у животных и у человека оказывается головной мозг, снижение качества его работы. Скорее всего, тут речь о частичной и постепенной гибели нервных клеток – нейронов.
Нервная ткань мозга состоит из нейронов и глии, которая представляет собой совокупность мелких клеток разной природы (на глию приходится около 40 % объема нервной ткани). Тут мы не будем входить дальше в разные тонкости и детали, скажем главное. Известно, что при повреждении нейронов клетки глии как бы пытаются закрыть такой мозговой дефект, но при этом, что печально, кровоснабжение нейронов ухудшается. И нейрон может погибнуть… от «голодной смерти»!
В случае с прионами инфекционный агент повреждает нейроны, при этом клетки глии начинают размножаться. Многочисленные эксперименты и анализы, проведенные Виктором Абрамовичем Зуевым и сотрудниками его лаборатории, свидетельствовали, что и в стареющей мозговой ткани со временем накапливается некое вещество, также в итоге запускающее разрастание глии.
Зуев пишет в 2000 году статьи, где излагает результаты, достигнутые советскими исследователями. Одна из статей так и называлась – «От прионных болезней к проблеме старения и смерти». Эти революционного характера статьи тогда воспринимались с трудом. Оппоненты возражали, что, дескать, прионные болезни – это патологический процесс, а старение совсем иное – процесс физиологический. И что путать одно с другим не следует.
Но Зуев активно продолжал свои исследования. К 2003 году была представлена обширная система доказательств пусковой роли глиоза в развитии процесса старения и гибели млекопитающих. На основании полученных данных получалось, что фактор старения представляет собой белок. Он-то и вызывает разрастание глии.
В своей книге Виктор Абрамович сообщает: «На основании совокупности полученных результатов по представлениям президента Геронтологического общества РАН, члена-корреспондента РАН, проф. В. Н. Анисимова и ученого секретаря Московского отделения геронтологического общества РАН А. В. Халявкина нами (В. А. Зуев, Г. Г. Автандилов, Н. Г. Игнатова) был получен диплом на открытие «Явление накопления в организме млекопитающих фактора старения», зарегистрированный 28.04.2005 г. с датой приоритета 12.01.2000 г.».
Если теперь кратко суммировать все вышесказанное, то можно сказать, что старение – это не просто «увядание» организма, а скорее всего, биологически активный процесс, в котором фактор старения играет весьма агрессивную роль. И тут начинают брезжить надежды пойти еще дальше, попытаться продлить сроки жизни. Как? Либо уменьшить накопление фактора старения в организме, либо снизить его неблагоприятную для человека активность.
4.12. В тесноте – в обиде!
«Без сомнения, скученность людских масс в современных больших городах в значительной мере повинна в том, что в этой фантасмагории вечно меняющихся, накладывающихся друг на друга и стирающихся человеческих образов мы не можем больше разглядеть лик нашего ближнего. Наша любовь к ближнему настолько разбавляется массой этих ближних, что в конце концов даже следов ее невозможно обнаружить. Кто хочет испытывать сердечные и теплые чувства к людям вообще, должен сосредоточить их на небольшом числе друзей; как бы ни было правильно и этично требование любить всех людей, мы так устроены, что не можем его исполнить. Нам приходится поэтому сделать выбор и тем самым в эмоциональном отношении «держать на расстоянии» множество других людей, несомненно, не менее достойных нашей дружбы».
Австрийский зоолог и зоопсихолог Конрад Лоренц (1903–1989). «Восемь смертных грехов цивилизованного человечества»
«Жизнь современного человека в Большом Городе по большей части протекает на фоне борьбы за существование и достижение очень трудных целей. Напряженный труд на фоне сложной экологической обстановки, гиподинамия, плохое питание и всякого рода общественные катаклизмы и конфликты усугубляют состояние нервно-психической напряженности, именуемой стрессом. Но все это не главное. Если бы только жители больших городов знали, что большинство их бед (но, конечно же, не абсолютно всех), негативных переживаний, от депрессии до агрессии лежит в несовершенстве их личностной сферы, то есть в неумении позитивно мыслить, неумении разряжать свои негативные эмоции по мере их возникновения, признания необходимости преодолевать свою лень и искать смысл жизни в самых неимоверных по своей сложности социальных условиях и трудностях жизни, то их мироощущение, а следовательно, и здоровье значительно было бы лучше.
Каждый человек, говорил Г. Селье, “должен тщательно изучить самого себя и найти тот уровень стресса, при котором он чувствует себя наиболее “комфортно”, какое бы занятие он ни избрал; кто не сумеет изучить себя, будет страдать от дистресса, вызванного отсутствием стоящего дела, либо постоянной чрезмерной перегрузки”».
Валентин Иванович Петрушин. Из книги «Неврозы большого города»
«В ТЕСНОТЕ, ДА НЕ В ОБИДЕ!» – утверждает русская пословица. Но так ли это? Какое пространство, сколько его необходимо отдельному человеку? Как он будет чувствовать себя в условиях перенаселенности? Вообще как давит на человека, как проявляет себя «МЕТРАЖНЫЙ» стресс? Об этом мы и поведем теперь рассказ.
К городам-государствам после Древних Афин или Спарты относятся и нынешние Сингапур, Гонконг, Гибралтар, Ватикан (это самое маленькое на Земле государство занимает всего несколько кварталов в Риме). Однако вовсе не они олицетворяют понятие «современный город», а сравнительно недавно появившиеся «мегалополисы».
Это так называемая высокоурбанизированная полоса вдоль Атлантического побережья США от Бостона до Вашингтона, протянувшаяся на тысячу километров, где живет 40 миллионов горожан. Это индустриальная область Рура в Западной Германии. Токио, захвативший Иокогаму, Кавасаки и еще добрую сотню городов. Донбасс, вобравший в себя вместе с шахтами и заводами десятки прежде отдельных крупных городов Украины.
Чтобы заселить 149 миллионов квадратных километров суши с плотностью 2 человека на 1 км2, потребовался 1 миллион лет, а чтобы увеличить эту плотность еще в 16 раз (4 удвоения!) понадобится, как полагают, всего несколько десятков лет.
Если так будет продолжаться и дальше, не будет ли скоро вся суша Земли покрыта сплошным городом типа Москвы или Нью-Йорка?
Что гонит и привлекает людей в города? Прежде всего то, что здесь каждый может найти себя. Городу могут понадобиться и водолаз, и медик-логопед, и художник-реставратор музейных ценностей, и цветовод-декоратор, и специалист по международному праву, и дегустатор вин, и египтолог, умеющий читать письмена на папирусе, и эксперт по почерку, и мастер по оформлению витрин.
А сколько тут профессий, связанных со сферой обслуживания и с так называемой нематериальной деятельностью! Режиссер в телецентре, продавец антиквариата, портной-модельер, психиатр высшей квалификации, переводчик с редких языков, стенографистка, музыкант-виртуоз, гравер… Действительно, город готов приютить и дать занятие абсолютно на любой вкус.
А развлечения? По оценке венгерских социологов, Будапешт, например, предоставляет молодежи 400 видов «времяпрепровождения» в часы досуга, в то время как средний по величине город Венгрии Мишкольц – только 20, а сёла – лишь 2–3.
В начале XIX века, по подсчетам французских географов, в мире насчитывалось всего 750 городов (к городам тогда относили населенные пункты с 5 тысячами жителей и более), а к 2020 году, как полагали, все население Земли будет проживать в городах. Расплываясь подобно чернильной кляксе, города захватывают все новые и новые территории, неудержимо стягивая человечество под свои крыши.
Советский экономико-географ Вадим Вячеславович Покшишевский (1905–1984), чтобы ярче представить все своеобразие современного крупного города как биологической среды обитания людей, взял на себя роль автора фантастического романа на «космическую тему». Он сочинил донесение инопланетян о наших земных городах, обнаруженных на «третьей планете, обращающейся вокруг звезды МХ-328/75».
Инопланетные исследователи подробно описывают невысокие бугорчатые наросты над поверхностью планеты, имеющие ячеистое построение и представляющие собой скопления железа, меди, алюминия, кальция и других веществ. Излагают особенности проб воздуха (в сравнении со средним составом атмосферы на планете). Сообщают о высокой интенсивности циркуляции электрических токов внутри этих наростов, довольно мощном излучении электромагнитных волн, о скудности флоры и фауны…
Город, писал Покшишевский, – особая «МАШИНА В ДЕЙСТВИИ». По его видимым и невидимым артериям мчатся электроны и молекулы газа, движутся струи чистых и сточных вод, бегут автомобили, спешат пешеходы. И все это запускает и удерживает в безостановочном движении не только энергия всех видов, но и сам человек. Покинутый людьми город быстро стал бы свалкой строительного мусора и ржавого железа.
Деятельность горожан, их перемещения, контакты с «соседями» – все это напоминает знакомое по курсам физики броуновское движение мельчайших частиц. Толпы людей, собранные в цехах, школах, учебных аудиториях, кинозалах, вдруг рассыпаются, растекаются по городским пространствам. И только методами статистической физики можно подсчитывать, сколько горожан-«молекул» отправится в музеи, магазины, сколько их задержится в своих квартирах и какое число влюбленных пар будет бродить по вечерним улицам и бульварам.
Тема города как символа новой эпохи еще в конце XIX и начале ХХ века (урбанизация тогда только пробовала свои силы) возникала в произведениях поэтов (к примеру, бельгийский поэт Эмиль Верхарн в 1895 году выпустил сборник стихов «Города-спруты») и прозаиков.
Городской пейзаж изображен и в романе австрийского писателя Роберта Музиля (1880–1942) «Человек без свойств». В нем дана запоминающаяся картина «сверхамериканского» города, где «все спешат или стоят с секундомером в руке».
Если бы только жители больших городов знали, что большинство их бед лежит в неумении позитивно мыслить, их мироощущение, следовательно, и здоровье было бы значительно лучше.
«Воздух и земля, – пишет Музиль, – образуют муравьиную постройку, пронизанную этажами транспортных магистралей. Надземные поезда, наземные поезда, подземные поезда, люди, пересылаемые, как почта, по трубам, цепи автомобилей мчатся горизонтально, скоростные лифты вертикально перекачивают человеческую массу с одного уровня движения на другой…»
Музиль иронизирует, создает сатирическую (или все же точную?) картину грядущей жизни землян:
«…едят на ходу, развлечения собраны в других частях города, и опять же в каких-то других стоят башни, где находишь жену, семью, граммофон и душу. Напряженность и расслабленность, деятельность и любовь точно разграничены во времени и распределены после основательной лабораторной проверки…»
Города. Они навязывают человеку свои строгие предписания, свой «СИМВОЛ ВЕРЫ», свою волю, законы, порядки, урезают, ограничивают его права и возможности.
Индустриальный город. Смесь камня, асфальта, изрыгающих ядовитые дымы машин. Вечно спешащие люди, не имеющие ни минуты истинного покоя, ни радости безмятежного общения с природой, в суете и заботах забывшие о ней.
«В этом городе, – сказал о Нью-Йорке один приехавший из Аравии шейх, – люди далеки от цивилизации, они живут, как муравьи. Здесь солнце никогда не показывается на улице».
Одним из древнейших видовых признаков человека, полагают некоторые исследователи, является его приспособленность к жизни небольшими группами, каждый член которой лично знает всех остальных. Время от времени, но не очень часто он испытывает потребность в многолюдных сборищах, значительно чаще предпочитает оставаться наедине с собой. Его реакция на неуклонно растущую гипертрофию социальной структуры общества принимает форму различного рода расстройств, депрессивных состояний, агрессивного поведения и страхов, быстро развивающихся в настоящие неврозы.
Человек в огромном городе обезличен. Он становится абстракцией, мифом, неким малореальным понятием.
В США был проделан следующий эксперимент. Исследователи на три дня оставили на улице две машины (незапертые, без номеров). Одну – в Пало-Альто напротив Стэнфордского университета, другую – неподалеку от Нью-Йоркского университета в Нижнем Манхэттене.
В Пало-Альто, городе с населением в 50 тысяч человек, машина осталась в целости и сохранности. Когда пошел дождь, какие-то сердобольные прохожие даже затолкали ее под навес. Зато в Нью-Йорке машине были нанесены первые повреждения уже после того, как она простояла на улице всего 7 минут. К концу третьего дня от машины не осталось ничего, кроме обшарпанного кузова.
Исследователи объясняют все случившееся тем, что калечившие машину ньюйоркцы не были знакомы с ее владельцем и знали, что никогда уже не увидят тех прохожих, которые были свидетелями их деяний…
Уже введен в науку термин «ТРАВМА ГОРОДОМ». Считается, что она выражается главным образом в повышенном возбуждении нервной системы горожанина. Кино, радио, реклама, витрины и другие «раздражители» затрагивают не только сферу интеллекта или органы чувств – они распространяются на всю область душевной жизни человека в ее совокупности.
Но главная опасность для человека в городе, полагают западные исследователи, – сами люди, слишком много людей. В огромной толпе невозможно свободно передвигаться, не сталкиваясь с множеством других двигающихся людей, не мешая им и не вызывая взаимного раздражения. Тогда по меньшей мере половина толпы должна состоять из психиатров, чтобы лечить другую половину от неврозов!
Наша цивилизация (мы продолжаем цитирование) совершает победный марш от инкубаторов для кур к человеческим инкубаторам. Все это не может пройти безнаказанным. Человеческая терпимость по отношению к другим людям может оказаться превышенной. Эти пределы установились в процессе эволюционного развития, длившегося миллионы лет. Их нельзя изменить за короткий период жизни нескольких поколений. Здесь неминуемы серьезные нарушения внутренней гармонии вида Homo sapiens.
4.13. Восстание микробов
«А теперь давайте на минуту оглянемся назад. Конечно, способность вирусов вызывать инфекционные заболевания не могла не настораживать, и именно поэтому первый же раздел этой книги получил название «Грозные встречи». Действительно, в те далекие времена, когда вирусные эпидемии охватывали большие территории, даже храбрые воины римских легионов могли рассматривать причину таких заболеваний не иначе как яд.
А что сегодня? А сегодня, когда мы с вами вступили в 20-й год XXI века, вирусы опять стараются продемонстрировать нам свой грозный лик… Город Ухань в восточной части Китая объят паникой: население 11-миллионного города запасается продуктами, жители запираются в своих домах, улицы пустеют. Прекращается движение городского транспорта, замирает работа аэропорта, перестают отправляться поезда, затихает работа многочисленных автовокзалов. Жителям запрещено покидать город. В многомиллионном городе объявлен карантин, и постепенно этот карантин распространяется на другие города Китая…
Все началось 31 декабря 2019 года, когда китайское отделение ВОЗ сообщило о возникновении в городе нескольких случаев пневмонии неизвестного происхождения. Через два дня было уже 44 больных, из которых 11 в крайне тяжелом состоянии, и 11 января власти официально сообщили об одном погибшем. Причиной бедствия оказался новый коронавирус, обозначенный как 2019-nCoV. Вскоре погибли еще 18 человек и более 600 оказались инфицированными. Зараженные коронавирусом зарегистрированы во всех густонаселенных районах Китая, а также за его пределами. Болезнь уже обнаружена в Гонконге, Таиланде, Малайзии, Сингапуре, Японии, Макао, Вьетнаме, Филиппинах, Непале, Саудовской Аравии, Тайване, США, Южной Корее, Франции, Германии. Примерно 15–20 % случаев заболеваний характеризуются тяжелым течением с возможным летальным исходом. Со временем болезнь охватывала все новые контингенты людей и все новые страны. А спустя месяц в Китае – уже более 10 000 инфицированных и более 200 человек погибших.
И как вы помните, эта книга началась с описания «грозного лика» и волнений в одном городе, так пусть вам не покажется странным, что сегодня признаки того же лика связаны с волнением, заметным уже во всем мире. Эта разница в масштабах реагирования на инфекционную болезнь объясняется высоким уровнем санитарно-эпидемиологической культуры нашей цивилизации, оперативностью работы Всемирной организации здравоохранения, ясно отдающей себе отчет в роли современных коммуникаций в скорости распространения инфекционных агентов по всему миру, у каждого из которых, как и предрекали древние этруски, могут быть не два, а четыре лика.
Так, медленное, но неуклонное накопление знаний о возбудителях, опыта в борьбе с эпидемиями и пандемиями позволяло постепенно одерживать верх в этом вечном состязании за наше здоровье, что в большой степени способствовало общему оздоровлению человечества и резкому увеличению продолжительности нашей жизни…»
Виктор Абрамович Зуев. «Многоликий вирус».
«Латентная вирусная инфекция – это джентльменское соглашение, подписи которого нам известны, но условий которого мы не знаем».
Французский вирусолог Пол Одюруа, 1968 год
В прошлом разделе шел разговор о «прелестях» тесноты. И связанным с ними стрессом – в основном «МЕТРАЖНОМ». Теперь же стоит обсудить еще и стресс «ИНФЕКЦИОННЫЙ», стресс от возможности взаимного заражения всевозможными болезнями.
Если где-нибудь в центре перенаселенной Москвы встать перед строящимся 20-этажным зданием-громадой, в котором легко можно разместить население десятка деревень, поневоле задумаешься об инфекционном стрессе. А что, если в одной из квартир на каком-нибудь 12-м этаже этого жилого дома обнаружится опасная инфекционная болезнь? Представляете, какая тут поднимется паника, какой возникнет кавардак!
Не надо быть пророком, чтобы утверждать, что заразы больше там, где больше людей. И в этом плане совсем неудивительно, что коронавирус вольготно поселился не где-нибудь, а именно в Китае, в самой густонаселенной стране мира. Население Земли – примерно 7,8 миллиарда человек. Доля китайцев 1,4 миллиарда, плотность населения, как пишут справочники, 153 китайца на квадратный километр земли. В Российской Федерации – всего 9 человек.
Коронавирус объявился в Ухани – столице китайской провинции Хубэй, одном из самых густонаселенных городов в регионе. Фактически Ухань – это конгломерат трех городов: Учана, Ханькоу и Ханьяна. В этом вот трехградии и разместились 11 миллионов китайцев. Так стоит ли удивляться, что эта «китайская» зараза бурно здесь размножилась и затем перекинулась на все остальные регионы планеты.
Термин «Травма городом» выражается главным образом в повышенном возбуждении нервной системы горожанина. И главная опасность для человека в городе, полагают западные исследователи, – слишком много людей.
Пока наша мысль совсем не оригинальна. Поэтому поговорим все же о более удивительных, даже парадоксальных вещах. Виктор Абрамович Зуев в книге «Многоликий вирус» приводит такой поразительный факт:
«А вот вам знаменитая “история с солдатом из Фонтенбло”. В пригороде Парижа собаку, которую когда-то покусал волк, на всякий случай длительное время держали на привязи, и она была совершенно здорова. Но ей удалось укусить проходившего мимо солдата. Спустя некоторое время солдат заболел бешенством и умер, собака же внешне продолжала оставаться совершенно здоровой».
Этот случай совсем не сверхнеординарный. Он лишний раз засвидетельствовал неслыханное коварство микробов. Опасные для человека вирусы, оказывается, могут существовать в организме на внешний взгляд вполне здоровом. Такое положение дел можно наблюдать у людей, животных, растений, насекомых и даже бактерий.
Все эти примеры ясно указывали на то, что выздоровление человека вовсе не всегда означает освобождение от вируса. Острая инфекция (собственно болезнь) способна переходить затем в скрытую, никак не проявляющую себя форму инфекционного процесса. И примеров подобного явления множество.
Микробиологи для этого феномена придумали особое словечко – «персистенция» (от латинского слова persistere – «оставаться», «упорствовать»). И вот микроб уже на наших глазах становится существом-невидимкой. Он уютно сидит в нашем организме, но мы его не видим и никак не ощущаем!
Да, заметно прибавилось у ученых забот. Теперь надо отвечать на многие каверзные вопросы. Если вирус может размножаться в организме человека без признаков заболевания, то как уследить за его рассеиванием в окружающей среде и к каким последствиям все это может в конце концов привести?
Поразительно! Скрытые вирусные инфекции широко распространены в природе, они присущи практически всем вирусам. Получается парадокс: инфекции являются непременным связующим во взаимодействии вирусов с организмом, в то время как болезнь служит всего-то исключением из этого общего и непреложного взаимодействия.
И снова вопросы, вопросы, вопросы. Почему вирус, создавший в организме латентную инфекцию, не вызывает развития заболевания, почему он ведет себя столь мирно? И вообще следует побыстрее разобраться в том, а каков же механизм вирусной персистенции? Что же, собственно, происходит?
О, эти хитроумные, коварные вирусы! Надо же придумать такое. Начнем разбираться. Посмотрим прежде всего, какие же выгоды сулят эти метаморфозы прячущимся вирусам и огорошенным таким «соседством» людям.
И вот что обнаружилось. Человеку, как макроорганизму, латентная вирусная инфекция даже на руку. Скрывающийся в недрах организма вирус, как это теперь доказано, обеспечивает защиту от болезнетворной способности своего же вируса-брата. И что вирусы получает взамен? Огромную пользу! Если бы они вызвали смертельное заболевание, то они, как говорится, «рубили бы сук, на котором сидят».
«Мирное сосуществование» вируса и организма позволяет вирусам сохраниться в природе как виду. Виктор Абрамович Зуев в своей книге дает тут такие разъяснения:
«Благодаря способности создавать именно латентную инфекцию в организме птиц (ведь если птица будет болеть, она далеко не улетит) вирус, подобно сказочному Нильсу, путешествовавшему с дикими гусями, пересекает страны и континенты, океаны и моря и попадает в новые места, порой за тысячи километров. Так, птицы во время сезонных миграций не только переносят вирусы с одного континента на другой, но являются причиной регулярного возникновения природных очагов инфекции…»
А вот новое очертание-образ паразитирующего на людях и вообще на живых существах вируса. Ему мало быть существом-невидимкой. Теперь еще он стремится превратиться в главного злодея русских народных сказок – в Кощея Бессмертного.
Пояснение к этим словам дает опять же Виктор Абрамович Зуев:
«Остается еще раз подчеркнуть, что во всех случаях состояние латентной инфекции оказывается как нельзя более подходящим для вируса в целях сохранения его как биологического вида. В самом деле, латентно инфицированный хозяин в одно и то же время оказывается и идеальным хранителем вируса (который не может размножаться вне его организма), и наиболее совершенным средством его распространения. Согласитесь, что, сами того не подозревая, мы предоставляем в распоряжение вируса для его рассеивания по Земле весь набор транспортных средств нашей цивилизации – от детской коляски до сверхзвукового лайнера. Да и сами вирусы, не теряя времени зря, уже давно скрытно “разъезжают” на птицах, млекопитающих, холоднокровных, земноводных и насекомых. Вирусы стремятся выжить! А что до нас, то организм-вирусоноситель получает гарантию от развития острой формы инфекционного процесса…»
Оглядим теперь в целом сцену грандиозного представления, которое разыгрывается на нашей планете. Автор этой пьесы (Бог, Большой взрыв?) точно нам неизвестен. Главные действующие лица этого зрелища – микробы, владеющие планетой уже миллиарды лет, и лишь совсем недавно возникшие на Земле люди. Этим персонажам уготованы разные роли и, видимо, разная судьба.
Благодаря способности создавать именно латентную инфекцию в организме птиц вирус пересекает страны и континенты, океаны и моря и попадает в новые места, порой за тысячи километров.
Микробы безмерно активны и БЕССМЕРТНЫ. Вновь цитируем слова Виктора Абрамовича Зуева:
«Захватив все известные на нашей планете рубежи живого, вирусы должны были “научиться” их удерживать. Вирус не может только убивать. Чтобы выжить и сохраниться как вид, он должен уметь скрытно персистировать, тем самым поддерживая в организме латентную инфекцию (заключать и соблюдать “джентльменское соглашение” с организмом). Помните, сколь долгим был путь к признанию у вирусов такой способности? Трудно было согласиться, что вирусы – возбудители тяжелых, нередко смертельных заболеваний – могут быть мирными партнерами организма. Ведь вирус – это внутриклеточный паразит, и, попав в организм хозяина, он обязательно проникает в клетки, обязательно в них размножается. Почему же он не всегда вызывает заболевание? Длительному непониманию этого, казалось бы, парадокса способствовала и не совсем удачная терминология. Старое понятие “здоровое носительство” скорее будило обиходные представления, напоминающие “носительство носового платка в кармане”, отсутствие которого вызывает лишь мелкие неприятности, да и то лишь в холодную погоду…»
Итак, будущее микробов светло и ясно. Не то что будущее человека. Давайте задумаемся: а не случится ли со временем ВОССТАНИЕ МИКРОБОВ? Когда все дремлющие в людях всей Земли латентные вирусы вдруг, в силу каких-то совершенно неординарных и малопонятных обстоятельств, разом «проснутся» и выкажут свой недобрый норов, вызывая пандемию уже планетарных размеров. Не окажется ли тогда коронавирус 2019–2021 годов всего лишь мелкой репетицией перед настоящим «МИКРОБНЫМ ПРЕДСТАВЛЕНИЕМ»?