Его величество микроб. Как мельчайший живой организм способен вызывать эпидемии, контролировать наше здоровье и влиять на гены
Конечно, вирус СПИДа по своим вирулентным свойствам (то есть способности передаваться от человека к человеку) существенно отличается от чумного вибриона. Чума заразна в очень высокой степени. В то же время многие люди годами живут в браке или вступали в половые отношения с носителями вируса СПИДа, но при этом не заразились. Далеко не всегда заболевают и сами носители: по разным оценкам, число заболевших не превышает 10–15 % от общего числа зараженных. Однако у медиков было еще слишком мало времени для наблюдений, сбора статистики и проведения углубленных биохимических исследований.
1.4. Джироламо Фракасторо
«В болотистых местах часто зарождаются чрезвычайно мелкие организмы, настолько мелкие, что они совсем не могут быть видимы нами; они обитают в воздухе и проникают в тело человека через рот и нос при дыхании; их присутствие в нашем теле является причиной различных болезней».
Римский поэт и ученый Марк Теренций Варрон, I век до нашей эры
«Еще полтора века назад считалось, что болезни возникают от «дурного запаха». Теперь мы знаем, что болезни вызывают мельчайшие организмы: микробы и вирусы. Микробы, в свою очередь, делятся на простейших – раньше их называли одноклеточными животными и растениями, и бактерий, которые мельче и устроены проще. А вирусы устроены так просто, что даже непонятно, считать ли их живыми. Фактически вирус – это молекула, которая заставляет наш организм делать миллионы своих копий».
Плэтт Ричард. «Самая чумовая книга. Холера, оспа, чума и другая зараза»
«Болезни всегда казались людям тайной. Что происходит при недугах? Откуда они берутся? Почему поражают одних и обходят стороной других? Почему существуют разные виды болезней? И самое главное: как сделать так, чтобы болезнь прошла? Множество важнейших вопросов. В зависимости от эпохи и отвечающего, даже если ограничиться исключительно европейским обществом и не обращать внимания на остальной мир, мы получим целый ряд разных ответов на каждый вопрос. Причиной болезни считали волю Бога (богов) и/или неуравновешенность четырех соков (гуморов) тела: последней гипотезы придерживались и древнегреческий Гиппократ, и древнеримский Гален, да и вообще она дожила до середины XIX века. Зачастую подозревали демоническое влияние на недуги. Зловонные ядовитые испарения в воздухе (миазмы, буквально – «дурной воздух») повсеместно считались повинными в заболеваниях: они якобы просачивались в тело и вызывали его гниение. Медики, ученые и мыслители Античности, Средневековья, Возрождения, раннего и позднего Нового времени пытались как-то осмыслить все это и придумать эффективные средства лечения для своих пациентов.
Современные врачи и исследователи тоже этим занимаются, только в наши дни речь идет о генетических факторах, о воздействии окружающей среды, о пациентах с ослабленным иммунитетом и тому подобном. Впрочем, можно с уверенностью сказать, что на этом фронте достигнуто зримое продвижение. Мы знаем, как распространяются инфекционные заболевания, знаем механизмы инфицирования. Мы знаем о микробах, поскольку можем видеть их в микроскоп. А вот Фракасторо догадался об их существовании, просто думая о них».
Айдан Бен-Барак. «Почему мы до сих пор живы?»
«Веронец Джироламо Фракасторо выделялся среди научных гениев редкой бесконфликтностью. Если медицинская теория входила в противоречие с его политической выгодой или интересами его покровителей, этот прославленный врач эпохи Возрождения всегда умел убедительно защитить ее, причем гекзаметром и на латыни. Практикующий врач по необходимости, поэт и ученый по призванию, он по праву гордился своим поэтическим трактатом Syphilis sivemor bus gallicus, то есть «Сифилис, или французская болезнь», опубликованном в 1530 году и получившим широкое признание».
Джессика Снайдер Сакс. «Микробы хорошие и плохие»
Издревле лекари наблюдали и знали, что чаще всего люди заболевают, если их жизнь проходит вблизи болот, выгребных ям, грязи, навоза… Всего того, что неприятно пахнет. Какая тут связь с болезнями? Лекари наивно предполагали, что от этих зловонных мест исходят вредоносные газы – «миазмы».
Концепция «ядовитого воздуха» была принята. И жарким летом 1665 года, когда Лондон поразила бубонная чума, лондонцы усердно заколачивали двери домов, где были люди, пораженные чумой, чтобы предотвратить распространение опасных миазмов. А проходя мимо этих заколоченных дверей, прижимали к носу букетики ароматных цветов, дабы отогнать ядовитые пары.
Да и сами лекари, которые тоже были немало напуганы, проявляли крайнюю осторожность. Чтобы уберечься от инфекции, они приближались к больным только в специальной маске с длинным клювом, а прикасались к зараженным исключительно длинной тростью.
Ну а теперь о том, как врачи лечили в те далекие времена. Тут, конечно, на ум сразу же приходит «отец медицины», древнегреческий врач Гиппократ.
Богатейшая врачебная практика помогала Гиппократу накапливать огромный опыт, который он затем обобщал в своих трудах: «О ветрах», «О воздухе, воде и местности», «Прогностика», «Диета при острых болезнях» и т. д. В них, однако, полезные наблюдения перемежались с простительными для тех времен нелепостями.
Так, Гиппократ учил, что компоненты человеческого тела связаны между собой огнем – жаром. Жар этот находится в сердце и оттуда по сосудам растекается по всему телу, регулируя взаимоотношения всех его частей. Например, пищу переваривает «желудочный жар», а старики отличаются от молодых тем, что имеют уже меньше природной теплоты…
В 1665 году Лондон поразила бубонная чума. Люди начали заколачивать двери домов, в которых находились больные, чтобы предотвратить распространение опасных миазмов. А проходя мимо этих заколоченных дверей, прижимали к носу букеты ароматных цветов, дабы отогнать ядовитые пары.
И все же Гиппократ недаром считается родоначальником медицины научной, он освободил ее (став реформатором античной медицины) от влияния храмовой медицины жрецов. Он полагал, что болезни людям посылают не боги, а что они возникают по разным, причем вполне естественным причинам. Впрочем, что касается эпидемий, Гиппократ тоже видел их причины в миазмах. Миазмами, по его мнению, являлись болезнетворные испарения, проникающие в организм человека при вдохе.
Миазматическая теория Гиппократа господствовала во врачебной науке много веков, пока не столкнулась с очевидными фактами. Слишком уж заметным в распространении заразных болезней стало значение контакта людей больных и здоровых. Эпидемии оспы, чумы и других болезней давали этому бесчисленные доказательства.
Итак, в эпидемиях, видимо, главную роль играет заражение больными здоровых. Но как это происходит? Какие болезнетворные вещества и как именно передаются? Ответы на эти крайне сложные вопросы дал живший в ХV веке венецианский врач, писатель и ученый-исследователь в области медицины, географии, математики и астрономии Джироламо Фракасторо.
Фракасторо (1478–1553) родился в Вероне, образование получил в Падуе. Здесь среди его товарищей и ближайшего окружения были известные впоследствии деятели итальянского Возрождения – историки и писатели Наваджеро и Бембо, географ и историк Рамузио и поляк астроном Николай Коперник.
Джироламо был одним из образованнейших людей своего времени. По установленному в те времена порядку он в Падуанском университете сначала изучал гуманитарные науки – грамматику, диалектику, риторику, затем философию и математику и, наконец, специальные дисциплины – астрономию и медицину.
В двадцать лет Фракасторо уже преподавал в родном университете логику. Некоторое время он был врачом-консультантом папы Павла III, имел обширную медицинскую практику. Обобщив взгляды предшественников, начиная с авторов античности до современных ему врачей, он впервые сделал попытку вывести общую теорию эпидемических болезней и описание целого ряда заразных недугов: оспы, кори, чумы, чахотки, бешенства, проказы и т. д. В 1546 году он ввел в медицину термин «инфекция».
После смерти Фракасторо его прах был перевезен в родной город, Верону, где в 1555 году ему поставили памятник. В 1935 году Международный астрономический союз присвоил имя Фракасторо одному из кратеров на видимой стороне Луны.
В Италии, да и в остальной Европе, Фракасторо прославился, написав поэму «Сифилис, или французская болезнь». Она до сего дня считается самой знаменитой медицинской поэмой. Слова «французская болезнь» в названии поэмы нуждаются в пояснении.
В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев в книге «Занимательная микробиология» пишут:
«Кстати сказать, есть предположение, что сифилис был завезен в Европу из Америки, а уж потом из Европы в другие страны. Это предположение располагает рядом серьезных доказательств: болезнь распространилась в Европе вскоре после путешествия Колумба с той же быстротой, как корь и оспа среди индейцев, и протекала скоротечно и тяжело. Любопытно и то, что у всех народов Европы того времени сифилис считался болезнью западного соседа; итальянцы называли его – «испанской болезнью», французы – «итальянской», в Германии его величали болезнью «французской», в Польше – «немецкой», в России – «польской». Однако есть данные и в пользу того, что эта болезнь была известна еще древнейшему населению Европы и Азии, и ее быстрое распространение в ХV веке вызвано социальными причинами».
Громкая слава поэмы «Сифилис», известность и надежное покровительство позволили Фракасторо бросить медицинскую практику. И в 1546 году он издает прославившую его в веках книгу под названием «О заразе, заразных болезнях и лечении».
Ныне Фракасторо считается одним из основоположников эпидемиологии. Он подытожил все достижения медицины прошлого (Гиппократ и Аристотель, Лукреций Кар, Плиний Старший и другие медицинские светила древности) и дал стройную теорию о существовании «живого контагия» – живой причины заразных болезней.
В «Занимательной микробиологии» о научном подвиге Фракасторо говорится следующее:
«Положения этой теории вкратце сводятся к следующим тезисам.
Наряду с существами, видимыми простым глазом, есть бесчисленное количество живых “мельчайших и недоступных нашим чувствам частиц”, или семян. Эти семена обладают способностью порождать и распространять себе подобных. Невидимые частицы могут поселяться в гнилой воде, в остающейся на суше после наводнения мертвой рыбе, в падали, могут проникать и в человеческое тело. Поселяясь в нем, они вызывают болезнь. Пути их проникновения весьма разнообразны. Фракасторо различал три вида заражения: через соприкосновение с больным, через соприкосновение с предметами, бывшими в употреблении больного, и, наконец, на расстоянии – через воздух. При этом каждому виду заражения соответствовал свой, особый контагий. Лечение болезни должно быть направлено как на облегчение страданий больного, так и на уничтожение размножающихся частиц контагия».
Любопытно и то, что у всех народов Европы того времени сифилис считался болезнью западного соседа; итальянцы называли его – «испанской болезнью», французы – «итальянской», в Германии его величали болезнью «французской», в Польше – «немецкой», в России – «польской».
Смелость обобщений Фракасторо была очень велика. Ученому пришлось бороться с множеством предрассудков, предвзятых мнений; он не посчитался с авторитетом отца медицины – Гиппократа, что уже само по себе было неслыханной дерзостью для того времени. Любопытно, что теория Фракасторо была лучше принята народом, чем коллегами-медиками: такова была сила более чем двухтысячелетнего авторитета Гиппократа!
Фракасторо думал не только о базовых постулатах медицины, но и о практике в борьбе с эпидемиями.
Читаем «Занимательную микробиологию» дальше:
«Фракасторо не только дал общую теорию живого “контагия”. Он разработал систему предохранительных мероприятий. Чтобы не допустить распространения контагия, больных рекомендовалось изолировать; ухаживали за ними люди в специальной одежде – длинных балахонах и масках с прорезями для глаз. На улицах и дворах жгли костры, часто из пород дерева, дающего едкий дым, например можжевельника. С пораженным эпидемией городом прерывалось свободное сообщение. Торговля производилась на специальных заставах; деньги опускали в уксус, товары окуривали дымом. Письма из конвертов вынимали щипчиками.
Все это, особенно карантины, препятствовало распространению заразных болезней. В какой-то степени эти меры применяются и по сей день. Все знают о дезинфекции, которую производят в доме заболевшего дифтерией, о строгом режиме инфекционных больниц».
Глава 2
По лестнице времени, Ведущей глубоко вниз
«Совершенно ясно, что бактерии были задолго до нас и что по отношению к ним мы, возможно, составляем лишь временное явление в истории».
Стюарт Ливи, доктор медицины
«Более четырех миллиардов лет назад на третьей планете Солнечной системы Земле в процессе развития материи, как пишет академик А. И. Опарин, возникла жизнь – качественно новая форма материи. Потребовались еще многие миллионы лет, прежде чем первая живая система превратилась в клетку с ее сложной структурой и функциями.
Одними из первых таких организмов были, по современным воззрениям, бактерии-анаэробы и фототрофы – мельчайшие живые одноклеточные существа. Они заняли место на самой низшей ступени эволюционной лестницы и образовали фундамент всей пирамиды жизни, вершину которой увенчало мыслящее существо – человек».
А. С. Самсонова. «Микробы против микробов»
«Подобно шестидесятилетнему человеку, наша Земля преодолела три четверти своего жизненного пути. Земле примерно 4,57 миллиарда лет, и законы физики небесных тел говорят о том, что еще через миллиард лет Солнце расширится до такой степени, что жить на нашей планете станет невозможно. Если оглянуться назад, можно сказать, что после возникновения планеты на ней достаточно быстро зародилась жизнь – всего через несколько сотен миллионов лет. Примерно через два с половиной миллиарда лет появились многоклеточные существа. Затем последовательно возникали головы, руки, сознание – все быстрее и быстрее. В соответствии с законом Мура об удвоении мощности процессоров каждые два года биологический мир также развивается с ускорением: большая часть жизни планеты истекла, когда появилось существо с крупным мозгом и начало изготавливать каменные орудия… и всего за какие-то тысячи лет возникли интернет, методы клонирования генов и схемы геоинженерного переустройства атмосферы планеты. Планетарные и биологические изменения привели к революционному моменту, когда идеи и изобретения начали изменять наши тела, саму планету и наши с ней взаимоотношения. До того, как появился наш вид, триллионам клеток водорослей понадобились миллиарды лет, чтобы переделать планету, а теперь изменения направляются идеями, передающимися со скоростью света.
Благодаря генетическому наследию наш вид способен к освоению широких просторов Вселенной, изучению истории длиной 13,7 миллиарда лет и осознанию наших глубоких связей с планетами, галактиками, живыми существами. Есть что-то почти волшебное в мысли о том, что наши тела, мозг и идеи уходят корнями в земную кору, воды океанов и атомы в составе небесных тел. Звезды в небе и окаменелости в земле – это маяки, посылающие нам сигналы о том, что, несмотря на все ускоряющийся темп развития человечества, мы представляем собой всего лишь ниточку в старых связях, древних как сами небеса».
Нил Шубин. «Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей»
«От логики никуда не деться. Наши древние бактерии существуют не просто так: мы эволюционировали вместе с ними. Все, что изменяет их, может ударить и по нам. Мы значительно их изменили. Мы уже расплачиваемся, но лишь сейчас начинаем это понимать. Дальше будет хуже.
Назрел момент для значительных изменений. Но для них нужно время. Как и с глобальным потеплением, существует риск, что нынешнее положение дел уже не «отыграть» обратно. Но я оптимист. Изменения в человеческой микроэкологии происходят всего около века, особенно в последние 60–70 лет. Для человеческой истории это мгновение. Изменения, которые происходят быстро, так же могут и закончиться.
Мы стоим на распутье. У нас есть лекарства и вообще медицина, которая хорошо нам послужила, но привела к непредвиденным последствиям. Так бывает всегда, не стоит удивляться. Но тревожный сигнал в том, что мы говорим вовсе не о редких событиях. Практики, которые подвергают опасности наших детей, составляют саму основу современного здравоохранения.
Мы добились реального прогресса в борьбе и искоренении ужасных болезней. Но сейчас, похоже, наши усилия достигли пика, и плоды познания оставили семена, неудобоваримые и ядовитые. Пора действовать, потому что последствия начинают захлестывать, а впереди ждут новые грозы.
Впрочем, в доступе множество решений. Некоторые подходы, возможно, удастся объединить в синергию: например, сократить количество кесаревых сечений и прописываемых антибиотиков, а затем постепенно восстановить исчезающие организмы. Ради наших будущих поколений уже сейчас нужно принимать меры».
Мартин Блейзер. «Плохие бактерии, хорошие бактерии: как повысить иммунитет и победить хронические болезни, восстановив микрофлору»
Существование на нашей планете микробов, этих крошек-невидимок, ставит массу вопросов. Зачем они, как возникли, каковы наши людские взаимоотношения с ними, способствовали ли они появлению на Земле человека? Наша книга – попытка хотя бы как-то что-то объяснить. Без ненужных фантазий. Оставим это писателям-фантастам. К ним неожиданно можно отнести и большого американского писателя-классика – Марка Твена (1835–1910).
Наши древние бактерии существуют не просто так: мы эволюционировали вместе с ними. Все, что изменяет их, может ударить и по нам.
Тема микробов очень интересовала его, и в 1905 году он написал книгу «Три тысячи лет среди микробов». Повторяем: фантастам все дозволено. Герой книги – холерный микроб, бывший человек, якобы заколдованный фокусником. Он знаком и с миром людей, и с повадками микробной жизни.
В 2012 году в серии «Жизнь замечательных людей» вышла книга Максима Чертанова «Марк Твен». Из нее мы узнаем, что мир, в котором живет герой книги Твена, – тело старого бродяги Блитцовского. Вот как он обрисован Твеном (рукопись книги – перевод с микробского языка):
«Невероятный оборванец и грязнуля, он злобен и жесток, мстителен и вероломен, он родился вором и умрет вором, он – богохульник, каких свет не видывал; его тело – сточная труба, помойка, свалка гниющих костей; в нем кишмя кишат паразиты-микробы, созданные на радость человеку. Блитцовский – их мир, их земной шар, владыка их вселенной, ее сокровище, ее диво, ее шедевр. Они гордятся своей планетой, как земляне – своей. Когда во мне говорит дух холерного микроба, я тоже горжусь им, восторженно славлю его, готов отдать за него жизнь, но стоит человеческой природе взять верх, как я зажимаю нос».
В книге Твена микробская жизнь мало отличается от человеческой, микробы любят, женятся, пьют, проводят научные конференции, болеют, страдают. Они жалуются на то, что ученые люди в Америке пытают их, кладут на предметные стекла микроскопов, изыскивают всяческие способы уничтожения микробов…
Однако довольно. Отложим книгу Твена в сторону. Перейдем от все дозволяющих фантазий к строгим фактам наук. В частности, науки микробиологии, ее истории и того, как эта наука возникла.
2.1. После Большого Взрыва
«Читатель, конечно же, знает, что мы живем в расширяющейся Вселенной. Установление этого удивительного факта явилось одним из достижений науки ХХ века. «Но неужели Вселенная взорвалась? – спросит читатель. – И если да, то как и почему это произошло?» К ответам на эти вопросы подошла современная космология – наука о Вселенной. Да, Вселенная взорвалась, хотя этот «Большой взрыв» и был совсем необычным.
…К нашему времени сомнения о расширении Вселенной давно отпали. Ученые старшего поколения привыкли к этому «несуразному» на первый взгляд факту. Новые поколения, живущие в бурное время самых удивительных открытий второй половины ХХ века, и вовсе не видят в нестационарности Вселенной чего-то неприемлемого для здравого смысла.
О расширяющейся Вселенной написано много популярных книг (в том числе и книг автора). Писать еще раз только об этом вряд ли стоило бы.
Однако в последние годы космология подошла к решению грандиозных вопросов, еще недавно бывших совершенно недоступными для серьезного исследования. Почему Вселенная начала расширяться? Каковы были тогда свойства пространства и времени? Какими процессами в момент начала расширения объясняются самые общие (и, как мы увидим, весьма удивительные) свойства Вселенной? Почему во Вселенной есть вещество? Существуют ли другие вселенные? И, наконец, почему Вселенная именно такая, какой мы ее наблюдаем, а не обладает другими свойствами? Чем закончится наблюдаемый нами Большой взрыв? Этот список можно продолжить».
Игорь Дмитриевич Новиков. «Как взорвалась Вселенная»
«Что было, когда еще не было ничего, совсем ничего? На этот вопрос греки отвечали легендами и мифами.
В начале была только Бездна, греки называли ее хаосом. Что такое бездна? Это только пустота и мрак. Это пучина, головокружительная, завораживающая пучина, бездонная, бесконечная. Она все втягивает в себя, как огромная разверстая глотка, и все поглощает, как ночная тьма. Итак, в начале нет ничего, кроме Бездны – слепой, мрачной, безграничной.
Потом появилась Земля. Греки назвали ее Гея. Она возникла из самой Бездны. Рожденная после Хаоса, она представляет собой его противоположность. Земля – это уже не темный, безмерный, бездонный провал. У Земли есть четкая и определенная форма. Хаосу с его сумрачной неуловимостью противостоят основательность, устойчивость, прочность Геи. На Земле все ясно, зримо, надежно. Гея – это то, что дает надежную опору богам, людям и зверям. Гея – это пол мироздания».
Жан-Пьер Вернан. «Вселенная, боги, люди»
«Размеры и возраст Космоса лежат за пределами нормального человеческого понимания. Наш крошечный планетарный дом затерян где-то между вечностью и безмерностью пространства. Перед лицом Космоса большинство людских дел выглядят незначительными, даже пустячными. И все же человеческий род молод, любопытен, храбр и подает большие надежды».
Американский астроном и популяризатор науки Карл Саган (1934–1996). «Космос»
Есть свидетельства, что Николай Васильевич Гоголь, наш великий писатель, очень интересовался естественными науками. Он заносил в свои записные книжки латинские названия растений, насекомых, данные о климате, почве и тому подобное. Говорят, однажды Гоголь твердо решил написать для юношества популярную книгу по географии. И вот что, судя по сохранившимся наброскам, получилось (их некогда разыскал и частично опубликовал в журнале «Природа» кандидат химических наук Феликс Казимирович Величко):
«Что это за зима! Как уже она нам надоела, эта зима! Все снег да снег; куда как весело, не выходи из дому, не закутавшись наперед в шубу. Скучно в окно взглянуть, все одно да одно, ни травки, ничего, только мужик с дровами проедет на рынок. Право, даже смотреть жалко, как он, бедняжка, дрожит на холоду и хлопает руками. То ли дело лето! Ах, Соничка, Соничка, помнишь, как нам весело было прошлого лета на даче, когда были маменькины именины, и мы все обедали в саду и катались по реке».
Восемнадцать миллиардов лет назад Вселенная представляла собой крохотный сгусток материи, некую «адскую смесь» элементарных частиц, обладающую бесконечно высокими плотностью и температурой. И вот эта-то материя и стала взрывообразно разлетаться.
И дальше, уже несколько ближе к географии:
«Как я люблю темно-зеленые деревья! Как они растут высоко-высоко, не правда ли, сестричка Соничка, ведь они достают до самого неба? Как все тепло тогда, как весело, как хорошо, зачем не приходит так долго это, ах, когда бы скорее уж лето». Но знаете ли вы, мои маленькие друзья, что есть такая земля, где круглый год почти лето, а осени и зимы, которой вы так не любите, и духу не слышно. И в той земле апельсинов, лимонов, ананасов, за которые мы платим так дорого, такое множество, что уже и не собирает никто. Там растут лавры, смоковницы, фиговое дерево, пальма. Как там должно быть весело! Как хорошо!..»
С большими опасениями автор этой книги приступает к описанию того, что в англоязычных странах зовется Вig Вang и что по-русски – «Большой Взрыв». За изложение созданной несколькими поколениями ученых модели тех процессов, которые и привели к образованию нашей Вселенной. Честно скажу: боюсь оказаться в положении Гоголя-географа. Как трудно обходиться без физических, химических, математических формул и уравнений: вот бы за них-то спрятаться! Как нелегко сделать понятными совершенно фантастические подробности сценария, согласно которому творилось МИРОЗДАНИЕ! Но будь что будет!