Джессика Снайдер Сакс Микробы хорошие и плохие

Посвящается памяти Рики Ланнетти (1982–2003)

Jessica Snyder Sachs

Good Germs, Bad Germs

Health and Survival in a Bacterial World

Перевод с английского канд. биол. наук Петра Петрова

Published by arrangement with Hill and Wang, a division of Farrar, Straus and Giroux, LLC, New York

Фонд некоммерческих программ

“Династия”

основан в 2002 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании “Вымпелком”. Приоритетные направления деятельности Фонда – развитие фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение.

В рамках программы по популяризации науки Фондом запущено несколько проектов.

В их числе – сайт elementy.ru, ставший одним из ведущих в русскоязычном Интернете тематических ресурсов, а также проект “Библиотека “Династии” – издание современных научно-популярных книг, тщательно отобранных экспертами-учеными. Книга, которую вы держите в руках, выпущена в рамках этого проекта.

Более подробную информацию о Фонде “Династия” вы найдете по адресу www.dynastyfdn.ru.

Семь ключевых терминов и понятий

Краткое введение в мир микробов

антибиотики В этой книге я использую термин “антибиотики” в нестрогом смысле – для обозначения любых противобактериальных препаратов. Люди, склонные к педантизму в таких вопросах, могут использовать термин “бактерицидные средства” для синтетических противобактериальных препаратов и “антибиотики” – для противобактериальных веществ, синтезируемых живыми организмами, такими как грибы и почвенные бактерии.

археи Похожие на бактерий организмы, разделившиеся с настоящими бактериями на раннем этапе эволюции жизни на Земле. Некоторые из них знамениты своей способностью выдерживать очень высокие температуры, другие – умением выделять метан. Среди архей не известно ни одного возбудителя заболеваний, но некоторые из них поселяются у нас во рту и в кишечнике. Когда я говорю о бактериях в целом, я для простоты включаю в их число и архей.

вирусы Инфекционные частицы, состоящие из генетического материала (ДНК или РНК), заключенного в белковую оболочку. В строгом смысле вирусы не живые, но могут вызывать заболевания, если они попадают в клетки и их генетический материал переключает клетку на производство новых вирусных частиц. Бактериофаги – это вирусы, заражающие бактерий, поэтому в этой книге им уделено особое внимание.

микробы. Нестрогий термин, обозначающий любые микроорганизмы.

микроорганизмы. Микроскопические организмы, к которым относятся как прокариоты (бактерии), так и эукариоты, в том числе паразитические грибы (возбудители молочницы, стригущего лишая и других болезней) и протисты (возбудители малярии, лямблиоза и тому подобного). Некоторые ученые относят сюда и вирусов, но я не отношу, потому что вирусы не организмы в том смысле, что они не живые.

Пролог Поражения в победоносной войне

История Рики

В тот морозный день 6 декабря 2003 года Тереза Ланнетти заняла место на открытой трибуне для болельщиков команды хозяев на стадионе “Персон” в лесистом городке Уильямспорт в Пенсильвании. Как и все окружающие, она пришла болеть за “воинов” колледжа Лайкоминг в четвертьфинале их секции чемпионата по американскому футболу Национальной спортивной ассоциации, где они играли против “орлов” из Бриджуотера. Но на этот раз Тереза не стала искать в толпе других родителей, с которыми она успела подружиться за последние три года. Она знала, что мало кто ожидает встретить ее здесь и некоторых может смутить ее присутствие.

Прошлой ночью в отделении реанимации местной муниципальной больницы Тереза обняла Шона Хеннигара, жившего с ее сыном в одной комнате, и сказала, что хорошо бы ему заработать на следующий день для своей команды тач-даун – за Рики. Утром Тереза поняла, что ей лучше остаться в Уильямспорте и погрузиться в привычные звуки игры. Она видела, как игроки команды, за которую раньше играл Рики, выбежали на поле из раздевалки, видела стиснутые зубы и сжатые кулаки его лучших друзей и тут же заметила цифру 19, нарисованную черной краской у них на руках, рукавах и шортах. Чирлидеры поднялись со своих мест, приветствуя команду, и на спинах их курток из неровных полосок пластыря тоже была составлена цифра 19, и она же, нанесенная голубой краской, светилась на их пухлых щеках, по которым стекали слезы. У самой Терезы глаза оставались сухими, пока она не увидела еще одну цифру 19, футов пятнадцать в высоту, – на заснеженном склоне холма рядом с трибунами болельщиков команды гостей. И тут же человек, сделавший эту надпись, отложил лопату для снега и упал на спину, добавив одного безупречного снежного ангела, а затем и еще одного – две звездочки над номером ее сына. Они, должно быть, означали те два рекорда, которых Рики Ланнетти добился в этот сезон для своей команды, приняв пас шесть раз за одну игру и семьдесят раз за весь сезон. В облаках появился просвет – впервые за эту неделю.

В прошлый вторник налетела первая за зиму метель, припорошившая поле снегом после дневной тренировки “воинов”. Прогноз погоды обещал снежные бури на всю неделю, но в кампусе на это мало кто обратил внимание: здесь кипели страсти – ведь предстоял четвертьфинал, в котором, как все надеялись, команда Лайкоминга наконец выйдет в полуфинал секции после шести лет неудач. В то утро у Рики начался кашель, а к концу тренировки на пронизывающем ветру приступы тошноты заставили его пропустить последние игры. Когда на следующий день Тереза позвонила из Филадельфии, Рики сразу прервал разговор: “Мама, я не могу сейчас говорить. Неважно себя чувствую. Я буду в порядке. Все пройдет. Меня сейчас вырвет, прости”.

Тереза подумала, что Рики, наверное, прав: к концу недели он будет в порядке. Она, как всегда, предвкушала возможность поболеть за своего сына и была вполне готова преодолеть ради этого 180 миль, разделяющие ее малоэтажный квартал на северо-востоке Филадельфии и Уильямспорт в центральной части Пенсильвании, где Рики учился в колледже по специальности “уголовное судопроизводство” и где он отучился уже половину последнего курса. Хотя Тереза рассталась с отцом Рики еще в 1991 году, спортивные занятия сына, особенно футбол, связывали их семью и общих друзей: они с интересом следили за расписанием тренировок и игр, праздновали победы. В начальной школе Рики заслужил репутацию “могучего малютки”: он всегда был одним из самых маленьких на поле, но при этом поймать его или убежать от него было делом нелегким. Другие ребята его возраста никак не могли понять, как мальчугану, едва доходившему им до плеча, удавалось так сильно бить или вдруг высоко подпрыгивать, ловя мяч. К тому времени, как Рики перешел в среднюю школу, Тереза уже чаще радовалась, чем сжималась от страха, когда ее сын выдерживал захваты, которые свалили бы с ног и игрока вдвое выше ростом. Ей пришлось смириться и с тем, что его никакими силами нельзя было вытащить из игры, даже если он получил травму. За четыре года, что он играл за команду Лайкоминга, он пропустил всего одну игру из-за сильного вывиха лодыжки, которая, как он утверждал, пришла в норму уже через неделю.

Но в те дни, перед игрой четвертьфинала, Тереза встревожилась не на шутку. Когда Рики перезвонил ей в четверг, его по-прежнему постоянно рвало. “На такие вещи нельзя не обращать внимания! – настаивала она. – Ты должен сходить к врачу”. Она позвонила главному тренеру, Фрэнку Нею, и он пообещал показать Рики своей жене, семейному врачу, чтобы убедиться, что у него обычный грипп, который начал косить студентов после каникул по случаю Дня благодарения. В тот же день Стейси Ней послушала легкие Рики. Судя по всему, они были чистыми. Она померила ему температуру: немного повышена. Поскольку основными симптомами были тошнота, утомление и боли, это указывало на грипп. Антибиотики, как объяснила Стейси, тут не помогут, потому что они убивают бактерий, а не вирусов.

Снег шел по всей Пенсильвании и в пятницу утром, когда у Рики начались боли в ногах. Его соседи по комнате, Шон Хеннигар и Брайан Коннерс, уговаривали его пить спортивные напитки и воду, они полагали, что постоянная рвота вызвала у Рики обезвоживание. Вечером того же дня Тереза выехала из Филадельфии, но из-за снега двигалась она с черепашьей скоростью. Она не одолела еще и полпути к половине десятого, когда Рики позвонил ей на сотовый и сказал, что хочет спать. Они увидятся утром. Но заснуть Рики не мог. И каждый раз, поворачиваясь с боку на бок, он невольно стонал. В четыре утра он сказал своим соседям: “Ребята, если я отсюда не уберусь, вам не удастся выспаться перед игрой”. Он позвонил своей маме и попросил забрать его к ней в гостиницу.

Поначалу Рики наотрез отказывался ехать в больницу, как ни настаивала Тереза. Но когда она услышала, что у него началась одышка, ей удалось его переубедить. В двадцать минут восьмого они были уже в кабинете неотложной помощи, и тут у Рики началась кровавая рвота. Не прошло и пяти минут, как полдюжины врачей и медсестер вставили Рики в ноздри трубки кислородного дыхания и начали внутривенное вливание жидкости в его левую руку. Они взяли у него кровь для лабораторных анализов и подключили его к кардиомонитору.

Главный реаниматолог отметил у Рики учащенный пульс, пониженное давление, одышку и немного повышенную температуру. “Нет, болит все тело, – ответил Рики в на вопрос, нет ли у него болей в груди или животе. – И я устал, очень устал”. Легкие, судя по всему, были по-прежнему чистыми. Нос и горло выглядели нормально. Доктор спросил у Рики, когда он в последний раз мочился. “Кажется, в четверг”, – ответил тот. Тереза заметила, что доктора это встревожило, и он немедленно велел принести катетер. Как только сестра его установила, присоединенный к нему баллон Фолея наполнился мутной коричневой мочой. У Рики отказывали почки.

Все симптомы по-прежнему указывали на вирусное заболевание, хотя и очень тяжелое, но реаниматолог решил, что нельзя ждать сутки, пока будет готова гемокультура, которая могла бы исключить бактериальную инфекцию. Он добавил к жидкости, поступавшей в руку Рики, два сильнодействующих антибиотика: цефепим и ванкомицин. Тем временем Тереза дозвонилась до отца Рики, тоже ехавшего в Уильямспорт, чтобы увидеть игру, которая должна была состояться днем, и велела ему ехать в больницу. Рик-старший добрался туда ближе к одиннадцати, его потряс вид сына, опутанного проводами и трубками, с каплями засохшей крови на лице и на губах.

Тем временем в колледже Лайкоминг сотрудники Национальной спортивной ассоциации бродили по занесенной снегом искусственной траве на стадионе и били ногами в слой льда, покрывший центр поля. В десять часов они объявили о своем решении перенести игру на воскресенье, чтобы не рисковать здоровьем игроков. Ближайшие друзья Рики из его команды отправились в больницу, где, к немалому их удивлению, из кабинета неотложной помощи их отвели в отделение реанимации. Казалось, что Рики стало лучше. Его раздражали врачи, сновавшие туда-сюда, он просил, чтобы у него из носа вынули кислородные трубки и сказали, когда отпустят домой. “Говорят, игру перенесли, – обратился он к Шону. – Это здорово. Может, я все-таки смогу сыграть”.

Но в самом начале второго Рики потерял сознание, и раздались сигналы прибора, предупреждающего, что уровень кислорода у него в крови опустился до опасно низкого уровня. Сестра выставила футболистов из палаты, а врачи тем временем ввели Рики в горло трубку, чтобы аппарат искусственной вентиляции мог взять на себя функции его отказывающих легких. Эхокардиограмма показывала, что сердце тоже слабеет, и врачи вызвали вертолет, чтобы перевезти Рики в Филадельфию, в Медицинский центр Университета Темпл, и подключить к аппарату, поддерживающему кровообращение. Специалист по инфекционным заболеваниям велел ввести ему еще антибиотиков на случай любых мыслимых разновидностей бактериальных инфекций. Что-то разрушало органы Рики, но что именно и где оно пряталось в его организме, никто, на беду, по-прежнему не знал. Но вертолет из Темпла не прилетел: пилот решил, что из-за продолжающейся метели лететь слишком опасно.

Сердце Рики остановилось в тридцать шесть минут шестого. В течение сорока минут медсестры и врачи проводили процедуру сердечно-легочной реанимации в ожидании кардиохирурга. К половине седьмого хирург подсоединил артерии Рики к аппарату искусственного кровообращения, который начал прокачивать по его телу шестнадцать единиц насыщенной кислородом крови. Но по прошествии часа сердце Рики так и не забилось, глаза с расширенными зрачками застыли. Хирург вышел из операционной, чтобы переговорить с родителями. В тридцать шесть минут восьмого он отключил Рики от аппарата.

Тереза попросила сестер помочь ей привести Рики в порядок и перенести его обратно в палату. Она хотела, чтобы парни, которые, глотая слезы, стояли в коридоре, еще раз увидели своего друга. Она поняла, что поступила правильно, когда отец Рики обратил их внимание на улыбку на лице сына, и лайнбекер Тим Шмидт заметил: “Черт, а ведь точно так же он ухмылялся, когда как-нибудь нас разыгрывал!”

Через несколько минут родители Рики узнали имя его убийцы. Гемокультура, которую врачи отправили на анализ еще утром, вернулась с положительным результатом на метициллин-устойчивого золотистого стафилококка (MRSA) – микроба, которому нипочем не только антибиотики метициллиновой группы, но и полдюжины других. Хуже того, этот конкретный штамм MRSA, теперь известный как USA300, к тому же содержал гены целого набора токсинов, иные из которых и запустили смертельную бурю внутренних реакций, называемую септическим шоком, характерными симптомами которого служат резко падающее давление, общее свертывание крови и отказ внутренних органов.

На следующее утро после смерти Рики, когда команда начала собираться и готовиться к игре, в раздевалке Лайкоминга висела тяжелая тишина. Несколько игроков провели в больнице всю ночь и чувствовали себя совершенно вымотанными. Но все сошлись во мнении: Рики “просто взбесился бы”, если бы они отказались играть. Убитого горем отца Рики один из друзей семьи повез домой, а Тереза заняла место на трибуне. Игра началась стремительно: “воины” изо всех сил пытались следовать приемам, нацеленным на их знаменитого ресивера. В начале первой четверти квотербек Фил Манн, какое-то время колебавшийся во время совещания на поле, закричал: “Всем направо!” Этот прием всегда был завязан на Рики, который несся сломя голову из бэкфилда нападающих на узкое пересеченное пространство. На этот раз его место занял Шон, вырвавшийся из-за тринадцатиярдовой линии. Когда Шон повернулся, снаряд Манна шлепнулся прямо ему в руки. Неумолимо, как бульдозер, он преодолел последние три ярда, отделявшие его от тачдауна. На этом и закончились очки команды Лайкоминга, не сумевшей-таки в этот день пройти в полуфинал. Но Тереза кричала на трибуне вместе с толпой болельщиков, дрожала и плакала в тот момент, когда там, на поле, Шон Хеннигар поднял мяч высоко над головой, в сторону открывшегося голубого неба.

История Дэниэла

Семилетний Дэниэл пытается не обращать на это внимания. Но все же немного страшно, когда одноклассники кричат, что от их бутербродов с арахисовым маслом ему будет крышка. “Меня это приводит в ужас, – говорит его мать Энн, радиопродюсер из Нью-Йорка¹. – Как кто-то вообще может думать, что это смешно?” Она помнит тот ноябрьский вечер пять лет назад, когда чуть не потеряла своего чудного ребенка с ямочками на щеках. Начиналось все вполне невинно. Энн вышла из своего офиса на Манхэттене и тотчас достала сотовый, чтобы сказать приходящей няне, что немного опаздывает. Няня сообщила, что Дэниэла только что вырвало, после того как он съел бутерброд с миндальным маслом. “Ладно, бывает, – успокоила ее Энн. – Просто последите за ним”. Через пятнадцать минут Энн позвонила домой с Пенсильванского вокзала – у Дэниэла начался понос. Когда она позвонила в третий раз из поезда по дороге из Нью-Йорка, Дэниэл задыхался. “Я прыскаю ему его аэрозоль от астмы”, – сказала няня. “Звоните 911. Немедленно”, – велела Энн.

Когда мать увидела Дэниэла, он лежал на каталке, выезжавшей из машины “скорой помощи” в их местной больнице в Нью-Джерси, лицо его покрывали большие красные пятна. Врачи “скорой помощи” застали Дэниэла в состоянии анафилактического шока, с раздувшимся горлом, перекрывающим дыхание, и давлением крови, стремительно приближающимся к нулю. Они вернули его к жизни, вколов ему дозу сильного стимулятора – адреналина, а также стероида, подавляющего воспалительные реакции. Так родители Дэниэла узнали, что он страдает опасными для жизни формами пищевой аллергии – особенно на арахис, следовые количества которого, вероятно, содержались в качестве примеси в съеденном им миндальном масле.

“Теперь мне ясно, что аллергии у него начались задолго до того, как мы это осознали”, – говорит Энн. Когда Дэниэлу было два месяца, у него развилась сильная экзема – аллергическая реакция кожи, от которой его щеки порозовели и зашелушились, а кожа под мышками и под коленками стала влажной и сочащейся. Вскоре после того, как Дэниэлу исполнился год, у него началась астма – еще один синдром, часто вызываемый аллергией, в данном случае на респираторные аллергены, такие как клещи домашней пыли и перхоть. К двум годам у него в стуле стала встречаться свежая кровь. Поначалу ее было немного, и педиатр сказал Энн, что беспокоиться не о чем. У детей часто бывают небольшие кровотечения из маленькой трещины или раздраженной ранки на внутренних стенках прямой кишки.

Но в течение следующих трех лет не только аллергии Дэниэла стали очевидны и начали представлять угрозу для жизни, но и кровотечения усилились, дошло до того, что кровавый стул бывал у него по двадцать раз в день, сопровождаясь ужасными болями. Колоноскопия показала открытые язвы по всей длине толстой кишки. У мальчика был неспецифический язвенный колит – воспалительное расстройство, при котором иммунная система по ошибке принимает пищу или в норме обитающих в прямой кишке бактерий за вторгнувшихся чужаков, заслуживающих масштабной атаки. В начале второго класса Дэниэл три недели пролежал в больнице на противовоспалительных средствах и выписался оттуда с рекомендацией постоянно принимать препараты сульфаниламида, чтобы воспаление не повторилось. Но в течение года у Дэниэла появилась характерная сыпь, свидетельствующая о развитии аллергии на эти лекарства. Осенью 2006 года у него повторился колит, создавший опасность прободения толстой кишки, которое может быть таким же смертоносным, как лопнувший аппендикс.

“Ни один ребенок не должен проходить через такое, – говорит Энн. – Мы прилагали все усилия, чтобы разобраться, как защитить его от этих болезней, не лишая при этом возможности жить нормальной жизнью”. Энн пришлось, например, решать, позволять ли Дэниэлу есть свой обед в школьной столовой, ведь его аллергии настолько сильны, что даже крупинка арахиса может вызвать у него анафилактический шок. Она пришла к компромиссному решению: Дэниэл сидит на краю обеденного стола рядом со своим лучшим другом, мама которого знает, что в пакете с его обедом не должно быть арахисового масла и любых других продуктов из списка еды, запрещенной для Дэниэла.

Но Дэниэл отнюдь не одинок. “Пять человек у них в классе носят адреналиновые ручки”, – говорит Энн, имея в виду продаваемые по рецепту автоматические шприцы, заранее заполненные достаточной дозой адреналина, чтобы остановить аллергическую реакцию, представляющую угрозу для жизни. Дэниэл никогда не выходит из дома без двух таких ручек, которые он носит на специальном поясе. Школьная медсестра говорит, что экзема, астма и респираторные аллергии для некоторых одноклассников Дэниэла – еще более обычное дело, чем для него. По ее оценке, 40 % учеников его школы страдают какой-нибудь формой серьезного аллергического расстройства. “Речь идет не о каком-то чихании в период сенной лихорадки, – говорит она. – Эти дети по-настоящему больны. Многие из них не могут выходить на улицу во время перемен или на экскурсии”. Она тридцать лет работает медсестрой, и ее поражает, как распространились в последнее время среди учеников воспалительные заболевания внутренних органов – не только язвенный колит Дэниэла, но и более обычные болезнь Крона и синдром раздраженного кишечника – недуги, которых раньше она никогда не встречала у детей.

Месть микробов?

На первый взгляд может показаться, что между историями Рики и Дэниэла мало общего. В одном случае речь идет о смертельной инфекции, устойчивой к медикаментам, в другом – о троице опасных для жизни воспалительных заболеваний. Но корни обеих лежат, судя по всему, в нашей нынешней войне с микробами. За пятьдесят лет, прошедших с тех пор, как антибиотики нашли широкое применение, мы вывели породы с разной степенью устойчивости к антибиотикам среди всех известных возбудителей человеческих заболеваний. Отчасти это стало результатом того, что каждый раз, когда мы лечим инфекции, вызываемые тем или иным чужаком, мы подвергаем ковровым бомбардировкам микроорганизмы, в норме обитающие внутри нас. Мы также пичкаем антибиотиками наших сельскохозяйственных животных, и не только чтобы вылечить их от инфекций, но и ускоряя рост, чтобы снизить затраты на производство мяса и сократить время его производства. Некоторые из их высокоустойчивых бактерий тоже оказываются внутри нас через продукты, которые мы употребляем в пищу.

По ходу дела мы исчерпали возможности сотни с лишним различных антибиотиков, сделав устойчивость к ним одной из обычных проблем современной медицины в самых разных ее областях – от лечения детских ушных инфекций до совершенно неостановимых штаммов туберкулезной палочки. Подобно убийце Рики, стафилококковому штамму USA300, блуждающему теперь по всей Северной Америке, некоторые из этих супермикробов соединяют в себе устойчивость ко многим антибиотикам с крайне высокой болезнетворностью.

Тем временем иммунологи и другие медики-специалисты убедительно обосновали точку зрения, согласно которой корни нынешней беспрецедентной эпидемии воспалительных заболеваний связаны со вторым фронтом нашей давней войны с микробами – улучшением санитарных условий, от современных систем канализации и хлорирования воды до холодильников и технологий производства пищевых продуктов. Эти расстройства, которые до XIX века были редки, если вообще существовали, включают различные формы аллергии и аллергической астмы (происходящие оттого, что клетки нашей иммунной системы начинают реагировать на безвредные вещества из нашей пищи и окружающей среды), а также воспалительные заболевания внутренних органов вроде того, которым страдает Дэниэл. Резко растет в развитых странах и частота десятков аутоиммунных заболеваний, таких как сахарный диабет первого типа, волчанка, рассеянный склероз и ревматоидный артрит, каждое из которых развивается оттого, что иммунная система по ошибке разрушает здоровые ткани. Что характерно, все эти воспалительные расстройства остаются редкими в тех регионах, где люди по-прежнему живут в тесной связи с почвой, пьют нефильтрованную воду и едят минимально обработанную пищу, часто сохраняемую с использованием самых примитивных технологий.

А как обстоят дела с бактериями, полезными для нашего здоровья? Медицинские исследования, сосредоточенные в течение столетия исключительно на болезнетворных микробах, еще только начали углубляться в эту область. Экологи, напротив, уже давно поняли, что сама наша атмосфера и весь круговорот биогенных элементов в природе зависят от непрекращающейся деятельности царства бактерий. Линн Маргулис, известный специалист по эволюционной микробиологии, отметила: “На Луну – вот на что была бы похожа наша планета, не будь на ней микроорганизмов”. Не так быстро пришло понимание того, что бактерии доминируют также и на просторах человеческого тела, если судить по такому критерию, как число клеток. Эти крошечные одноклеточные организмы, покрывающие нашу кожу и выстилающие стенки нашего пищеварительного тракта и верхних отделов дыхательной системы, на порядок превосходят человеческие клетки числом (хотя и не размером). И оказывается, что это очень хорошо, потому что живущая в нашем теле и на его поверхности микрофлора образует что-то вроде защитной мульчи, издавна служившей нам лучшей защитой от инфекционных заболеваний. Кроме того, эволюция нашей иммунной системы научила ее терпимости к целому морю преимущественно безвредных бактерий, проходящих через наш организм вместе с пищей, водой и воздухом. Отсутствие их постоянного, обнадеживающего притока, судя по всему, приводит иммунную систему в состояние повышенной боеготовности, вызывая у нее отвратительную склонность открывать стрельбу по мирным соседям.

И все же никто не тоскует по тем временам, когда у нас не было антибиотиков и когда любой врач мог помочь лежащему в лихорадке пациенту едва ли не только тем, что сидел и ждал, доживет ли тот до утра. Точно так же ни один разумный человек не предложит променять улучшенные санитарные условия нашего времени на эпидемии холеры, дизентерии, брюшного тифа и бубонной чумы, которые начали убивать каждого десятого с возникновением цивилизации, порядка пяти тысяч лет назад. Вместо этого оформляется некоторый консенсус, согласно которому, только разобравшись в симбиотических аспектах наших давних отношений с микроорганизмами, можно найти надежные решения проблемы инфекционных заболеваний и в то же время исправить те нарушения равновесия, которые послужили причиной нынешней эпидемии аллергии, аутоиммунных заболеваний и других воспалительных расстройств.

Ясно, что непосредственные атаки на царство бактерий всегда были делом безрассудным, учитывая, как быстро эти организмы способны эволюционировать, обходя любые биохимические орудия, которыми мы пытаемся их бить. Сегодня многие ученые, вместо того чтобы поощрять эскалацию гонки вооружений, которую мы никогда не сможем выиграть, занимаются разработкой лучших подходов к этой проблеме, в том числе

• обучая врачей выбирать правильные “снайперские пули” антибиотика, вместо популярных “больших орудий”, как правило убивающих защитных бактерий нашего организма наряду с болезнетворными микробами;

• исследуя новые пути разработки лекарственных средств, направленные на ослабление вредоносного воздействия микробов без выработки у них устойчивости к медикаментам;

• изучая, почему во многих случаях из двух носителей одного и того же болезнетворного микроба лишь один оказывается болен. В эпоху, когда мы можем сравнить геном одного человека с геномом другого, у нас есть принципиальная возможность использовать результаты таких сравнений для разработки методов лечения, оставляющих микроба на месте, но вылечивающих пациента;

• прислушиваясь к задушевным биохимическим беседам между микроорганизмами, населяющими наше тело, и его собственными клетками, чтобы лучше разобраться в том, почему организм, наполненный правильными микробами, оказывается наделен крепким здоровьем.

Мы даже начали одомашнивать опасных микробов, подобно тому как наши предки когда-то сделали из волков животных, которые охраняют, а не режут наших овец. Этот многообещающий подход уже принес некоторые ранние плоды, такие как “пробиотический” аэрозоль для носа, насыщенный полезными бактериями, которые помогают предупредить развитие хронических ушных заболеваний у детей, или полученный методами биоинженерии штамм бактерий ротовой полости, предотвращающих, а не вызывающих развитие кариеса, или так называемая “вакцина из грязи”, которая, судя по всему, помогает при целом ряде хронических воспалительных заболеваний, при этом переключая иммунную систему в режим борьбы с раком. Некоторые ученые мечтают даже о “пробиотических” очищающих препаратах: моющих и чистящих средствах и аэрозолях, в состав каждого из которых будет входить определенный запатентованный набор защитных и полезных для здоровья микроорганизмов.

Но мы находимся на распутье. Призывы к мирному сосуществованию с микроорганизмами могут показаться наивными перед лицом нашей отчаянной нужды в новых антибиотиках для противодействия растущей угрозе устойчивых к медикаментам смертельных инфекций. Кроме того, представители нового поколения охотников за микробами начали использовать генетический анализ, или ДНК-дактилоскопию, прочесывая человеческий организм в поисках инфекций, о существовании которых мы даже не подозревали. Их теория, согласно которой в основе таких известных недугов, как артриты, пороки сердца или болезнь Альцгеймера, лежат скрытые инфекции, вполне может подтвердиться, по крайней мере отчасти. Опасность состоит в том, что открытие таких инфекций может послужить призывом к оружию, который вызовет масштабное усиление использования антибиотиков, прежде чем мы научимся на деле применять уроки, с таким трудом извлеченные из нашей первой Столетней войны с микробами.

Поэтому эта книга и посвящена истории нашей коэволюции с теми бактериями, с которыми неразрывно связано все наше существование, нашим принципиально изменившимся взаимоотношениям с ними, а также возможности все же найти пути сохранения здоровья и выживания в мире, который всегда был – и, несомненно, навсегда останется – миром микробов.

Часть 1 Война с микробами

Наступил 1910 год, самый славный год в жизни Эрлиха. В один из дней этого года он появился на научном конгрессе в Кёнигсберге и был встречен овацией. Эта овация была такой бурной и продолжительной, что казалось, Эрлиху не удастся приступить к докладу. Он сообщил о том, как была найдена в конце концов магическая пуля.

Поль де Крюи “Охотники за микробами” (1926)

От миазмов до микробов

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 sive morbus gallicus, то есть “Сифилис, или французская болезнь”, опубликованным в 1530 году и получившим широкое признание¹. Хотя жители Европы в основном были склонны винить Колумба и его испанских моряков в том, что те завезли “большую оспу” из Нового Света, в названии эпической поэмы Фракасторо вина была удобно переложена на тогдашних врагов оккупантов Вероны Габсбургов (брачными узами связавших себя с Испанией). Даже новое название, предложенное

Фракасторо для этой болезни, было плодом политической эквилибристики. Он приплел в свою поэму историю пастуха Сифилиса, жителя Атлантиды, которого мгновенно исцелил глоток считавшейся лекарством смолы гваякового дерева – его кору Габсбурги в массе импортировали из Нового Света.

Но куда важнее было то, что медицинская терминология, использованная в поэме, ознаменовала собой поворотный этап в истории западной медицины, который определил ее движение в направлении прямой войны с миром микробов. Фракасторо был первым, кто письменно сформулировал мысль о том, что невидимые инфекционные частицы существуют в какой-то материальной форме. Он писал:

Но когда воздух ослабляется, то, поскольку в нем происходят различные и, можно сказать, бесчисленные сочетания разных видов гниения, в нем, несомненно, возникают бесчисленные начала и семена контагиев, обладающие различной и многообразной аналогией к предметам: одни – аналогией к плодам, другие – к посевам, третьи – к животным, а среди них одни, обладающие аналогией к одному виду животных, другие – к другому, одни – аналогией только к человеку; а среди людей, как было сказано, одни – обладающие аналогией к людям одного пола, сложения, натуры, другие – другого; а для данного человека одни – обладающие аналогией к одной части тела, другие – к другой и к данному соку и так далее до бесконечности².

Использованное Фракасторо слово “семена” отражало формирующиеся воззрения небольшого числа его современников. Эти просвещенные люди впервые усомнились в восходящем к Гиппократу представлении предыдущего тысячелетия, согласно которому все болезни происходят от нарушений равновесия между тремя “соками” нашего тела: кровью, слизью и желчью.

Надо признать, что прототипы микробов, описанные в стихах Фракасторо, были далеки от микроорганизмов, какими мы знаем их сегодня. Он использовал термины “семена” и “контагии”, подразумевая частицы, которые скорее сродни атомам, чем живым организмам, таким как вызывающая сифилис спиралевидная бактерия бледная трепонема (Treponema pallidum), в то время прокладывавшая себе путь по гениталиям европейцев от папского двора и до шотландских гор. Фракасторо также указывал на сочетания планет, которые будто бы могут оказывать “действие в величайшей степени”, из-за чего “в подчиненных им телах, особенно в воздухе, возникают великие новые начала поражения и контагиев”, одновременно заражая всю планету, что служило удобным объяснением, почему Колумб и его моряки заразились сифилисом в Новом Свете примерно в то же время, когда и в Старом Свете произошла вспышка этой болезни.

Сама идея заразности, то есть передачи болезни от человека к человеку, была, конечно, не новостью для Европы эпохи Возрождения. Европейские города еще столетием раньше начали вводить карантин для пораженных чумой, хотя и с невеликим успехом. А врачи Древнего Египта, Индии и Китая признавали неоспоримую заразность “малой” (натуральной) оспы, вызываемой вирусом, начиная с 3700 г. до н. э., если не раньше. Более того, всем древним обществам были известны заразные болезни, потому что именно скученность людей в условиях цивилизации и привела к их широкому распространению.

За миллионы лет, в течение которых люди и их предки существовали как охотники и собиратели, их популяции оставались слишком малочисленными, чтобы смертельная инфекция могла держаться долго или преодолевать ощутимые расстояния, прежде чем или всех погубить, или наделить всех выживших в популяции иммунитетом – что в любом случае приводило к исчезновению возбудителя болезни. Исключения составляли, в частности, микробы, для которых люди служат вторичным жилищем, обитающие прежде всего в таких животных, как насекомые (которым эти микробы не причиняют вреда). Быть может, самый древний и самый смертоносный из них – это переносимый комарами малярийный плазмодий, микроорганизм из группы простейших³.

Порядка тридцати пяти тысяч лет назад, когда племена Homo sapiens впервые переместились на север, за пределы Африки, они оставили позади многих своих тропических паразитов и в течение длительного периода наслаждались крепким здоровьем. Наскальная живопись доисторических скитальцев Европы не содержит и намеков на эпидемии. Нет их и в легендах древнейших народов Нового Света. Это не значит, что охотники и собиратели вели идиллическое существование. Из-за голода и травм их жизнь была короткой и жестокой, но люди тем не менее почти не страдали от инфекционных заболеваний.

Постоянные поселения сделали человеческую жизнь стабильнее за счет ежегодных урожаев, одомашненных животных и возможности укрываться за крепостными стенами. Но за это пришлось заплатить – скученностью и загрязнением воды. С приходом цивилизации микроорганизмы, умевшие хорошо себя вести, вдруг утратили свою почти полную монополию на человеческое тело, и среди микробов распространился новый стиль жизни – при нем болезнетворность стала окупаться, если только смертоносная бактерия могла рассчитывать на то, что кашель и другие выделения умирающих заразят воздух и воду, которыми пользуются тысячи людей, живущих в непосредственной близости друг от друга.

Эпидемиологи подсчитали, что популяции, включающей около полумиллиона людей, достаточно для постоянного поддержания инфекционной болезни – иными словами, для того, чтобы позволить вызывающему эту болезнь микробу непрерывно перескакивать с одного хозяина на другого раньше их смерти или полного выздоровления. Не случайно, что первое сохранившееся упоминание “мора” относится к первой цивилизации, достигшей этой критической отметки, – цивилизации шумеров, представленной вереницей из дюжины торговых городов в дельте Тигра и Евфрата, в юго-восточной части современного Ирака. Записанный четыре тысячелетия назад “Эпос о Гильгамеше”, шумерский вариант истории о великом потопе, содержит упоминания разрушений, которые вызывал Эрра, демон чумы, и которые были предпочтительнее ужасного потопа, потому что Эрра, по крайней мере, оставлял кое-кого из людей в живых, и их потомство вновь заселяло землю⁴.

Как и представители большинства других древних культур, шумеры приписывали приход чумы гневу богов и демонов. Поэтому лечение состояло в попытках умилостивить небеса. С развитием древней медицины внимание врачевателей переключилось с поиска причин на поиск способов облегчения симптомов. Например, традиция, восходящая к Гиппократу, полагалась на оценку нарушений равновесия между внутренними силами пациента (на что указывали лихорадка, образование гноя и другие симптомы) и последующее возвращение человека обратно к “равновесию” путем кровопускания, прочистки кишечника или стимуляции потоотделения. Не имело значения, чем именно было вызвано то или иное нарушение равновесия (избыток желчи, недостаток крови и т. п.), – лечение от этого не менялось.

Возможно, именно сифилис был тем серьезным ударом, который убедил европейцев в необходимости искать материальную, хотя и невидимую причину инфекционных заболеваний. Размеры бедствия, вызванного сифилисом в XVI веке, сегодня не так просто оценить, но болезнетворность его возбудителя сильно снизилась за столетия коэволюции человека и этого микроба. Сегодня только у одного из девяти человек, зараженных бледной трепонемой, развиваются симптомы достаточно очевидные, чтобы отправить больного к врачу. Сравните это с зияющими язвами, неотступной болью, слепотой, безумием и смертью, так часто изображаемыми в литературе и искусстве эпохи Возрождения.

Громкая слава поэмы “Сифилис”, до сего дня оставшейся самой знаменитой медицинской поэмой на свете, обеспечила Фракасторо известность и надежное покровительство, которые позволили ему оставить занятие политиканством и медицинскую практику. Обретя свободу, он написал не столь поэтичный, но намного более важный в научном плане трактат “О контагии, контагиозных болезнях и лечении”, опубликованный в 1546 году⁵. В этом трактате он изложил революционные основы своей контагиозной теории болезней, теперь проработанной более подробно:

• инфекционные заболевания всегда распространяются посредством невидимых контагиозных семян – seminaria contagionis;

• их распространение может идти тремя путями: contactu afficit (прямой контакт), fomite afficit (контакт с зараженными предметами) и distans fit (“на расстоянии”, например по воздуху);

• эти семена отличаются друг от друга: не все лихорадки одинаковы, и семена, в один год вызывавшие сифилис, не могут на следующий год взять и начать вызывать проказу;

• разные болезни требуют разных средств лечения, в том числе различных методов непосредственного подавления (“выжигания”) контагиозных семян в организме пациента. Например, как лекарство от сифилиса Фракасторо упоминает ртуть (жестокое средство, как выясняется, потому что оно убивает не только уязвимых бледных трепонем, но и большое число клеток человеческого мозга)⁶.

В течение почти четырех веков выделенная Фракасторо разновидность заражения “на расстоянии” описывалась посредством невнятной концепции миазмов, или “ядовитого воздуха”. Вера в миазмы вполне укоренилась к жаркому лету 1665 года, когда Лондон поразила Черная Смерть, или бубонная чума. Чтобы предотвратить распространение миазмов, лондонцы заколачивали гвоздями двери домов, где жили люди, пораженные чумой, а проходя мимо, прижимали к носу “кольца” (букетики) цветов, сильный аромат которых, как они надеялись, должен отогнать ядовитые пары⁷.

Настоящие же переносчики возбудителя этой болезни – крысы и сопутствующие им блохи – в массе размножались, процветая среди бытовых отходов, которые рабочая беднота выбрасывала из окон за неимением лучшего способа от них избавляться. К концу лета в Лондоне умерло более тридцати одной тысячи человек, или 15 % населения, а король со своим двором и почти все, кто мог себе это позволить, бежали из города. Сэмюэл Пипс, секретарь адмиралтейства, описал в своем дневнике запустение, в которое пришел Лондон ко дню его отъезда: “Но как мало людей я вижу теперь, а по тем, кто ходит по улицам, кажется, будто они уже покинули этот мир”⁸.

Несмотря на эти ужасные условия, тот самый год ознаменовался публикацией первой из множества научных книг, написанных “натурфилософами” из Лондонского королевского общества. Роберт Гук заполнил свою “Микрографию” рисунками фантастических структур, которые он увидел с помощью увеличительных стекол: фасетки глаза мухи, сидящую на человеческом волосе вошь, отдельные “клетки" (этот термин был предложен именно Гуком) на срезе куска пробки⁹.

Ни чума, ни война с Англией не смогли помешать проникновению части тиража “Микрографии" в Нидерланды, где эта книга приковала взор и восхитила торговца тканями Антони ван Левенгука¹⁰. Вдохновленный ею, Левенгук освоил мастерство шлифовки линз и изготовил первый из нескольких сотен микроскопов, с помощью которых он в итоге и открыл мир микроскопических организмов. Самыми первыми открытиями Левенгука стали великаны этого мира: одноклеточные водоросли и простейшие, обитавшие в болотах неподалеку от его дома¹¹. Но ни одно из самых поразительных его открытий не могло сравниться с тем, которое он сделал в 1683 году, когда решил с помощью своих микроскопов, сила увеличения которых все возрастала, изучить самого себя. В письме, датированном 17 сентября 1683 года, он описал тот безумный зоопарк, который он увидел в смеси собственной слюны и зубного налета, и приложил к этому письму рисунок, ставший теперь знаковым для микробиологии:

При этом я почти все время наблюдал, с превеликим удивлением, что в указанном веществе было множество крошечных зверушек, весьма изящно передвигавшихся. Представители самой крупной разновидности имели форму как на рисунке А. Они двигались очень уверенно и быстро и проносились в толще воды (или слюны), как в толще воды проносится щука. Эти существа были почти всегда немногочисленны. <…> Представители второй разновидности имели форму как на рис. B. Они нередко крутились, как юла, и то и дело двигались по траекториям вроде той, что соединяет точки C и D. Такие существа были намного многочисленнее. Третьих я не смог представить на рисунке, потому что временами они казались удлиненными, но вскоре выглядели уже идеально круглыми. Эти существа были так малы, что казались мне не крупнее, чем показано на рис. E, но вместе с тем двигались вперед так проворно и так зависали вместе, что можно было представить, что это большой рой комаров или мух, которые то покидали его, то залетали обратно. Этих последних, как мне казалось, было несколько тысяч на каплю воды или слюны не больше песчинки¹².

Ни Левенгук, ни его почтенные лондонские корреспонденты не думали, что открытые им фантастические “зверушки” были сколько-нибудь вредоносны, и мнение это в основном было справедливым. Крепкое здоровье, которое Левенгук сохранил к среднему возрасту, казалось тому достаточным подтверждением. У него даже все зубы были на месте. Более того, сама мысль, что такие миниатюрные существа в состоянии кому-нибудь повредить, показалась бы смехотворной. Как отметил сам Левенгук, даже маленький глоток горячего кофе или винного уксуса мог привести к тому, что зверушки на поверхности его зубов “тотчас падали замертво”¹³. В течение следующего столетия микробиология оставалась маргинальной наукой: она интересовала только тех натуралистов, кому приходилось описывать обитателей этого богатого нового царства живой природы и давать им названия.

Второе рождение микробной теории

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Гигиенисты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Поиски “волшебных пуль”

Полученные Кохом и Пастером доказательства того, что определенные микробы вызывают определенные заболевания, вдохновили новое поколение ученых, занимавшихся медицинскими исследованиями, на полномасштабную войну с миром бактерий, целью которой было их истребление.

Объявив эту войну, они проигнорировали не столь радикальные взгляды, свойственные Пастеру, который отмечал, что не все бактерии приносят вред и что многие из них, если не большинство, могут быть полезны. Он, в частности, показал, что лабораторных животных можно защитить от фатальных последствий инъекций возбудителя сибирской язвы, если одновременно вводить им смесь из разных неболезнетворных бактерий, полученных из почвы и экскрементов. Разве это не доказывает, спрашивал Пастер, что некоторые бактерии действительно могут защищать от болезней? Далее Пастер предположил, что большинство бактерий, находящихся на поверхности кожи, во рту и в пищеварительном тракте как животных, так и человека, не только благотворны, но и необходимы для жизни. Он дошел даже до утверждения, что нормальный набор бактерий нашего организма может оказаться необходимым для выживания. Он убеждал своих учеников проверить эту идею, попытавшись выращивать лабораторных животных в совершенно безмикробных условиях: “Если бы у меня было на это время, я провел бы такое исследование, исходя из априорного представления, что жизнь в таких условиях окажется невозможной”²⁹.

Величайший из сотрудников пастеровского института, будущий нобелевский лауреат Илья Мечников, открыто насмехался над тем, что представлялось ему наивностью его наставника. Мечников считал бактерий наихудшей разновидностью паразитов. Он видел в “гниении”, вызываемом бактериями в человеческом пищеварительном тракте, причины старческой немощи, атеросклероза и сокращенной продолжительности жизни. Он категорически не советовал есть сырые овощи и фрукты (чтобы “препятствовать проникновению “диких” микробов”) и предполагал, что когда-нибудь хирурги будут в порядке вещей удалять людям толстые кишки только для того, чтобы избавить нас от “хронического отравления их обильной кишечной флорой”. Пока же, признавал он, “рациональнее действовать непосредственно на вредные микробы, населяющие наши толстые кишки”³⁰. В то же время жена Мечникова Ольга, увлеченно занимавшаяся наукой, осуществила идею Пастера проверить роль бактерий в поддержании жизни, и ее безуспешная попытка содержать головастиков в стерильных условиях, несомненно, служила в доме Мечниковых поводом для горячих споров³¹. Но именно представление Мечникова о том, что хороший микроб – это мертвый микроб, возобладало в итоге в мире медицины.

Первые успехи в войне с бактериальными инфекциями были связаны с вакцинами. Если вакцина действовала, она нередко действовала блестяще, вырабатывая у людей иммунитет надолго, иногда на всю жизнь. Но как и улучшение санитарных условий, вакцины позволяли лишь предотвращать развитие инфекций, а не лечить от них людей. Наука XIX века могла мало что предложить для лечения инфекционных заболеваний, помимо нескольких высокотоксичных противомикробных средств, таких как ртуть или мышьяк, способных убить не только возбудителей заболевания, но и самих пациентов.

В 1885 году немецкий патолог Пауль Эрлих пришел к выводу, что современной медицине нужна “волшебная пуля”, которая разрушала бы бактериальные клетки, не причиняя вреда клеткам человеческого организма. Эта идея была отнюдь не праздной мечтой: она была основана на собственных наблюдениях Эрлиха, которые показывали, что бактериальные клетки принципиально отличаются от наших. За год до этого датский микробиолог Ганс Кристиан Грам продемонстрировал, что всех бактерий можно разделить на две фундаментальные группы (теперь называемые грамположительными и грамотрицательными бактериями) в зависимости от того, как их клетки впитывают и сохраняют в себе метиловый фиолетовый краситель. Эрлих понял, что разница между этими двумя группами обусловлена различиями в строении полужесткой клеточной стенки, окружающей тонкую клеточную мембрану бактериальных, но не животных клеток, в том числе человеческих. ...