Билл Брайсон
Тело. Руководство пользователя
Бертлз назвал новый вирус мимивирусом – от слов «мимикрирующий под микроба». Описанные выводы Бертлзу и его коллегам удалось опубликовать не сразу; они не могли найти ни одного журнала, который бы принял статью, настолько она была поразительной. Водонапорную башню снесли в конце 1990-х годов, и, похоже, она прихватила с собою в небытие единственную известную колонию этого странного и древнего вируса.
Однако с тех пор были обнаружены другие колонии еще более огромных вирусов. В 2013 году группа французских ученых под предводительством Жан-Мишеля Клавери из Университета Экс-Марсель во Франции (именно там работал Бертлз, когда описывал мимивирус) обнаружила новый гигантский вирус, который они назвали пандоравирусом. Он содержит не менее двух с половиной тысяч генов, девяносто процентов которых больше нигде в природе не встречается. Затем они нашли третью группу – питовирусы, еще более крупные и уж точно не менее странные. Всего на момент написания этой книги известно пять групп гигантских вирусов, которые не только не похожи ни на что иное на Земле, но и сильно отличаются друг от друга. Существует мнение, что такие странные и чужеродные биочастицы являются доказательством существования четвертого домена жизни наряду с бактериями, археями и эукариотами, к последним из которых относятся сложные формы жизни вроде нас. В деле изучения микробов мы и вправду сделали лишь первые робкие шаги.
III
Почти до самой современности предположение, что нечто столь крохотное, как микроорганизм, может причинить нам серьезный вред, считалось очевидно нелепым. Когда в 1884 году немецкий микробиолог Роберт Кох объявил, что единственным источником холеры была бацилла (бактерия в форме палочки), эта мысль вызвала у его именитого, но скептически настроенного коллеги по имени Макс фон Петтенкофер настолько яростное возмущение, что тот устроил настоящую сцену, демонстративно проглотив флакон с бациллами, чтобы доказать, что Кох ошибается[103]. Эта история была бы намного сочнее, если бы Петтенкофер после этого тяжело заболел и отрекся от своих необдуманных возражений, но так вышло, что он не заболел вовсе. Иногда такое бывает. Теперь считается, что Петтенкофер уже переболел холерой раньше и выработал кое-какой остаточный иммунитет. Менее известная подробность: двое его учеников тоже выпили экстракт холеры, и оба очень серьезно захворали. Так или иначе, этот эпизод еще отсрочил принятие общественностью «микробной теории» инфекционных заболеваний, как ее называли. В каком-то смысле до понимания причин холеры и многих других распространенных болезней никому особенно не было дела, ведь лечить их все равно не умели[104].
До появления пенициллина самым похожим на «чудесное снадобье» лекарством из существующих был сальварсан, разработанный немецким иммунологом Паулем Эрлихом в 1910 году, но сальварсан помогал лишь при нескольких недугах, главным образом при сифилисе, и имел много недостатков[105]. Его делали из мышьяка, так что он был ядовит, к тому же для лечения требовалось вводить пациенту в руку примерно пинту раствора раз в неделю – и так пятьдесят или даже более недель. Если укол делали менее чем мастерски, жидкость могла проникнуть в мышцы и вызвать болезненные и иногда серьезные побочные эффекты, в том числе необходимость ампутации. Врачи, способные безопасно вводить лекарство, обрели знаменитость. По иронии судьбы, среди наиболее уважаемых был Александр Флеминг.
Историю случайного открытия Флемингом пенициллина рассказывали уже множество раз, но едва ли можно найти две абсолютно одинаковые версии. Первый подробный отчет об открытии был опубликован лишь в 1944 году, спустя полтора десятилетия после описываемых событий, когда подробности уже начали стираться, но в самом достоверном виде история звучит так: в 1928 году, пока Александр Флеминг, работавший исследователем в госпитале Святой Марии в Лондоне, был в отпуске, в его лабораторию проникли споры плесени из рода Penicillium и осели на оставленной без присмотра чашке Петри. Благодаря череде удачных совпадений – Флеминг не вычистил чашки Петри перед отбытием, погода тем летом оказалась необычно прохладной (а значит, благоприятной для развития спор), отпуск был долгим, и потому неторопливо растущая плесень успела развернуться в полную силу, – приехав обратно, он обнаружил, что рост бактерий в чашке Петри заметно угнетен.
В описаниях открытия часто упоминается, будто грибок, попавший в ту чашку, редко встречается в природе, отчего вся ситуация становится почти что чудом, но это, судя по всему, просто авторская вольность. На самом деле это была плесень Penicillium notatum (современное название – Penicillium chrysogenum), весьма распространенная в Лондоне, так что едва ли стоит особенно изумляться тому, что горстка спор залетела в лабораторию и приземлилась на агар. Еще нередко повторяют, что Флеминг не сумел никак применить свои выводы и лишь через годы другие ученые наконец превратили его открытие в полезное лекарство. Такая интерпретация фактов как минимум невеликодушна. Во-первых, Флеминга стоит похвалить уже за то, что он отметил эффект плесени, – менее внимательный ученый мог бы просто ее выбросить. Кроме того, он прилежно сообщил о своем открытии и даже описал его перспективы для разработки антибиотиков в уважаемом журнале. Еще он постарался превратить это открытие в настоящее лекарство, но предприятие оказалось технически сложным – как позже обнаружили другие ученые – и у него были более неотложные исследовательские интересы, поэтому он не стал упираться. Часто упускается из виду, что Флеминг в те времена уже стал выдающимся ученым и ему без того было чем заняться. В 1923 году он открыл лизоцим, противомикробный фермент, который содержится в слюне, слизи и слезах и играет роль первой линии защиты организма от вторжения патогенных микроорганизмов, и еще не закончил изучать его свойства. Его поступок едва ли можно объяснить глупостью или безалаберностью, на что иногда намекают рассказчики.
В начале 1930-х годов в Германии ученые создали группу антибактериальных препаратов, известных как сульфонамиды, но те не всегда исправно действовали и часто имели серьезные побочные эффекты. Команда биохимиков из Оксфорда во главе с выходцем из Австралии Говардом Флори начала искать более эффективную альтернативу и в процессе наткнулась на статью Флеминга про пенициллин. Главным исследователем в Оксфорде был эксцентричный немецкий эмигрант по имени Эрнст Чейн, который жутко смахивал на Альберта Эйнштейна (вплоть до кустистых усов), однако темперамент имел гораздо более бурный[106]. Чейн вырос в зажиточной еврейской семье в Берлине, но бежал в Англию после прихода к власти Адольфа Гитлера. У него было немало талантов, и прежде чем посвятить себя науке, он раздумывал над карьерой концертного пианиста. Но, помимо этого, он был сложным человеком с переменчивым характером и несколько параноидальными наклонностями – хотя, пожалуй, справедливо заметить, что если и есть в истории период, когда паранойю у еврея можно было считать оправданной, так это 1930-е годы. Ожидать от него каких-то открытий казалось по меньшей мере странным, ведь он патологически боялся, что его отравят в лаборатории[107]. Но, несмотря на свой страх, Чейн упорно вел исследования и с изумлением обнаружил, что пенициллин не только убивает патогенные микроорганизмы у мышей, но и не имеет явных побочных эффектов. Он нашел идеальное лекарство: препарат, способный уничтожать цель без всякого сопутствующего ущерба. Проблема, как уже отметил Флеминг, заключалась в сложности производства пенициллина в пригодных для клинического применения объемах.
Оксфорд выделил значительные ресурсы и лабораторное пространство для выращивания плесени и кропотливого извлечения из нее крошечных количеств пенициллина под командованием Флори. К началу 1941 года у них накопилось как раз достаточно, чтобы опробовать препарат на полисмене по имени Альберт Александер, чья судьба стала печально совершенным примером того, сколь уязвимы для инфекций были люди до появления антибиотиков[108]. Подрезая розы у себя в саду, Александер оцарапал лицо шипом. В царапину попала инфекция и быстро распространилась. Александер лишился глаза, впал в бред и был на волоске от смерти. Эффект пенициллина оказался чудодейственным. Уже через два дня он мог сидеть на постели и выглядел почти здоровым. Но запасы быстро истощились. В отчаянии ученые отфильтровывали все, что могли, из мочи Александера и вводили препарат повторно, но через четыре дня не осталось вовсе ничего. Бедняге Александеру снова стало хуже, и он умер.
Поскольку Британия была сильно занята Второй мировой войной, а Соединенные Штаты еще в нее не вступили, поиски способов массового производства пенициллина переместились в государственный исследовательский центр в Пеории, штат Иллинойс. Ученым и другим заинтересованным сторонам во всех странах-союзницах тайно предложили присылать образцы почвы и плесени. Откликнулись сотни энтузиастов, но среди поступлений не нашлось ничего многообещающего.
Потом, через два года после начала экспериментов в Пеории, лаборантка по имени Мэри Хант принесла из местного продуктового магазина дыню. Как она позже вспоминала, на дыне росла «симпатичная золотистая плесень»[109]. Эта плесень оказалась в двести раз мощнее, чем все опробованное ранее. Название и местонахождение магазина, где отоварилась Мэри Хант, канули в Лету, да и сама судьбоносная дыня не сохранилась: срезав пятно плесени, сотрудники лаборатории поделили ее и съели. Но плесень продолжила жить. Весь пенициллин, произведенный с того самого дня, происходит от этой единственной счастливой дыни[110].
Не прошло и года, как американские фармацевтические компании уже производили сто миллиардов единиц пенициллина в месяц. Британцы, которые его, собственно, и изобрели, с огорчением обнаружили, что способы производства запатентованы американцами и что им теперь придется платить за право использовать собственное открытие[111].
Александр Флеминг получил признание как отец пенициллина лишь в последние дни войны, спустя двадцать лет после своего счастливого открытия, но уж тогда прославился по-настоящему. Его удостоили ста восьмидесяти девяти разнообразных почестей по всему миру, даже назвали его именем кратер на Луне. В 1945 году он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине с Эрнстом Чейном и Говардом Флори. Флори и Чейн так и не достигли заслуженной известности – отчасти потому, что были гораздо менее общительны, чем Флеминг, и отчасти потому, что его история случайного открытия звучала интересней, чем их история упорных практических экспериментов. Несмотря на то, что Нобелевскую премию присудили им всем, Чейн был убежден, что Флори недостаточно высоко оценивает его вклад, и их былая дружба остыла[112].
Еще в 1945 году в своей Нобелевской речи Флеминг предупредил, что микробы могут легко развить устойчивость к антибиотикам, если их использовать неосторожно. Редко когда лауреат в своей речи выказывал подобную прозорливость.
IV
Главное достоинство пенициллина – то, что он сметает на своем пути самые разные бактерии, – также является его ключевым недостатком. Чем больше мы подвергаем микробов воздействию антибиотиков, тем больше у них возможностей для развития устойчивости. Ведь после курса антибиотиков выживают как раз самые стойкие представители вида. Атакуя широкий спектр бактерий, вы запускаете множество защитных реакций[113]. И одновременно наносите ненужный побочный ущерб. Действие антибиотиков по своему изяществу примерно похоже на взрыв гранаты. Вместе с плохими микробами они уничтожают и хороших. Появляется все больше свидетельств тому, что часть хороших может никогда уже не оправиться и нам придется платить за это всю жизнь.
Большинство жителей Запада к совершеннолетию успевает пролечиться антибиотиками от пяти до двадцати раз. Существуют опасения, что эффект такого лечения может быть кумулятивным, ведь с каждым поколением потомству передается все меньше микроорганизмов. Мало кому это известно так хорошо, как американскому ученому по имени Майкл Кинч. В 2012 году, когда он был директором Центра молекулярных исследований Йельского университета в Коннектикуте, у его двенадцатилетнего сына Гранта начались сильные боли в животе. «Шел первый день летнего лагеря, он съел несколько кексов, – вспоминает Кинч, – поэтому сначала мы подумали, что это просто переизбыток веселья и сладостей, но симптомы усиливались». В конце концов Грант оказался в университетской больнице Йель-Нью-Хейвен, где стремительно произошел целый ряд тревожных событий. Врачи определили, что у него лопнул аппендикс, кишечные микробы проникли в брюшную полость и вызвали перитонит. Потом инфекция переросла в септицемию, иными словами, попала в кровь и теперь могла добраться до любого уголка тела. Ко всеобщему ужасу, четыре антибиотика из тех, что принял Грант, не оказали на микроскопических мародеров никакого влияния.
Это нас просто потрясло, – вспоминает Кинч. – У ребенка, который принимал антибиотики только один раз за всю жизнь, от ушной инфекции, обнаружились кишечные бактерии, устойчивые к антибиотикам. Такого не должно было быть.
К счастью, два других антибиотика сработали, и жизнь Гранта оказалась вне опасности[114].
Ему повезло, – добавляет Кинч. – Близится день, когда бактерии внутри нас, быть может, выработают резистентность не к двум третям антибиотиков, которыми мы их атакуем, а ко всем. Вот тогда мы окажемся в самой настоящей беде.
Сегодня Кинч работает директором Центра исследовательских инноваций в бизнесе при Университете Вашингтона в Сент-Луисе. Его офис расположен на некогда заброшенной телефонной фабрике, где сделали стильный капитальный ремонт в рамках проекта по реконструкции микрорайона, предпринятого университетом. «Раньше это была главная в Сент-Луисе точка, куда приходили раздобыть крэка», – замечает он с ноткой иронической гордости в голосе.
Кинч, веселый мужчина на пороге среднего возраста, был приглашен в Университет Вашингтона развивать предпринимательство, но одной из его главных страстей остается будущее фармацевтической промышленности и изобретение новых антибиотиков. В 2016 году он написал об этом пугающую книгу под названием «Рецепт на перемены: надвигающийся кризис в разработке лекарств» (A Prescription for Change: The Looming Crisis in Drug Development):
С 1950-х по 1990-е, – рассказывает он, – в США каждый год появлялось примерно по три новых антибиотика. В наши дни – примерно один новый препарат раз в два года. Антибиотики отзывают с рынка – потому что они больше не действуют или устарели – в два раза чаще, чем появляются новые. Последствия очевидны: арсенал доступных нам препаратов для лечения бактериальных инфекций уменьшается. И этот процесс не подает никаких признаков замедления.
Все это усугубляется тем, что по большей части мы используем антибиотики неадекватно. Почти три четверти из сорока миллионов рецептов на антибиотики, выписываемых в США каждый год, предназначены для лечения болезней, которые антибиотиками не лечатся. По сообщению Джеффри Линдера, профессора медицины из Северо-Западного университета в Иллинойсе и Гарварда, антибиотики назначают семидесяти процентам больных острым бронхитом, хотя в правилах применения недвусмысленно говорится, что никакого проку от них при бронхите нет[115].
Еще возмутительней то, что в Соединенных Штатах восемьдесят процентов антибиотиков скармливают сельскохозяйственным животным – главным образом для их утучнения. Производители фруктов также, вполне возможно, используют антибиотики для борьбы с бактериальными инфекциями растений. Это приводит к тому, что большинство американцев, сами о том не подозревая, пассивно принимают антибиотики с пищей (к ней относятся даже некоторые продукты, помеченные как органические)[116]. Швеция запретила сельскохозяйственное использование антибиотиков в 1986 году[117]. Европейский союз последовал ее примеру в 1999-м. В 1977 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США постановило прекратить использование антибиотиков для откорма скота, но отказалось от этой идеи, дрогнув под натиском сельскохозяйственников и конгрессменов, которые их поддерживали[118].
В 1945 году, в том самом, когда Александр Флеминг получил Нобелевскую премию, лечение стандартного случая пневмококковой пневмонии требовало сорока тысяч единиц пенициллина. Сегодня из-за роста сопротивляемости для достижения того же результата может потребоваться более двадцати миллионов единиц в день, да еще в течение долгого времени. Некоторые заболевания сегодня вообще уже на пенициллин не реагируют. В результате уровень смертности от инфекций все повышается и уже вернулся к показателям сорокалетней давности[119].
Честное слово, с бактериями лучше не шутить. Мало того что они неумолимо становятся все более резистентными, так еще и эволюционировали в пугающий новый класс патогенов, широко известных под грозным названием «супербактерии», в котором на сегодняшний день почти уже не осталось преувеличения[120].
Микроб Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) частенько встречается на коже человека и в ноздрях. Обычно вреда от него нет, но он настоящий оппортунист и потому при ослаблении иммунитета может проскользнуть сквозь защиту и разбушеваться. К 1950-м годам у него развилась резистентность к пенициллину, но по счастливой случайности был разработан еще один антибиотик – метициллин, который справлялся с инфекциями S. aureus. Но всего через два года после появления метициллина двое людей в Королевской больнице округа Суррей в Гилфорде, неподалеку от Лондона, заразились инфекциями, вызванными S. aureus и не реагировавшими на метициллин. У S. aureus почти моментально развилась новая устойчивая к медикаментам форма. Новый штамм окрестили метициллинрезистентным золотистым стафилококком, или MRSA[121]. Меньше чем за два года он добрался до континентальной Европы, а вскоре после этого – и до Соединенных Штатов.
Сегодня MRSA и его родня ежегодно убивают примерно семьсот тысяч человек по всему миру[122]. До недавнего времени MRSA держал в узде препарат под названием ванкомицин, но теперь начала появляться устойчивость и к нему. А с другой стороны на нас наседают микробы с внушительным названием карбапенемрезистентные энтеробактерии (или КРЭ), которые не боятся практически ничего из существующих препаратов. КРЭ убивают около половины заболевших[123]. К счастью, пока что они обычно не поражают здоровых людей. Но не расслабляйтесь, все может измениться.
Однако по мере того как проблема растет, фармацевтическая промышленность все менее активно разрабатывает новые антибиотики.
Это для них слишком дорого, – объясняет Кинч. – В 1950-х на сумму, эквивалентную сегодняшнему миллиарду долларов, можно было разработать где-то девяносто препаратов. Сегодня те же деньги потребуются примерно на треть всего лишь одного лекарства. Фармацевтические патенты действуют лишь двадцать лет, включая период клинических испытаний. На деле у производителей обычно остается всего лет пять исключительного патента[124].
В результате шестнадцать из восемнадцати крупнейших фармацевтических компаний в мире махнули рукой на разработку новых антибиотиков[125]. Люди принимают антибиотики в течение одной-двух недель. Гораздо выгодней сосредоточить усилия на таких препаратах, как статины или антидепрессанты, которые можно принимать практически бесконечно. «Ни одна здравомыслящая компания не станет браться за новый антибиотик», – утверждает Кинч.
Проблема эта необязательно неразрешима, но ею нужно заняться. Если верить прогнозам, при нынешних темпах распространения через тридцать лет резистентные микробы будут убивать по десять миллионов людей в год (а это больше, чем сейчас погибает от рака)[126]. Стоить это будет примерно сто триллионов долларов в пересчете на сегодняшние деньги.
Почти все согласны в одном: нам нужен более целевой подход. Например, есть интересная идея о том, как мешать коммуникации бактерий. Бактерии начинают атаковать не раньше, чем соберутся в достаточном количестве – известном как кворум, – чтобы не тратить сил зря. Значит, нужно разработать чувствительные к кворуму препараты, которые не убивали бы все бактерии, а просто держали их число ниже порога кворума, не позволяя запустить механизм атаки[127].
Еще одна возможность – использовать бактериофага (это такой вирус), который бы сам находил и убивал болезнетворные бактерии. Бактериофаги – их часто сокращают до просто фагов – не особенно известны большинству людей, однако они являются самыми распространенными на Земле биочастицами[128]. Ими покрыты практически все поверхности планеты, включая нас. Они виртуозно делают одно: расправляются с конкретной бактерией. Значит, медикам нужно будет выявлять патогенный микроорганизм и выбирать, какой из фагов подходит для его устранения, – процесс более дорогой и долгий, но к нему бактериям гораздо сложнее будет развить устойчивость.
Несомненно лишь то, что надо что-то делать. «Мы обычно говорим, что кризис в сфере антибиотиков надвигается, – отмечает Кинч, – но это совсем не так. Он настал. Пример моего сына показывает, что мы уже сталкиваемся с подобными проблемами – и они станут еще намного серьезнее». Или, по словам одного врача, «может статься, однажды мы просто не сможем проводить протезирование суставов или другие рутинные операции из-за слишком высокого риска заражения».
День, когда кто-то снова погибнет, оцарапавшись шипом розы, возможно, не так уж далек.
