Карл Циммер Паразиты. Тайный мир

Преступники в природе

У теории самозарождения остался последний шанс - микробы. Но вскоре французский ученый Луи Пастер покончил и с ним. Для своей классической демонстрации он поместил питательный бульон в сосуд с горлышком особой формы. В обычных условиях бульон через некоторое время портится, наполняясь микробами. Некоторые ученые утверждали, что микробы спонтанно возникают в самом бульоне, но Пастер показал, что они проникают в сосуд с воздухом, и, если бульон предварительно стерилизовать, а длинное горлышко сосуда загнуть вниз, никакой жизни в бульоне не возникнет. В дальнейших исследованиях Пастер доказал, что микробы — не просто симптом болезни, но и ее причина; именно он положил начало тому, что известно нам как микробная теория инфекционных заболеваний. Его труды положили начало великим достижениям западной медицины. Пастер и другие ученые начали выделять отдельные виды бактерий, вызывающих конкретные болезни, такие как сибирская язва, туберкулез и холера, и изготавливать вакцины. Они доказали, что доктора разносят болезни на грязных руках и инструментах, тогда как могли бы предотвращать их при помощи мыла и горячей воды.

С работами Пастера связана интересная трансформация представлений о паразитах. К 1900 г. почти никто уже не называл бактерии паразитами, несмотря на то что они, подобно солитерам, жили внутри другого организма и за его счет. Врачам было не так важно, что бактерии являются организмами, — их больше интересовал тог факт, что бактерии имеют возможность вызывать болезни и что с ними можно бороться при помощи вакцин, лекарств и гигиены. В медицинских школах изучались в первую очередь инфекционные болезни — болезни, вызываемые микробами (а позже и гораздо более мелкими вирусами). Отчасти разделение бактерий и паразитов обусловлено методами, при помощи которых ученые определяют причину болезни. Обычно они следуют ряду правил, предложенных немецким ученым Робертом Кохом, постулатам Коха. Для начала необходимо убедиться в том, что определенный болезнетворный микроорганизм связан с определенным заболеванием. Его также необходимо изолировать и вырастить в чистой культуре, затем выращенные организмы привить здоровому носителю и снова получить ту же болезнь, а также показать, что организмы во втором носителе идентичны организмам в первом. Бактерии подчиняются этим правилам без особых проблем. Но с другими паразитами дело обстоит гораздо сложнее.

Рядом с бактериями — в воде, почве и телах животных — живут более крупные (но по-прежнему микроскопические) одноклеточные организмы, известные как простейшие. Когда Левенгук глядел в микроскоп на собственные фекалии, он видел в них простейшие организмы, известные сейчас как Giardia lamblia, которые и послужили причиной его недомогания. Простейшие больше похожи на клетки, из которых состоят наши тела, растения или грибы, чем на бактерии. Бактерии, по существу, представляют собой мешочек со свободной ДНК и беспорядочно разбросанными протеинами. Но простейшие, как и мы, держат свою ДНК тщательно смотанной на молекулярные катушки внутри особой оболочки, называемой ядром клетки. В их клетках есть и другие «органы», задачей которых является выработка энергии, а все их содержимое целиком может быть окружено жестким решетчатым скелетом, как и в клетках нашего организма. Это только некоторые из множества признаков, по которым биологи определили, что простейшие находятся в более близком родстве с многоклеточными существами, чем с бактериями. Биологи даже разделили все живые существа на две группы: прокариоты (бактерии) и эукариоты (простейшие, животные, растения и грибы).

Многие простейшие, такие как амебы, обитающие в лесной подстилке, или фитопланктон, окрашивающий воды Мирового океана в зеленый цвет, совершенно безобидны. Но существуют тысячи видов паразитических простейших, и некоторые из них — самые страшные паразиты на свете. К началу XX в. ученые поняли, что жестокую малярийную лихорадку вызывает не дурной воздух, как думали раньше, а некоторые виды простейших, получившие название Pyrogena. Эти паразиты живут в комарах и попадают в людей при укусе насекомого, когда комар прокалывает кожу, чтобы напиться крови. Мухи цеце переносят трипаносомы, вызывающие сонную болезнь. Но, несмотря на способность вызывать болезни, большинство простейших не прошли бы жесткое испытание согласно постулатам Коха. Эти создания скорее понравились бы Стеенструпу: у них тоже чередуются поколения, не похожие одно на другое.

Плазмодии, к примеру, проникают в человеческое тело через укус комара в виде веретеновидных телец — спорозоитов. Оказавшись в кровеносном сосуде, спорозоит направляется к печени, где внедряется в клетку и начинает размножаться, порождая сорок тысяч отпрысков, называемых мерозоитами, — мелких и округлых. Мерозоиты покидают печень и проникают в красные кровяные клетки, где продолжают размножаться, порождая все новые мерозоиты. Новые поколения вырываются из клеток, разрушая их, и отправляются искать новые красные кровяные тельца. Проходит время, и некоторые мерозоиты превращаются в другие — половые — тельца, известные как макрогаметы. Если комар напьется крови человека и проглотит кровяную клетку с макрогаметами в ней, то внутри насекомого произойдет спаривание. Мужская гамета оплодотворит женскую, породив вместе с ней маленького круглого отпрыска — оокинету. Оокинета делится в организме комара на тысячи спорозоитов, которые перемещаются в слюнные железы насекомого и ждут, когда их впрыснут в кровь новой человеческой жертвы. Здесь столько поколений и столько различных форм, что плазмодии невозможно вырастить просто так, бросив их в чашку Петри и понадеявшись, что они там размножатся.

Придется заставить мужские и женские гаметы поверить, что они находятся в желудке комара, а после того как они размножатся, заставить их отпрысков поверить, что они впрыснуты через хоботок комара в кровь человека. Это стало возможно только в 1970-х гг. — через сто лет после того, как Кох ввел свои правила, ученые придумали, как выращивать культуру Plasmodium в лаборатории.

Кроме чисто биологических различий паразитические эукариоты и паразитические бактерии разделяет и география. В Европе самые опасные болезни, такие как туберкулез и полиомиелит, вызываются бактериями и вирусами. В тропиках простейшие и мелкие паразиты не менее опасны. Исследовавшие их ученые, как правило, были колониальными врачами, и их специализация получила название тропической медицины. Европейцы не любили паразитов за то, что те отнимали у них местную рабочую силу, замедляли строительство каналов и дамб, не давали представителям белой расы счастливо жить на экваторе. Когда Наполеон привел свою армию в Египет, солдаты принялись жаловаться на то, что у них начались менструации, как у женщин. На самом же деле они заразились трематодами, или сосальщиками. Подобно трематодам, которых изучал Стеенструп, эти тоже развиватись в улитках, а затем свободно плавали в воде, дожидаясь контакта с человеческой кожей. В конце концов, они оказывались в венах в животах солдат и откладывали яйца в мочевом пузыре. Шистосомы, или кровавые сосальщики, угрожали людям повсюду — от западных берегов Африки до рек Японии; благодаря работорговле они попали даже в Новый Свет, где в Бразилии и бассейне Карибского моря они чувствовали себя как дома. Вызываемая ими болезнь, известная как бильгарциоз, или шистосомоз, выпила энергию сотен миллионов людей, которые должны были строить европейские империи.

Итак, бактерии и вирусы вышли в медицине на передний план, а паразиты (или, иными словами, все остальное) оказались оттесненными на периферию. Специалисты по тропической медицине продолжали в одиночку сражаться против паразитов и часто без малейших признаков успеха. Вакцины против паразитов не давали эффекта. Были кое-какие старые средства — хинин при малярии, сурьма при кровавом шистосомозе, — но толку от них было не много. Иногда лекарства получались настолько токсичными, что приносили вреда не меньше, чем болезнь, которую они призваны были лечить. Тем временем ветеринары изучали существа, живущие внутри коров, собак и других домашних животных. Энтомологи смотрели на насекомых, которые зарываются в деревья, и на нематод, паразитирующих на их корнях. Вместе эти очень разные дисциплины получили название паразитологии, хотя на самом деле это был скорее набор учений, чем единая наука. Единственное, что объединяло все ее разделы, это тот факт, что паразитологи никогда не забывали, что их подопечные — живые существа, а не просто возбудители болезни, что каждый из них имеет свою историю и свой характер. Иными словами, паразитологи активно занимались, по словам ученого того времени, «медицинской зоологией». Медицинской зоологией занимались и настоящие зоологи. Но точно так же, как микробная теория болезней изменила медицинский мир, мир биологии столкнулся тогда с собственной революцией. В 1859 г. Чарлз Дарвин предложил совершенно новое объяснение законов жизни. Жизнь, утверждал он, не существует неизменно с момента сотворения мира, а развивается от одной формы к другой. Управляет этой эволюцией то, что сам ученый назвал естественным отбором. Каждое поколение особей одного вида включает несколько вариантов, и одни варианты выживают лучше, чем другие, — они могут достать больше пищи или, наоборот, не стать пищей для кого-то другого. Потомки этих особей наследуют полезные характеристики. На протяжении многих тысяч поколений этот никем не управляемый отбор дал нам все разнообразие жизни на Земле, которое мы видим сегодня. Для Дарвина жизнь — это не лестница, ведущая в небеса к ангелам, и не пыльная витрина, заполненная раковинами и чучелами животных. Для него жизнь — это дерево, тянущееся к солнцу, а все разнообразие видов на Земле, сегодня и в далеком прошлом, происходит от единого корня и имеет общих предков. Паразиты вписались в эволюционную революцию нисколько не лучше, чем в медицинскую. Дарвин обращался к ним редко и неохотно, обычно тогда, когда пытался доказать, что природа — не слишком подходящее место для поиска благого замысла Господня: «Ужасно, если Творец бесчисленных миров создал также каждого из мириадов ползучих паразитов». Он обнаружил, что паразитические осы неплохое противоядие против сентиментальных представлений о Боге. То, что личинка пожирает своего носителя изнутри, настолько ужасно, что Дарвин однажды написал про таких ос: «Я не в состоянии убедить себя, что милосердный и всемогущий Господь стал бы намеренно создавать ихневмонид [ихневмониды, или наездники, группа паразитических ос] с тем, чтобы они питались телами живых гусениц».