Роб Данн - Дикий мир нашего тела. Хищники, паразиты и симбионты, которые сделали нас такими, какие мы есть

Основываясь на работах Рейнирса и на работах его последователей, мы привыкли считать все бактерии вредоносными существами, от которых надо очиститься, чтобы наша жизнь стала напоминать существование морских свинок в герметичных ящиках. Если изначально эксперимент Рейнирса был рассчитан на пятьдесят лет, то социальный эксперимент по освобождению людей от микробов продолжался намного меньше. Совсем недавно мы не принимали никаких антибиотиков, а теперь, по прошествии всего нескольких десятилетий, мы поглощаем их тысячами тонн. Но антибиотики – это не камеры. Они так и не смогли убить все населяющие наши организмы бактерии, хотя мы воображали, что это возможно. Морские свинки и крысы в камерах Рейнирса жили долго, и мы тоже хотели для себя такой судьбы. Мы хотели войти в камеры, в которых смогли бы навсегда избавиться от своего мрачного инфекционного прошлого. Уверенность в лучезарном безмикробном будущем была так сильна, что некоторых детей воспитывали в условиях абсолютной стерильности, лишив их возможности общаться с другими людьми. Это были дети, страдавшие врожденным отсутствием иммунитета, без стерильной камеры у них не было бы никаких шансов выжить. Они жили в стерильной среде, потому что не могли жить иначе. Мы сделали это в надежде и с расчетом на то, что такая стерильная жизнь – как раз то, к чему мы все должны стремиться. Непроницаемая камера, в которой они жили, представлялась если не необходимым, то неизбежным будущим, куда всем нам придется со временем войти. Во всяком случае, тогда казалось именно так.

Рейнирс знал о некоторых проблемах, связанных с экспериментом, знал и о том, насколько трудно противостоять неумолимому натиску жизни. Оказалось, что существуют вирусы, передающиеся непосредственно от матери потомству, поэтому избавиться от них невозможно даже теоретически. Некоторые формы жизни «вмонтированы» в материнскую ДНК. Другими словами, морские свинки, мыши и куры были свободны от всех микроорганизмов, за исключением тех, от которых освободиться нельзя [47]. Строго говоря, в мире до сих пор нет животных, полностью свободных от микроорганизмов, если не считать нескольких чистых линий крыс. Более того, передача по наследству некоторых элементов бактериальных ДНК жизненно необходима. Без микробной ДНК в наших митохондриях мы бы давно вымерли, поскольку митохондрии – это потомки бактерий, внедрившихся в наши клетки и научивших их более эффективно использовать энергию. По крайней мере в этом отношении Пастер был прав.

Мало того, некоторые животные, которые, казалось бы, на самом деле лишены микроорганизмов, часто были неспособны надолго сохранить это состояние. Периодически бактерии все же проникают в стерильные камеры. Одной-единственной бактериальной или грибковой клетки вполне достаточно для того, чтобы инфицировать всю камеру. Существуют тысячи способов и путей проникновения бактериальных клеток и вирусов в камеры, а оказавшись там, клетки и вирусы тотчас принимаются бесконтрольно размножаться и завоевывать новое пространство. Природа обожает вакуум. Микробы же обожают запечатанных в герметичных камерах морских свинок. В некоторых случаях (скорее, даже в большинстве) животным после столкновения с бактериями становилось хуже. Но почти настолько же часто после заражения микробами животным становилось лучше. Эта разница очень интересна, но она, кроме всего прочего, напомнила нам о том, что по мере усовершенствования герметичных стерильных камер микробы будут совершенствовать свою способность в них проникать. Однажды Рейнирс лишился плодов десятилетнего труда, когда патогенная бактерия проникла в одну из камер и убила всех содержавшихся в ней животных (в интервью одной газете Рейнирс по этому поводу заметил, что он, как и большинство людей, не имеет возможности легко разбрасываться десятилетиями). Именно такие коварные и вездесущие микроорганизмы убили воспитанного в стерильной камере мальчика, самого знаменитого из всех детей, выросших таким образом. Этого ребенка поместили в камеру сразу после рождения, так как он страдал врожденным отсутствием иммунитета. Он рос в стерильных условиях под наблюдением врачей до двенадцатилетнего возраста, после чего изъявил желание выйти в реальный мир. Естественно, его жизнь надо было менять, и врачи пересадили мальчику костный мозг его матери в надежде, что операция поможет восстановить (или, если угодно, создать заново) иммунитет. Операция прошла успешно, внушив надежду на то, что это будет уникальный случай торжества человеческой воли и медицины над врожденной болезнью. Но после операции состояние мальчика резко ухудшилось. В костном мозге матери находился вирус, который быстро убил ребенка. Постоянное присутствие повсюду патогенных организмов, будь то вирусы, бактерии или нечто более крупное, уже само по себе исключает идею о том, что мы когда-нибудь сможем осуществить утопическую мечту жизни без микробов. Конечно, мы можем строить все более объемные герметические сферы (или даже целые дома, насквозь пропитанные антибиотиками), но чем больше будет становиться мир, который мы хотим освободить от микробов, тем труднее нам будет осуществить это на практике. Хуже того – значительная часть бактерий, проникавших в камеры Рейнирса, была безвредной, но практически все микроорганизмы, преодолевающие барьеры, которые мы воздвигаем на их пути с помощью антибиотиков, являются вредоносными. Но проблема заключается не только во всепроникающих бациллах.

Впервые мысль об этой более сложной проблеме пришла в головы ученых, изучавших жизнь термитов. В высыхающих и гниющих мертвых лесах земного шара обосновалась настоящая империя термитов – триллионы насекомых, поедающих то, что не годится в пищу ни одному другому биологическому виду. Представьте себе высохшие стволы и опавшие листья деревьев всего мира. Представьте, как вся эта груда древесины и листвы громоздится вокруг вас. Но этого не происходит, потому что большую часть высохших и погибших деревьев и почти всю опавшую листву поедают термиты. К тому времени, когда на Земле появились первые млекопитающие, мир населяли миллиарды термитов с почти прозрачными телами и длинным, похожим на лапшу, кишечником.

Термиты питаются тем, что неспособны переварить никакие другие животные (за редким исключением). Питательные вещества, содержащиеся в древесине и листьях, делятся на два больших класса – лигнин и целлюлозу. Эти соединения не расщепляются в кишечнике большинства животных, особенно устойчив в этом отношении лигнин. Долгое время оставалось непонятным, каким образом термитам удается делать их трудную и необходимую работу. И вот в начале ХХ века Джозеф Лейди – человек, которому было суждено стать отцом американской микробиологии, а также отцом палеонтологии динозавров, – вскрыл кишечник термита. Никто не знает, что он ожидал там увидеть – возможно, перемолотую древесину. В действительности Лейди обнаружил, что в кишках термитов кипит разнообразная жизнь. Всевозможные живые существа толклись в кишечнике этих насекомых, как люди, гурьбой покидающие кинозал после окончания сеанса. В этой толпе были бактерии, простейшие, грибы и еще бог знает кто. Обитатели кишечника термитов за сотню миллионов лет эволюции выработали весьма полезные черты, позволявшие им переходить из организмов предыдущих поколений к термитам поколений следующих. Таким образом, все эти микроорганизмы получали неограниченный доступ к древесине и листьям. Со своей стороны, термиты тоже усовершенствовали кишечник, чтобы вся эта масса жильцов могла там вольготно себя чувствовать. В самом деле, подвиды термитов отличаются друг от друга формой и биохимией их кишечника. Термиты, в кишках которых обитают разные виды микроорганизмов, способны питаться разными видами древесины. Одни микробы лучше расщепляют перегной, другие специализируются на листьях, третьи предпочитают древесину. Некоторые термиты за счет обитающих в них микробов умеют извлекать азот из воздуха, то есть в буквальном смысле слова питаются ветками и воздухом.