Стоит нам научиться убивать, как мы тут же начинаем претворять это умение в жизнь. Мы вонзали копья с каменными наконечниками в мастодонтов. Мы преследовали саблезубых тигров, свирепых волков и американских гепардов, охотившихся на вилорогих антилоп. Преследование горячило нашу кровь. С появлением ружей мы стали делать эту работу еще более качественно, уменьшив популяцию волков и медведей до одной сотой от ее прежней величины. Истребив крупную дичь, мы стали охотиться на животных помельче – например, на странствующих голубей. Мы убивали их так, как некоторые до сих пор продолжают убивать голубей и ворон, – во-первых, потому что это легко, а во-вторых, потому что мы просто имели возможность это делать. Страсть к охоте намного сильнее потребности в еде. Потом мы взялись за уничтожение совсем мелких организмов – мы изобрели пестициды и засыпали ими миллионы акров. Мало того, мы начали опрыскивать дустом собственные тела. Мы любовно втирали ДДТ в волосы собственных детей. Придумав химические соединения для уничтожения микробов, мы начали заполнять этими смесями свои тела. С одной стороны, мы не чужды живописи и охотно умиляемся нарисованным пейзажам, мы даже не прочь полюбоваться живой природой, но, с другой стороны, нет ничего более естественного для нашего мозга, чем стремление к избавлению от всякой живой природы.

Каждая новая технология, использованная нами в борьбе с другими видами, была, если можно так выразиться, антибиотиком (точный перевод этого термина с греческого – «против жизни»). Правда, надо сказать, что ни одна технология не позволила нам уничтожить все живое, за которым мы охотились. Всегда находились виды, которые мужественно противостояли нашим усилиям и даже получали преимущество перед другими видами – например, сорняки перед культурными растениями, сильные животные перед слабыми. Убив камнями, копьями и ружьями крупных хищников, мы облегчили жизнь хищникам мелким. С помощью ДДТ мы убили вредителей на полях, в лесах и в наших домах, но в то же время посодействовали размножению более коварных и устойчивых видов других вредителей. Ради уничтожения сорняков мы поливали пестицидами поля и дворы, но на грядках и в трещинах цемента остались расти невероятно устойчивые и выносливые растения – одуванчики и амброзия, растения, процветающие наперекор трудностям и лишениям, тянущиеся к солнцу, стряхивая асфальт со своих листьев.

Если вилорогие антилопы – результат эксперимента с удалением из среды хищника, то мы сами – результат куда более обширного эксперимента. Эксперимента, в ходе которого из окружающей нас среды были удалены не только хищники, но также змеи, кишечные глисты и даже микробы, и теперь остается только наблюдать, что же из этого получится. По силе внутреннего и внешнего воздействия на наши организмы этот эксперимент не имеет себе равных. Первым делом мы избавились от глистов, а сравнительно недавно мы принялись избавляться (или пытаться это делать) от бактерий и других одноклеточных форм жизни – на этот раз с помощью антимикробных средств. Эти средства и есть то, что мы обычно имеем в виду, произнося слово «антибиотик». В узком смысле антибиотики – это соединения, продуцируемые грибами, например хлебной плесенью, антибактериальные свойства которой были случайно открыты великим Александром Флемингом. Было бы справедливо разобраться, какие виды одноклеточных антибиотики убивают, а какие виды благодаря их применению начинают процветать. В конце концов, все мы принимаем антибиотики. Если даже вы не делаете этого в связи с заболеванием, вы все равно употребляете их внутрь. Антибиотики содержатся в пище и напитках. Их добавляют к съедобным растениям, кормят ими коров, свиней и других домашних животных – как для лечения инфекций, так и профилактически. Антибиотики присутствуют везде. Ежегодно люди потребляют около 200 тысяч тонн этих препаратов, причем потребление растет как в абсолютных величинах, так и в пересчете на душу населения. Намыльте руки. Сполосните. Снова намыльте и сполосните. Убейте то, что могло размножиться, и добейте то, что успело это сделать. Именно так поступали наши предки, так делаем сейчас мы и, если не произойдет никаких изменений, будем делать и впредь. Для нас это вполне естественное состояние.

Мы начали использовать антибактериальные препараты, потому что испытывали в них крайнюю нужду. Открытие антибиотиков удостоилось трех Нобелевских премий и избавило человечество от гонореи, туберкулеза и сифилиса. Пенициллин оказался самым эффективным лекарством, спасающим жизни, за всю историю человечества; соперничать с ним в этом могут только другие антибиотики. Но использование антибиотиков для лечения смертельно опасных болезней в наши дни составляет ничтожную долю от всего объема назначаемых пациентам антибиотиков: их прописывают для лечения незначительных насморков, легких отитов и даже с профилактической целью – предупредить рост микробного «зла». («Доктор, я как-то странно себя чувствую; думаю, я подцепил что-то такое, что требует, может быть… ну, не знаю… антибиотиков».) О таких историях мы теперь слышим на каждом шагу. Мы охотно глотаем пилюли и сиропы с амоксициллином, ампициллином, со старым добрым пенициллином и другими антибиотиками. Мы обращаемся к ним, как обращались прежде к ружьям, – для самозащиты. Вопрос заключается не в том, помогли ли нам антибиотики, а в том, тщательно ли мы прицелились, прежде чем спустить курок.

 

За всю долгую историю антибиотиков никто не изучал детали их воздействия на бактериальную флору человеческого организма. Основа медицинского подхода к проблеме – сначала удостовериться в эффективности, а уже потом выяснять, как и почему лекарство действует. Было известно, что антибиотики излечивают сифилис (мы знаем это потому, что если назначить антибиотики больному сифилисом, то он выздоровеет). Но никто не задавался вопросом, что происходит с другими бактериями и нами самими после того, как погибают возбудители сифилиса. Впрочем, раньше для этого не существовало ни технологий, ни методик. Но здесь надо оговориться, что для медицинского сообщества главное – это излечить конкретную болезнь. Многие болезни по своей природе являются бактериальными, а значит, все бактерии плохи (эту идею увековечил король выращенных в лабораторных условиях крыс Джеймс Рейнирс, к которому мы еще вернемся). Бактерии считались такими же плохими и ужасными, как леопарды и волки, пожиравшие наш скот и наших детей, или как сорняки и вредители, уничтожавшие наши урожаи и обрекавшие нас на голодную смерть. «Сначала убей их всех, а потом задавай вопросы» – таково было медицинское решение проблемы. Этот подход (по крайней мере, поначалу) представлялся вполне разумным, ведь тысячи людей погибли из-за различных инфекций – точно так же, как тысячи их пали жертвами хищников.

Я вполне понимаю склонность к крайностям в случае изобретения нового орудия. К таким изобретениям нас подталкивала необходимость – ведь даже знакомые вещи, будучи неконтролируемыми, убивали нас. Как только появлялась возможность эти вещи контролировать, мы незамедлительно использовали ее. В это же самое время мы научились отделять зерна от плевел, смертоносное от безвредного, а потому стали учиться убивать выборочно. Проблема нашего организма заключается в том, что вплоть до недавнего времени мы не отличали злодеев от праведников и даже не знали, какие именно бактерии убивает наше оружие – антибиотики. Точнее сказать, этого не знал наш мозг, так как наши внутренности, в частности аппендикс (червеобразный отросток), с самого начала знали, что происходит, но не могли никому об этом сообщить.

Причины нашего невежества относительно того, что происходит в организме, лежат на поверхности. Наш кишечник и прочие внутренности известны нам приблизительно в такой же степени, что и гигантские шатры тропических лесов, но, в отличие от последних, внутренности менее живописны. Если вы занимаетесь изучением тропических лесов, то на каком-нибудь званом обеде ваши собеседники поделятся своими сокровенными планами когда-нибудь посетить Бразилию или Коста-Рику. «О, Коста-Рика, я слышал, там неплохая рыбалка!» Если же вы специалист по толстому кишечнику, то в лучшем случае вам напомнят об обеде, ну, а в худшем… Впрочем, вы и сами понимаете. Дело здесь не в том, что кишки непривлекательны и несексапильны. Они также и трудны для изучения. Организмы, живущие в тропических лесах, можно поймать, привезти в лабораторию, ощупать и исследовать. Мы можем понаблюдать за их поведением и пищевыми привычками. Совершенно иначе обстоят дела с кишечными бактериями, большую часть которых невозможно культивировать, не говоря уже о том, что их нельзя рассмотреть невооруженным глазом. В человеческом кишечнике было найдено более тысячи видов микроорганизмов, а еще тысячи обитают в других частях нашего организма. В большинстве своем они поддаются культивированию только в месте своего естественного обитания. Мы не можем выращивать их в лабораторных условиях и слишком мало о них знаем. Нам известно, что они живут в нас, но их невероятно трудно обнаружить, идентифицировать и изучить.

Правда, за последнее десятилетие ситуация немного изменилась к лучшему. Достижения генетики позволили нам получить новые инструменты исследования – например, своего рода «геноскоп», такое же революционное орудие, каким стал когда-то телескоп, но геноскоп позволяет исследовать не окружающий нас мир, а мир внутренний. С помощью этого новейшего инструмента мы получили возможность исследовать РНК (соединение, похожее на ДНК, но являющееся в наших клетках посредником между ДНК и белком) в капле дождевой воды и сделать заключение о живущих в ней организмах или, скажем, взять на анализ образец кала и хотя бы косвенно, взглянув на присутствующие там гены, узнать, что они могут рассказать об обитателях этого образца. Теперь, когда микробы можно идентифицировать по их РНК, нам нет необходимости их культивировать (хотя иногда это необходимо делать из практических соображений, которых мы здесь не будем касаться). Эти генные методики стали в наши дни настолько простыми и дешевыми, что ими может воспользоваться любой студент или лаборант для того, чтобы ответить на некоторые насущные и важные для всего человечества вопросы, как, например, сделала это Эми Кросвелл, работавшая под руководством Ниты Зальцман и троих ее коллег.

Кросвелл была лаборанткой у Зальцман, микробиолога и иммунолога педиатрического факультета медицинского колледжа штата Висконсин. Зальцман и Кросвелл планировали первый эксперимент для изучения того, что происходит с микробами нашего организма, когда мы принимаем антибиотики. В качестве подопытных животных ученые использовали обыкновенных лабораторных мышей, кишечник которых просто переполнен самыми разнообразными микробами. Одним мышам вводили антибиотики, а другим – нет. Мыши, получавшие антибиотики, были разделены на группы, и каждая группа получала свой «коктейль» из препаратов. Некоторые животные получали смесь из четырех высокоактивных антибиотиков, которые, как было известно из работ других ученых, убивают всех бактерий в кишечнике. Другие получали только один антибиотик, похожий на тот, который назначают детям для лечения инфекционного среднего отита. Работа была очень простая и по своему масштабу едва ли соответствовала масштабу проблемы – так, маленькая научная жемчужина величиной с лабораторную мышку.

По большей части работа Кросвелл и Зальцман была легкой и необременительной. Мышей используют в качестве подопытных животных во всех лабораториях мира. Скрещивания и генетические усовершенствования на протяжении поколений в результате дали протоколы, которые – хоть и не были особенно изящны – хорошо себя зарекомендовали. Мыши, которых использовали в своих опытах Зальцман и Кросвелл, были потомками семейства, выведенного для лабораторных работ десятки поколений тому назад. Клетки были для этих мышей такой же естественной средой обитания, какой являются для нас наши города и квартиры; эти условия сильно отличались от среды обитания их (как, впрочем, и наших) предков. Мыши рождались в лабораториях с помощью кесарева сечения, выращивались по раз и навсегда выработанной технологии, а в возрасте пяти недель шли на опыты. В данном случае именно в этом возрасте их начали кормить антибиотиками.

Давайте на секунду отвлечемся и постараемся представить себе возможные результаты этого эксперимента. Вероятно, интуитивно мы понимаем, что в начале лечения в организмах мышей обитало некоторое количество как «плохих», так и «хороших» бактерий. По крайней мере, такое суждение вполне укладывается в контекст современной медицины. Как вы думаете, что происходит, когда вы принимаете антибиотики? Проще всего предположить, что кто-то все-таки знает ответ, но в данном случае его не знал никто. Некоторые биологи, также работавшие с мышами, полагали, что коктейль из антибиотиков убьет в кишечнике мышей всех бактерий. Кросвелл и Зальцман растворили лекарства в воде, напоили мышей и принялись ждать. Через несколько дней ученые взяли у этих мышей кал на анализ, а потом, выражаясь юридическим языком, добавили к оскорблению физическое насилие – забили животных, изучили их ткани, а трупы поместили в пластиковые контейнеры, которые на время оставили в лаборатории.

Изучив под микроскопом фрагменты мышиных тел, ученые, как и ожидалось, обнаружили, что в организмах мышей, получавших чистую воду, было полно нетронутых микробов. В их кишках, простите за тавтологию, кишела жизнь. Совсем другая история произошла с мышами, получавшими антибиотики. Эти мыши, которых, согласно терминологии наших органов здравоохранения, можно назвать получавшими препарат здоровыми испытуемыми, тоже сохранили в своем кишечнике микробов (само по себе это является очень важным результатом), но микробов было существенно меньше, особенно в толстом кишечнике. Этот эффект был особенно сильно выражен у мышей, получавших смесь из четырех антибиотиков, но он наблюдался и у мышей, которым давали только один препарат, стрептомицин. Короче говоря, антибиотики оказались способными уничтожить в организме мышей миллиарды микробов. Так как разные препараты убивают разные виды бактерий, то нельзя сказать, что они нацелены только на «плохих» микробов. С помощью лекарств были уничтожены бактерии самых разнообразных видов. Кишечник мышей очень похож на человеческий, поэтому можно считать, что, когда вы или я принимаем антибиотики, в нашем кишечнике происходит, в принципе, то же самое. Убивая наших микробов антибиотиками, мы оставляем в живых «сорняки», самые устойчивые виды, которые затем начинают формировать новый микробиологический ландшафт нашего кишечника. Раньше об этом никто не догадывался, но теперь, когда мы знаем, становится еще более важным понять, что же эти микробы (большую часть которых, хотя и не всех, мы уничтожили антибиотиками) делают в нашем организме. Для ответа на этот вопрос вспомним некоего молодого человека, огромную стальную стерильную камеру и одну ошибку.

 

Вопрос о том, что и как для нас делают микробы, существует, вероятно, столько же времени, сколько люди их изучают. Несмотря на то, что Луи Пастер выступал сторонником уничтожения микробов в молоке (результатом стала пастеризация) и других пищевых продуктах, он также считал, что существа, живущие внутри нас и на нас, необходимы, ибо без них мы умрем. Пастер полагал, что в ходе эволюции развилась взаимозависимость людей и микроорганизмов. Убейте микробов, говорил он, и вы убьете человека. Другими словами, Пастер считал микробов, живущих в кишечнике человека, нашими облигатными симбионтами. «Облигатные» значит обязательные, а термином «симбионт» мы обозначаем организмы, которые существуют совместно и получают от этого взаимную выгоду. С другой стороны, инфекционная теория заболеваний исходит из противоположной точки зрения – большинство (если не все) живущих в нас и на нас микробов приносят нам больше вреда, чем пользы. Никто не пытался проверить справедливость этих точек зрения на опыте, хоть и очевидно, что ответ очень важен для человечества. Более того, в наши дни, когда мы интенсивно избавляемся от большинства микробов, этот вопрос стал актуальным, как никогда прежде. Что же на самом деле происходит, когда вы протираете руки салфеткой, пропитанной антибиотиками?

Стоит заметить, что этот вопрос сходен с вопросом, которым задавался Джон Байерс в отношении вилорогих антилоп: что происходит, если исчезают хищники? Это тот же вопрос, который задавал себе Вейнсток в отношении глистов: что происходит, когда мы от них избавляемся? Этот вопрос периодически задают разные ученые в разные времена и эпохи, занимаясь самыми разнообразными проблемами, имеющими отношение к живым организмам и прежде всего – к человеку.

Джеймс Рейнирс (для друзей – просто Арт) родился в 1909 году и был обычным парнем – сыном автомеханика и добропорядочным католиком. Рейнирс ничем не отличался от других молодых людей до тех пор, пока по неизвестной причине не заинтересовался вопросом, занимавшим Луи Пастера. Рейнирс хотел узнать, можно ли удалить абсолютно всех микробов из организма крысы или, например, морской свинки. Несмотря на то, что все живые существа на планете покрыты микробами, никто не хочет знать, хорошо это, плохо или безразлично, – Джеймса раздражала даже сама мысль об этом!Перефразировав, вопрос можно поставить так: являются ли микроорганизмы, обитающие в нас и на нас, симбионтами (организмами, от сосуществования с которыми и мы, и они получают выгоду), комменсалами (организмами, которым мы приносим пользу, а они на нас никак не влияют) или патогенами (получающими пользу за наш счет). Рейнирс считал, что ответом может быть либо «да», либо «нет». Либо черное, либо белое. Микробы могут быть либо симбионтами, либо патогенами. Третьего не дано. Никаких полутонов. Микроорагнизмы могут либо приносить пользу, либо причинять вред; если они причиняют вред, от них необходимо избавиться. Если от микробов мы не получаем ничего, кроме вреда, то прием антибиотиков стопроцентно оправдан. Это будет такой же прогресс, как изобретение земледелия, уничтожение глистов или приручение коров.

Для Рейнирса проблема была чисто механической. Для него весь вопрос заключался в том, возможно ли отделить тело человека от микробов, как отделяют золото от песка. Рейнирс грезил о крысе без микробов и своей славе. К 1928 году он, как ему показалось, нашел способ получить животное, свободное от любых микроорганизмов. До Рейнирса все, кто пытался это сделать, просто удаляли из организмов подопытных животных уже обитавших там микробов – словно в химчистке. Этот подход мы практикуем ежедневно, так как знаем, что на поверхности нашего тела обитают триллионы микробов (их больше, чем клеток в нашем организме), и это знание побуждает нас тереть кожу еще сильнее. Все такие попытки закончились неудачей – так же как терпят фиаско наши попытки избавиться от микробов хотя бы с рук. Удаление «почти всех» микробов из организма животного – это отнюдь не то же самое, что убрать всех микробов без исключения. Дело в том, что только одна пропущенная бактериальная клетка может породить миллиарды подобных ей организмов.

И по образованию, и в силу семейных традиций Рейнирс был добросовестным механиком, а не биологом, и поэтому выбрал иной путь. Для того чтобы отделить животное от микробов, он решил воспользоваться металлом, пластмассой, резиной и слесарными инструментами. Кстати, в то время изобрели железное легкое и первого робота. Рейнирс думал: если бы мне удалось с помощью подобной технологии создать мир, свободный от микробов, я бы смог дать матерям возможность рожать детей в этом стерильном мире. И почему нет? Смог же Ной поместить в свой ковчег всякой твари по паре. Рейнирс верил, что ему удастся теперь их разделить.

Если бы Джеймсу удалось достичь поставленной цели, то он стал бы первым в истории человеком, которому удалось получить животное, полностью свободное от микроорганизмов – бактерий, простейших, протистов, грибков и даже вирусов. Это было бы интереснейшее и донельзя современное животное. Кроме того, оно было бы и полезным. Ученые получили бы возможность, которой у них никогда прежде не было, – одного за другим вернуть этому животному микробов и узнать все об их воздействии на организм. К тому времени на мышах, морских свинках, крысах и даже курах были проведены тысячи опытов, в ходе которых этим животным прививали патогенные микроорганизмы (этим занимались и занимаются в биологических лабораториях едва ли не в промышленных масштабах). Но дело в том, что в организмах этих подопытных животных уже обитают миллиарды других микробов, действие которых никому не известно. Рейнирс был уверен, что ему удастся изменить все существующие знания о том, как работает наш собственный организм, и подтолкнуть вперед исследования поражающих нас болезней.

Вскоре стало ясно, что Рейнирс планирует нечто большее, чем создание свободного от бактерий животного. Он хотел создавать их тысячами, даже сотнями тысяч. Еще перед тем, как впервые взять в руки живую морскую свинку или крысу, Рейнирс воображал себе целое биологическое царство, населенное свободными от бацилл животными. Этакий стерильный зоопарк. Он предложил свой проект биологическому факультету местного университета Нотр-Дам. Рейнирс утверждал, что для выполнения этого плана понадобится пятьдесят лет – не для того, чтобы просто получить свободное от микробов животное, но для того, чтобы поставить их производство на промышленную основу и изучать их целыми поколениями. Такова была его мечта – немыслимая, если учесть, что Рейнирс не был штатным профессором. Мало того, он не был даже вторым профессором, аспирантом или выпускником университета. Это был девятнадцатилетний студент, худенький мальчик, одетый как мужчина.

Я не знаю, что бы я сам ответил моему студенту, если бы он попросил у меня разрешения использовать большой зал и тысячи фунтов железа для проведения рассчитанного на пятьдесят лет эксперимента, в ходе которого он планировал избавить от бактерий множество морских свинок, крыс, кур и обезьян. Ни в одном из приходящих мне на ум ответов нет слов «да» или «ладно». (Первое, что приходит в голову, – это «когда морские свинки начнут летать» или «когда рак на горе свистнет».) Но, вероятно, Рейнирс обладал незаурядным даром убеждения, ибо в ответ на его просьбы выделить помещение, металл и сварочный аппарат декан факультета дал добро. Наверное, декан чего-то недосмотрел; а может, он принял Рейнирса за профессора. Тем не менее начало было положено. Этот мальчик начал работу над самым, пожалуй, дерзким проектом за всю историю микробиологии.

Рейнирс планировал извлекать новорожденных морских свинок с помощью кесарева сечения, причем так, чтобы детеныши не контактировали с бактериями, находящимися на руках исследователя, в полости его рта и даже в выдыхаемом им воздухе. Рейнирс твердо знал, что плод млекопитающего, будь то человек или животное, стерилен. Он полагал, что сможет сохранить это состояние, избавившись таким образом от необходимости истреблять бактерии, уже попавшие в организм подопытного животного. После этого животные будут расти, созревать, спариваться, производить потомство и умирать в мире, лишенном бактерий. Рейнирс приступил к осуществлению мечты, занявшись делом всей своей жизни, оптимистично рассчитывая, что сможет закончить работу, когда ему будет всего шестьдесят девять лет.

Воспользовавшись навыками, приобретенными в отцовской мастерской, и помощью двух своих братьев, которые тоже выбрали профессию механиков, Рейнирс начал создавать металлические конструкции – большие камеры, в которые были вмонтированы рукава с перчатками; с их помощью можно было выполнять хирургические манипуляции. Рейнирс создал несколько образцов – иногда с помощью братьев, но чаще всего самостоятельно. Эти камеры представляли собой нечто среднее между подводной лодкой и больничной палатой. Днем и ночью каждый, кто проходил мимо этого зала, мог видеть Рейнирса с работающим сварочным аппаратом в руках. В эти мгновения Рейнирс был похож на скульптора или вдохновенного живописца. Временами он отступал на несколько шагов, чтобы полюбоваться своим творением. «Смотрите, какой ровный герметичный шов!» Должно быть, иногда его все же обуревали сомнения, но история их не сохранила. Конструкции чаще отказывали, нежели работали, и так продолжалось годами. Несмотря на множество неудач, Рейнирс не унывал и не падал духом. Иногда он даже спал рядом со своим творением – маленький человек рядом с огромными металлическими сферами, похожими на земной шар.

Часть плана Рейнирса была довольно легко выполнима. С самого начала Рейнирс понял, что ему вполне по силам стерилизовать поверхность тела матери будущего стерильного животного. Для этого самку надо побрить, выщипать оставшиеся волоски (бактерии любят мех; к этому вопросу мы еще вернемся), окунуть животное в антисептический раствор, а затем поместить в пропитанную антибиотиками оболочку. Это было легко. Такое дело по силам каждому, хотя мне думается, что найдется немного людей, которым бы не терпелось проделать это на практике. Следующий шаг Рейнирса был связан с куда большими сложностями. Он хотел перенести беременную самку, обернутую в стерильную оболочку, в металлический цилиндр и там выполнить операцию кесарева сечения. Изготовить цилиндр, в полости которого не было бы ни одной бактерии, – задача практически невыполнимая. Для этого надо было изготовить абсолютно герметичные перчатки, а это чертовски трудная работа. Шлюзы и переходники давали течь; мало того, воздух внутри цилиндра тоже надо было каким-то образом стерилизовать. Наконец, оставался еще один вопрос – какое животное взять для проведения опытов? Сначала Рейнирс пытался использовать кошек, но они царапались, кусались, рвали перчатки и портили герметичные соединения. Однако это ни в коей мере не поколебало его решимость – он зашел уже слишком далеко, чтобы поворачивать назад.

История умалчивает об эмоциональном состоянии Рейнирса во время этой титанической работы. Легко догадаться, что временами он впадал в тяжелую депрессию. К двадцати годам он так и не смог создать стерильную герметичную камеру. К двадцати шести годам он наконец сделал камеру, но так и не смог получить ни одного свободного от микробов животного – несмотря на все свои старания. Животные: морские свинки, кошки, мыши, крысы и даже куры – мерли как мухи. Животные погибали из-за операций – тяжелых и технически трудных (трудности усугублялись тем, что на начальном периоде приходилось пользоваться перчатками из толстой резины), а кроме того, на каждом этапе операции надо было контролировать стерильность. Все это было настоящим испытанием для животных, хирургов, техников и биологов. Вероятность провала явно перевешивала возможность успеха. Я бы на месте Рейнирса, наверное, сошел с ума, но он держался и в 1935 году, в возрасте двадцати семи лет, наконец, добился своего. После того как в герметичной стерильной камере появились первые живые зверьки, в организмах которых не было ни одного микроба, Рейнирс за одну ночь стал знаменитым. Он даже не потрудился написать статью. Он просто дал объявление в журнале Time о том, что 10 июня 1935 года Джеймсу Артуру Рейнирсу впервые в истории удалось получить животных, полностью свободных от микроорганизмов. Теперь оставалось только выяснить, как скоро погибнут эти абсолютно стерильные животные.

Рейнирс работал над своим проектом так долго, что за это время успел защитить диплом и был назначен профессором без защиты диссертации. Можно было подумать, что за столь долгое время Рейнирс успел забыть, ради чего он предпринял этот героический эксперимент. Но нет, он ничего не забыл. Первое, что сделал Рейнирс, закончив первый этап работы, – он сравнил животных, живших в стерильных камерах, с животными, обитавшими в реальном мире. Если Пастер был прав, то морские свинки в камере должны были скоро погибнуть. Если микробы в кишечнике и на коже так важны для жизнедеятельности, то в их отсутствие организмы подопытных животных начнут угасать.

Но стерильные, свободные от всех бактерий морские свинки и не думали умирать, если их не забывали кормить. Мало того, они отличались поистине зверским аппетитом и были более активны, чем их обычные сородичи. Это был успех! Также выяснилось, что подопытные животные отличаются большей продолжительностью жизни, к тому же ни у одного из них не было зубного кариеса. Для Рейнирса эти животные были моделью будущего, которое может наступить и для человека. В статье, опубликованной в журнале Popular Science в 1960 году, эти камеры описывали как миниатюрный футуристический мир, в котором живые существа более не подвержены капризам микробов. Казалось, на старый вопрос дан окончательный, не подлежавший пересмотру ответ. Высказывались мнения о необходимости отправки в космос свободных от бактерий людей или по меньшей мере обезьян. Идея о том, что и мы можем обустроить свое жизненное пространство по образцу камер Рейнирса, казалась для всей читающей публики столь очевидной, что никто даже не высказывал возражений. Здесь, в стерильных камерах, мы воочию видели будущее – не только науки, но и всей нашей жизни. Речь уже не шла о биологическом разнообразии, никто уже не собирался отправлять в будущее ковчег, где будет «всякой твари по паре». Нет, этот ковчег теперь предназначался только и исключительно для нас самих. Рейнирс сумел не только достичь поставленной им цели, он смог воспламенить воображение масс, внушить им веру в то, что и мы – подобно морским свинкам – сможем когда-нибудь насладиться практически вечной жизнью без микробов.

Со временем масштабы работ Рейнирса росли. Нотр-Дам предоставлял ему для работы все более просторные помещения и в конце концов выделил в его распоряжение целый институт. Рейнирс совместно с отцом запатентовал несколько стерильных камер, которые до сих пор используются учеными во всем мире, и – что самое главное – подход Рейнирса вместе с его стерильными животными распространился по всему земному шару. Конструкции камер со временем усложнились (теперь они больше похожи на прозрачные мыльные пузыри, чем на подводные лодки), но суть их осталась прежней. Все они являются потомками первых камер Рейнирса, частично сохранившими свой чудовищно-морской облик.

Рейнирсу сказочно повезло – он смог воплотить в жизнь то, о чем мечтал в девятнадцать лет. Сделать это ему удалось благодаря дару предвидения и самоотверженным помощникам – таким, как Филипп Трекслер, сумевший позднее сконструировать камеры более дешевые и меньшие по размерам, чем субмарины Рейнирса. Сам он не дожил до шестидесяти девяти лет, чтобы отметить пятидесятилетие своего проекта, но это и неважно. Он все равно добился фантастического успеха. Изучение инфекционных заболеваний на стерильных животных моделях позволило спасти миллионы жизней. В то же время наблюдения за этими животными привели биологов всего мира к выводу о том, что микробы, живущие в наших организмах, в целом все же вредны. Но Рейнирс упустил из вида одну важную вещь. Этот недосмотр, в принципе, не сыграл никакой отрицательной роли (да и теперь остается второстепенным) в использовании стерильных животных для изучения заболеваний. Здесь ценность подвига Рейнирса остается непреходящей. Допущенная ошибка имеет отношение к вопросу, заданному Пастером: что произойдет, если мы лишим животное или (что то же самое) человека всех бактерий?

В контексте вопроса Пастера – вопроса, непосредственно касающегося наших организмов и того, что микробы делают с нами, и что мы, в свою очередь, должны делать с ними, – недостаток работы Рейнирса имел отношение не к его экспериментам (они были безупречны), а к трактовке их результатов. Рейнирс был механиком. Он воспитывался среди молотов, наковален и железа, а не среди пробирок и чашек Петри с культурами живых клеток. Он не изучал эволюцию, экологию и другие науки, которые могли бы поместить его работу в нужный контекст. Квалификация Рейнирса со временем, конечно, росла, но он больше занимался поиском средств и менеджментом, нежели вопросами жизни. Мы можем простить Рейнирсу, что он не уделял должного внимания биологическим нюансам, простить погибших кошек и морских свинок. Основная беда заключалась в том, что профессиональные биологи начали смотреть на свободных от бактерий животных глазами Рейнирса. Он часто выступал и весьма авторитетно и весомо рассказывал о работах и достижениях своего института. Голос Рейнирса звучал так громко, что постепенно его интерпретации, как истину в последней инстанции, стали повторять и другие. Каждое новое исследование заканчивалось победной барабанной дробью и рефреном: «Убей бактерию!» Убив бактерии, мы навсегда освободимся от своего мрачного прошлого. Мы станем здоровее и счастливее – как морские свинки в их гигантских железных мирах.

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. 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.

Так же как в случае с морскими свинками, в отношении термитов тут же возник вопрос: полезны ли для термитов их микробы? Проверить это на насекомых было легче, чем на морских свинках. Термитов можно заморозить, это убьет микробов, но пощадит насекомых. Можно положить термитов в ледник и через некоторое время извлечь их оттуда. Термиты медленно оттаивают, а потом удивленно осматриваются, словно они впервые появились на свет. В каком-то смысле это действительно так и есть – после замораживания термиты утрачивают обоняние и теряют способность узнавать собственную матку. Собственно, вы сами можете провести этот опыт, если живете в местности, где водятся термиты, и у вас есть ледник или морозилка. Когда такой эксперимент был проведен впервые, ученые были поражены его результатом – по крайней мере, в свете работ Рейнирса. Когда с помощью холода убивали кишечную флору термитов, насекомые погибали. По инерции они продолжали питаться привычной пищей, но она проходила сквозь их кишечник, не перевариваясь. Можно сказать, что термиты умирали от жажды, стоя посреди реки. Насекомые гибли от истощения, потому что лишились микробов, которые помогали им переваривать древесину. Ни в одном из опытов, проведенных над позвоночными (крысами, морскими свинками, курами и т. д.), не учитывался результат эксперимента с термитами. Для того чтобы это сделать, ученым, работающим с позвоночными, надо было бы встретиться и поговорить с учеными, изучающими термитов. Но эти исследователи – люди замкнутые. Они неохотно общаются даже со специалистами, занимающимися пчелами и муравьями, так что уж говорить об антропологах? Специалистов по термитам на земле насчитывается всего несколько сотен, и они вполне удовлетворены предметом своих исследований. Правда, следует заметить, что и специалисты по позвоночным не проявляют особого интереса к термитам. Таким образом, обе группы ученых продолжали существовать в параллельных мирах несмотря на то, что пришли к совершенно противоположным выводам на основании практически одних и тех же экспериментов – в одном случае ценой потери железа и десяти лет драгоценного времени, а во втором случае всего лишь ценой ледника.

Разница в результатах экспериментов на морских свинках и термитах имеет чрезвычайную важность для всего человечества. Эта разница объясняет, в чем был неправ Рейнирс при попытках ответить на вопрос Пастера. Нет, я не хочу сказать, что Рейнирс совершил какую-то роковую, безумную или непоправимую ошибку. Но это был промах, типичный для всей современной медицины, – Рейнирс не смог посмотреть на интересовавшую его проблему в более широком смысле, а именно в контексте происхождения человека и его современной жизни. Он хотел сделать полезными для науки морских свинок, очистив их от микробов, и преуспел в этом. Но затем он так построил исследование конкуренции между стерильными и обычными морскими свинками, что сделал гибель первых практически невозможной.

Сейчас вы можете сделать паузу и подумать, чем эксперимент с термитами отличается от эксперимента с морскими свинками. Ответ прост: разница в составе пищи, в болезнях и шансах. История с пищей особенно занимательна – это настоящая история Тайной вечери. Термитам, очищенным от живущих в них микробов, предложили ту же еду, какой они питались и раньше. Но без микробов эта пища оказалась бесполезной. Для того чтобы расщепить целлюлозу и лигнин на усваиваемые питательные вещества, нужны целлюлаза и лигназа соответственно. В кишечнике термитов практически не вырабатываются эти ферменты, и поэтому насекомые могут усваивать только простые сахара, а вся листва и древесина, проглоченная ими, доходила до заднего прохода в неизменном виде и выводилась наружу. В отличие от термитов, морские свинки получали полноценное питание – о такой еде в другой обстановке они могли бы только мечтать. К рациону свинок добавляли все мыслимые полезные добавки, и если какая-то диета оказывалась неподходящей (то есть свинки погибали, что случалось множество раз), то ее заменяли другой. Соревнование стерильных и нестерильных морских свинок проходило в неравных условиях – стерильные свинки пользовались гарантированными преимуществами. Для Рейнирса подопытные животные были машинами, которые следовало заправлять самым лучшим топливом. Они были чем-то вроде автомобиля или парового двигателя, который нуждается в постоянной дозаправке. Но морские свинки, как и мы, не машины. Настоящая конкуренция должна проходить в равных условиях, имитирующих естественный отбор в контексте заболеваний.

При повторении опытов Рейнирса в современных пластиковых стерильных камерах подопытные животные чувствуют себя относительно неплохо. Однако здесь есть одно немаловажное «но». Стерильные свинки нуждаются в дополнительном питании, чтобы поддерживать такой же вес, как свинки – носители разнообразных микробов. Стерильных свинок нужно кормить более питательной и полезной пищей, чем обычных животных. Кишечная микрофлора морских свинок, как и микробы, обитающие в организмах термитов (и, как выяснилось, в наших организмах тоже), вырабатывают ферменты, которые отсутствуют у хозяина. Эти ферменты расщепляют поступающие в кишечник субстанции на питательные и легкоусваиваемые вещества, в частности такие, которые связаны между собой в сложные углеводы растительного происхождения – так называемую клетчатку. Например, бактерия Bacteroides thetaiotaomicron выделяет более 400 ферментов, способных расщеплять растительную клетчатку на простые сахара. Подобных ферментов нет ни в вашем, ни в моем организме. Если еды не хватает, то бактерии отчасти могут восполнить этот дефицит. Благодаря микробам в кишечнике морских свинок (и в нашем тоже), и мы, и они способны извлекать из пищи на тридцать процентов больше калорий, чем если бы у нас не было этих бактерий. Это справедливо в отношении любого вида пищи. Микробы способствуют ее более полному усвоению, извлекая из нее больше питательных веществ и калорий, – нравится нам это или нет.

Вторая причина высокой смертности стерильных морских свинок заключается в дефиците некоторых витаминов, в частности витаминов группы В и витамина К. Без микробов позвоночные (то есть и мы, и морские свинки) неспособны их вырабатывать. Витамин К играет важную роль в системе свертывания крови, и, собственно, называется так по первой букве слова «коагуляция» (во всяком случае, в немецком или русском написании). Взрослея, мы накапливаем в организме запасы витамина К, который получаем из растительной пищи и от наших микробов. На свет мы рождаемся с дефицитом витамина К, так как наш кишечник на тот момент стерилен. Грудное молоко не восполняет этот дефицит, так как оно содержит очень мало витамина К. Исторически сложилось так, что главную роль в накоплении витамина К в детском организме играет быстрая колонизация кишечника микроорганизмами. Если младенцу не удается достаточно быстро заполучить микробов в свой кишечник, возникает риск геморрагической болезни новорожденных. У таких новорожденных кровь не свертывается, что может привести к смертельно опасному кровотечению. Для профилактики этого серьезного заболевания всем новорожденным в США и Великобритании сразу после появления на свет делают инъекцию витамина К. В странах, где такая инъекция не предусмотрена законодательством, геморрагическая болезнь новорожденных распространена больше, особенно среди детей, рожденных с помощью кесарева сечения (так как эти новорожденные не контактируют с микроорганизмами родовых путей матери при появлении на свет). Точно так же, как у детей, у которых микробы еще не колонизовали кишечник, риск дефицита витамина К высок среди детей и взрослых, получающих антибиотики, так как они уничтожают кишечную флору, тем самым угнетая ее способность продуцировать жизненно необходимый витамин.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru