здоровым – по крайне мере, мог самостоятельно двигаться. Вот почему при простуде мы практически всегда можем встать с кровати и пойти на работу, даже если при этом будем чувствовать себя плохо. Заболев простудой, человек сохраняет более-менее нормальное самочувствие – достаточно нормальное для того, чтобы он мог спуститься в метро и поехать на работу, чихая и кашляя всю дорогу.
Исследователь Пол Ивальд полагает, что в ходе эволюции вирус простуды сорвал джекпот – он добился такой вирулентности, которая гарантирует подвижность и выживаемость его носителям. Он убежден, что этот вирус, скорее всего, никогда не эволюционирует до того, чтобы убивать людей или причинять им серьезный вред.
С другой стороны, когда возбудителю инфекции не нужно, чтобы человек перемещался, ситуация может сильно накалиться. Возбудитель малярии в ходе эволюции научился обездвиживать человека – ему не нужна наша помощь в поиске новых носителей. Напротив, он хочет, чтобы мы не мешали комарам нас кусать. Поэтому возбудителям малярии выгодно, чтобы их носители оказывались при смерти – это свойство является для них эволюционным преимуществом. Чем больше паразитов кишит в нашей крови, тем больше паразитов достанется вместе с ней комару и тем больше вероятность заражения ими следующего укушенного им человека.
С холерой похожая история – ее возбудителю не нужно, чтобы мы куда-то шли для поиска новых носителей, и бактериям нет никакой необходимости в ходе эволюции стремиться к низкой вирулентности. Они запросто распространяются в воде, когда испачканную одежду или постельное белье стирают в реке, пруду или озере, либо через канализационный сток. Опять-таки, в ходе эволюции холере выгодно стремиться к повышенной вирулентности – по мере беспощадного размножения бактерии, усиливающей понос, из зараженного человека может выделяться до миллиарда экземпляров болезнетворного организма, что только увеличивает вероятность того, что бактерия найдет себе нового носителя.
Таким образом, если в распоряжении у болезнетворного микроорганизма есть союзник (например, в виде комаров) или хорошо налаженный механизм заражения (например, открытые водоемы), мирное сосуществование со своим носителем уходит на второй план. В таком случае эволюция с большей вероятностью будет отдавать предпочтение тем версиям паразита, которые максимально эффективно используют ресурсы организма носителя, что позволяет паразиту добиваться максимального размножения – это плохие новости для носителя.
Однако вовсе не обязательно, что это будет пагубно влиять на все человечество: Ивальд полагает, что мы можем использовать понимание этих механизмов для того, чтобы направить эволюцию паразитов в сторону уменьшения вирулентности. Суть его теории в следующем: если препятствовать всем способам передачи инфекции, не требующим непосредственного участия человека, то это приведет к возникновению эволюционного давления против высокой вирулентности.
Давайте посмотрим, как эта теория будет проявлять себя на практике в случае со вспышкой холеры. Согласно предположению Ивальда, вирулентность возбудителя холеры в отдельно взятой популяционной группе должна находиться в прямой зависимости от качества и безопасности водоснабжения в этой популяции. Если сточные воды попадают в реки, воду из которых люди пьют или используют для стирки, то штамм возбудителя холеры будет эволюционировать в направлении увеличения вирулентности – он может без проблем размножаться, полностью используя ресурсы организма носителя, потому что заражение других людей ему гарантирует доступ к воде. Если же защищать воду от заражения, то бактерия будет эволюционировать в сторону уменьшения вирулентности – чем дольше она будет оставаться в способном передвигаться носителе, тем выше ее шансы на передачу другому человеку.
Ряд вспышек холеры, которые начались в 1991 году в Перу, после чего болезнь в течение нескольких лет распространилась по Центральной и Южной Америке, продемонстрировал довольно убедительные доказательства правоты Ивольда. Уровень развития системы водоснабжения сильно отличается в разных странах. Стоит ли удивляться, что в странах с плохо развитой системой водоснабжения и канализации, таких как Эквадор, вирус по мере своего распространения становился все более и более опасным. В странах же с хорошо развитыми водопроводом и канализацией, таких как Чили, вирулентность бактерий в процессе эволюции снизилась, и они убили меньшее количество людей.
Из всего этого можно сделать довольно полезные выводы: вместо того чтобы провоцировать бактерии становиться сильнее и опаснее, придумывая новые антибиотики для борьбы с ними, мы могли бы заставить их жить с нами в мире и согласии. Как эта теория может быть реализована в случае с заболеваниями, передающимися через воду, такими как холера? Если заняться тщательным очищением воды, это определенно приведет к сокращению числа зараженных людей, потому что меньшее количество людей будет потреблять зараженную воду. В случае, если теория Ивальда верна, с каждым долларом, потраченным на очистку воды – то есть на контроль канала передачи заболевания, – мы также будем направлять эволюцию бактерии так, чтобы она стала менее опасной для человека.
По словам Ивальда, «нам следует взять контроль над эволюцией этих болезнетворных организмов, чтобы эволюционное преимущество было на стороне менее опасных для нас штаммов, и в конечном счете приручить эти микроорганизмы, значительно уменьшив наносимый ими человеку вред. Когда они станут более безопасными, большинство людей даже не будут знать о том, что заражены ими. Это будет аналогом бесплатной пожизненной вакцины для этих людей» [103].
Если покрывать больных малярией пациентов противомоскитной сеткой или просто не выпускать их на улицу, то это может заставить P. falciparum – вызывающее малярию простейшее – эволюционировать в том же направлении. Если лишить комаров доступа к прикованным к кровати больным малярией, микроб будет вынужден эволюционировать таким образом, чтобы зараженный человек оказывался способен передвигаться, повышая тем самым шансы на распространение паразита.
Разумеется, Ивальд понимает, что эта теория применима далеко не в каждом случае. Некоторые паразиты усложняют ситуацию своей способностью выживать в течение долгого времени за пределами организма носителя. Патоген, способный годами выжидать возможности попасть в организм носителя, не подвержен описанной выше зависимости. Сибирская язва является одним из таких терпеливых хищников. В определенных условиях эта смертельно опасная бактерия способна до десяти лет существовать во внешней среде. В такой ситуации сложно воздействовать на вирулентность за счет ограничения каналов передачи патогена, потому что его способность выживать за пределами организма носителя позволяет ему меньше переживать о поиске нового носителя с точки зрения эволюции.
Итак, нам уже известно, что человек способен оказывать влияние на эволюцию бактерий. Появление в ходе эволюции всех этих устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий является самым что ни на есть наглядным тому доказательством. В теории же Ивальда этот механизм предлагается перевернуть с ног на голову, но не за счет участия в своеобразной гонке вооружений, в ходе которой мы используем против микроорганизма какой-то антибиотик, а он в процессе своей эволюции учится ему противостоять, и в итоге спустя какое-то время нам приходится переключаться на другой антибиотик, и так далее, до бесконечности. Вместо этого нам нужно понять, по какому пути нам выгодно пустить эволюцию этого микроорганизма, и принять меры для того, чтобы он эволюционировал именно так.
За счет понимания того, как микроорганизмы, вызывающие инфекционные заболевания, эволюционировали среди нас, рядом с нами и внутри нас, мы начинаем лучше разбираться в том, какое влияние на человека оказывают эти болезни и как их контролировать. Такое понимание уже позволило нам прервать канал распространения ряда ужасных паразитов, таких как гвинейский червь. Кроме того, благодаря этому у нас появляются идеи по контролю заболеваний – таких как холера и малярия, – которые досаждали человечеству с незапамятных времен.
Все живое на свете стремится к двум вещам – выживанию и размножению. К этому стремится и гвинейский червь, и вызывающие малярию простейшие, и холерная палочка – и мы с вами, разумеется, тоже не исключение. Только в отношении человека есть одна существенная разница, которая дает нам огромное преимущество перед всеми остальными живыми существами, и заключается она в том, что мы это понимаем.
Глава 6Погружение в геном
Эдвард Дженнер, простой сельский врач восемнадцатого века из Глостершира в Англии, заметил удивительную закономерность. Доярки, переболевшие коровьей оспой (заражение неизбежно происходило с теми, кто много времени проводил с коровами), безопасной для людей инфекцией, оказывались устойчивы к оспе натуральной – смертельно опасной для людей инфекции. Дженнер решил попробовать добиться такого же результата искусственным путем. Он сделал соскоб с болячек зараженной коровьей оспой доярки и заразил этой болезнью нескольких подростков. Стоит ли сообщать, что его догадка оказалась верна? Заражение коровьей оспой обеспечило защиту от натуральной оспы, и Эдвард Дженнер – все-таки не такой уж и обычный сельский врач, как оказалось, – получил первую вакцину в истории человечества [104]. Само слово «вакцина» на самом деле происходит от латинского названия натуральной оспы – vaccinia.
Сегодня нам известно гораздо больше о том, как работает вакцинация. Она начинается с относительно безобидной версии вируса, против которого мы хотим привить человека (безобидной за счет того, что вирус был ослаблен, либо убит, либо разделен на отдельные составляющие, либо, как в случае с коровьей оспой, за счет использования другого вируса, достаточно похожего на опасный вирус, чтобы наш организм мог его распознать, но все-таки не приводящего к развитию серьезной болезни). Вводя в организм человека безобидную версию вируса, мы стимулируем производство иммунной системой антител, специально подогнанных для противодействия этому вирусу. Если в будущем произойдет заражение опасной версией вируса, то наш организм будет готов сразу же отразить его атаку. Коровья оспа, к примеру, вызывает у людей лишь легкую инфекцию, однако по своей структуре вирус так похож на тот, который вызывает натуральную оспу, что антитела, вырабатываемые нашей иммунной системой для борьбы с коровьей оспой, также подходят для противодействия и натуральной оспе.