ение о том, как действует система иной величины, большей или меньшей. Например, базовые логические модули обратной связи, контролирующие ферменты-метаболиты, управляющие генами или поддерживающие телесный гомеостаз, будут иметь сходные черты с модулями обратной связи, которые позволяют экологам лучше предсказывать, как изменится природная среда, если произойдет исчезновение или миграция каких-то видов из традиционных ареалов обитания в результате изменения климата или разрушения естественной среды.
Учитывая мой интерес к жукам, бабочкам и насекомым в целом, меня все больше и больше беспокоит сокращение численности и разнообразия насекомых, наблюдаемое во многих частях света. Что особенно волнует, так это то, что мы до сих пор не знаем причин. Разрушение естественной среды, изменение климата, монокультурное сельское хозяйство, световое загрязнение, чрезмерное употребление инсектицидов или что-то еще? Предложена масса объяснений, некоторые люди более чем уверены в собственных теориях, но на самом деле мы не знаем. Если мы должны что-то делать, чтобы дать обратный ход сокращению популяций насекомых, нам нужно изучить их взаимодействие между собой и остальным миром. В решении этой проблемы велика будет роль ученых, работающих в разных направлениях, сотрудничающих друг с другом и размышляющих на эту тему в терминах информации.
Какой бы уровень биологической организации мы ни рассматривали, попытки проанализировать ситуацию будут напрямую зависеть от нашей способности понять, каково там управление информацией. Это путь перехода от описания сложной системы к ее пониманию. Как только нам удастся это совершить, мы сможем увидеть, как порхающие бабочки, питающиеся сахаром бактерии, развивающиеся зародыши и все прочие жизненные формы совершают качественный скачок, преобразуя информацию в продуктивное знание, которое могут использовать для достижения своих целей выживания, роста, воспроизводства и развития.
Благодаря поступательно возрастающему пониманию химических и информационных основ жизни набирает силу наша способность не только понимать жизнь, но и вмешиваться в деятельность живых существ. Поэтому, прежде чем воспользоваться уроками, которые мы извлекли из восхождения на наши пять ступенек, для определения, что такое жизнь, я бы хотел поразмышлять над тем, как мы можем использовать знание биологии для того, чтобы изменить мир.
Изменить мир
В 2012 г. я должен был отправиться на антарктическую научную станцию в Скотт-Бейс. Мне всегда хотелось посетить огромную замерзшую пустыню за Южным полярным кругом – буквально на краю Земли, – и наконец шанс выпал. Перед поездкой нужно было пройти стандартное медицинское обследование, однако результаты оказались далекими от стандарта. Впервые в жизни мне пришлось столкнуться с фактом, что я смертен.
У меня были серьезные неполадки с сердцем. В двухнедельный срок после этого нежданно-негаданного открытия я оказался в операционной под наркозом. Хирург вскрыл грудную клетку и обнаружил поврежденные кровеносные сосуды, неспособные питать сердечные мышцы достаточным количеством крови. Затем врач извлек четыре коротких сегмента грудной артерии и вены из ноги и вставил их в сердце, чтобы шунтировать неисправные участки. Через несколько часов я проснулся, покромсанный, с синяками, но с отремонтированным сердцем.
Эта операция спасла мне жизнь. Помимо высокого мастерства врачей, лечивших меня, и их сострадания, успех операции всецело определялся нашим пониманием того, что есть жизнь. Каждый шаг направлялся знанием человеческого тела, его тканей, клеток и химической природы. Анестезиолог был уверен, что его лекарства отключат мое сознание, но потом его вернут. В мое сердце был введен раствор, который полностью остановил его биение на несколько часов. Раствор содержал калий в известной врачам концентрации, которой было как раз достаточно, чтобы изменить химический состав клеток сердечной мышцы и расслабить ее. Мое сердце и легкие дублировало устройство, благодаря которому кровь правильно насыщалась кислородом и поступала с заданной скоростью. В ходе операции и после мне давали антибиотики, сдерживающие патогенные бактерии. Без всех этих накопленных знаний о жизни вряд ли мне было бы суждено писать сегодня эти строки.
На протяжении всей истории большинство людей умирало не из-за старости, а из-за инфекционных болезней. Нашествия бактерий, вирусов, грибков, червей и кучи прочих паразитов, а также моровые поветрия унесли бесчисленные миллионы жизней, многих из них еще в младенческом возрасте. Бубонная чума, пронесшаяся по миру в XIV в., убила почти половину жителей тогдашней Европы. На протяжении истории смерть всегда ждала за углом.
Сегодня это не совсем так. Там, где имеются вакцины, санитарная гигиена и антибактериальные лекарства, мы располагаем средствами предотвращения, лечения и сдерживания широкого спектра некогда смертельных инфекционных болезней. Даже ВИЧ, о котором в свое время кричали как о новой Великой чуме, ныне при должном уходе можно лечить как стойкое хроническое заболевание. По прошествии тысячелетия, в котором медицина основывалась по преимуществу на предрассудках, туманных объяснениях и массе непроверенных и нередко рискованных снадобий, такой переход выглядит прямо-таки чудом. Он строится целиком на нашем понимании жизни, рожденном учеными и затем распространившемся на весь мир.
Тем не менее нам предстоит еще долгий путь борьбы с древним бичом – инфекционными болезнями. Я пишу эти строки весной 2020 г., когда мир сотрясает пандемия коронавируса. Многие вирусные заболевания типа COVID-19 могут парализовать общество. И хотя вспышка лихорадки Эбола, разразившаяся в Западной Африке в 2014–2015 гг., стала причиной впечатляюще быстрой разработки эффективных вакцин, меры действенны, только если они предпринимаются, когда это необходимо, и доступны тем, кому нужны. И в богатых, и в бедных странах слишком много людей, все еще лишенных доступа к проверенным методам лечения. Удивление вызывает также, что политики в ряде развитых странах, по-видимому, проигнорировали советы ученых и экспертов и ослабили меры в отношении подобных эпидемий и пандемий. Такое пренебрежение уже привело к тяжелым последствиям. Наведение здесь порядка должно стать внеочередным приоритетом для человечества.
Тем из нас, кому повезло жить в обществах с хорошим медицинским обслуживанием, следует высоко ценить предоставляемые нам возможности. Если медицинская помощь наподобие операции на сердце, которую мне сделали силами Национальной службы здравоохранения Великобритании, оказывается бесплатно, вне зависимости от финансовых возможностей пациента – это признак цивилизованного общества. Системы здравоохранения, организованные по принципу «оплаты по факту оказания услуги», наказывают беднейших, а системы страхования на основе оценки риска наказывают самых нуждающихся. А есть еще люди, которые умышленно и бездоказательно критикуют безопасность и действенность вакцинирования. Им бы следовало помнить, что отказ от проверенных, прошедших клинические испытания вакцин лежит в сфере морали. Поступая таким образом, они не только ставят под угрозу безопасность самих себя и своих семей, но и многих окружающих людей, подрывая коллективный иммунитет и облегчая распространение инфекционных заболеваний.
Впрочем, война с инфекционным заболеванием из числа тех, где окончательной победы добиться нельзя. Причина – в эволюции путем естественного отбора. Раз большинство бактерий и вирусов могут очень быстро размножаться, их гены также способны к ускоренной адаптации. Это значит, что в любой момент могут возникать новые штаммы болезни, которые беспрестанно и хитроумно изменяются, дабы обойти или одурачить нашу иммунную систему и медицину. Поэтому повышение стойкости возбудителя болезни к антибактериальным препаратам представляет угрозу. Перед нами естественный отбор во всей красе, и все это происходит у нас перед глазами с вызывающими тревогу последствиями. Если бактерии подвергаются действию антибиотиков, которые не уничтожают их полностью, становится вероятнее, что они выработают устойчивость к лекарствам. Поэтому так важно принимать правильную дозу антибиотиков – и только тогда, когда это действительно необходимо, – и вовремя прекращать курс назначенного вам лечения. В противном случае вы рискуете не только собственным здоровьем, но и здоровьем окружающих. Столь же опасны и даже еще опаснее сельскохозяйственные системы, в которых производится капельное вливание лекарственных веществ животным для ускорения роста.
В настоящее время мы наблюдаем появление штаммов бактерий, которые способны устоять против наших оперативных мер; вызываемые ими болезни становятся неизлечимыми. Такого типа устойчивые бактерии могут отбросить медицину назад, ставя под угрозу миллионы жизней. Вообразите мир, где вы или ваша семья может получить поражение инфекционным заболеванием из-за того, что вы оцарапались о шип розы, вас цапнула собака или вы зашли в больницу. Но не будем впадать в фатализм от такой угрозы. Выявить проблему – значит сделать первый шаг к ее решению. Мы можем и должны осторожнее применять антибактериальные лекарства, которые есть в нашем распоряжении; нам также нужно совершенствовать обнаружение и отслеживание устойчивых к лечению инфекций; и мы должны разрабатывать новые сильнодействующие антибактериальные препараты и оказывать должную поддержку специалистам, работающим в этом направлении. Мы должны использовать все наши познания о жизни, чтобы решить эту проблему, – от этого может зависеть наше будущее.
С совершенствованием медицины и постепенным вытеснением угроз инфекционных болезней средняя продолжительность жизни мало-помалу возрастает. Но, поскольку люди теперь живут дольше, им приходится сталкиваться со множеством не связанных с инфекциями недомоганий, включая болезни сердца, диабет, ряд психических расстройств и рак. Их главными причинами выступают старость и нездоровый образ жизни. В глобальном масштабе все они на подъеме и бросают вызов как больным, так и ученым, желающим понять и лечить эти заболевания.