Холера – древнейшая болезнь, которая уносила миллионы жизней. Считается, что она возникла в бассейне рек Ганга и Брахмапутры в Индии. Сочетание жаркого климата с обилием осадков, высокой плотностью населения, интенсивным загрязнением водоемов фекалиями и использованием грязной воды для питья и бытовых нужд способствовало быстрому распространению болезни в этом регионе.
Медицинского отчета, конечно, не существует, но, оглядываясь назад с высоты полутора сотен лет научных исследований, мы можем в точности описать события на клеточном уровне, которые превратили мистера Г. из здорового, нормально функционирующего человека в сморщенный синюшный труп буквально за несколько дней. Холера вызывается бактериями – микроскопическими организмами, состоящими из одной-единственной клетки, которая содержит ДНК. У бактерий нет органелл и клеточных ядер, свойственных эукариотам – растениям и животным, – но тем не менее они обладают более сложным строением, чем вирусы; последние, по сути, представляют собой голые нити генетического кода, не способные к выживанию без организмов-носителей, которые можно заразить. С точки зрения количества бактерии – это без вариантов самые успешные организмы на планете. На одном квадратном сантиметре вашей кожи живет около 100 000 отдельных бактериальных клеток; в ведре почвы их миллиарды и миллиарды. Некоторые эксперты считают, что, несмотря на миниатюрные размеры (их длина составляет около миллионной доли метра), царство бактерий является самой многочисленной формой жизни с точки зрения биомассы.
Впрочем, количество – не самая впечатляющая черта бактерий; куда больше изумляет разнообразие их образа жизни. Все организмы, базирующиеся на сложных эукариотических клетках (растения, животные, грибы), живут за счет одной из двух основных метаболических стратегий: фотосинтеза или аэробного дыхания. Многоклеточная жизнь тоже отличается потрясающим разнообразием – от синего кита до черной вдовы и гигантской секвойи, – но в ее основе все равно лежат всего два фундаментальных способа выживания: дыхание воздухом и захват солнечного света. Бактерии, с другой стороны, могут жить в самых разнообразных условиях: одни питаются азотом прямо из воздуха, другие добывают энергию из серы, третьи процветают в кипящей воде над глубоководными вулканами, четвертые миллионами живут в человеческом кишечнике (как, например, Escherichia coli).
Именно благодаря бактериям в атмосфере Земли начал скапливаться кислород, за несколько миллиардов лет достигший концентрации, пригодной для дыхания.
За исключением нескольких необычных веществ (в том числе змеиного яда), бактерии могут перерабатывать практически любые органические молекулы, так что они одновременно являются и важнейшими поставщиками энергии для планеты, и главными переработчиками отходов7. Как выразился Стивен Джей Гулд в книге «Полный дом», вы можете, конечно, писать об эпохе динозавров или эпохе людей и издавать о них замечательные книги, но на самом деле на нашей планете еще со времен первичного бульона длится одна сплошная эпоха бактерий. А все остальное – просто побочные эффекты.
Бактерия, вызывающая холеру, носит научное название Vibrio cholerae. Если посмотреть на нее через электронный микроскоп, то бактерия чем-то напомнит плавучий орешек арахиса: изогнутая палочка с тонким вращающимся хвостиком (жгутиком), который приводит микроорганизм в движение (механизм чем-то напоминает внешний лодочный мотор). Одиночный холерный вибрион для человека безвреден. В зависимости от уровня кислотности в вашем желудке для того, чтобы заболеть холерой, нужно, чтобы в ваш организм попало от 1 до 100 миллионов микроорганизмов. Поскольку нашему уму довольно трудно понять масштабы микрокосма бактериальной жизни, 100 миллионов на первый взгляд кажутся количеством, которое случайно проглотить невозможно. Но чтобы человеческий глаз мог хотя бы заметить присутствие бактерий в воде, их концентрация должна быть не менее 10 миллионов на миллилитр. (Один миллилитр – это примерно 0,4 процента, или четыре тысячные части стакана.) В совершенно прозрачном с виду стакане воды может легко содержаться до 200 миллионов V. cholerae8.
Чтобы эти бактерии представляли для вас угрозу, вы должны употребить их внутрь: простой физический контакт болезни не вызывает. Холерному вибриону нужно проникнуть в ваш тонкий кишечник, и, если ему это удается, он запускает атаку сразу с двух направлений. Сначала белки, известные как токсин-корегулируемые пили (TCP), помогают бактериям невероятно быстро размножаться, и они создают плотные биопленки толщиной в сотни слоев, покрывая стенки кишечника. В процессе бурного роста популяции бактерии впрыскивают в стенки кишечника токсин. Холерный токсин в конечном итоге мешает кишечнику выполнять одну из главных его метаболических ролей – поддержку водного баланса в организме. Стенки тонкого кишечника выстланы двумя типами клеток: одни всасывают воду и передают ее остальному организму, другие выделяют воду, которая в конечном итоге выходит из организма вместе с экскрементами. В здоровом организме, получающем воду в нормальном объеме, тонкий кишечник всасывает больше воды, чем выделяет, но вторжение V. cholerae переворачивает ситуацию с ног на голову: холерный токсин заставляет клетки с огромной скоростью выделять воду: в самых тяжелых случаях люди теряли до тридцати процентов веса тела буквально за несколько часов. (Кто-то считает, что само название холера происходит от греческого слова, означающего «водосточная труба», – оно напоминает о потоках воды, извергающихся из нее после сильного дождя.) В выделяющейся жидкости содержатся фрагменты эпителия тонкой кишки (те самые белые частички, из-за которых стул напоминает рисовый отвар), а также огромное количество холерных вибрионов. При холере организм может выделить до двадцати литров жидкости, причем в каждом ее миллилитре будет содержаться до ста миллионов вибрионов.
Бактерии возникли на планете около 4 млрд лет назад и были первыми живыми существами, населившими Землю. Ученые насчитывают в мире более миллиона видов бактерий, хотя к настоящему моменту описаны и изучены только около 10 тысяч из них.
Иными словами, если случайно проглотить миллион Vibrio cholerae, через три-четыре дня в вашем организме их может появиться целый триллион. Бактерия, по сути, превращает человеческое тело в фабрику, увеличивающую ее численность в миллион раз.
А если «фабрика» через несколько дней умрет – ну и что с того? Обычно поблизости найдется кто-нибудь другой для колонизации.
Реальную причину смерти при холере определить довольно трудно; человеческое тело настолько сильно зависит от воды, что при потере такого количества жидкости за короткое время отказывают почти все основные системы организма. Смерть от обезвоживания в каком-то смысле можно назвать преступлением против самого происхождения жизни на Земле. Наши предки появились в океанах юной планеты; некоторые организмы, конечно, смогли адаптироваться к жизни на земле, но наши тела все равно сохранили генетическую память о водном происхождении. Оплодотворение у всех животных происходит с помощью той или иной формы воды; эмбрионы плавают в матке; в человеческой крови концентрация солей почти такая же, как в морской воде. «Те виды животных, которые полностью адаптировались к воде, провернули хитрый трюк: забрали свою прежнюю среду с собой, – пишет эволюционный биолог Линн Маргулис. – На самом деле ни одно животное так по-настоящему и не покинуло водного микрокосма… Неважно, насколько высоко и сухо на вершине горы, неважно, насколько далек от моря и современен ваш дом: наш пот и слезы мало отличаются по составу от морской воды».
Первое значительное последствие серьезного обезвоживания – уменьшение объема крови, циркулирующей в организме; кровь становится все гуще, лишаясь воды. Из-за этого сердце начинает биться быстрее, чтобы поддерживать артериальное давление и сохранять функциональность самых важных органов – почек и мозга. Органы второстепенной важности, например желчный пузырь и селезенка, начинают постепенно отключаться. Кровеносные сосуды в конечностях сокращаются, вызывая постоянное покалывание. Поскольку мозг на ранних этапах по-прежнему получает достаточно крови, больной холерой полностью осознает, что на его организм напали холерные вибрионы.
В конце концов сердцу уже не удается поддерживать нормальное давление, и начинается гипотония. Сердце лихорадочно колотится, почки пытаются сохранить как можно больше жидкости. Разум начинает затуманиваться; некоторые больные чувствуют головокружение или даже теряют сознание. Продолжается ужасный стул в виде «рисового отвара». К этому моменту, в первые двадцать четыре часа, больной уже, вполне возможно, теряет больше десяти процентов веса. Когда почки наконец отказывают, в кровеносной системе в миниатюрном масштабе воссоздается кризис уборки отходов, из-за которого холера процветала в столь многих больших городах: продукты жизнедеятельности накапливаются в крови, и возникает состояние, называемое уремией (мочекровием). Больной теряет сознание или даже впадает в кому; жизненно важные органы начинают отключаться, и через несколько часов жертва умирает.
Но повсюду вокруг него – в мокрых простынях, в ведрах «рисового отвара» возле постели, в выгребных ямах и канализации – уже возникла новая жизнь, триллионы бактерий, терпеливо ждущих нового носителя.
Мы иногда говорим о том, что организмы «желают» определенных условий, хотя на самом деле эти организмы не обладают самосознанием и не имеют чувств и желаний в человеческом понимании слова. «Желание» в данном случае – вопрос цели, а не средств: организм хочет жить в определенной среде, потому что она помогает ему размножаться эффективнее, чем в других средах; Artemia salina (мелкий рачок) желает жить в соленой воде, термит