Одна из причин распространения супербактерий состоит в том, что за последние тридцать лет не было введено ни одного антибиотика нового типа. Антибиотики одной группы действуют на бактерии одинаково. К примеру, бета-лактамы – это группа, включающая пенициллин, антибиотики этой группы препятствуют правильному образованию поперечных связей в клеточных стенках бактерий, ослабляя их и вызывая разрыв; группа тетрациклинов блокирует синтез белка в бактериях, в результате чего бактерии не могут размножаться и расти; группа хинолонов подавляет репликации бактериальной ДНК.
Большинство доступных антибиотиков – это вариации существующих препаратов. Они бьют по одним и тем же старым целям в клетках бактерий, которые становятся все мудрее в своей игре. Чтобы обойти эту проблему и создать антибиотики, к которым бактерии еще не выработали устойчивость, требуется открыть совершенно новые механизмы уничтожения. Это может быть токсин, пробивающий дыры в клеточных стенках, воздействуя на различные молекулы или каким-то образом вмешиваясь в работу ключевых ферментов. В идеале это должно быть что-то такое, до чего еще никто не додумался. Поиск инноваций такого рода приведет ученых к бактериям внутри глубоководных кораллов и губок. Конечная цель – найти химические вещества, вырабатываемые самими бактериями для уничтожения чужеродных бактерий.
В Плимутском университете на южном побережье Великобритании работает глубоководный биолог Керри Хауэлл, специалист по экосистемам кораллов и губок и сложным сообществам микробов, живущих в них. Некоторые микробы не служат какой-либо продуктивной цели, в то время как симбиотические микробы приносят пользу кораллам и губкам. Они не считаются хемосинтетическими, как микробы гидротермальных источников, однако могут помогать своим хозяевам получать пищу или ключевые питательные вещества, как это делают бактерии червей-костоедов. Мэт Аптон, работающий в том же университете, тестирует губки и кораллы Хауэлла. Он разминает образцы в кашицу, распределяет по чашкам Петри и инкубирует, чтобы посмотреть, что вырастет. Если появляются растущие колонии микробов, команда Аптона отбирает и выделяет чистые штаммы, которые затем проверяют на предмет того, какие другие микробы они убивают.
Главное в этой работе – вынудить микробы начать производить токсичные соединения, что не происходит постоянно, поскольку микробы включают химическую защиту только тогда, когда она им необходима.
Один из подходов – подстегнуть их химическим способом. Для этого их купают в веществах, которые, как известно, включают гены для выработки антибиотиков.
При выращивании микробов в лаборатории условия настолько искусственные, что в результате будет получено не более двух-трех различных соединений. «Приходится напоминать себе, что мы, вероятно, видим лишь малую часть того, что есть на самом деле», – говорит Аптон. Как ни старайся обеспечить бактериям комфортные условия, лаборатория в Плимуте все же чрезвычайно далека от морских глубин.
Альтернативная стратегия Аптона заключается в том, что он ищет не только сами токсины, но и генетическое руководство по их производству. Секвенирование бактериальной ДНК может выявить двадцать или тридцать генных систем, связанных с выработкой антибиотиков. Таким образом можно идентифицировать соединения, которые бактерии способны производить, независимо от того, включают они эти гены или нет.
Данный метод сработает только для тех разновидностей глубоководных бактерий, которые обладают пьезотолерантностью, то есть нормально функционируют при высоком давлении, но способны жить в лабораторных условиях. Гораздо сложнее обстоит дело с облигатными пьезофилами, которые предпочитают расти под сокрушительным глубинным давлением; они настолько хорошо приспособлены к этим условиям, что на поверхности не выживают. Для изучения таких микробов исследователи разработали герметичные контейнеры для отбора проб под давлением и специальное лабораторное оборудование. Исследователи из Японского агентства морских геологических наук и технологий даже создали в лаборатории искусственный гидротермальный источник, воспроизведя в нем условия, необходимые некоторым особенно разборчивым микробам. Эти микробы отказываются расти, пока не убедятся, что они на глубине более мили, в токсичном горячем жерле под высоким давлением. Как только в лабораториях будут созданы колонии таких микробов, исследователи смогут приступить к изучению того, как функционируют эти экстремофилы и какие необычные химические процессы происходят при оптимальных условиях их выращивания.
Уже сейчас команда из Плимута добилась того, что могло бы стать крупным прорывом. Среди микробов, выделенных из глубоководной шестилучевой губки, они выявили штаммы, способные убить одну из самых распространенных супербактерий – метициллинрезистентный золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), или MRSA. Теперь главное – понять, является ли выделенное соединение новым видом антибиотика или оно действует так же, как те, которые уже известны. Потребуется время, возможно, десятилетие или больше, чтобы найденные в морских глубинах соединения продвинулись по пути создания лекарств. Нет никакой гарантии, что из них в конце концов получится новый фармакологический препарат. И даже если некоторые глубоководные антибиотики пройдут весь этот долгий путь, на рынке они появятся далеко не сразу. Вместо того чтобы спешно запускать новые антибиотики в массовое производство и рисковать слишком быстрой потерей их эффективности, фармакологические компании приберегут их на черный день. Такая компания не бросится зарабатывать на продажах, она просто получит миллиардный гонорар за удачную находку, а новый препарат будет придерживать до тех пор, пока он действительно не понадобится.
Вероятность открытия новых молекул для спасения жизни сохраняется. И это послужит долговременным стимулом для защиты глубоководных видов и экосистем. Никто не знает, сколько еще тысяч или миллионов новых видов животных и микробов будет открыто по мере исследования морских глубин. Неисчислимое множество молекул, обладающих могущественной силой, откроется лишь тогда, когда новые поколения ученых найдут свои способы изучения химии морских глубин для решений будущих проблем, которые пока никто не в силах предсказать. Это достаточная причина для того, чтобы сделать все возможное ради сохранения глубоководных экосистем в неприкосновенности, а всех видов существ, обитающих в них, живыми и здоровыми.
Часть третьяЭксплуатация
Глубоководная рыбалка
На морском дне живет особый вид кирпично-красной рыбы, название которой изменили, чтобы люди могли ее есть. В самом деле, кто заказал бы себе на обед слизнеголова? Неважно, что его слизистая голова обеспечивает прекрасную чувствительность окружающего темного пространства. Слизь, текущая по каналам в коже этой рыбы и сочащаяся из пор, – отличная проводящая среда для обнаружения малейших вибраций и пульсаций в воде, исходящих либо от хищника, которого нужно избегать, либо от добычи, которую нужно съесть. У слизнеголова большая округлая голова с огромными грустными глазами и опущенными уголками рта – довольно печальный вид, даже для рыбы, а тело покрыто жесткой чешуей. Обычно люди видят этих рыб уже мертвыми, когда они становятся мандариново-оранжевыми. Поэтому их стали называть оранжевыми окунями[68].
Историю слизнеголова можно описать в цифрах. Первое размножение у них происходит в возрасте от двадцати до сорока лет. Сколько же лет они могут прожить, если дать им шанс? Двести пятьдесят! Это число известно из подсчета слоев материала, отложенного в отолитах (ушных косточках), подобно кольцам деревьев. Глубина, на которой они обитают, – от 180 до 1800 метров. В разгар рыболовной лихорадки конца XX века за несколько минут одним тралом, способным удержать вес двадцати пяти носорогов или сотни белых медведей, вылавливалось более пятидесяти тонн этой рыбы. В таком огромном количестве тридцатисантиметровые особи выглядят, как однородная масса. И только одна цифра слишком долго оставалась неизвестной – общий вес слизнеголовов, обитавших на глубине до прибытия траулеров и начала массового вылова.
Озабоченные защитники природы часто приводят в пример оранжевого окуня как предупреждение об опасности подобных пробелов в знаниях и о том, что происходит, когда глубоководная жизнь рассматривается как промышленный ресурс. К счастью, слизнеголов не вымер. И тем не менее, даже учитывая огромный ареал этого вида в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, тот факт, что людям удалось значительно сократить его глобальную популяцию, поразительное и одновременно печальное достижение: общими усилиями люди пытались превратить природное изобилие этой рыбы в прибыль.
Атака на оранжевого окуня началась в конце 70-х – начале 80-х годов прошлого века, примерно через сто лет после того, как вид получил название, и примерно в то время, когда было сделано несколько ключевых открытий. Важнейшим из них стало то, что эта рыба пришлась по вкусу многим людям. В отличие от других глубоководных обитателей, у которых, как правило, невкусные водянистые ткани, у него плотная и пригодная для замораживания мякоть. Даже те, кто не относится к заядлым любителям морепродуктов, не отказывают себе в удовольствии отведать филе глубоководного морского окуня.
К тому же слизнеголовов легко добывать. У них удобная для рыболовов особенность – сбиваться в огромные косяки для кормления и спаривания, причем не в открытых водах, а часто группируясь вокруг подводных гор, что дает возможность прицела на объект. С помощью новых гидролокаторов и спутниковой системы GPS рыбаки легко находят подводные горы, даже если их вершины скрывают километровые толщи вод.
В XX веке с появлением нового поколения траулеров резко выросли рыболовные мощности. Такие траулеры могут уходить далеко от берега, они оснащены гигантскими пятитонными тралами, способными за раз поглотить целые косяки рыбы. И вот в мир слизнеголовов, бесчисленные поколения которых свободно рассекали темные воды, внезапно вторглись люди, которые пришли, чтобы забирать их наверх безликими тоннами.