Блики на портрете

Влияние антибиотиков на жизнь современного общества нередко сравнивают с открытием атомной энергии или развитием средств массовых коммуникаций. Страны, вступающие на путь независимости, в числе первых промышленных объектов начинают строить заводы по изготовлению антибиотиков. С эрой антибиотиков и снижением смертности от инфекционных болезней многие авторы непосредственно связывают «демографический взрыв», потрясший современный мир…

«Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых», — писал Ф. Энгельс.

Упиваясь победным маршем, мы не сразу заметили, что иногда стал как будто сбиваться ритм. Уже в 60-х годах появились формы микроорганизмов, которые не то что не поддавались действию антибиотиков, жить без них в буквальном смысле слова не могли!

Эволюционный стресс

Антибиотики поставили на грань исчезновения целые виды микроорганизмов, и только отдельные их представители, случайно, по какой-то причине оказавшиеся непохожими на своих собратьев и поэтому устойчивыми, смогли выжить. Остальным грозила неминуемая гибель.

Что касается счастливой случайности, то ее нетрудно вычислить. Теоретически мутации — ошибки, сбои при считывании генетической информации, влекущие за собой видоизменение клеток, возникают один раз на миллион. Пусть формы, устойчивые к антибиотикам, появляются не чаще чем один раз на 10 миллионов клеток. Казалось бы, редкая возможность? Нет! Потому что имя им — легион!

Кто-то подсчитал, что в кишечнике всем нам знакомой буренки микроорганизмов обитает заведомо больше, чем было на Земле млекопитающих за всю ее историю. При этом мириады микробов плодятся и размножаются с неслыханными для сложных многоклеточных организмов скоростями.

На деление одной бактериальной клетки требуется от двух с половиной часов до четверти часа. Появилась новая клетка — произошла смена поколений. Нетрудно подсчитать, что у самой «медлительной» бактерии за 24 часа сменится не менее 10–12 поколений. А у холерного вибриона, который при благоприятных условиях удваивается каждые 18 минут, — 70 поколений в сутки. Чтобы сменилось 70 поколений людей (в среднем через каждые 25 лет), должно пройти две тысячи лет!

Итак, сутки в жизни бактерии соответствуют тысячам лет в жизни людей. Отсюда и поразительная пластичность мира микробов, их умение приспособиться, и скорости, с которыми все происходит. Вот откуда этот вызов традиционным представлениям об эволюции, о ее неторопливом течении!..

Однако микроорганизмы обычно «недоиспользовали» свои возможности. Они менялись значительно медленнее, чем позволяет им их природа.

Эволюция по воле человека

Исследователи давно мечтали своими руками «пощупать» механизмы эволюции. Но как воспроизведешь в лаборатории тысячелетия биологического развития?

Совершенно верно: наблюдая смену микробных популяций…

До недавнего времени с микробами поступали так же, как с растениями: в определенное время засевали нужное количество микроорганизмов в подготовленную питательную среду, а затем получали «урожай».

Однако такая «сезонность» слишком медлительна для нашего стремительного времени. Стали подумывать о «полях непрерывного действия».

И злаки и овощи сегодня умеют выращивать непрерывно — в камерах искусственного климата, на питательных средах вместо почв, под светом незаходящих ксеноновых «солнц». И урожай пшеницы, например, получать не менее пяти-шести раз в год. И какой урожай: по сто с лишним центнеров в пересчете на гектар! Правда, площадь таких полей пока несколько квадратных метров, но результаты весьма убедительные.

Я говорю о работе красноярских биофизиков. Они привлекают ясностью научной мысли, блеском исполнения и благородством целей.

В последние годы в Красноярске занимаются непрерывным культивированием клеток, в частности микроскопических водорослей, дрожжей, бактерий. За их ростом и развитием следят автоматы. Они поддерживают в культиваторах оптимальный режим. А микроорганизмы демонстрируют свою жизненную силу. Некоторые, например, удваивают биомассу за 4–5 минут. При таких скоростях размножения, если его ничем не сдерживать, они за сутки смогли бы заполнить все пространство солнечной системы!

За часы и дни перед исследователями проходит жизнь сотен и тысяч микробных поколений. И это дает основание судить, как «работает» один из мощных рычагов эволюции — естественный отбор. Если система незамкнутая, проточная (питательная среда в нее подается извне с той же скоростью, что и выводится готовый продукт микробного синтеза — биомасса), можно воочию наблюдать, как это происходит.