Эпидемии и общество: от Черной смерти до новейших вирусов

Первая научная работа Коха, выполненная в середине 1870-х гг., содержала исследование сибирской язвы и вызывающих ее палочковидных бактерий. Сибирская язва, в то время широко известная как «селезеночная лихорадка», исполнила ведущую роль в становлении микробной теории заболеваний и по ряду причин привлекла внимание и Пастера, и Коха. Во-первых, она значительно отражалась на экономике сельского хозяйства и животноводства. Сибирская язва была эндемической на обширных территориях Франции, Италии, России, Испании и Америки, где массово уничтожала овец и коров, а иногда атаковала и людей, чья работа была тесно связана с домашним скотом, – пастухов, кожевников и фермеров. Например, в немецкой коммуне Вёлльштайн, где Кох начинал врачебную практику, сибирская язва всего за четыре года уничтожила 56 000 голов скота, что нанесло огромный ущерб.

Но бактерию B. anthracis активно исследовали в лабораториях и по чисто технической причине. Она необычно крупная и под микроскопами, доступными в 1860–1870-е гг., была хорошо видна, что давало существенное преимущество в работе. Гораздо раньше, чем Пастер и Кох, бациллу сибирской язвы под микроскопом изучил французский врач Казимир Давен (1812–1882), пионер исследований этой болезни. В крови зараженных животных он обнаружил подозрительный микроб. В своих работах и Пастер, и Кох опирались на открытие Давена. Кох начал с того, что исследовал кровь овцы, умершей от сибирской язвы, затем ввел эту кровь здоровым животным, проследил за тем, как развивалось заболевание, и заметил, что кровь и ткани зараженных животных кишели той же палочкой B. anthracis. Следующим шагом стало создание лабораторной культуры бактерий и их воспроизведение на протяжении нескольких поколений – как в культуре, так и в организмах здоровых подопытных животных. После введения бактерий в кровь у всех этих животных развивались симптомы, типичные для сибирской язвы: жар, судороги, кишечные и дыхательные нарушения. Уровень смертности в подопытной группе был высокий, а в крови животных тоже обнаруживалась B. anthracis. Это явно указывало на то, что данная бактерия, как и подозревал Давен еще задолго до Коха, действительно является возбудителем сибирской язвы. Опыты Коха, дополнившие пастеровские исследования, помогли подтвердить микробную теорию и подвести под нее прочную воспроизводимую базу.

Однако Кох существенно продвинулся в понимании сложной этиологии сибирской язвы, обнаружив скопления ее устойчивых спор, которые остаются на поле, где паслись больные животные. То есть он выяснил, каким образом происходило заражение: овцы и коровы заболевали после выпаса на полях, где ранее паслись больные животные. И действительно оказалось, что в основном заболевание передавалось в процессе выпаса скота, а не напрямую от животного к животному. В качестве профилактики Кох рекомендовал сжигать тела погибших животных, чтобы предотвратить образование и дальнейшую передачу спор. Полученные результаты Кох опубликовал в 1876 г. в своей первой статье «Этиология сибирской язвы, основанная на жизненном цикле Bacillus anthracis». Она принесла Коху международное признание и стала одним из основополагающих текстов медицинской бактериологии. Однако оказалось, что спорообразующие бактерии почти не встречаются среди патогенов человека. Кроме сибирской язвы, эта особенность присуща только столбняку и ботулизму.

Но существующие технологии вынуждали Коха ограничиваться лишь изучением сибирской язвы и не позволяли исследовать другие потенциально болезнетворные микроорганизмы. Одна из проблем была сугубо личной – стесненные финансовые обстоятельства, в связи с чем Коху и пришлось исследовать сибирскую язву в лаборатории, наспех выстроенной на заднем дворе. Но гораздо бóльшую проблему составляли четыре объективных препятствия, преодолеть которые микроскопия на тот момент еще не могла: недостаточное увеличение, слабая освещенность, прозрачность бактерий и их подвижность в жидкой среде.

В сотрудничестве с компанией Carl Zeiss, производившей точную оптику, Кох разработал новое оптическое стекло и новые масляно-иммерсионные объективы, устранившие астигматические искажения. Кроме того, Кох стал «фиксировать» бактерии на стекле, высушивая их в специальном растворе, что решило проблему подвижности. Чтобы справиться с прозрачностью микроорганизмов, Кох применял красители, например сафранин и метилвиолет. Окрашивание позволило еще и отличать бактерии друг от друга, поскольку разные виды поглощают разные красители. Благодаря этим инновациям Кох сумел рассмотреть морфологические особенности микробов при высоком разрешении и стал первым ученым, опубликовавшим фотографию бактерии.