Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки

Новые достижения в медицине — это не всегда размеренные шаги на пути к некоему конечному состоянию безупречного здоровья. Некоторые изобретения — например, талидомид [56]или лечение недоношенных младенцев кислородом — не только решают проблемы, но и создают новые. Одно из главных медицинских достижений XX столетия привело к едва ли не крупнейшему провалу в медицине XXI века, и все из-за «сообразительности» бактерий, которые идут на шаг впереди даже самых сообразительных ученых-медиков.

Открытие антибиотиков изменило существовавшие прежде методы борьбы с инфекциями. Два типа бактерий, повинных в значительной части всех человеческих инфекционных заболеваний: стафилококки и стрептококки, — были практически в одночасье взяты под контроль благодаря изобретению и началу производства пенициллина, а вскоре и других антибиотиков. В конце 1940-х и в течение 1950-х годов были изобретены сульфаниламиды, стрептомицин, левомицетин, тетрациклин — названия этих лекарств, созданных для уничтожения целого ряда болезнетворных организмов, более или менее знакомы любому современному человеку.

Но уже на первых порах ученые начали замечать, что некоторые штаммы бактерий, которые вроде были обречены на гибель новыми препаратами, не только выжили, но еще и процветают. Вскоре после того, как антибиотики вошли в медицинский обиход, стало казаться, что болезнетворные микроорганизмы способны выработать защиту против любого лекарства, которое было создано специально, чтобы их уничтожить.

Что бы вы сказали, если бы появление огнестрельного оружия всего за одно поколение привело к формированию у людей иммунитета к смерти от выстрела? Но ведь именно это и происходит с некоторыми бактериями. По мере разработки все новых лекарств, направленных против устойчивых штаммов, бактерии создают все новые способы защиты. Началось настоящее соревнование между бактериями и учеными, и к концу XX века бактерии стали одерживать верх.

На данный момент около 70 % бактерий, вызывающих инфекции среди пациентов больниц, устойчивы как минимум к одному из широко распространенных антибиотиков. Едва ли не самая неприятная и проблемная бактерия — это разновидность стафилококка, которая успешно противостоит нескольким разным антибиотикам. Она называется «метициллин-устойчивый золотистый стафилококк» и способна распространяться по помещениям больницы, заражая особо восприимчивых и уязвимых пациентов.

Но что означает слово «устойчивость» по отношению к бактериям и как она возникает?

Способы, найденные бактериями, чтобы успешно противостоять усилиям производителей лекарств, обязаны своим возникновением изобретательности эволюции. Поскольку бактерии размножаются очень быстро, то и эволюционный процесс у них протекает в ускоренной форме. В лабораторных условиях бактерия типа стафилококка может делиться и производить на свет очередное поколение каждые два часа, тогда как для появления нового поколения людей требуется около тридцати лет. Если миллионы этих бактерий столкнутся с новым лекарством и хотя бы у одной из них при делении клетки возникнет мутация, дающая устойчивость к этому препарату, то остальные бактерии погибнут, а потомки этой продолжат жить и процветать, и вскоре данный тип станет доминирующим, а то и единственным оставшимся штаммом. На этом этапе лекарство становится бесполезным.

Но опять же, что такое в данном случае «устойчивость»? Что происходит при мутации?

Есть как минимум три способа защиты, к которым могут прибегнуть только что мутировавшие бактерии. Давайте вернемся к аналогии с людьми, обладающими «иммунитетом к пулям».

Если бы у людей развилась устойчивость к огнестрельному оружию, сходная с устойчивостью бактерий к антибиотикам, это могло бы произойти как минимум тремя путями. Во-первых, у нас могли бы появиться некоторые биологические приспособления, блуждающие прямо под кожей, которые перехватывали бы пулю при соприкосновении ее с телом и дробили бы ее на множество безвредных кусочков. Во-вторых, похожий механизм мог бы быстро развернуть пулю и отослать ее в обратном направлении — она просто отскочила бы от тела. В-третьих, мы могли бы обзавестись кожей нового, пуленепробиваемого типа. Эти три способа аналогичны тому, как бактерии справляются с антибиотиками, прежде чем те успеют причинить им вред.