Открытия, которые изменили мир - Джон Кейжу

Согласно историческим свидетельствам, в Римской империи того времени врачи советовали пациентам лечиться от инфекционных заболеваний, употребляя в пищу те или иные продукты. Фиги и гранаты входили в их число. Например, в I веке н. э. врач Авл Корнелий Цельс лечил с помощью гранатов тонзиллиты, стоматиты и прочие инфекции. Другие римские врачи рекомендовали фиги от пневмонии, гингивита и кожных инфекций. У нас нет достоверных свидетельств того, что врачи древнего Геркуланума намеренно «прописывали» больным начиненные бактериями фрукты для лечения инфекций, но все же возникает вопрос: не могут ли эти находки подсказать нам, кто же открыл «первый» антибиотик?

Впрочем, историки медицины могут не беспокоиться. Сушеные фиги, древние римляне и бактерии Streptomyces не претендуют на честь открытия, которую традиционно делят между собой трое исследователей, спустя 2000 лет (в 1945 г.) получившие Нобелевскую премию в области медицины и физиологии за открытие первого антибактериального препарата — пенициллина.

Почести, которые воздают этим ученым, заслужены. Пенициллин был впервые открыт Александром Флемингом в 1928 г., позже очищен Говардом Флори и Эрнстом Чейном, которые получили более мощную его разновидность, пригодную для широкого использования, и серьезно повлиял на жизнь общества. Он превратил смертельные инфекционные болезни в легко излечимые и помог спасти миллионы жизней. Антибиотики (общее название лекарственных средств, которые подавляют рост или уничтожают микроорганизмы) стали классической «чудесной пилюлей» XX века и одним из величайших прорывов в истории медицины.

Однако в истории антибиотиков есть свои курьезы и противоречия. Открытие бактерий — возбудителей опасных заболеваний подтолкнуло ученых к поискам антибиотиков для борьбы с ними. Сегодня мы пали жертвой собственного успеха. Злоупотребление антибиотиками заставляет ученых искать новые средства для лечения тех же болезней.

Предпосылки: от целителей древности до войны микробов

Многие люди, представляя себе, как Александр Флеминг нашел пенициллин, рисуют перед мысленным взором неаппетитное зрелище: темно-зеленые пятна микроскопического грибка, который без спроса заводится на влажных занавесках в душевой, старом ковре или в буханке хлеба. Хотя многие антибиотики, в том числе пенициллин, действительно вырабатываются плесневыми грибками, Флеминг сделал свою уникальную находку не в хлебнице и не в отсыревшей ванной, а в стеклянной чашке в своей лаборатории. Однако неудивительно, что первый антибиотик выделен из плесени. Ведь лечебные силы этой пушистой грибковой культуры были давно известны целителям всех времен и народов.

Первое письменное упоминание об исцеляющей силе плесени имеется в старейшем медицинском документе — папирусе Эдвина Смита, датированном приблизительно XV веком до н. э., авторство которого приписывают древнеегипетскому лекарю Имхотепу. В этом древнем сочинении целителям советуют при лечении открытых ран накладывать компресс из свежего мяса, меда, растительного масла и «заплесневевшего хлеба». Более поздние исторические документы сообщают, что просветленные монахи в Средней Азии накладывали на поверхность ран плесневые препараты, состоящие из «разжеванного ячменя и яблока», а также что в некоторых областях Канады советовали при респираторных инфекциях съесть ложку заплесневелого варенья. Во времена не столь давние (в 1940-х) один врач сообщил «широко известный факт»: в некоторых странах Европы в крестьянских домах всегда держат буханку заплесневелого хлеба, чтобы лечить членов семьи от синяков и порезов. Врач написал: «Тонкий ломтик, срезанный с внешней части буханки, растирают в кашицу вместе с водой, накладывают на рану и перевязывают. Тогда порез заживает без инфекции».

Однако терапевтическое использование плесени в народной медицине не сыграло никакой роли в современном открытии антибиотиков. Лишь в конце XIX века ученые, заинтригованные открытием бактерий и микробной теории, начали задумываться о том, нельзя ли вылечить болезнь, натравив одних микробов на других.

Один из первых отчетов по этому вопросу оставил Джозеф Листер, врач, впервые использовавший антисептики для предотвращения послеоперационных инфекций. В 1871 г. он экспериментировал с образцом плесени под названием Penicillium glaucum (родственным тому виду, который приведет к открытию пенициллина, но не слишком на него похожим) и сделал неожиданное наблюдение: в присутствии плесени бактерии, которые обычно деловито сновали взад-вперед по предметному стеклу микроскопа, становились «сравнительно медлительными», а некоторые даже «полностью замирали». Листер был так заинтригован, что намекнул в письме к брату, что хотел бы выяснить, оказывает ли плесень подобное воздействие в человеческом организме. «Если представится подходящий случай, — писал Листер, — я применю Penicillium glaucum, чтобы установить, подавит ли плесень рост болезнетворных организмов в человеческих тканях». Но хотя Листер очень близко подошел к эпохальному открытию, его исследованиям что-то помешало, и первооткрывателем он так и не стал.

Через несколько лет, в 1874 г., английский врач Уильям Робертс сделал похожее наблюдение, указав, что столкнулся с трудностями, выращивая бактерии в присутствии той же плесени. «Казалось, — писал он, — что этот грибок… сдерживает размножение бактерий». Через год врач Джон Тиндалл в более красочных выражениях описал вражду между Penicillium и болезнетворными бактериями. «Мне открылись необычайные картины сражений и побед в беспощадной войне, которую ведут бактерии с Penicillium», — писал он. Но и Тиндалл упустил свой шанс прославиться. Он не стал выяснять, как грибки Penicillium атакуют бактерии и не вырабатывают ли они при этом некое важное вещество. Он остановился на ошибочном предположении, будто плесень «душит» бактерии.

Вскоре подобные наблюдения сделали и другие ученые. К их огромному удивлению, маленький безмолвный мир микроорганизмов на поверку оказался театром ожесточенных военных действий. Причем войны шли не только между плесневыми грибками и бактериями, но и между бактериями разных видов. В 1889 г. французский ученый Жан-Поль Вюймен, на которого эти битвы произвели большое впечатление, придумал новый термин антибиоз («против жизни»), ставший предзнаменованием будущего великого прорыва.

Учитывая, что интригующих находок к тому моменту уже хватало, возникает вопрос, почему же Флеминг открыл первый антибиотик лишь в 1928 г. — тридцатью годами позже? Историки отмечают сразу несколько факторов, которые могли отвлечь ученых от поиска лекарства для борьбы с инфекциями. Во-первых, в конце XIX — начале ХХ веков медикам вскружили голову другие громкие открытия недавнего времени, в том числе антисептики (химические препараты, способные убивать бактерии на поверхности организма, но непригодные для употребления внутрь) и вакцины. Более того, знания ученых XIX века о грибках были не всегда достоверными. Фактически во время ранних исследований бактерицидных свойств плесени экспериментаторы без разбора брали для опытов любого представителя рода Penicillium — а то и вовсе любой зеленый плесневый грибок.

Но оказалось, что плесень Penicillium, которая привела к открытию антибиотиков, — не обычный грибок, который растет у вас на стене в ванной. Это был специфический редкий штамм, а антибактериальное вещество пенициллин, которое он вырабатывал, оказалось недолговечным и с трудом поддавалось изоляции. Честно говоря, то, что Флеминг вообще его открыл, было настоящим чудом.

Веха № 1

«Занятно…»: неправдоподобное стечение счастливых обстоятельств и открытие пенициллина

Многие предпочитают не задумываться о том, что, кроме полчищ бактерий, нас окружают столь же многочисленные невидимые споры плесени, которые день и ночь проникают через открытые окна и двери, ища поверхности, на которых можно закрепиться и начать расти. Примерно так думал Александр Флеминг, когда летом 1928 г. вернулся из долгого отпуска и обнаружил, что в стеклянной чашке Петри, которую он оставил в углу лабораторного стола, что-то выросло. Флеминг был врачом и работал бактериологом в прививочном отделении больницы святой Марии в Лондоне. Перед отъездом он высадил в чашку Staphylococcus aureus для своего исследовательского проекта. Возвратившись из отпуска, Флеминг рассеянно взял в руки опытную склянку, снял крышку и уже собирался мимоходом показать содержимое коллеге, когда что-то привлекло его внимание. Он заглянул внутрь и произнес: «Занятно…»

Флеминга не удивило, что поверхность чашки заросла десятками колоний стафилококка. Это входило в условия его эксперимента. Не удивило его и то, что с другой стороны разрослось неровное пятно плесени. Все-таки его не было в лаборатории целых две недели, к тому же он все равно собирался избавиться от этой чашки. Но его внимание привлекло то, чего он не увидел. Колонии бактерий покрывали большую часть стеклянной посуды, и только в одной области они еле шевелились, образуя полупрозрачное кольцо вокруг того, что им явно не нравилось, — гигантской колонии плесени. Более того, бактерии, находящиеся ближе всего к ней, очевидно уже погибли, будто плесень обладала каким-то мощным оружием, позволявшим ей уничтожать бактерии.