Карл Циммер - Паразиты: тайный мир
Сухдео построил себе новые емкости из латуни и алюминия и поместил в них печеночных двуусток. Три года он пробовал всевозможные составы, вырабатываемые печенью, — вещества, которые могли бы указывать двуусткам путь к их окончательному дому. Уже от отчаяния он разыскал видного специалиста по печени, физиолога, чтобы понять: вдруг есть еще какое-то привлекающее их вещество, которое он проглядел в своих исследованиях.
— Он долго думал над моим вопросом, а потом сказал: «Знаешь, сынок, вокруг печени есть капсула; она еще называется капсулой Глиссона?»
— Я сказал: «Знаю».
— Тогда он сказал: «Ну так вот, за этой капсулой заканчивается моя вселенная».
Сухдео обнаружил, что, хотя он не может заставить печеночную двуустку двигаться по градиенту к какой-нибудь конкретной приманке, некоторые химические вещества, такие как желчь, вызывают у нее достаточно четкую реакцию. Ту же непонятную реакцию он видел у трихинелл, подвергнутых действию химического пепсина. И тут, в очередной раз перебирая в голове факты, он вдруг подумал, что все время смотрел на проблему под неверным углом. Он рассматривал двуустку или трихинеллу как свободноживущее существо, а не как паразита. Но ведь тело хозяина — не океан. Это замкнутое пространство, в котором жидкости циркулируют и смешиваются. Запах, испускаемый одним органом, не может свободно и равномерно распространяться сквозь другие органы. В воздухе запахи распространяются ровно в принципе до бесконечности, но внутри тела химический маркер будет натыкаться на барьеры, отражаться и насыщать пространство, уничтожая все признаки, которыми мог бы воспользоваться обитатель этой территории.
Сухдео возбужденно рассказывал мне о своем озарении: «Чтобы сформировался градиент, нужна открытая система, и в ней не должно быть турбулентностей. Если я положу сюда кусочек поджаренного хлеба, вы почувствуете запах и поймете, где он лежит. Но, если я запру комнату, она быстро насытится этим запахом — ведь в закрытой системе градиента быть не может. И в кишечнике происходит то же самое, что в этой комнате».
Мир паразита не похож на наш мир, в нем другие ограничения и другие возможности. Обдумав как следует необычные условия внутри тела носителя, Сухдео предположил, что паразиты могут ориентироваться вовсе не по градиентам. Они могут просто определенным образом реагировать на различные стимулы. Конрад Лоренц показал, что свободноживущие животные в предсказуемых ситуациях действуют рефлекторно. Если вы гусыня и вдруг видите, что одно из ваших яиц выкатывается из гнезда, вы автоматически выполняете последовательность действий, позволяющую вернуть его назад: вытягиваете шею, опускаете голову, сгибаете шею. При этом яйцо окажется у вас под клювом, и можно будет вернуть его в гнездо, не обращая собственно на яйцо особого внимания. Если осторожно вытащить яйцо из-под клюва в середине этой последовательности действий, гусыня ничего не заметит и будет тянуть в гнездо пустоту.
Сухдео подумал, что паразиты должны полагаться на подобные запрограммированные действия даже больше, чем свободноживущие существа. В некоторых отношениях тело более предсказуемо, чем внешний мир. Горный лев, рожденный в Скалистых горах, должен накрепко запомнить все приметы своей территории, причем каждый раз, когда пожар, оползень или новая автостоянка изменят топографию, ему придется запоминать все заново. Паразит может спокойно путешествовать по крысе, будучи твердо уверенным, что его маленький мирок практически идентичен внутренностям любой другой крысы. Сердце всегда расположено между легкими, а глаза — впереди мозга. Реагируя определенным образом на определенные метки окружающего ландшафта, паразиты могут безошибочно попасть в нужное место.
— Все остальное для них не важно, — говорит Сухдео. — Им не приходится тратить время на генерацию нейронов, которые регистрировали бы все, что происходит вокруг.
Таким образом, необъяснимое вроде бы поведение трихинеллы или двуустки свелось к линейной последовательности действий, неизменно ведущей к успеху. Итак, трихинелла сидит спокойно в своей мускульной капсуле, и вдруг та попадает в желудок. Там она сталкивается с химическим веществом, известным как пепсин, которое разлагает пищу в желудке; в ответ трихинелла начинает дергаться.
— При первом же движении она вырывается из своей цисты. Можно увидеть, как она дергается внутри, пока не высунется хвост и пока сама она не вырвется и не окажется в желудке.
Кусок мяса, в котором находились цисты, выходит из желудка и попадает в кишечник — туда, где в него впадает протока из печени, по которой в кишечник попадает желчь, способствующая пищеварению. Желчь — второй сигнал, по которому трихинелла прекращает беспорядочные дерганья и начинает скользить, подобно змее. Это позволяет паразитам покинуть кусок пищи, в котором они до этого путешествовали, и оказаться непосредственно в кишечнике.
Сухдео придумал способ проверить эту мысль на практике.
— Мне пришло в голову: что если изменить место, где появляется желчь? Я много знал о хирургии и мог ввести канюлю с желчью в любую точку, — говорит он. В какую бы точку кишечника он ни вводил желчь, именно там и устраивалась трихинелла. — Единственной причиной, по которой трихинеллы направлялись именно в это место, оказалась желчь.
Сухдео вновь обратился к печеночным двуусткам и обнаружил, что они тоже подчиняются простым правилам, а не следуют за градиентом. Поскольку их путешествие длиннее, чем у трихинеллы, вместо двух правил им требуется три. Когда циста с двуусткой попадает из желудка в кишечник, она чувствует желчь и начинает резко дергаться. У нее словно «начинаются судороги», говорит Сухдео. Извиваясь, она вскрывает цисту, и эти же движения проводят ее сквозь мягкую стенку кишечника в брюшную полость. У печеночной двуустки имеются две присоски: возле рта и на брюшке. Она может ползать, вытягивая вперед переднюю присоску, закрепляясь на стенке с ее помощью, затем подтягивая тело и фиксируясь присоской на брюшке. Кроме того, двуустка умеет изгибаться — все ее тело внезапно сокращается в сильном спазме, а обе присоски расслабляются.
Подобные движения — все, что требуется двуустке, чтобы добраться до печени. Чтобы отыскать туда дорогу, ей не нужен анатомический атлас. Выходя из тонкого кишечника, она начинает извиваться и извивается, пока не проникнет в брюшную полость и не доберется до гладкой стенки мышц брюшного пресса. На следующий день двуустка переключается в другой режим — начинает ползти. Теперь, когда она выбралась из бурных вод кишечника, она может спокойно ползти по брюшной стенке, не тревожась о том, что ее может смыть потоком.
Таким образом, ползущая двуустка почти наверняка доберется до печени, независимо от того, какой путь по стенке она выберет. Можно предположить, что паразиту нужно кое-что знать: отличать верх от низа, к примеру, или понимать, что печень расположена рядом с поджелудочной железой, но в стороне от желчного пузыря. На самом деле не так. Двуустка пользуется тем, что брюшная полость напоминает мяч изнутри. Даже если паразит выберет неверное направление и поползет прямо вниз, в конце концов он все равно доберется до печени, если, конечно, будет не останавливаясь ползти по прямой. Вот почему, как выяснил Сухдео, 95% двуусток проникают в печень с верхней стороны, оттуда, где она граничит с диафрагмой, т. е. из верхней точки брюшной полости. Несмотря на то что печень прилегает к кишечнику своей широкой нижней стороной, лишь 5% двуусток проникают в нее снизу.
Сухдео понадобилось десять лет, чтобы разобраться в механизме ориентации двух паразитов. Сегодня он стал признанным авторитетом в этих вопросах. И к немалому удивлению Сухдео, ему, несмотря на годы, проведенные в академическом забвении, предложили заниматься паразитологией в Университете Ратджерса. Теперь у него полная лаборатория учеников, жаждущих раскрыть секреты навигации паразитов. Сам же он размышляет о том, как использовать сделанные им открытия в медицине — скажем, убивать паразитов, подавая им не вовремя навигационные сигналы. Кроме того, у него возникло множество новых вопросов. Когда я в последний раз беседовал с Сухдео, он работал уже с другой трематодой, которая первые стадии своего развития тоже проходит в улитке, но, покидая первого хозяина, ищет не овцу, а рыбу. Она цепляется за хвост проплывающей мимо рыбины и вбуравливается в ее плоть. Затем прямым ходом, прямо сквозь мускулы, пробирается в голову рыбы и устраивается внутри глазного хрусталика.
— Похоже, что все прежние представления людей о паразитах неверны, так что мы начинаем с нуля, — сказал мне Сухдео.
Сухдео заслужил уважение коллег-паразитологов. Он показал, что поведение паразитов преследует определенную цель, когда они прокладывают себе путь в уникальной экологической системе, существующей внутри тела хозяина, и что правила, которым они подчиняются, можно понять. Недавно он даже получил премию за свою работу. Показывая соответствующий сертификат гостям, он всегда смотрит на него с искренним изумлением.
