Карл Циммер - Эволюция: Триумф идеи
Когда Селман Ваксман и его коллеги впервые открыли антибиотики, многие решили, что война против инфекционных болезней практически выиграна. Но некоторые исследователи с самого начала предупреждали, что эволюция может оказаться сильнее подобных чудес. Одним из таких ученых был сэр Александр Флеминг, британский микробиолог, открывший в 1928 г. пенициллин. Он провел эксперимент, в котором подверг бактерии действию пенициллина в низкой концентрации, а затем начал постепенно концентрацию увеличивать. В каждом новом поколении все больше бактерий могли сопротивляться действию лекарства, и вскоре чашки Петри в его лаборатории просто кишели бактериями, которым не страшны были регулярные дозы пенициллина.
Во время Второй мировой войны американские врачи тщательно охраняли свои запасы пенициллина и лишь иногда выдавали понемножку гражданским докторам для лечения безнадежно больных пациентов. Однако после войны фармацевтические компании начали свободную продажу этого препарата и даже изобрели таблетку, которую можно было принимать вместо инъекции. Флеминг опасался, что доктора будут прописывать чудо-лекарство всем без разбору и, что самое страшное, люди смогут сами покупать пенициллин и принимать его вообще без предписания врача.
«Величайшая опасность самолечения — использование слишком маленьких доз. Такое лечение, вместо того чтобы уничтожить инфекцию, учит микробов сопротивляться пенициллину; в результате развивается группа устойчивых к пенициллину организмов, которые могут передаваться другим людям, а от них, может быть, следующим, пока им не встретится человек, у которого разовьется сепсис или пневмония, с которыми пенициллин не сможет ничего сделать.
В этом случае глупец, игравший пенициллином, морально ответственен за смерть человека, который в конце концов пал жертвой заражения пенициллин-резистентными организмами. Надеюсь, что подобного развития событий можно избежать».
Бактерии, как позже выяснили микробиологи, владеют мастерством коэволюции даже лучше, чем насекомые; они способны менять свою генетическую структуру с поразительной скоростью. Они делятся несколько раз в час, а потому способны мутировать очень быстро, пробуя невероятное количество вариантов; время от времени у них возникают новые свойства, помогающие сопротивляться антибиотикам. В результате мутаций могут появиться белки, способные разрушать лекарство; некоторые резистентные бактерии обзавелись «насосами», которые при обнаружении антибиотика тут же выдавливают из клетки его молекулы. В обычных условиях естественный отбор не поддерживает таких мутантов, но при столкновении с антибиотиками их отпрыски добиваются успеха.
В отличие от насекомых бактерии могут получать гены резистентности не только от родителей, но и от других бактерий. Вышедшие так или иначе из клетки участки кольцевой ДНК вполне способны передаваться от одного микроба к другому. Бактерии засасывают гены погибших сородичей и вставляют некоторые из них в собственную молекулу ДНК. Так резистентные к антибиотикам бактерии могут передавать гены резистентности не только своим потомкам, но и бактериям других видов.
Российская тюрьма XXI в. — идеальная лаборатория микробной эволюции. Уровень преступности после распада Советского Союза резко подскочил, и суды посылают в тюрьмы все больше и больше людей. В настоящее время в стране миллион заключенных, но тюрьмы не в состоянии принять их всех. На питание выделяется по несколько центов в день, а недокормленные люди особенно восприимчивы к инфекции. Кроме того, в небольшие камеры приходится набивать по несколько десятков человек. Туберкулезные больные, кашляя, легко заражают своих сокамерников. Микробы быстро путешествуют от одного хозяина к другому, одновременно размножаясь и мутируя.
Mycobacterium — особенно прилипчивая зараза, которую можно уничтожить только длительным курсом лечения антибиотиками (как правило, это несколько месяцев). Если пациент не принимает все прописанные врачом лекарства, бактерии получают время на мутации; в результате успевают возникнуть и размножиться резистентные штаммы. В российских тюрьмах редко заботятся о том, чтобы пациент полностью завершил предписанный курс лечения. В истощенных недолеченных телах резистентные бактерии чувствуют себя вольготно.
Если человек заболевает резистентным туберкулезом, врачи вынуждены прибегать к более дорогим лекарствам, которые могут стоить тысячи долларов. Но денег на медицину выделяется мало, и новые формы болезни в российских тюрьмах продолжают распространяться. Врачи не питают иллюзий по этому поводу; они понимают, что большинство их пациентов выйдут на свободу носителями инфекции. Отсидевшие срок заключенные увозят резистентный туберкулез в родные города и заражают новых людей. Выпуская на свободу больных, правительство всего за шесть лет — с 1990 по 1996 г. — увеличило заболеваемость туберкулезом в России в пять раз. Эта болезнь стала одной из ведущих причин роста смертности среди молодых россиян.
«Все штаммы, возникающие в русских тюрьмах, со временем окажутся у нашего порога», — говорит Барри Крейсворт, эпидемиолог Исследовательского института здравоохранения в Нью-Йорке. Более того, Крейсворт уже обнаружил некоторые штаммы из томской тюрьмы у прибывающих в Нью-Йорк иммигрантов.
Исследовательский институт здравоохранения и другие организации пытаются остановить распространение резистентного туберкулеза в России и других местах при помощи агрессивного лечения сильнейшими доступными антибиотиками. Они надеются уничтожить резистентные штаммы и не дать им возможности эволюционировать в новые формы. Ставки в этой игре чрезвычайно высоки. Если эти бактерии продолжат развиваться, может возникнуть новая непобедимая форма туберкулеза, резистентная ко всем известным антибиотикам.
Кризис антибиотиков наблюдается, конечно, не только в России; аналогичные события происходят по всему миру. Появляются новые штаммы Е. coli, Streptococcus и других бактерий, способные сопротивляться едва ли не всем антибиотикам. Гонорея, бывшая когда-то почти безобидной, хотя и неприятной, превратилась в смертельно опасную болезнь: в Юго-Восточной Азии 98% случаев гонореи в настоящее время резистентны к пенициллину. В Лондоне врачи выделили замечательный штамм бактерии Enterococcus, который эволюционировал таким образом, что теперь жить не может без антибиотика ванкомицина.
После 20 лет самоуспокоенности фармацевтические компании только сейчас начинают работу над новыми антибиотиками. На разработку нового поколения лекарств потребуется не один год; но стоит им появиться на рынке, и никто не знает, как долго они сохранят эффективность против бактерий. А пока мы всерьез рискуем увидеть, как медицина повернет вспять — ведь риск заражения непобедимыми супермикробами сделает хирургические операции не менее опасными, чем они были в середине XIX в.
Специалисты по резистентности к антибиотикам призывают к глобальным действиям. Если человечество хочет уменьшить угрозу со стороны резистентных бактерий, оно не должно больше подстегивать их эволюцию. Антибиотики были представлены миру как панацея в 1940-х гг., и мы до сих пор воображаем, что ими можно вылечить все что угодно. В результате их прописывают гораздо чаще, чем нужно. (К примеру, многие люди считают, что антибиотики помогают против вирусов, тогда как на самом деле они эффективны только против бактерий.) Только в США врачи ежегодно прописывают населению более 25 млн фунтов антибиотиков, из которых от трети до половины либо не нужны, либо неправильно выписаны.
Врачам следует быть внимательнее и не прописывать сильных лекарств без необходимости, но и пациенты должны принимать антибиотики полным курсом, чтобы бактерии, обосновавшиеся в их телах, не получали возможности выработать способность к сопротивлению. Потребители не должны поддаваться рекламе: антибактериальные мыла и спреи только провоцируют эволюцию резистентных бактерий. Пока же необходимо остановить поток дешевых в производстве антибиотиков, которые в развивающихся странах продаются без рецепта.
Многих ученых тревожат и те 20 млн фунтов антибиотиков, которые американские фермеры скармливают скоту. Коровам, курам и другим животным дают антибиотики не для того, чтобы вылечить какую-то конкретную болезнь или пресечь вспышку болезни в данной местности, а просто затем, чтобы животные не заболели. Фермеры обнаружили также, что антибиотики — по неизвестным до сих пор причинам — способствуют более быстрому росту животных. Накачивая скот антибиотиками, фермеры практически выводят резистентные штаммы Salmonella и других бактерий, которые затем могут атаковать и людей. В 1994 г. Агентство по контролю над лекарствами и качеством пищи США одобрило применение антибиотиков класса хинолонов у кур для профилактики заражения кишечной бактерией Campylobacter jejuni. После этого частота встречаемости хинолон-резистентных Campylobacter у человека выросла с 1 до 17%.
