Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий - Джессика Снайдер Сакс

Эта публикация вызвала появление заголовков в духе желтой прессы (“В почве полно супермикробов!”) и некоторую панику65. Какое уж там осмотрительное использование антибиотиков! А не приносили ли мы факторы устойчивости к ним в наши дома и больницы на подошвах своей обуви? По словам Райта, вовсе нет. “Эти гены едва ли могут перескакивать непосредственно от стрептомицетов к болезнетворным бактериям”, – объясняет он. Во-первых, такие выделяющие антибиотики микроорганизмы, как стрептомицеты, держат эти гены “защиты от самоубийства” надежно встроенными в свою главную хромосому. Прежде чем эти гены войдут в состав работающей в бактериальном мире системы обмена, они должны быть выделены и упакованы в мобильные генетические элементы, такие как плазмиды и транспозоны. Во-вторых, хотя гены устойчивости, обнаруженные Райтом у микробов из грязи, и оказались очень близки ко многим подобным генам, обнаруженным у болезнетворных бактерий, небольшие отличия в орфографии ДНК этих генов говорили о том, что свой переход из одной группы микроорганизмов к другой они совершили через посредников.

Всякий раз, когда ген передается от одного микроорганизма другому, в нем, как при игре в испорченный телефон, происходят небольшие изменения, отражающие “ДНК-диалект” каждого нового хозяина. А именно, ДНК любого организма – от бактерии до слона – отличается характерным для него содержанием ГЦ, то есть долей ДНК-букв, образуемых азотистыми основаниями гуанином и цитозином (которые вместе с аденином и тимином и составляют весь ДНК-алфавит). Бактерии рода Streptomyces отличаются одними из самых высоких показателей содержания ГЦ во всем царстве бактерий. Гуанин и цитозин составляют более 70 % всех азотистых оснований в ДНК стрептомицетов, в том числе и в их генах устойчивости. Когда же подобные гены обнаруживаются у таких болезнетворных бактерий, как энтерококки и стафилококки, содержание ГЦ в них оказывается близко к 50 %. При этом содержание ГЦ в “собственных” генах этих болезнетворных организмов еще ниже. И у стафилококков и у энтерококков оно составляет около 37 %. Эти соотношения указывают на то, что данные гены провели какое-то время в промежуточных организмах и содержание в них ГЦ постепенно менялось в направлении показателей, характерных для каждого нового хозяина.

“Ситуация, с которой мы здесь сталкиваемся, напоминает неполноту палеонтологической летописи, – говорит

Райт. – У нас есть первое звено: почвенные микроорганизмы с их естественной устойчивостью. И у нас есть последнее звено: устойчивые к ванкомицину больничные энтерококки. У них имеются одни и те же гены устойчивости. Но мы знаем, что тот путь, который позволил последним получить гены от первых, включал целый ряд промежуточных звеньев”.

С чего начать поиски этих промежуточных звеньев? Ясно, что активное использование антибиотиков в медицине сыграло здесь немалую роль. Кроме того, их активное использование в сельском хозяйстве, в особенности в кормах для сельскохозяйственных животных, могло открыть для этих генов канал, ведущий напрямую на наш обеденный стол.

Химики из фармацевтической компании Lederle Laboratories Томас Джукс и Роберт Стокстад сообщили 9 апреля 1950 года о своем случайном открытии “эффектной” новой роли, которую могут играть антибиотики. Они полагали, что это явление “имеет огромные перспективы для выживания человечества в мире сокращающихся ресурсов и растущего народонаселения”. Всего пять фунтов неочищенного антибиотика, добавленные к тонне корма, повышали скорость роста поросят на 50 %. Сходные результаты были получены на цыплятах и телятах, которые благодаря этой добавке росли быстрее, чем когда-либо в истории животноводства.

Способность антибиотиков усиливать рост животных открылась химикам из Lederle в ходе опытов по выделению витамина B12, который уже использовался для стимуляции роста скота, из сточных вод, получаемых при выращивании микроорганизмов для производства антибиотиков. Исследователи добывали этот витамин в чанах с бактерией Streptomyces rimosus – золотистым почвенным микроорганизмом, производящим ауреомицин. К своему удивлению, Джукс и Стокстад обнаружили, что необработанные сточные воды повышают скорость роста животных намного сильнее, чем чистые препараты витамина B12. Результаты добавления в корм чистого ауреомицина оказались еще более впечатляющими. Другой ученый из компании Lederle, Бенджамин Даггар, выделил ауреомицин всего двумя годами раньше и разработал на его основе антибиотик самого широкого в истории спектра действия, позволяющий истреблять более пятидесяти разновидностей болезнетворных микробов – возбудителей известных недугов. И все же, учитывая возможный спрос у американских фермеров, открытие Джукса и Стокстада могло принести компании даже большую прибыль.

Выращивание молоди на антибиотиках не увеличивало размеры взрослых животных. Но, ускоряя рост молодняка, этот метод резко сокращал время (а значит, и стоимость) получения животных, готовых к забою. Кроме того, тенденция ставить производство сельскохозяйственных животных “на поток” делала индивидуальное лечение невыгодным. При стоимости антибиотиков, упавшей до каких-нибудь тридцати – сорока центов за фунт, намного разумнее казалось лечить сразу все стадо, щедро добавляя антибиотики в корм и воду.

На пресс-конференции, где они объявили о своем открытии, Джукс и Стокстад попытались разуверить тех, кто беспокоился о возможном попадании скармливаемых животным антибиотиков на обеденный стол. Они объяснили, что эти вещества будут разлагаться в ходе пищеварения в организме животного. Поступившие в следующем месяце данные с указанием на обратное удостоились лишь краткого упоминания в прессе. Газета “Нью-Йорк таймс” опубликовала где-то в середине колонки “Заметки о науке” следующее сообщение:

У висконсинских сыроваров возникли проблемы с молоком, залитым в чаны для створаживания. Выяснилось, что причина проблем была в том, что коров лечили от мастита (заболевания вымени) пенициллином или ауреомицином. Д-р У.-В. Прайс из Висконсинского университета установил, что эти препараты задерживают рост и мешают работе обычных бактерий, необходимых для производства качественных сыров67.

Сегодня, по данным Института здоровья животных (организации, лоббирующей интересы ветеринарной фармацевтики), все поголовье сельскохозяйственных животных США потребляет более 20 миллионов фунтов антибиотиков ежегодно68. По оценкам Союза обеспокоенных ученых (отстаивающего интересы потребителей), суммарное число еще выше и достигает почти 25 миллионов фунтов. При этом на лечение и профилактику заболеваний людей в США ежегодно уходит около 3 миллионов фунтов антибиотиков69. Члены союза особенно обеспокоены объемом антибиотиков, скармливаемых животным в малых дозах (ниже, чем лечебные) исключительно для стимуляции роста70. По их оценкам, на такое нелечебное использование приходится 70 % всех антибиотиков, скармливаемых сельскохозяйственным животным, то есть более 17 миллионов фунтов ежегодно. По подсчетам самих производителей, соотношение несколько иное: от 2 до 3 миллионов фунтов ежегодно для стимуляции роста и почти 20 миллионов фунтов ежегодно на профилактику инфекций в известные периоды повышенного риска (когда поросят и телят отнимают от матери, а также на время транспортировки, объединения и скученности стад) и на предотвращение распространения болезней – когда фермер замечает покашливание у курицы, насморк у теленка или какой-либо еще признак заболевания у отдельной особи. Немногим меньше половины от этого общего количества (около 10 миллионов фунтов) приходится на ионофоры и соединения мышьяка – противомикробные препараты, не используемые для лечения и профилактики заболеваний людей. Остальные же 12–14 миллионов фунтов составляют антибиотики из тех же классов, которые принимают люди: тетрациклины, цефалоспорины, фторхинолоны, пенициллины, сульфаниламиды и тому подобные71.