Эволюция. Триумф идеи - Карл Циммер

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%.

Бактериям прекрасно живется в это странное новое время. Никогда прежде за всю их долгую историю против них не применяли таких комбинаций молекул, да еще в таких солидных количествах. Гены резистентности к антибиотикам, бывшие проблемой, стали теперь ключом к успеху. Если мы, люди, хотим выжить, мы должны положить конец этой эре.

СПИД: эволюция день за днем

Бактерии — не единственные паразиты, которых эволюция превратила в глобальную угрозу. За последние несколько десятилетий вирус иммунодефицита человека — причина синдрома приобретенного иммунодефицита, или СПИДа, — появившись вроде бы ниоткуда, вызвал глобальную эпидемию.

Вирусы, подобные ВИЧ, принадлежат к самым необычным паразитам. Они не живые — по крайней мере в том смысле, в каком живут человек и бактерия. У них нет метаболизма, который позволял бы им получать энергию из пищи и выводить отходы. Это всего лишь небольшие наборы ДНК или РНК в плотной белковой оболочке. Когда они вторгаются в клетку, их генетический материал захватывает контроль над производящими белки «фабриками» хозяина. Клетки хозяина начинают выпускать новые копии вируса, которые через некоторое время вырываются из клетки и отправляются на поиски нового дома.

По-своему вирусы так же беспощадны в коэволюции с хозяином, как бактерии. У них нет клеточного механизма, позволяющего обмениваться генами, как у бактерий, но они вполне компенсируют этот недостаток скоростью мутаций. Геном ВИЧ состоит всего лишь из 9000 нуклеотидов (сравним с 3 млрд пар в составе человеческой ДНК). Но внедрившись в нового человека-хозяина и попав в лейкоцит, он начинает бешено делиться. Всего за сутки один-единственный вирус превращается в миллиардные орды.

Почти сразу после того, как вирус начинает размножаться, наша иммунная система начинает узнавать и уничтожать зараженные лейкоциты, уничтожая вместе с ними и вирусы. Но, хотя иммунная система человека способна ежедневно убивать вирусы ВИЧ миллиардами, ВИЧ умудряется многие годы жить в организме человека и выдерживать все атаки. Секрет такого долгожительства — способность к развитию. Ферменты, при помощи которых ВИЧ изготавливает новые копии своих генов, очень небрежны и при каждом копировании генома делают в среднем одну-две ошибки. Среди множества получившихся мутантов обязательно окажутся несколько вариантов, которые иммунной системе трудно будет распознать сразу. ВИЧ размножается стремительно, и резистентные варианты быстро становятся доминирующими в теле данного человека. Иммунной системе потребуется некоторое время, чтобы научиться их распознавать, а когда это произойдет, вирус вновь сменит форму и обличье.