За всю долгую историю антибиотиков никто не изучал детали их воздействия на бактериальную флору человеческого организма. Основа медицинского подхода к проблеме – сначала удостовериться в эффективности, а уже потом выяснять, как и почему лекарство действует. Было известно, что антибиотики излечивают сифилис (мы знаем это потому, что если назначить антибиотики больному сифилисом, то он выздоровеет). Но никто не задавался вопросом, что происходит с другими бактериями и нами самими после того, как погибают возбудители сифилиса. Впрочем, раньше для этого не существовало ни технологий, ни методик. Но здесь надо оговориться, что для медицинского сообщества главное – это излечить конкретную болезнь. Многие болезни по своей природе являются бактериальными, а значит, все бактерии плохи (эту идею увековечил король выращенных в лабораторных условиях крыс Джеймс Рейнирс, к которому мы еще вернемся). Бактерии считались такими же плохими и ужасными, как леопарды и волки, пожиравшие наш скот и наших детей, или как сорняки и вредители, уничтожавшие наши урожаи и обрекавшие нас на голодную смерть. «Сначала убей их всех, а потом задавай вопросы» – таково было медицинское решение проблемы. Этот подход (по крайней мере, поначалу) представлялся вполне разумным, ведь тысячи людей погибли из-за различных инфекций – точно так же, как тысячи их пали жертвами хищников.
Я вполне понимаю склонность к крайностям в случае изобретения нового орудия. К таким изобретениям нас подталкивала необходимость – ведь даже знакомые вещи, будучи неконтролируемыми, убивали нас. Как только появлялась возможность эти вещи контролировать, мы незамедлительно использовали ее. В это же самое время мы научились отделять зерна от плевел, смертоносное от безвредного, а потому стали учиться убивать выборочно. Проблема нашего организма заключается в том, что вплоть до недавнего времени мы не отличали злодеев от праведников и даже не знали, какие именно бактерии убивает наше оружие – антибиотики. Точнее сказать, этого не знал наш мозг, так как наши внутренности, в частности аппендикс (червеобразный отросток), с самого начала знали, что происходит, но не могли никому об этом сообщить.
Причины нашего невежества относительно того, что происходит в организме, лежат на поверхности. Наш кишечник и прочие внутренности известны нам приблизительно в такой же степени, что и гигантские шатры тропических лесов, но, в отличие от последних, внутренности менее живописны. Если вы занимаетесь изучением тропических лесов, то на каком-нибудь званом обеде ваши собеседники поделятся своими сокровенными планами когда-нибудь посетить Бразилию или Коста-Рику. «О, Коста-Рика, я слышал, там неплохая рыбалка!» Если же вы специалист по толстому кишечнику, то в лучшем случае вам напомнят об обеде, ну, а в худшем… Впрочем, вы и сами понимаете. Дело здесь не в том, что кишки непривлекательны и несексапильны. Они также и трудны для изучения. Организмы, живущие в тропических лесах, можно поймать, привезти в лабораторию, ощупать и исследовать. Мы можем понаблюдать за их поведением и пищевыми привычками. Совершенно иначе обстоят дела с кишечными бактериями, большую часть которых невозможно культивировать, не говоря уже о том, что их нельзя рассмотреть невооруженным глазом. В человеческом кишечнике было найдено более тысячи видов микроорганизмов, а еще тысячи обитают в других частях нашего организма. В большинстве своем они поддаются культивированию только в месте своего естественного обитания. Мы не можем выращивать их в лабораторных условиях и слишком мало о них знаем. Нам известно, что они живут в нас, но их невероятно трудно обнаружить, идентифицировать и изучить.
Правда, за последнее десятилетие ситуация немного изменилась к лучшему. Достижения генетики позволили нам получить новые инструменты исследования – например, своего рода «геноскоп», такое же революционное орудие, каким стал когда-то телескоп, но геноскоп позволяет исследовать не окружающий нас мир, а мир внутренний. С помощью этого новейшего инструмента мы получили возможность исследовать РНК (соединение, похожее на ДНК, но являющееся в наших клетках посредником между ДНК и белком) в капле дождевой воды и сделать заключение о живущих в ней организмах или, скажем, взять на анализ образец кала и хотя бы косвенно, взглянув на присутствующие там гены, узнать, что они могут рассказать об обитателях этого образца. Теперь, когда микробы можно идентифицировать по их РНК, нам нет необходимости их культивировать (хотя иногда это необходимо делать из практических соображений, которых мы здесь не будем касаться). Эти генные методики стали в наши дни настолько простыми и дешевыми, что ими может воспользоваться любой студент или лаборант для того, чтобы ответить на некоторые насущные и важные для всего человечества вопросы, как, например, сделала это Эми Кросвелл, работавшая под руководством Ниты Зальцман и троих ее коллег.
Кросвелл была лаборанткой у Зальцман, микробиолога и иммунолога педиатрического факультета медицинского колледжа штата Висконсин. Зальцман и Кросвелл планировали первый эксперимент для изучения того, что происходит с микробами нашего организма, когда мы принимаем антибиотики. В качестве подопытных животных ученые использовали обыкновенных лабораторных мышей, кишечник которых просто переполнен самыми разнообразными микробами. Одним мышам вводили антибиотики, а другим – нет. Мыши, получавшие антибиотики, были разделены на группы, и каждая группа получала свой «коктейль» из препаратов. Некоторые животные получали смесь из четырех высокоактивных антибиотиков, которые, как было известно из работ других ученых, убивают всех бактерий в кишечнике. Другие получали только один антибиотик, похожий на тот, который назначают детям для лечения инфекционного среднего отита
[38]
. Работа была очень простая и по своему масштабу едва ли соответствовала масштабу проблемы – так, маленькая научная жемчужина величиной с лабораторную мышку.
По большей части работа Кросвелл и Зальцман была легкой и необременительной. Мышей используют в качестве подопытных животных во всех лабораториях мира. Скрещивания и генетические усовершенствования на протяжении поколений в результате дали протоколы, которые – хоть и не были особенно изящны – хорошо себя зарекомендовали. Мыши, которых использовали в своих опытах Зальцман и Кросвелл, были потомками семейства, выведенного для лабораторных работ десятки поколений тому назад. Клетки были для этих мышей такой же естественной средой обитания, какой являются для нас наши города и квартиры; эти условия сильно отличались от среды обитания их (как, впрочем, и наших) предков. Мыши рождались в лабораториях с помощью кесарева сечения, выращивались по раз и навсегда выработанной технологии, а в возрасте пяти недель шли на опыты. В данном случае именно в этом возрасте их начали кормить антибиотиками.
Давайте на секунду отвлечемся и постараемся представить себе возможные результаты этого эксперимента. Вероятно, интуитивно мы понимаем, что в начале лечения в организмах мышей обитало некоторое количество как «плохих», так и «хороших» бактерий. По крайней мере, такое суждение вполне укладывается в контекст современной медицины. Как вы думаете, что происходит, когда вы принимаете антибиотики? Проще всего предположить, что кто-то все-таки знает ответ, но в данном случае его не знал никто. Некоторые биологи, также работавшие с мышами, полагали, что коктейль из антибиотиков убьет в кишечнике мышей всех бактерий. Кросвелл и Зальцман растворили лекарства в воде, напоили мышей и принялись ждать. Через несколько дней ученые взяли у этих мышей кал на анализ, а потом, выражаясь юридическим языком, добавили к оскорблению физическое насилие – забили животных, изучили их ткани, а трупы поместили в пластиковые контейнеры, которые на время оставили в лаборатории.
