Соня Шахi / Мария Десятоваi / Литагент Альпинаi

Книга: Пандемия: Всемирная история смертельных вирусов

Глава девятая Логика пандемии

закрыть рекламу

Глава девятая

Логика пандемии

Непосредственных исторических данных о досаждавших человечеству древних пандемиях у нас нет. Судить о них можно лишь по косвенным признакам, по оставленным ими отпечаткам и отголоскам. Но, согласно эволюционной теории и растущему массиву доказательств из области генетики и других наук, пандемии и вызывающие их патогены сыграли немалую роль в формировании основополагающих аспектов человеческой природы – от воспроизводства до смерти. Они обусловили разнообразие наших этносов, исходы наших войн, передающиеся из поколения в поколение представления о красоте, не говоря уже о наших организмах как таковых и их уязвимости для сегодняшних патогенов. На современных факторах, провоцирующих пандемии, их древнее могучее воздействие сказывается точно так же, как на течениях – воздействие приливов и отливов.

Болезнь – неотъемлемая составляющая взаимоотношений между микробами и носителями. Чтобы убедиться, достаточно совершить краткий экскурс в историю существования микробов и заглянуть внутрь нашего собственного тела. Сейчас царь природы – человек, однако в прошлом на планете царили микробы. К тому времени – около 700 млн лет назад, – как наши древнейшие предки, первые многоклеточные организмы, выбрались из моря, микробы колонизировали земной шар уже почти 3 млрд лет. Они заполонили все доступные среды обитания – море, почву, глубокие слои земной коры. Они выдерживали самые невероятные условия – от 10-градусного мороза до 110-градусного пекла, питаясь чем угодно – от солнечного света до метана. Благодаря такой стойкости и выносливости они смогли существовать в самых недоступных и экстремальных нишах, осваивая поры скальных пород, ледяную корку, вулканы и океанские глубины. Им неплохо жилось даже в самых холодных и соленых морях{566}.

Для микробов наш организм был всего-навсего очередной нишей для освоения, и, как только он сформировался, они устремились завоевывать новую среду. Микробы колонизировали нашу кожу и эпителий кишечника. Они внедрили свои гены в наши. Вскоре в человеческом организме обитало 100 трлн микробных клеток – в десять с лишним раз больше, чем человеческих. Треть нашего генома образована генами бактериального происхождения{567}.

По доброй ли воле наши предки давали прибежище микроорганизмам-колонизаторам? Возможно. Но маловероятно. Потому что, подобно обороняющемуся государству, объявившему всеобщую мобилизацию, мы выработали огромный арсенал средств для распознавания, захвата и уничтожения микробов. Мы отшелушиваем частицы кожи вместе с микробами, угнездившимися на ее поверхности. Регулярно моргая, мы смываем микробов с глазных яблок. Мы создали антибактериальную смесь из слизи и соляной кислоты в желудке, чтобы микробам неповадно было там селиться. Каждая клетка нашего организма изобретала хитрые способы защититься от микробного вторжения и самоуничтожиться в случае неудачи. Специализированные клетки – белые кровяные тельца – курсируют по организму с единственной задачей: выявлять, атаковать и истреблять микробов-захватчиков. За то время, что вы читаете эти строки, они уже пронеслись потоком по всему вашему телу, выискивая признаки микробного вторжения.

Выработка этой иммунной защиты свидетельствует о непреходящей угрозе, которую всегда представляли собой микробы. Чтобы выжить, наш организм должен был чутко реагировать на заражение и давать отпор. Иммунная защита существует не для проформы – как какой-нибудь пенсионер-охранник, похрапывающий перед телевизором в дальней комнате захудалого магазина. Она всегда начеку и заводится с пол-оборота. Сегодня нам достаточно увидеть изображение человека, подвергнувшегося микробной атаке – чихающего или с гнойниками на коже, – и наши белые кровяные тельца лейкоциты моментально выбросят усиленный десант иммунных борцов, например цитокина интерлейкина-6, будто нам и в самом деле грозит микробный удар{568}.

Поддерживать эту боеготовность против микробов – дело нелегкое. При каждой активизации иммунной системы нам требуется увеличивать потребление кислорода. И когда энергию приходится тратить куда-то еще (например, когда мы вынашиваем и нянчим потомство), защита закономерно ослабевает. И в первобытные времена, и сейчас нам не хватает ресурсов, чтобы обслуживать энергоемкую иммунную систему. Защита организма от микробных посягательств «затратна», как говорят биологи. И все же мы эту цену платим, поскольку иначе в микробном окружении не выжить{569}.

Однако, хотя иммунная система и борется с покушениями патогенов на организм, обезопасить его полностью она не может. Об этом нет и речи: по сей день любое снижение боеготовности – или изменение способности микробов прорывать защиту – приводит к жестоким стычкам. Когда наша иммунная защита ослабевает с возрастом, из-за болезни или упадка сил, в клетки вторгаются микробы. И начинают бесчинствовать – каждый по-своему. Одни размножаются без меры, поглощая наши питательные вещества или разрушая в процессе наши ткани. Другие, в частности холера, выделяют токсины, способствующие ее размножению или распространению. Третьи просто вызывают реакцию других чувствительных систем организма. Способы могут быть разными, но итог один: они жиреют, а мы таем.

Мы называем этих захватчиков патогенами, но на самом деле это просто микроорганизмы, которые делают то же, что и везде: непрерывно питаются, растут и распространяются. Такова их природа. При оптимальных условиях микробы удваиваются в количестве каждые полчаса. И они не стареют. Пока вокруг достаточно пищи, они не умрут, если только не уничтожить их специально. Иными словами, они будут эксплуатировать любые доступные ресурсы по максимуму, и если это приведет к эпидемии или пандемии – ну что ж поделать.

Мы можем себе представить картину прошлого, полного пандемий, исследуя логику жизненного цикла микроорганизмов и характер нашей иммунной защиты. Но есть и другие источники информации. Эволюционные биологи и генетики считают подтверждением нарисованной картины определенные аномалии – необычные профили генной экспрессии в нашей ДНК и странные, ничем иным не объясняющиеся поведенческие проявления. Для специалиста (а специалистов в этих областях все больше) они не менее показательны, чем для следователя – дрожь в руках у человека, вроде бы благополучно оправившегося от психического потрясения. Объяснить их наличие можно только бурным, изобиловавшим пандемиями прошлым.

* * *

Большинство людей не видит в этих аномалиях ничего аномального – странного или труднообъяснимого. Это две фундаментальные составляющие нашей жизни: половое размножение и смерть. Мы принимаем их как данность. Но для эволюционного биолога это загадочные явления нашей эволюции, требующие объяснения.

Чтобы разобраться в этом несколько парадоксальном положении дел, потребуется небольшой экскурс в так называемую теорию эгоистичного гена. Основная ее идея заключается в том, что главной движущей силой эволюции выступают гены или, точнее, геном – весь набор генов конкретной особи. Геном состоит из длинных спиральных молекул ДНК (или РНК), которые содержатся в каждой из наших клеток. В их элементах (генах) закодированы инструкции для формирования всех биологических особенностей, от цвета глаз и формы носа до тембра голоса. Согласно теории эгоистичного гена, к «действиям» генов по поддержанию собственного существования сводится вся эволюция. Одни гены, диктуя, т. е. кодируя, свойства организма, которые будут способствовать их вместе с самим организмом дальнейшему распространению, устойчиво закрепляются. Другие кодирующие особенности, бесполезные или мешающие успеху распространения, вымирают.

С точки зрения теории эгоистичного гена половое размножение и смерть как раз и удивительны – ведь ни половую связь, ни смерть, учитывая возможные альтернативы, эффективным средством распространения генов не назовешь.

Возьмем половое размножение. Когда-то все живое на планете размножалось неполовым путем (клонированием или иными способами). Полового размножения не было. Но на каком-то витке эволюции оно появилось, хотя с точки зрения генов стратегия эта сильно уступала другим способам воспроизводства. Клонирующийся организм передает потомству все 100 % своих генов, тогда как при половом способе приходится не только искать партнера для воспроизводства, но и упускать половину генов, поскольку отпрыск наследует лишь 50 % от каждого родителя.

Чтобы выжить, первым организмам, размножающимся половым путем, необходимо было победить в конкуренции с клонирующимися, господствовавшими над ресурсами и экологическими нишами планеты. Но каким образом? В 1970-х годах эволюционный биолог Уильям Хэмилтон смоделировал на компьютере условия тех первобытных времен. Для модели задано было население, в котором половина особей размножается клонированием, а половина – спаривается. (Вообразите себе клан амазонок, которые размножаются без мужчин, и племя женщин, которое производит потомство только при участии партнера противоположного пола.) Никто из них не избавлен от вероятности случайной смерти, грозящей любому живущему в дикой природе, – погибнуть в когтях хищника или замерзнуть в буране. Затем компьютерная модель просчитывала репродуктивный успех обоих племен, вычисляя, сколько потомства произведет каждое.

Результаты двух разных стратегий размножения не заставили долго себя ждать. При каждом запуске модели воспроизводящиеся половым путем быстро вымирали. Случайная гибель в спаривающемся племени приводила к непропорциональному истощению фонда потенциальных партнеров (что испытал на себе любой представитель возраста «кому за сорок», пытающийся завести романтическое знакомство). Клонирующимся, которые сохраняли стабильный уровень воспроизводства независимо от случайных потерь, это не грозило. И не важно, что потомство в спаривающемся племени получалось более генетически разнообразным, а значит, более устойчивым к изменениям окружающей среды в долгосрочной перспективе. Перед непосредственной опасностью в виде бремени случайных потерь долгосрочные преимущества меркли.

Получается, что половое размножение – провальный эксперимент? А вот и нет. В конечном итоге репродуктивная стратегия наших самых далеких предков распространилась на все животное царство, включая и человека, для которого до сих пор поиск партнера – одна из основных жизненных задач.

Разрешил этот парадокс сам Хэмилтон, предложив сенсационную разгадку: половая связь появилась благодаря патогенам.

Половое размножение требует значительной генетической жертвы, отмечает Хэмилтон, но она окупается тем, что потомство при таком размножении генетически отличается от родителей. В борьбе с суровой погодой или хищниками это невеликое преимущество, а вот в борьбе с патогенами – огромное. Поскольку патогены, в отличие от погоды или хищников, оттачивают технику наступления.

Предположим, некий патоген прицепился к вам еще в младенчестве. По мере того как вы растете, у него сменяются сотни тысяч поколений. К тому моменту, как вы достигнете зрелости (если он вас за это время не убьет) и будете готовы дать потомство, его техника нападения будет совершеннее вашей техники защиты. Ваши генетические характеристики остались на прежнем уровне, а патоген успел эволюционировать.

Особи, размножающиеся клонированием, создают точную копию организма, который перед патогеном уже спасовал, а значит, оставляют потомству самые ничтожные шансы умерить аппетиты патогена. Гораздо выгоднее в таком случае, рассуждал Хэмилтон, производить генетически отличное от вас потомство, даже если половиной собственных генов для этого придется пожертвовать.

Насколько отточенными становятся со временем атаки патогенов, ученые продемонстрировали, в порядке эксперимента подсаживая патогены пожилой особи к более юной. Одно из таких исследований, на которое ссылается эволюционный зоолог Мэтт Ридли, проводилось над деревьями-долгожителями – Дугласовыми пихтами, которые регулярно страдают от щитовки. (Хоть щитовка не микробы, но, как и микробные патогены, приводит к болезни дерева.) В дикой природе старые деревья болеют больше молодых. И вовсе не потому, что они слабее, хотя именно эта догадка первой приходит на ум. Старые деревья легче поддаются заражению, потому что у развившихся на них патогенов было больше времени приспособиться. Молодое дерево, на которое ученые пересадили щитовку со старого, болело с той же интенсивностью. Учитывая все это, неудивительно, что половое размножение увеличивает шансы на выживание по сравнению с клонированием{570}.

За время своего существования гипотеза Хэмилтона о патогенах и эволюции половых связей успела получить внушительное эмпирическое подкрепление. Биологи установили, что виды, которым свойственно как половое, так и бесполое размножение, переключаются с одного на другое в зависимости от присутствия патогенов. При выращивании в лабораторных условиях, где привычных патогенов нет, или в окружении патогенов, искусственно лишенных возможности эволюционировать, круглый червь Caenorhabditis elegans в основном размножается бесполым путем. Но, когда его осаждают патогены, он переходит на половое размножение. В других экспериментах ученые целенаправленным воздействием «отключали» червю половое размножение, и выращенные затем с патогенами черви вымирали в пределах двадцати поколений. И наоборот, когда круглым червям оставляли возможность размножаться половым путем, они выживали в окружении патогенов бесконечно долго. Судя по всему, без определенных преимуществ, которые дает половое размножение, противостоять патогенам не удастся{571}.

В дополнение к эволюции половых связей патогены могли спровоцировать и другую адаптацию – смерть. Видеть в ней необязательное свойство, которое можно выработать эволюционным путем, нам непривычно. Неотвратимость увядания и смерти – один из ключевых элементов нашего мировоззрения. Мы рассматриваем тело как механизм, который со временем неизбежно изнашивается, его части выходят из строя, повреждения накапливаются, и наконец после преодоления некоего критического порога механизм перестает работать вовсе. Поэтому мы говорим, что «смерть не обмануть». У нас даже слово «возраст» – которое в буквальном смысле означает лишь течение времени – ассоциируется с увяданием и износом. (На самом деле мы имеем в виду биологическое старение – постепенное ухудшение функционирования организма, в конечном итоге приводящее к смерти.)

Однако неотъемлемым аспектом жизни одряхление и смерть назвать нельзя. Вокруг достаточно примеров бессмертия: микроорганизмы живут вечно, деревья не дряхлеют, а наоборот, с годами становятся только крепче и плодовитее. Для микробов и многих растений бессмертие – это правило, а не исключение. Среди животных тоже попадаются вечно юные: например, омары и двухстворчатые моллюски, которые гибнут лишь насильственной, а не естественной смертью.

У человеческого организма имеется одно бесспорное отличие от машины – возможность самовосстановления. После физической нагрузки мы восполняем урон, нанесенный мышцам. При переломе или порезе мы выращиваем новую костную ткань и рубцуем рану. (Есть даже сообщения о людях, которым нарастили оторванные пальцы.){572} У наших клеток имеется немало способов восстанавливаться после причиненного ущерба. Способности к самозаживлению имеются и у других животных: черви регенерируют из отрезанной части тела, морские звезды отращивают заново потерянные лучи, а ящерицы – хвост. И от этой регенерации организм не становится слабее, наоборот.

Ученые установили, что одряхление – вовсе не заведомая неизбежность, оно контролируется определенными генами – так называемыми генами смерти, или «самоубийственными». Их функция заключается в том, чтобы постепенно отключать процессы самовосстановления, поддерживающие организм в рабочем состоянии. Как дворецкий, который гасит свечи после бала. В урочный час, невзирая ни на что{573}.

Открытие этих генов относится к 1970-м, когда ученые обнаружили, что удаление определенных желез у самки осьминога может отсрочить неизбежную в противном случае смерть. В обычных условиях самка осьминога перестает питаться и умирает ровно через десять дней после высиживания яиц. Однако хирургическое удаление желез, отвечающих за созревание и размножение, кардинально изменило поведение самки. Отложив яйца, она снова начала есть и прожила еще полгода{574}. Аналогичные гены, не имеющие иной задачи, кроме как запускать процесс угасания и смерти, ученые выявили у червей и мух. Если эти гены «отключить» в ходе эксперимента, смерть откладывается – подопытные червяки и мухи продолжают жить{575}.

Пока маловероятно, что такие же – однозадачные – гены обнаружатся у людей. Скорее всего, гены самоуничтожения у человека выполняют целый ряд функций, как разрушительных, так и полезных. Гены, отвечающие за воспаление, защищают нас от ран и инфекций в юности, но затем идут вразнос и начинают поражать здоровые клетки. Условия, провоцирующие такую резкую смену курса, еще не установлены, однако, по очевидным причинам, по этой теме ведется масса вызывающих пристальный интерес исследований в области борьбы со старением{576}.

Открытие самоубийственных генов рождает те же вопросы, что и половое размножение. Как такие гены могли развиться? Вызываемая ими запрограммированная смерть – заведомый проигрыш по сравнению с альтернативами. При непосредственной эволюционной конкуренции обремененные подобными генами особи – сходящие с дистанции на полпути к финишу, тогда как соперники летят вперед во весь опор, – несомненно, терпят фиаско. А значит, такой серьезный недостаток должен как-то окупаться.

Окупается он, согласно так называемой адаптационной теории старения, защитой против пандемий, уничтожающих целые виды. У бессмертия, несомненно, есть свои выгоды, но есть и существенные издержки. Одна из них заключается в том, что бессмертный вид очень быстро разрастается до исчерпания необходимых ему ресурсов окружающей среды. И тогда он становится уязвимым для таких бедствий, как голод и пандемии, которые могут уничтожить его одним махом, убив всех представителей разом.

Известно, что в прошлом подобные катастрофы случались нередко. В конце концов, 99,9 % всех когда-либо существовавших на Земле видов сейчас отсутствуют. Нынешние оставшиеся – это те немногие, кому удалось выжить на нашей непредсказуемой планете. Как же им удалось? Бессмертные виды вроде микробов, скорее всего, устояли против катастрофического голода – и пандемий в том числе – за счет клонирования. Это значит, что даже пандемия, уничтожающая 99,9 % популяции, не приведет к вымиранию, поскольку мизерного количества оставшихся хватит, чтобы восстановить численность. А вот у размножающегося половым путем бессмертного вида шансы невелики. По подсчетам одной команды биологов, занимающихся сохранением биоразнообразия, минимальная численность жизнеспособной популяции у большинства животных видов с половым способом размножения составляет около 5000 особей{577}. Другие называют цифры от 500 до 50 000 в зависимости от вида. Любая пандемия (или голод), при которой порог минимальной численности будет перейден, уничтожит размножающийся половым путем вид навсегда{578}.

Согласно адаптационной теории старения, именно это обстоятельство и послужило предпосылкой для развития самоубийственных генов. Сценарий рисуется примерно такой: представьте две конкурирующие группы организмов, размножающихся половым путем. В одной группе все бессмертны. В другой появились самоубийственные гены и какие-то особи постепенно стареют и умирают. Первая группа напоминает густой лес, вторая – регулярно прореживаемый. При возникновении пандемии у первой группы шансов на выживание столько же, сколько у густого леса во время лесного пожара. Вторая, позволившая распространиться самоубийственным генам, выживет с большей долей вероятности.

Разумеется, полностью от угрозы голода и пандемий самоубийственные гены нас не защищают. Но поскольку старость и смерть мало-помалу, как выразился исследователь в области борьбы со старением Джошуа Миттельдорф, прореживают наши ряды, снижается риск вымирания всего вида целиком. Старение и смерть, утверждает Миттельдорф, – это отступные, которые мы платим пандемиям{579}.

И теория Хэмилтона об эволюции полового размножения, и адаптационная теория старения представляют собой разновидности так называемой гипотезы Красной Королевы[20], совершившей переворот в современной биологии. Название – отсылка к эпизоду из «Алисы в Зазеркалье» Льюиса Кэрролла. После бешеного бега вместе с Красной Королевой Алиса в изнеможении падает на землю и обнаруживает, что они с Королевой все там же, где были. «У нас, когда долго бежишь со всех ног, непременно попадешь в другое место», – недоумевает Алиса. «Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!»[21] – объясняет ей Королева.

Какое отношение это имеет к прошлому и будущему наших эпидемий? Как гласит классическая теория естественного отбора, которую сформулировал в 1859 году Чарльз Дарвин и которую учат на уроках биологии во всем мире, патогены и их жертвы со временем приспосабливаются друг к другу, эволюционируя в направлении минимизации трений. Гипотеза Красной Королевы утверждает иное. В ответ на каждое эволюционное приспособление у одного вида появляется контрприспособление у противника. Иными словами, патогены и их жертвы не эволюционируют в направлении взаимной гармонии, а ведут бесконечную гонку вооружений, напоминая супругов в неудачном браке. Они «долго бегут со всех ног», но «никуда не движутся».

Из этого следует такой же вывод, как из гипотез, касающихся природы микробов и иммунной системы и эволюции полового размножения и смерти. А именно: отношения между патогенами и их жертвами не стремятся к урегулированию. Наоборот, это постоянная битва, в которой каждая сторона изобретает все более хитроумные способы пробить защиту противника.

А значит, эпидемии не обязательно вызываются неудачно сложившимися историческими условиями. Независимо от наличия каналов, самолетов, трущоб и агропромышленных комплексов патогены и их носители все равно были и остаются узниками замкнутого круга эпидемий. Эпидемии – это не исторические аномалии, а естественная особенность жизни в окружении микробов.

* * *

Эти теории о половом размножении, смерти и патогенах формулировались не для того, чтобы выявить масштабы нашего давнего противостояния. Они появлялись в попытке разрешить теоретические загадки естественного отбора – краеугольного камня современной биологии. Однако в их пользу свидетельствуют странности наших генов и открытия, сделанные в ходе расшифровки этих странностей.

Одна из таких странностей связана с природой окружающего нас генетического разнообразия. Считается, что все мы «генетически неповторимы», но это не совсем так. На самом деле гены у нас одинаковые. У каждого имеются гены, диктующие организму, как выращивать нос или формировать ухо. (Ген – это всего лишь определенный участок ДНК, в котором «прописаны инструкции» для той или иной особенности.) Наблюдаемое многообразие зависит от разных вариаций одного и того же гена: небольших различий в типовой последовательности звеньев на конкретном участке цепочки. В вашем варианте, например, в одном и том же гене, кодирующем форму мочки уха, прописана приросшая мочка уха, а в моем – свободная.

Половое размножение и мутации регулярно вносят в наш геном новые варианты и комбинации. Однако это процесс беспорядочный и нецеленаправленный. То же самое, что вслепую швырять гаечным ключом в велосипед. В большинстве случаев новые варианты откровенно вредны для генома, как для злосчастного велосипеда удары ключа. Иногда вариант оказывается нейтральным и никак не отражается на функционировании организма. Очень редко случайный вариант возникает как нельзя кстати, совпав с условиями, при которых он может принести пользу. Со временем вредные генетические комбинации методично выпалываются, а полезные для существующих условий начинают преобладать. Таким образом, генетики, сравнивая геномы множества людей, живущих в одном месте и времени, рассчитывают найти определенное однообразие.

И тем не менее, исследуя некий участок генома, генетики обнаружили своеобразную аномалию. Участок этот содержит гены, отвечающие за распознавание патогенов. Эти гены кодируют выработку так называемых лейкоцитарных антигенов человека (HLA-комплекс) – белков, сигнализирующих иммунной системе, что клетка инфицирована. (Делают они это, связываясь с фрагментом патогена и выставляя его на поверхность клетки, словно флаг.) Данный участок ДНК на варианты не скупится: HLA-гены на два порядка разнообразнее любой другой части человеческого генома. На данный момент открыто более 12 000 вариантов.

Напрашиваются два возможных объяснения. Либо каждый из этих 12 000 вариантов нейтрален и комбинации попросту ничего не значат – что маловероятно при таком гигантском количестве, либо некий существенный фактор нарушил порядок сокращения избыточных вариантов, сделав более выгодным сохранение всего огромного архива старых генетических комбинаций.

Этим фактором могли выступить патогены, вызывающие циклические пандемии. Чтобы раз за разом возбуждать эпидемии в одной и той же популяции, патогену приходится менять штаммы, как грабителю – маски, если он намерен повторно грабить тот же банк. Иначе его изобличат. Поддержание в популяции всего разнообразия патоген-распознающих генов означает, что в общей массе всегда найдется хотя бы пара особей, способных распознать незваного гостя в новейшем обличье. Поэтому ни один вариант патоген-распознающего гена не исчезает полностью и не становится преобладающим. Мы храним их, как фамильную реликвию, драгоценный набор специализированных инструментов, передающийся из поколения в поколение{580}.

И передаем мы его уже не первое тысячелетие. В нашем геноме немало древних генов, кодирующих такие полезные части тела, как глаза, мозг, позвоночник, роднящие нас с другими видами. Сюда же относятся и патоген-распознающие гены. Возраст некоторых из этих генов, включенных в геном современного человека, исчисляется 30 млн лет. Они пережили многократные расколы наших предков на разные виды. Это значит, что патогены раз за разом вызывали эпидемии, вымирали, затем восстанавливались и набрасывались снова – и так на протяжении геологических эпох{581}.

* * *

Помимо прочего, в геномах имеются свидетельства о некой пандемии, случившейся далеко в прошлом. Она поразила гоминид (из которых до наших времен дожил только Homo sapiens) около 2 млн лет назад. Указания на нее содержатся в гене, который контролирует выработку вещества под названием сиаловая кислота. На протяжении 300 000 лет – один миг по эволюционным меркам – все производящие эту кислоту особи вымирали или не могли продолжить род, оставляя будущее за теми, кто не вырабатывал сиаловую кислоту, поскольку их вариант гена отключал ее производство.

Что могло вызвать такую резкую и быструю перемену? Ученый, обнаруживший утрату этого гена, специалист по сиаловой кислоте Аджит Варки, подозревает пандемию. Потому что сиаловыми кислотами – имеющими помимо этого множество других функций во взаимодействии между клетками – пользуются патогены для вторжения в клетку. (Они связываются с сиаловыми кислотами, что равносильно повороту ключа в замке, и за счет этого проникают внутрь клетки.) Пандемия, вызванная патогеном, взламывающим клетки с помощью определенной сиаловой кислоты, которая сейчас утрачена, могла уничтожить всех производивших ее особей и пощадить только тех, кто не производил. Варки предполагает, что это могла быть какая-то форма малярии, учитывая, что с утраченной сиаловой кислотой под названием N-гликолилнейраминовая (или Neu5Gc) связывается малярийный плазмодий Plasmodium reichenowi, возбуждающий в наше время малярию у шимпанзе{582}.

Для уцелевших эта предположительно малярийная пандемия имела огромные последствия. Их клетки, в отличие от клеток любых других приматов и всех остальных позвоночных, больше не производили Neu5Gc. Это значит, что уцелевшему не удалось бы зачать совместного ребенка с тем, кого пандемия не коснулась. Иммунная система уцелевшего распознавала бы нагруженные Neu5Gc сперматозоиды или клетки зародыша как чужеродные и била на поражение. Как показали эксперименты Варки на генетически модифицированных мышах, уцелевшие могут размножаться только между собой.

Должен был родиться новый вид. И действительно, судя по ископаемым останкам, первый прямоходящий вид гоминид, Homo erectus, ответвился от своих предков, обезьяноподобных австралопитеков, примерно в то время, когда была утрачена Neu5Gc. Если Варки прав, обезьяну в человека превратила пандемия{583}.

Самое поразительное в этих гипотезах, касающихся древних пандемий, что парадоксальные открытия, на которые они опираются, были сделаны в ходе не связанных между собой исследований. И утраченная сиаловая кислота, и разнообразие патоген-распознающих генов были случайными находками. Варки обнаружил утраченную сиаловую кислоту в 1984 году, когда вводил лошадиную сыворотку больному с недостаточностью костного мозга и иммунная система пациента среагировала на содержащуюся в препарате сиаловую кислоту. На выяснение причин ушли десятилетия, и в процессе этого Варки раскопал историю древней пандемии. Разнообразие патоген-распознающих генов выявилось в ходе подготовки к операциям по пересадке органов. Как установили хирурги, если у донора и реципиента не совпадает патоген-распознающий HLA-комплекс, иммунная система реципиента отторгнет донорский орган как патогенный. Попытки подбора доноров и реципиентов по HLA-генам постепенно выявили огромное разнообразие их вариаций. И тем не менее, несмотря на случайность этих открытий, оба они привели к выводам, согласующимся с теориями эволюционных биологов, которые независимо друг от друга трудились каждый над своей парадоксальной загадкой. Возможно, если попробовать заняться изучением нашего пандемического прошлого целенаправленно, удастся узнать о нем еще больше{584}.

* * *

И хотя следов эта древняя пандемия почти не оставила – по крайней мере нам они плохо видны, – ее последствия довольно ощутимы. Они проявляются у всех нас – от идиосинкразий нашей иммунной системы до путей исторического развития наших предков, – и проявления эти ученые начинают понимать только сейчас.

Древние эпидемии вели к обострению иммунных реакций. Сейчас на почве этих реакций возникают самые разные заболевания, в том числе самопроизвольные выкидыши. От иммунологически обусловленных повторяющихся выкидышей страдает 5 % женщин: по той или иной причине иммунная система матери ополчается на зародыш, ошибочно заподозрив в нем патоген. Точно так же наш организм реагирует на любые клетки и ткани сородичей Homo sapiens. Именно поэтому, если не подавить медицинскими средствами иммунную систему реципиента донорского органа, трансплантат почти наверняка будет отторгнут (исключение составляет пересадка органов от однояйцевого близнеца){585}.

Обостренная иммунная реакция, в частности выработавшаяся у нас во время той древней пандемии, которую открыл Варки, может вызвать предрасположенность к раку, диабету и сердечно-сосудистым болезням при употреблении красного мяса. Красное мясо, будучи плотью млекопитающих, богато Neu5Gc – той самой утраченной сиаловой кислотой. Употребление его может спровоцировать у нас ту же иммунную реакцию, что и спаривание с австралопитеками у наших предков 2 млн лет назад. Наш организм, распознавая эту ткань как чуждую и патогенную, пытается бороться с захватчиками с помощью воспаления. И эти незаметные воспалительные реакции со временем могут повысить риск развития рака, сердечных болезней и диабета, этиология которых связана с воспалительными процессами. В лабораторных экспериментах Варки у мышей, генетически модифицированных так, чтобы аналогично людям реагировать на Neu5Gc воспалением, наблюдалось пятикратное увеличение случаев развития рака при столкновении с сиаловой кислотой{586}.

Генетические вариации, которые помогли нам пережить воздействие патогенов в прошлом, теперь увеличивают риск заработать другие болезни и расстройства. Самый знаменитый пример – ген серповидноклеточной анемии, деформирующий красные кровяные тельца. Среди населения Африки к югу от Сахары, страдавшего от эпидемий малярии, этот ген распространился за счет того, что способствовал уменьшению смертности от этой болезни. В 2010 году он имелся у 5 млн новорожденных. Но у этого борца с малярией обнаружилась и обратная сторона: наличие данного варианта гена в обоих парных хромосомах, несущих его, вызывает серповидноклеточную анемию – расстройство, приводящее при отсутствии современной медицины к летальному исходу{587}.

Аналогично ведет себя ген, который помог африканцам пережить сонную болезнь (африканский трипаносомоз), а теперь увеличивает риск почечной недостаточности, чем, вероятно, и объясняется высокая частота заболеваний почек у нынешних афроамериканцев{588}. Генетические изменения, спасавшие от малярии, сделали человека более легкой добычей для других патогенов, в частности холеры{589}. Генетическая мутация, позволившая людям пережить проказу и присутствующая у 70 % современных европейцев, сейчас связана с воспалительными заболеваниями кишечника – болезнью Крона и язвенным колитом. Другие мутации, наделившие европейцев усиленной защитой от бактериальных инфекций, одновременно ослабили их способность переваривать клейковину пшеницы. Результатом явилась целиакия, выявленная у почти 2 % нынешнего европейского населения{590}.

Гены, снабдившие наши эритроциты белками, определяющими их принадлежность ко второй и третьей группам крови – а в свое время, возможно, развившимися для защиты от серьезных инфекций во время беременности, – сейчас повышают риск артериальной и венозной тромбоэмболии{591}. Определенные варианты наших патоген-распознающих генов, в древности спасавшие нас от эпидемий, соотносятся с рядом аутоиммунных расстройств – от диабета и рассеянного склероза до волчанки{592}. Переживет ли человек ВИЧ или малярию, выдаст ли адекватную иммунную реакцию на корь – зависит от конкретного варианта патоген-распознающего HLA-комплекса, который формировался для противодействия патогенам в далеком прошлом.

Древние эпидемии и пандемии оставили на нас сильный отпечаток. И хотя связь между генетическими адаптациями к древним эпидемиям и нашей уязвимостью для современных патогенов стала выявляться лишь недавно благодаря достижениям генетических исследований, ученые предполагают, что таких связей еще немало и их еще предстоит обнаружить. Возможно, нашей подверженности воздействию сегодняшних – и завтрашних – патогенов мы в значительной степени обязаны тому, как наши предки справлялись с патогенами прошлого{593}.

* * *

Учитывая огромную роль, которую патогены и пандемии сыграли в нашей эволюции, логично предположить, что они поучаствовали и в формировании нашего поведения. Психологи, историки и антропологи это предположение подтверждают. Эволюционные психологи Кори Финчер и Рэнди Торнхилл считают, что культура как таковая – обособление отдельных групп по территориальному и поведенческому признаку – появилась как поведенческая адаптация к засилью эпидемий.

В основе этой теории лежит понятие «иммунное поведение». Это общественные и индивидуальные действия, помогающие избегать патогенов: например, нежелание селиться на определенных участках местности вроде болот, некоторые кулинарные пристрастия вроде добавления в пищу пряностей с антибактериальными свойствами. Это не значит, что данные привычки сознательно вырабатывались для защиты от патогенов, люди могут и не знать об их охранной функции. Однако сложившееся иммунное поведение, как правило, закрепляется, поскольку его приверженцы меньше страдают от инфекционных болезней. Соответствующий уклад, усваиваясь детьми от родителей, укореняется в этносе.

На заре нашей эволюции, когда мобильность человечества была относительно ограниченной, иммунное поведение отличалось высокой степенью локализованности, поскольку у патогенов и их жертв шло тесное взаимоприспособление. Отголоски подобной притирки наблюдаются и сегодня. В Судане антропологи обнаружили, что иммунное поведение, защищающее от патогена под названием лейшмания, разнится от деревни к деревне. Такие различия, скорее всего, объясняется разнообразием патогенов, с которыми приходится сталкиваться жителям: то, что действует в одной местности против одного штамма патогена, может не сработать в другой против других штаммов. И действительно, на небольшом, по географическим меркам, удалении друг от друга было найдено свыше сотни генетически различных штаммов лейшмании{594}.

Из-за специфичности иммунного поведения особенно рискованным становилось взаимодействие с чужаками. Ничего не понимая в местных патогенах и не владея нужным иммунным поведением, позволяющим их избегать, они могли навредить этой профилактике (или принести чуждые штаммы патогена). Таким образом, росла ценность «своих» по сравнению с «чужими», а с ней и способы подчеркнуть разницу – костюмы, татуировки – и мировоззрение, культивирующее настороженность – ксенофобия и этноцентризм. В результате со временем складывались отличные друг от друга культуры.

Как предполагает специалист по истории болезней Уильям Макнилл, именно такие высоколокализованные особенности иммунного поведения обусловили появление в Индии кастовой системы, строго ограничивающей контакты между кастами и вынуждающей проходить сложные обряды очищения, если контакт все же состоялся. Отчасти, как считает Макнилл, это может объясняться наличием у каждой группы определенного иммунного поведения, направленного против привычных для нее патогенов, и потребностью в системе, стоящей на страже межгрупповых границ{595}.

Характерно, что в местностях с повышенным количеством патогенов наблюдается большее разнообразие этнических групп (среди коренных народов), и наоборот{596}. Патогенное разнообразие – один из сильнейших факторов, потенциально позволяющих спрогнозировать уровень этнического разнообразия в регионе{597}. В экспериментах увеличение осведомленности о патогенах вело к большей приверженности своей этнической группе, позволяя предположить, что лежащее в основе культурных различий пристрастие к собственной группе действительно связано со страхом перед болезнями. В исследовании 2006 года антропологи выяснили, что подогретый страх перед заражением (например, когда человеку сообщают, что молоко, которое он собирается выпить, испорчено) обостряет его этноцентричность по сравнению с теми, чей страх перед заражением не был искусственно взвинчен{598}.

Дифференциация культур по патогенному признаку предопределяла и исход вражды между этими культурами. Одной группе удавалось одержать верх над другой за счет «иммунологического преимущества», как его называет Макнилл. Эта группа попросту подвергала противника воздействию патогенов, к которым успела адаптироваться, а противник иммунитета к ним еще не выработал. Так произошло 3000 лет назад в Западной Африке, когда говорящие на банту земледельцы, адаптировавшиеся к смертельной форме малярии, проникли вглубь континента и принесли с собой патоген. Сотни других лингвистических групп, населявших эти земли до так называемой экспансии банту, потерпели стремительное поражение. Иммунологическое преимущество позволило народам Древнего Рима отразить нашествие захватчиков из Северной Европы, погибавших от римской лихорадки, к которой местные уже давно адаптировались. Иммунологическое преимущество оберегало Рим не хуже постоянной армии. «Если не удавалось защититься мечом, – писал хронист Готфрид Витербский в 1167 году, – Рим оборонялся лихорадкой»{599}.

И наконец, самый известный пример такого рода – завоевание Америки европейцами, начиная с XV века, сопровождавшееся истреблением коренных жителей патогенами Старого Света, от которых у индейцев не было иммунной защиты. Принесенная испанскими конкистадорами оспа уничтожила инков в Перу и половину ацтеков в Мексике. Болезнь распространялась по Новому Свету, выкашивая местное население к приходу европейских поселенцев{600}. Тем временем народы тропической Африки, наоборот, регулярно давали отпор европейским колонизаторам, гибнувшим от малярии и желтой лихорадки, которые местным уже были не страшны. (Одним из печальных последствий этого явления стал существовавший в XVI–XIX веках страшный атлантический торговый треугольник. Не сумев основать колонии в Черной Африке, европейцы переправляли пленных с Африканского континента через океан в Америку в качестве рабов для своих сахарных плантаций.) Эти и другие случаи противостояния, определявшиеся иммунологическими различиями между разными этническими группами, аукаются нам и сегодня{601}.

* * *

Аналогичным образом – на почве иммунного поведения – могли сложиться и противоречивые представления о красоте, в частности о привлекательности потенциальных половых партнеров. Хотя тонкости механики романтических привязанностей по-прежнему остаются тайной, предположения насчет некоторых общих закономерностей у эволюционной биологии все же имеются. Одна из них заключается в том, что из испытывающих взаимное влечение должна получаться хорошая родительская пара, производящая жизнеспособное потомство. Это чистая логика, только и всего: у выбирающих неправильного партнера рождается мало детей или не так много детей выживает, и со временем ряды «неумех» редеют.

Парадокс в том, что у людей привлекательность полового партнера необязательно соотносится с его родительскими качествами. Кросс-культурные исследования показывают, что женщинам кажутся привлекательными мужские черты лица, которые определяет и которым придает выразительность гормон тестостерон – широкий подбородок, глубоко посаженные глаза и тонкие губы. Иными словами, чем больше у мужчины тестостерона, тем больше его потенциальная привлекательность для противоположного пола{602}. При этом чем больше у него тестостерона, чем менее он склонен оказаться хорошим родителем. По сравнению с обладателями низкого уровня тестостерона высокотестостероновые «жеребцы» больше тяготеют к антисоциальному поведению, меньше желают остепеняться и связывать себя узами брака. Если они и женятся, то с большей вероятностью изменяют, проявляют жестокость по отношению к супруге и разводятся. Соответственно, высокий уровень тестостерона должен отталкивать женщин. Но этого не происходит{603}.

Широкий подбородок и глубоко посаженные глаза – это аналог павлиньего хвоста. Длинный, тяжелый, демонстративно привлекающий внимание хвост – не лучшее подспорье для выживания в диких условиях, так что павлиньи самки во время брачных игр должны, по всей логике, предпочитать самцов с менее броскими хвостами. Однако, согласно многочисленным исследованиям, у павлинов происходит то же, что и у людей: если у женщин выбор падает на мужчин с наибольшим уровнем тестостерона, то успех у павлиньих самок имеют самцы с самыми длинными и роскошными хвостами.

Причину эволюционные биологи видят в том, что длинный красивый хвост павлина именно из-за неудобства сигнализирует самке о силе и здоровье самца. Это реклама. И рекламируется в данном случае среди прочего степень защиты павлина от патогенов. Самцы с самыми длинными и роскошными хвостами, как выяснили ученые, обладают более сильным иммунитетом и меньше страдают от патогенов, чем уступающие им роскошью хвоста. Выбирая этих красавцев, самки действительно повышают шансы на производство более удачного потомства. В союзе с красавцами птенцы вылупляются более крупные и имеют больше шансов выжить в дикой природе по сравнению с потомством неказистых. И поэтому, хотя ослепительно роскошный хвост – обуза для павлина-самца, самок он по-прежнему гарантированно пленяет.

Точно такую же функцию, надо полагать, выполняют у мужчин черты, свидетельствующие о высоком уровне тестостерона. Они тоже рекламируют силу иммунной системы хозяина: высокий уровень гормона соответствует непробиваемому иммунному щиту. Возможно, женщинам высокотестостеронные черты лица нравятся по той же причине, по которой павлиньим самкам нравятся длинные роскошные хвосты: они демонстрируют способность владельца отражать натиск патогенов.

В ходе исследования, охватывавшего 29 различных культур, психологи установили, что наибольший упор на физическую привлекательность потенциального брачного партнера делается там, где гнет патогенов действительно силен. По данным другого исследования, женщины, острее осознающие угрозу заражения, предпочитают мужчин с более маскулинными чертами. Кроме того, имеются экспериментальные данные, подтверждающие связь между представлениями о мужской красоте и заражением. В рамках эксперимента у испытуемых искусственно повышали страх перед заражением (например, демонстрируя изображение белой ткани с пятнами крови), а затем просили оценить мужские черты. Предварительно спровоцированные таким образом женщины, в отличие от избежавших провокации, отдавали предпочтение портретам мужчин с более маскулинными чертами{604}.

Еще одна любопытная особенность привлекательности и выбора партнера, которая могла появиться как стратегия выживания при эпидемиях древности, связана с патоген-распознающим комплексом HLA. Выбирая партнера, чьи патоген-распознающие гены отличаются от ваших, вы повышаете шансы вашего совместного потомства уцелеть в окружении широкого разнообразия патогенов. И действительно, у пар с различным патоген-распознающим комплексом дела с деторождением обстоят лучше, чем при большем сходстве HLA. (У них происходит меньше самопроизвольных выкидышей, о чем свидетельствует меньшая разница в возрасте между детьми.)

Разумеется, состав чужого патоген-распознающего комплекса может повлиять на выбор партнера только при возможности как-то отличить обладателя схожего HLA. И оказывается, такая возможность у нас имеется, хотя большинство о ней и не подозревает. Многочисленные исследования показывают, что люди, как и другие животные, чувствуют состав чужих патоген-распознающих генов по запаху. (Как именно эти гены вносят вклад в запах тела, не установлено. Возможно, это связано с тем, как белки, кодируемые генами, прикрепляются к клеткам или воздействуют на бактериальную фауну организма, порождающую запахи.) На этих запахах основываются наши предпочтения. В одном из исследований испытуемые, прошедшие типирование патоген-распознающих генов, должны были два дня подряд носить хлопковую футболку (стараясь не использовать мыло с отдушкой и другую косметическую продукцию и не есть пахучую пищу). Затем футболки были разложены по немаркированным емкостям и выданы испытуемым для обоняния. В итоге выбор у каждого пал на футболку, HLA-комплекс владельца которой максимально отличался от его собственного{605}.

Это не значит, что мы выбираем партнеров исключительно – или даже отчасти – по запаху тела. Но, вполне вероятно, именно так мы действовали в полном эпидемий прошлом, поэтому по сей день руководствуемся чутьем, которое пробуждает в нас первобытное влечение.

Не менее могущественное влияние оказывают на нас микробы, обосновавшиеся внутри организма. Ученые только начинают разгадывать загадки так называемого микробиома – совокупности микробов, живущих внутри и на поверхности тела. Пока удалось установить, что они неплохо справляются с ролью невидимых кукловодов: такие принципиально важные процессы, как развитие мозга у млекопитающих, спаривание у насекомых и выработка иммунитета у мышей, управляются в том числе присутствием определенных микроорганизмов{606}. От микробов, обитающих в кишечнике человека, зависит риск развития ожирения, депрессии и тревожности. Возможно, им подчиняется и наше поведение. У лабораторных мышей, избавленных в ходе эксперимента от подобных микробов, поведение изменялось показательно: уменьшались как тревожные реакции, так и способность выполнять задания, требующие хорошей памяти. У мыши, подвергшейся воздействию микрофлоры другой особи, проявлялись некоторые черты поведения той{607}.

Выходит, наша хваленая самостоятельность – фикция. Такие животные, как мы, утверждает эволюционный биолог Николь Кинг, не являются, строго говоря, единичными организмами. Хорошо это или плохо, мы представляем собой экосистему «хозяин – микробы». Микробы управляют нами снаружи и изнутри{608}.

Это значит, что патогены и пандемии нельзя считать исключительно продуктом современной эпохи. Они часть нашего биологического наследия, и затруднительное положение, в котором мы оказались сейчас, на пороге ожидающихся новых пандемий, не неожиданность. Мы это уже проходили за сотни миллионов лет эволюции.

* * *

Во многих отношениях патогены помыкают нами сегодня не меньше, чем тысячелетия назад. По глобальному счету мы победили лишь крохотную горстку. Новые патогены надвигаются на нас сотнями, угрожая пандемией, а старые тем временем тоже берут свое: почти половина смертей у людей в возрасте до 45 лет приходится на инфекционные болезни{609}.

И тем не менее прогнозы у нас как никогда оптимистичны.

Достаточно сказать, что патогены – это лишь одна из трех угроз существованию, возникающих перед всеми живыми видами. Победу над другими двумя – хищниками и неблагоприятным климатом – можно считать почти окончательной. Мы постепенно укрощаем враждебную среду, подчиняя ее своим нуждам и представлениям об удобстве, с тех пор как миллион лет назад наши предки, научившись добывать огонь, прогнали ночь и холод, как сегодня их прогоняют стеклопакеты и центральное отопление{610}. Наша битва с хищниками завершилась, когда 100 000 лет назад мы выбрались из Африки и расселились по остальным континентам, стремительно вытесняя всех других крупных млекопитающих и хищников, которые на них охотились. Мы избавились от американского льва, мастодонта, мамонтов, саблезубых тигров, а также других гоминид – неандертальцев, например, – которые могли на нас нападать. Единственный грозящий нам сейчас хищник – свой же брат человек{611}.

Не буду утверждать, что торжество над окружающей средой и другими животными видами обошлось без печальных последствий. Однако оно демонстрирует, на что способны человеческие руки и голова. Поскольку первые две опасности на протяжении тысяч лет своего существования были очевидны (даже наши древнейшие предки понимали, как разрушительны бури и чем грозят зубы и когти хищников), мы всеми средствами пытались с ними бороться.

О роли патогенов в нашей жизни мы, наоборот, практически не подозревали. Средства обнаружения микробов появились менее 200 лет назад. Мы только начинаем постигать их скрытый мир. С появлением антибиотиков и других чудесных лекарств середины XX века могло показаться, что старинный враг наконец побежден, однако с точки зрения истории мы напоминаем скалолаза, одолевшего предгорье и возомнившего, что это и есть вершина горы. Применить руки и голову к той угрозе, которую представляют собой патогены, нам еще только предстоит.

Оглавление книги

Реклама
· Аллергии · Холестерин · Глаза, Зрение · Депрессия · Мужское Здоровье
· Артрит · Диета, Похудение · Головная боль · Печень · Женское Здоровье
· Диабет · Простуда и Грипп · Сердце · Язва · Менопауза

Генерация: 1.163. Запросов К БД/Cache: 0 / 0
Меню Вверх Вниз