Планета на микробите

Вероятно не е добра идея твърде много да се интересуваме от микробите си. Вниманието на Луи Пастьор, великия френски химик и бактериолог, толкова било погълнато от тях, че започнал да се взира критично с лупа във всяко ястие, поставено пред него — навик, който навярно не допринесъл да го канят повторно на вечеря.

Всъщност няма смисъл да се крием от бактериите си, тъй като те са върху и около нас винаги, в брой, какъвто не можем да си представим. Ако сме в добро здраве и средно внимателни по отношение на хигиената, ще имаме стадо от около един трилион бактерии, спокойно пасящи върху равнините ни от плът — около сто хиляди от тях върху всеки квадратен сантиметър кожа. Те са там, за да се хранят с десет милиарда и повече люспици кожа, които отделяме всеки ден, плюс всичките вкусни масла и укрепващи минерали, които се стичат от всяка пора и гънка. За тях сме върховното хранително място, с удобството на топлината и постоянната мобилност, освен всичко друго. Като благодарност, те ни причиняват гъбични (микотични) болести.

И това са само бактериите, които живеят върху кожата ни. Има трилиони други, скрити в стомаха ни, носните кухини, захванали се върху миглите ни, плуващи върху повърхността на очите, дълбаещи емайла на зъбите ни. Само храносмилателната ни система е гостоприемник на повече от сто трилиона микроби от най-малко четиристотин типа. Някои си имат работа със захарите, други с нишестетата, а пък други атакуват различни бактерии. Изненадващ брой, като вездесъщите спирохети, нямат въобще установена функция. Просто изглежда, че обичат да са с нас. Всяко човешко същество се състои от около 10 квадрилиона (1015) клетки, но около 100 квадрилиона (10015) бактериални клетки. Накратко, те са голяма част от нас. От бактериална гледна точка, ние, разбира се, сме една доста малка част от тях.

Тъй като ние, хората, сме достатъчно големи и умни, за да произвеждаме и използваме антибиотиците и дезинфектантите, лесно е да убедим самите нас, че сме изтласкали бактериите до ръба на съществуването. Това въобще не е вярно. Бактериите може да не строят градове и да нямат интересен социален живот, но ще бъдат тук, когато избухне Слънцето. Това е тяхната планета и ние сме на нея, защото те ни позволяват това.

Да не забравяме, че бактериите са били тук милиарди години без нас. А днес ние не бихме оцелели и ден без тях. Те преработват отпадъците ни и ги правят отново използваеми; без старателното им дъвчене нищо няма да изгние. Пречистват водата ни и съхраняват плодородието на почвата. Бактериите синтезират витамините в стомаха ни, превръщат нещата, които ядем, в полезни захари и полизахариди и воюват с външни микроби, които се спускат надолу по хранопровода ни.

Еволюционно дърво, което показва разнообразието на бактерии, сравнено с останалите организми. Еукариотите са оцветени в червено, Археа – в зелено, а Бактерии – в синьо.

Изцяло зависим от бактериите, за да извличат азота от въздуха и да го превръщат в полезни за нас нуклеотиди и аминокиселини. Това е удивително и удовлетворяващо ни постижение. Както Марджилис и Сейгън отбелязват, за да се направи същото в индустриален план (като правенето на изкуствени торове), производителите трябва да нагряват материала източник до 500 градуса по Целзий и да го притиснат с до триста пъти нормалното налягане. Бактериите го правят безропотно през цялото време, и слава Богу, тъй като никой по-голям организъм не би оцелял без азота, който те доставят. Преди всичко обаче микробите продължават да ни снабдяват с въздуха, който дишаме, и да поддържат атмосферата стабилна. Микробите, включително и съвременната версия на цианобактериите, доставят на планетата по-голямата част от кислорода, подходящ за дишане. Водораслите и други мънички организми, бълбукащи в морето, издухват около 150 милиарда килограма от него всяка година.

Те са изключително производителни. По-неистовите от тях могат да произведат ново поколение за по-малко от десет минути; Clostridium perfringens, неприятният малък организъм, който причинява гангрена, е способен да се възпроизведе за девет минути. При такава скорост една-единствена бактерия теоретично може да произведе за два дни повече потомство, отколкото има протони във вселената. „При наличието на достатъчно осигурени хранителни вещества една бактериална клетка може да произведе 280 000 отделни клетки само в един ден“ — според белгийския биохимик и нобелов лауреат Кристиан де Дуве. За същия период човешка клетка може да постигне само едно деление.

Веднъж на всеки милион деления бактериите произвеждат мутант. Обикновено това е лош късмет за мутанта — промяната е винаги рискова за един организъм — но само понякога новата бактерия притежава някое случайно предимство — такова като способността да избегне или да устои на атака от антибиотици. Тази способност да еволюират бързо е съпътствана от едно по-страшно предимство. Бактериите си разменят информацията. Всяка бактерия може да вземе даден генетичен код от всяка друга. В основата си, както се изразиха Марджилис и Сейгън, всички бактерии плуват в един и същи генетичен басейн. Всяка адаптивна промяна, която става в една сфера на бактериалната вселена, може да се разпространи в друга. То е като човек да отиде при насекомо, за да получи нужния генетичен код, за да му израснат криле или за да ходи по тавана на стаята. Това означава, че от генетична гледна точка бактериите са станали един суперорганизъм — малки, разпръснати, но непобедими.

Те могат да живеят върху всичко, което разлеем, което е на капки или се е изсипало. Само да получат малко влага — като при чистене на плот с влажна кърпа — и ще разцъфнат като че ли са създадени от нищото. Ядат дърво, лепилото под тапетите, металите във втвърдена боя. Учени в Австралия открили микроби, известни като Thiobacillus concretivorans, които живеели в концентрирана сярна киселина — наистина не можели да живеят без нея — достатъчно силна, за да разтвори метал. Вид, наречен Micrococcus radiophilus, бил открит да обитава необезпокояван отпадъчните резервоари на ядрените реактори, като се тъпчел с плутоний и каквото още имало там. Някои бактерии причиняват разпад на материали, от които, доколкото знаем, нямат никаква полза.

Откривани са да живеят във врящи кални басейни и езера от сода каустик, дълбоко навътре в скалите, на дъното на морето, в закътани басейни от ледена вода в сухите долини МакМърдо в Антарктика и 11 километра надълбоко в Тихия океан, където налягането е повече от хиляда пъти по-голямо отколкото на повърхността, или равно на това да бъдеш притиснат под пет реактивни самолета. Някои от тях като че ли са практически неразрушими. Deinococcus radiodurans според Икономист е „почти с имунитет към радиоактивността“. Ако разбием нейната ДНК с радиация, частите веднага се формират отново „като откъснатите крайници на недоубито създание във филм на ужасите“.

Навярно най-изключителното оцеляване, което досега е откривано, е това на Streptococcus bacterium, която била намерена в затворения обектив на камера, стояла на Марс две години. Накратко, малък брой са средите, в които бактериите нямат готовност да живеят. „Сега се установява, че като се пуснат сонди в кратерите на океанските вулкани, те са толкова горещи, че сондите всъщност започват да се разтопяват, но там има бактерии“ — ми каза Виктория Бенет.

През 1920-те двама учени от Чикагския университет, Едсън Бастин и Франк Гриър, обявили, че са изолирали от петролни кладенци щамове на бактерии, които живеели на дълбочина 600 метра. Идеята била отхвърлена като фундаментално абсурдна — нищо не можело да живее под 600 метра — и в период от петдесет години се смятало, че пробите им са били замърсени с микроби от повърхността. Сега знаем, че има много микроби, които живеят дълбоко в Земята, като много от тях въобще нямат нищо общо с органичния свят. Хранят се със скали или по-точно с нещата в скалите — желязо, сяра, манган и т.н. Те дишат така също странни неща — желязо, хром, кобалт, дори уран. Такива процеси могат да способстват за концентриране на злато, мед и други скъпоценни метали, а вероятно и залежи от нефт и природен газ. Дори е било изказано предположението, че неуморното им ръфане е създало земната кора.

Някои учени сега смятат, че може би има към 100 трилиона тона бактерии, които живеят под краката ни, в известните като подповърхностни литоавтотропни микробни екосистеми (subsurface lithoautotrophic microbial ecosystems — накратко SliME). Томъс Голд от Корнел е изчислил, че ако бъдат извадени всички бактерии от вътрешността на Земята и се хвърлят на повърхността, ще покрият планетата до дълбочина метър и половина. Ако изчисленията са правилни, навярно има повече живот под Земята, отколкото отгоре.

Надълбоко микробите се свиват по размер и стават изключително мудни. Най-пъргавите от тях могат да се делят не повече от веднъж на век, други вероятно не повече от веднъж на петстотин години. Както пише в Икономист: „Ключът към дълголетието, както изглежда, е да не се прави твърде много.“ Когато нещата са наистина трудни, бактериите са готови да запечатат всичките си системи и да чакат по-добри времена. През 1997 г. учените успешно активирали някои спори на антракс, които били в латентно състояние осемдесет години в експонати на музей в Трондхайм, Норвегия. Други микроорганизми оживели, след като била отворена консерва с месо на 118 години и бутилка бира на 166 години. През 1996 г. учените в Руската академия на науките твърдели, че са съживили бактерии, които са били замразени три милиона години във вечно ледените райони на Сибир. Но претенциите за рекорд по трайност засега са на Ръсел Вриленд и колегите му от университета Уест Честър в Пенсилвания през 2000 г., когато съобщили, че са възкресили бактерия на 250 милиона години, наречена Bacillus permians, която била престояла в солни залежи 600 метра под Карлсбад, Ню Мексико. Ако е така, тази бактерия е по-стара от континентите.

Съобщението било посрещнато с разбираемо подозрение. Много биохимици били на мнението, че в такъв период от време съставните части на микробите биха деградирали, освен ако бактерията не се е съживявала от време на време. Обаче, ако бактерията наистина се е размърдвала от време на време, няма вероятен вътрешен източник на енергия, който би издържал толкова дълго. Учените, които проявявали съмнение, предположили, че пробата е била замърсена, ако не при намирането й, то когато е била под земята. През 2001 г. екип от университета Тел Авив твърдял, че B. permians били почти идентични с щам на съвременната бактерия Bacillus marismortui, открита в Мъртво море. Само две от генетичните й вериги се различавали, и то съвсем малко.

„Да вярваме ли“ — писали израелските изследователи — „че за 250 милиона години B. permians са натрупали същото количество генетични разлики, които могат да бъдат постигнати само за 3–7 дена в лаборатория?“. В отговор Вриленд предположил, че „бактериите еволюират по-бързо в лабораториите, отколкото в естествена среда.“

Може би.

Изключителен факт е, че дори и в космическия век повечето училищни учебници разделяли света на живите форми само в две категории — растения и животни. Микроорганизмите почти не присъствали. Амебите и подобни едноклетъчни организми били третирани като прото-животни, а морските водорасли — като прото-растения. Бактериите също обикновено ги слагали при растенията, макар че всички знаели, че мястото им не е там. Още в края на деветнайсети век германският природоизследовател Ернст Хекел твърдял, че бактериите трябва да бъдат поставени в отделно царство, което нарекъл Монера, но идеята не била приемана от биолозите чак до 1960-те, а и тогава била възприета само от някои. (Отбелязвам, че моят надежден настолен речник Америкън Херитидж от 1969 г. не включва термина.)

Това традиционно деление не било благоприятно и за много организми във видимия свят. Фунгите — групата, която включва гъбите, плесените, милдю, дрождите и праханката, почти винаги са били третирани като обекти на ботаниката, макар че нищо, свързано с тях — как се размножават или дишат, как биват изградени — не съответства на нищо подобно в света на растенията. В структурно отношение те имат по-голямо сходство с животните в това, че изграждат клетките си от хитин — материал, който им придава отличителната структура на тъканта. Същото вещество се използва за изграждане на обвивката на насекомите и на ноктите при бозайниците, макар че не е толкова вкусно при бръмбар рогач, колкото при гъба манатарка. Преди всичко, за разлика от всички растения, гъбите не фотосинтезират, така че нямат хлорофил и следователно не са зелени. Вместо това растат директно върху хранителния си източник, който може да е почти всичко. Плесените са способни да изядат сярата от бетонна стена или разлагащата се материя между пръстите — две неща, които никое растение няма да направи. Почти единственото качество, сходно с това на растенията, е, че имат корен.

Дори още по-трудна за категоризиране била странната група организми, формално наречена myxomycetes, но известна повече като слузеста плесен. Името несъмнено е свързано с тяхната неразбираемост. Название, което би звучало малко по-динамично — да кажем — „блуждаеща самоактивираща се протоплазма“ — и да не е толкова сходно с нещата, които намираме навътре в запушен канал, със сигурност е щяло да допринесе в това да обръщаме по-голямо и заслужено внимание на тези изключителни форми на живот, тъй като слузестите плесени са — няма грешка — сред най-интересните организми в природата. Когато времената са добри, те съществуват като едноклетъчни индивиди, до голяма степен като амебите. Но когато условията станат трудни, изпълзяват до централно сборно място и стават почти като по чудо плужеци. Плужекът не е самата красота и не достига до много далече — обикновено се придвижва от дъното на куп шума до върха, където се намира в една малко по-открита позиция — но в период от милиони години това може да е бил най-елегантният фокус във вселената.

И не спира дотук. След като се е издигнала до по-благоприятно местоположение, слузестата плесен се трансформира отново, като приема формата на растение. Чрез някакъв странен и точен процес клетките се преконфигурират като членовете на малък маршируващ отряд, за да се получи стъбло, върху което се формира луковица, известна като плодно тяло. Вътре в плодното тяло има милиони спори, които в подходящия момент биват освободени, за да бъдат носени от вятъра и да станат едноклетъчни организми, които да започнат процеса отново.

Дълги години слузестите плесени били смятани за протозоа от зоолозите и за плесени от миколозите, макар че повечето хора можели да видят, че всъщност не принадлежали на нито една от тези класификационни групи. Когато започнало генетичното тестване, хората в лабораторни престилки изненадано открили, че слузестите плесени били толкова изключителни и странни, че не били пряко свързани с нищо друго в природата, а понякога и помежду си.

През 1969 г. в опит да се внесе ред в нарастващите недостатъци на класификацията еколог от Корнелския университет на име Р. Х. Уитакър предложил в списанието Сайънс живият свят да се раздели в пет основни клона — или царства, както са известни — наречени Animalia (животни), Plantae (растения), Fungi (гъби), Protista и Monera. Protista е модификация на по-ранен термин, Protoctista, който е бил предложен преди век от шотландски биолог на име Джон Хог, и е бил предназначен да опише всеки организъм, който не бил нито растение нито животно.

Въпреки, че новата схема на Уитакър представлявала голям напредък, терминът Protista останал не особено добре дефиниран. Някои таксономисти (таксономията е наука за систематиката на организмите) го оставили да се отнася за големи едноклетъчни организми — еукариотите — но други го третирали като чекмедже за чорапи, от които има само по един, като слагали вътре всичко, което не пасвало за другаде. Терминът включвал (в зависимост от това, с кой текст се прави справка) освен всичко друго слузести плесени, амеби и дори морски водорасли. Според едно изчисление като цяло под това име се съдържало голямото разнообразие от 200 000 различни видове организми. Това са много на брой единични чорапи.

Ироничното е, че тъкмо когато класификацията на Уитакър с петте царства започвала да си проправя път в учебниците, пенсиониран учен в Илинойския университет налучквал пътя към откритието, което щяло да промени всичко. Името му било Карл Уоуз и от средата на 1960-те — или веднага, щом станело възможно — той спокойно изучавал генетичните последователности в бактериите. В ранните дни това бил изключително трудоемък процес. Работата върху една-единствена бактерия лесно можела да отнеме цяла година. По това време, според Уоуз, били известни само около 500 вида бактерии, което е по-малко от броя на видовете, живеещи в устата ни. Днес броят е десет пъти повече от това, въпреки че е твърде далеч от 26 900 вида водорасли, 70 000 гъби и 30 800 вида амеби и сходни организми, чиито биографии изпълват годишниците по биология.

Не е само безразличието, което поддържа този брой да бъде толкова малък. Бактериите са изключително трудни за изолиране и изучаване. Само около 1% растат в култури. Като се има предвид колко са необуздано адаптивни в природата, странен е фактът, че единственото място, в което не им се ще да живеят, е върху лабораторни панички. Пусни ги върху агар (хранителна среда за развъждане на бактерии) и колкото и да им се угажда, повечето просто ще лежат там, като отблъскват всеки стимул за растеж. Всяка бактерия, която вирее в лаборатория, е по дефиниция необикновена, но въпреки това именно такива били организмите, почти изключително изучавани от микробиолозите. Било, както Уоуз казва, „като да изучаваш животните от посещения в зоопарка.“

Гените обаче позволили на Уоуз да разглежда микроорганизмите под друг ъгъл. Докато работел, Уоуз осъзнал, че има по-фундаментални разделения в микробния свят, отколкото се подозирало. Много организми, които изглеждали като бактерии и се държали като бактерии, всъщност били нещо друго — нещо, което се било разклонило от бактерията преди много време. Уоуз нарекъл тези организми archaebacteria, а по-късно започнало да се използва съкратеното archaea.

Казва се, че качествата, които различават archaea от бактериите, не са такива, че да ускорят пулса на някой, освен на биолог. Повечето от разликите са в липидите им и в липсата на нещо, наречено peptidoglycan. Но на практика разликата е огромна. Archaea са по-различни от бактериите, отколкото вие и аз се различаваме от рака и паяка. Без чужда помощ Уоуз бил открил неподозиран клон на живота, толкова фундаментален, че стоял над нивото на царството, в апогея на Универсалното дърво на живота, както почтително се нарича.

През 1976 г. Уоуз удивил света — или малката част от него, която обръщала внимание, като преначертал Дървото на живота, така че то да не включва само пет главни клона, а двайсет и три. Тях той групирал в три нови основни категории — Bacteria (бактерии), Archaea (архибактерии) и Eukarya (еукариоти), които наричал царства.

Новите клонове на Уоуз не били бурно приветствани от целия свят. Някои ги отхвърлили, тъй като твърде много клонели към микробното. Други просто ги игнорирали. Уоуз, според Франсиз Ашкрофт „се почувствал горчиво разочарован.“ Но бавно новата схема започнала да се приема от микробиолозите. Ботаниците и зоолозите обаче твърде бавно започнали да признават предимствата й. Не е трудно да се види защо. При модела на Уоуз световете на ботаниката и зоологията са сведени до няколко вейки на най-външния клон на ствола на еукариотите. Всичко останало принадлежало на едноклетъчните същества.

„Тези люде са били научени да класифицират по отношение на големи морфологични сходства и разлики“ — казал Уоуз на интервюиращия го през 1996 г. „Идеята това да се прави по отношение на молекулярните последователности е малко трудна за възприемане за тях.“ Накратко, ако те не можели да видят разликата със собствените си очи, не я харесвали. Така че продължили с традиционните пет клона на деление — деление, което Уоуз наричал „не особено удачно“ в по-кротките си моменти и „положително объркващо“ в повечето случаи. „Биологията, като физиката преди това“ — пише Уоуз — „е стигнала нивото, където обектите на интерес и техните взаимоотношения често не могат да бъдат възприемани чрез пряко наблюдение.“

През 1998 г. великият и престарял зоолог от Харвард Ернст Маир (който тогава бил на 94 години и сега, когато пиша, е все още активен) разбуни още духовете, като заяви, че трябва да има само две основни деления на живота — „империи“, както ги нарича той. В материал, публикуван в Бюлетин на Националната академия на науките, Маир казал, че откритието на Уоуз било интересно, но в крайна сметка погрешно, като отбелязал, че „Уоуз нямал образование на биолог и естествено не е добре запознат с принципите на класификация“, което навярно почти означава един изтъкнат учен да казва за друг, че той не знае какво говори.

Спецификата на критиките от страна на Маир са твърде технически, за да им бъде отделено място тук — свързани са с меотична сексуалност, хенигианска кладистика и спорни интерпретации на генома на Methanobacterium thermoautrophicum, освен с много други проблеми — но в основни линии той твърди, че подредбата на Уоуз води до неравновесие в Дървото на живота. Бактериалното царство, отбелязва Маир, се състои от не повече от няколко хиляди вида, а това на архибактериите има само 175 назовани екземпляри, с навярно още няколко хиляди, които ще бъдат открити — „но едва ли повече от това“. За разлика от тях, царството на еукариотите, т.е. сложните организми с клетки с ядра като нас, наброяват вече милиони. Заради „принципа на баланс“ Маир е за комбинирането на простите бактериални организми в една категория — Prokaryota, а по-сложната и „по-еволюиралата“ останала част да бъде сложена в империята Eukaryota, която да бъде равнопоставена. Или, казано по друг начин, изказва доводи нещата да бъдат оставени така, както са. Това разделяне между прости клетки и сложни клетки „е най-голямото разделение в живия свят.“

Разликата между халофилни archae и methanosarcina, или между флавобактерии и грам — положителни бактерии очевидно никога няма да бъде важна за повечето от нас, но си заслужава да се помни, че всяка бактерия от тези видове е толкова различна от другите видове, колкото животните са различни от растенията. Ако новото разделение ни учи на нещо, то е, че животът наистина е многообразен, и че по-голямата част от това разнообразно множество са малки, едноклетъчни и непознати същества. Естествен човешки инстинкт е да се мисли за еволюцията като за дълга верига от подобрения, от непрекъснат напредък към големина и сложност — с една дума, към нас. Ласкаем самите себе си. По-голямата част от истинското разнообразие в еволюцията е дребномащабно. Ние, големите неща, сме просто една щастлива случайност — интересен страничен клон. От двайсет и трите главни раздели на живия свят само три — растения, животни и плесени — са достатъчно големи, за да бъдат видени от човешкото око, и дори и те съдържат видове, които са микроскопични. Наистина, според Уоуз, ако се събере цялата биомаса на планетата — всички живи същества, включително и растенията — микробите ще представляват най-малко 80%, а може би и повече от всичко, което е в наличност. Светът принадлежи на много дребното — и от доста дълго време е така.

Така че защо, всеки ще попита, в определен период от живота си микробите толкова често искат да ни наранят? Какво би могло да бъде удоволствието на един микроб в това да имаме температура, да сме се простудили, да бъдем обезобразени от рани или най — вече да се споминем? Един мъртъв приемник, в края на краищата, едва ли ще осигури дълго гостоприемство.

Като начало, не трябва да се забравя, че повечето микроорганизми са неутрални или дори полезни за човешкото благоденствие. Най-необузданият заразен организъм на Земята — бактерия, наречена Wolbachia, въобще не вреди на човека — или пък на други гръбначни животни — но ако сте мида, червей или плодова муха, може да ви накара да съжалявате, че сте се родили. Като цяло, само около един микроб на хиляда е патоген за хората според Нашънъл Джиографик — макар че, като знаем какво някои от тях са в състояние да сторят, може да ни бъде простено да смятаме, че това е твърде достатъчно. Въпреки че повечето са безвредни, микробите са все още убиец номер три в Западния свят, а и някои, които са по-малко смъртоносни, ни карат дълбоко да съжаляваме, че съществуват.

Общ преглед на бактериалните инфекции и основните видове бактерии, които ги причиняват.

В това, че микробът прави гостоприемника да се чувства зле, му носи определи ползи. Симптомите на болестта често спомагат за разпространението на болестта. Повръщането, кихането и диарията са чудесни методи да се излезе от един гостоприемник и да се премине в позиция за друг. Най-ефективната стратегия е да се използва помощта на трета страна. Заразените организми обичат комарите, тъй като жилото им ги праща директно в кръвта, където могат направо да се захванат за работа, преди защитните механизми на жертвата да разберат какво ги е нападнало. Ето защо толкова болести от категорията А — малария, жълта треска, тропическа треска, енцефалит и стотици други по-незнайни, но унищожителни заболявания — започват с ухапване от комар. Щастлива случайност е за нас, че HIV, агентът на СПИН, не е сред тях — поне още не. Какъвто и HIV да смуче комарът по пътя си, той се разтваря от собствения метаболизъм на комара. Когато дойде денят, в който вирусът мутира, за да избегне това, наистина ще сме загазили.

Грешно е обаче да се разглежда въпросът твърде внимателно от позицията на логиката, тъй като е ясно, че микроорганизмите не са пресметливи неща. Не им пука какво правят с вас, както и на вас не ви пука, когато ги унищожавате с милиони като използвате сапун или се пръскате с дезодорант. По-продължителното ви добро състояние е от съществено значение за патогена, само тогава, когато той има намерение да ви убие. Ако ви елиминират преди да са се преместили, то самите те могат да умрат. Фактически това се случва понякога. Историята, отбелязва Джарет Даймънд, е пълна с болести, които „някога причинявали ужасни епидемии и след това изчезвали толкова мистериозно, колкото се появявали.“ Той цитира силната, но слава Богу преходна Английска болест с изпотяване, която бушувала от 1845 до 1852 г. и донесла смъртта на хиляди, докато била във вихъра си, преди да заглъхне. Твърде много ефикасност не е много на хубаво за който и да заразен организъм.

Голяма част от болестта възниква не от това, което микробът ви е причинил, а от това какво тялото ви се опитва да направи на микроба. В стремежа си да се освободи от патогените имунната система понякога унищожава клетките или уврежда критично тъканите, така че често когато сте неразположени, това, което чувствате, не са патогените, а имунната ви реакция. Във всеки случай разболяването е разумна реакция на заразата. Болните хора остават на легло и по този начин са в по-малка степен заплаха за обществото. Почивката също освобождава повече от ресурсите на тялото, за да се справят със заразата.

Тъй като около вас има толкова много неща с потенциал да ви навредят, тялото ви притежава голямо разнообразие от защитни бели кръвни телца — около 10 милиона вида, всяко от тях предназначено да идентифицира и унищожи определен вид нападател. Би било изключително неефикасно да се поддържат 10 милиона отделни армии, така че всеки вид бели кръвни телца поддържа мобилизирани само няколко разузнавача. Когато инфекциозен агент — известен като антиген — нахлуе, подходящите разузнавачи идентифицират нападателя и съобщават, че е нужно адекватно подкрепление. Докато тялото ви произвежда тези сили, е възможно да се чувствате зле. Началото на възстановителния процес започва, когато войските най-накрая влязат в атака.

Белите кръвни телца са безпощадни и ще открият и убият всеки един патоген, който намерят. За да избегнат унищожение, атакуващите са развили две елементарни стратегии. Или нанасят бърз удар и преминават в нов гостоприемник, както е при разпространените инфекциозни болести като грипа, или се прикриват така, че белите кръвни телца да не могат да ги установят, както е при вируса HIV, който предизвиква СПИН, като се спотайва безобидно и незабелязано с години в ядрото на клетката, преди да се впусне в атака.

Един от по-странните аспекти на инфекцията е, че микроби, които обикновено са безвредни, понякога попадат не където трябва в части от тялото ни, и „някак си полудяват“ — според думите на д-р Брайън Марш, специалист по инфекциозни болести в медицинския център Дартмут — Хичкок в Ливан, Ню Хаммшир. „Това непрекъснато се случва при автомобилни катастрофи, когато хората получават вътрешни наранявания. Микроби, които обикновено са безобидни в корема, попадат в други части на тялото — например в кръвоносната система — и причиняват ужасни вреди.“

Най-страшното и най-неконтролируемото бактериално заболяване в момента е болест, която се нарича necrotizing fasciitis, при която бактериите в основни линии прояждат жертвата отвътре, като поглъщат вътрешните тъкани, докато остане само една отвратителна пихтия. Пациентите често идват със сравнително леки оплаквания — обикновено обрив по кожата и температура — но след това рязко се влошават. Когато ги отворят, често се установява, че просто са били изконсумирани. Единственото лечение е „радикална хирургична ексцизия“ — изрязване на всяка част от инфектираното място. Седемдесет процента от жертвите умират: от останалата част много са ужасно обезобразени. Източник на инфекцията е банално семейство бактерии от група А — стрептококи, които обикновено само причиняват болезнено гърло. Много често, по незнайни причини, някои от тези бактерии преминават от вътрешността на гърлото в самото тяло, където причиняват ужасяващи поразии. Напълно са резистентни към антибиотиците. Има около хиляда случая годишно в Съединените Щати и никой не може да каже дали няма да стане по-лошо.

Точно това се случва при менингита. Поне 10% от младежите и вероятно 30% от тийнейджърите са носители на смъртоносната менингококова бактерия, но тя живее безобидно в гърлото. Само от време на време — при около един млад човек на сто хиляди — попада в кръвоносната система и наистина го разболява много лошо. При най-лошите случаи смъртта настъпва след дванайсет часа. Това е шокиращо бързо. „Човек може да е в чудесно здраве на закуска и вече да е мъртъв вечерта“ — казва Марш.

Щяхме да имаме много повече успех с бактериите, ако не бяхме толкова разточителни с най-доброто ни оръжие срещу тях: антибиотиците. Удивително е, но според едни изчисления около 70% от антибиотиците, използвани в развития свят, се дават на селскостопански животни, често рутинно в храната им, само за да се усили растежът им или като предпазна мярка срещу инфекции. Такава употреба дава възможност на бактериите да развият резистентност към тях. Това е възможност, която те с ентусиазъм използват.

През 1952 г. пеницилинът бил напълно ефективен срещу всички щамове на стафилококовите бактерии — до такава степен, че до началото на 1960-те главният епидемиолог на САЩ Уилям Стюърт бил достатъчно уверен, за да заяви: „Дошло е времето да сложим край на инфекциозните болести. В основни линии сме унищожили инфекциите в Съединените Щати.“ Още докато говорел обаче, 90% от тези щамове били в процес на развитие на имунитет към пеницилина. Скоро един от тези нови щамове, наречен Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus, започнал да се появява в болниците. Само един тип антибиотик, vancomycin, запазил ефективността си срещу него, но през 1997 г. една болница в Токио съобщила за появата на щам, който бил устойчив и към него. За няколко месеца този щам се разпространил в шест други японски болници. Навсякъде микробите започват отново да печелят войната: само в болниците на САЩ около 14 хиляди души годишно умират от инфекции, от които са се заразили в тях. Както отбелязва Джеймс Суровиецки, ако има избор между това да се разработят антибиотици, които болните ще взимат ежедневно в продължение на две седмици или антидепресанти, които хората ще взимат всеки ден завинаги, не е изненадващо, че производителите на лекарства избират последното. Въпреки че няколко антибиотика са били малко подобрени, фармацевтичната индустрия не е открила съвсем нов антибиотик от 1970-те.

Нехайството ни е още по-тревожно, като се има предвид откритието, че много други заболявания може би са бактериални по произход. Това откритие започнало през 1983 г., когато Бари Маршъл, лекар в Пърт, Западна Австралия, установил, че много видове рак на стомаха и повечето стомашни язви се причиняват от бактерията, наречена Helicobacter pylori. Въпреки че откритията му били лесни за тестване, идеята му била толкова радикална, че повече от десетилетие минало, преди да стане общоприета. Например Американските национални институти по здравеопазване официално признали идеята чак през 1994 г. „Стотици, дори хиляди хора вероятно са умрели от язва, а е можело това да не стане“ — казал Маршъл на репортер от Форбс през 1999 г.

Оттогава изследванията показват, че има или може би има бактериален компонент в много други видове заболявания — сърдечни болести, астма, артрит, множествена склероза, няколко вида умствени заболявания, много разновидности на рака, дори, както бе предположено в Съйънс, затлъстяването. Може да не е далече денят, когато отчаяно ще се нуждаем от антибиотик и няма да имаме такъв.

Може да бъде известна утеха за нас да знаем, че самите бактерии могат да се разболяват. Понякога те се заразяват от бактериофаги (или просто фаги), тип вирус. Вирусът е странно и неприятно нещо — „парче нуклеинова киселина, заобиколена от лоши новини“, според незабравимата фраза на нобеловия лауреат Питър Медауор. По-малки и по-прости от бактерията, самите вируси не са живи. Когато са изолирани, те са инертни и безвредни. Но попаднат ли в подходящ гостоприемник, изведнъж стават активни — оживяват. Известни са около пет хиляди вида вируси и те ни носят стотици болести, като се почне от грипа и настинката и се стигне до най-неприятните за състоянието на човека: едра шарка, бяс, жълта треска, ебола, полиомелит, имунна недостатъчност (СПИН).

Опростен преглед на основните вирусни инфекции и вирусите, които ги причиняват.

Вирусите виреят, като извършват покушение над генетичния материал на жива клетка и я използват, за да произвеждат повече вируси. Размножават се по фанатичен начин, след това се втурват да търсят още клетки за инвазия. Тъй като самите те не са живи организми, могат да си позволят да са прости. Много от тях, включително HIV, имат десет или по-малко гени, докато и най-малките бактерии се нуждаят от няколко хиляди. Те са и много малки — твърде малки, за да бъдат забелязани с конвенционален микроскоп. Едва през 1943 г., с изобретяването на електронния микроскоп, науката за първи път е могла да ги види. Но те могат да нанасят огромни щети. Едрата шарка само през двайсети век е убила приблизително 300 милиона души.

Те също така притежават смущаващото качество да връхлетяват света под някоя нова и изумителна форма, и след това да изчезват така бързо, както са дошли. През 1916 г. при един такъв случай хората в Европа и Америка бивали повалени от странна сънна болест, която станала известна като encephalitis lethargica. Жертвите заспивали и не се събуждали. Можели да бъдат събуждани без много усилия, за да се нахранят или да отидат до тоалетната, и отговаряли на въпроси разумно — знаели, кои са и къде се намират — въпреки че винаги били апатични.

Обаче щом им било позволено да си починат, веднага потъвали в дълбок сън и оставали в това състояние, докато някой не ги събудел. Някои хора били така с месеци, преди да умрат. Много малко оцелели и си възвърнали съзнанието, но никога и предишната си жизненост. Съществували в състояние на дълбока апатия, „като затихнали вулкани“ според думите на един лекар. За десет години болестта взела живота на пет милиона души и след това тихо изчезнала. Не й било обърнато по-трайно внимание, тъй като междувременно дори по-голяма епидемия — наистина най-голямата в историята — се ширела из света.

Понякога я наричат „голямата епидемия от свинска инфлуенца“, а понякога „пандемията испанска болест“, но и в двата случая била свирепа. През Първата световна война били убити 21 милиона души за четири години; свинската инфлуенца направила същото през първите четири месеца. Почти 80% от американските жертви през Първата световна война не били от вражески огън, а от инфлуенца. В някои отделения смъртността достигала до 80%.

Свинската инфлуенца възникнала като нормален несмъртоносен грип през пролетта на 1918 г., но някак си през следващите месеци — никой не знае как или къде, мутирала в нещо по-тежко. Всеки пети от засегнатите страдал от леки симптоми, но останалите се разболявали тежко и често умирали. Някои си отивали от този свят за часове, други издържали няколко дена.

В Съединените щати първите случаи на смърт били отбелязани в Бостън през 1918 г., в края на август, но епидемията бързо се разпространила из всички части на страната. Училищата били затворени, обществените заведения били затворени, хората навсякъде носели маски. Нищо не помагало. Между есента на 1918 г. и пролетта на следващата година в Америка умрели от грип 548 452 души. Жертвите във Великобритания били 220 000 и също по толкова във Франция и Германия. Никой не знае общия брой на жертвите в света, тъй като данните за Третия свят били непълни, но не са били по-малко от 20 милиона, вероятно са достигнали около 50 милиона. Някои изчисления достигат 100 милиона общо за целия свят.

В опит да създадат ваксина медицинските власти провеждали експерименти върху доброволци във военен затвор на Диър Айланд в пристанището на Бостън. На затворниците им било обещано, че ще бъдат помилвани, ако оцелеят след серията тестове. Най-малкото, което може да се каже за тези тестове, е, че са били тежки. Първо субектите били инжектирани с инфектирана тъкан от белите дробове на мъртъвци, а след това инфектирани аерозоли били впръсквани в очите, носовете и устата им. Ако все още не били заразени, мажели гърлата им със секрети, взети от болните и умиращите. Ако всичко претърпявало неуспех, били карани да седят с отворена уста, докато на някой тежко болен му помагали да кашля в лицата им.

От триста души доброволци (изненадващ ентусиазъм!) лекарите избрали шейсет и двама за тестовете. Никой не прихванал инфлуенцата — нито един от тях. Единственият човек, който се разболял, бил лекарят на отделението, който бързо умрял. Вероятното обяснение на това е, че епидемията била преминала през затвора няколко седмици преди това и доброволците, всичките от които били оцелели при тази визита, са си били изградили имунитет.

Много от нещата, свързани с грипа от 1918 г., не се разбират добре или въобще не са ясни. Една от загадките е как е избухнал внезапно навсякъде — в места, разделени от континенти, планински вериги и други земни препятствия. Вирусът може да оцелее не повече от час извън тялото на гостоприемника, така че как се е появил в Мадрид, Бомбай и Филаделфия в една и съща седмица?

Вероятният отговор е, че е бил в инкубация и е бил разпространен от хора, които са имали само леки симптоми или въобще не са имали такива. Дори при нормални избухвания на епидемии около 10% от хората имат грип, но не го съзнават, тъй като не се чувстват зле. И тъй като продължават да общуват с други хора, стават голям разпространител на болестта.

Това може да обясни защо епидемията през 1918 г. е била широко разпространена, но все пак не знаем как е успяла няколко месеца да е в затишие, преди да избухне толкова силно, горе-долу по едно и също време навсякъде. Още по-загадъчно е, че е била унищожителна за хора в разцвета на силите си. Грипът обикновено засяга най-силно малките деца и възрастните хора, но през 1918 г. епидемията довела до смъртта на хора, които били най-вече между 20- и 40-годишна възраст. По-старите навярно са били с предимството да имат резистентност, придобита защото преди това са били изложени на същия щам, но не се знае защо съвсем младите също не били засегнати. Най-голямата загадка е защо грипът от 1918 г. е бил изключително смъртоносен, след като повечето грипове не са. Все още нямаме и представа.

От време на време някои вирусни щамове се появяват отново. Неприятен руски вирус, известен като H1N1, причинил силни епидемии в големи райони през 1933 г., след това отново през 1950-те и след това пак през 1970-те. Къде се е намирал междувременно всеки път, не е ясно. Едно от предположенията е, че вирусите се крият и остават незабелязани в популациите от диви животни, преди да се нахвърлят върху ново поколение хора. Никой не може да изключи възможността голямата епидемия от „свинска болест“ отново да надигне глава.

И ако не тя, други могат да го направят. Непрекъснато изникват нови и страшни вируси. Ебола, Ласа и марбургската треска са избухвали и отново изчезвали, но никой не може да каже дали не мутират необезпокоявани някъде или са просто в очакване на подходящата възможност да ударят по катастрофален начин. Сега е очевидно, че СПИН-ът е бил сред нас повече, отколкото подозирахме в началото. Изследователите от Манчестърската кралска болница в Англия открили, че войник, който бил починал от мистериозно неизлечимо заболяване през 1959 г., всъщност е имал СПИН. Но по някакви причини болестта останала общо взето в латентно състояние през следващите двайсет години.

Чудото е, че подобни болести не са се развихрили. Треската ласа, която била установена едва през 1969 г. в Западна Африка, е изключително опасна и не се знае много за нея. През 1969 г. лекар от лабораторията на Йейлския университет в Ню Хейвън, Кънектикът, който изследвал ласа, се разболял от нея. Оцелял, но което е по-тревожно, техник от близката лаборатория, който не бил в пряк контакт, също се разболял от болестта и починал.

За щастие заразата спряла дотам, но не можем да разчитаме на такъв добър късмет непрекъснато. Начинът ни на живот е отворен за епидемии. Пътуването по въздух способства за удивително лесното разпространение на инфекциозните агенти из планетата. Вирусът ебола може да започне деня, примерно, в Бенин и да го завърши в Ню Йорк или Хамбург, или Найроби, или и в трите града. Това също означава, че медицинските власти трябва да са запознати доста добре с всички болести, които съществуват навсякъде, но, разбира се, това не е така. През 1990 г. нигериец, живеещ в Чикаго, бил в контакт с болестта ласа при посещението му в родината, но не развил симптоми преди завръщането си в Съединените щати. Починал в болница в Чикаго без диагноза и без някой да вземе някакви предпазни мерки при лечението му, тъй като не съзнавали, че бил болен от една от най-смъртоносните и заразни болести на планетата. Като по чудо, никой не се бил заразил. Следващият път може да нямаме такъв късмет.

И с тази отрезвителна нотка, е време да се върнем към света на видимия живот.

21. Животът продължава

Не е лесно да станете вкаменелост, или както казват палеонтолозите — фосил. Съдбата на почти всички живи организми — над 99,9% от тях — е да се разложат до нищото. Когато животът ви си отиде, всяка ваша молекула ще бъде изядена или разкъсана, за да бъде използвана в някоя друга система. Просто така става. Дори ако успеете да сте част от малкия генетичен пул от организми, тези 0,1%, които не биват унищожени, шансовете да бъдете фосилизирани са малки.

За да се стане вкаменелост, трябва да се случат три неща. Първо, трябва да се умре на подходящото място. Само 15% от скалите могат да запазват вкаменелости, така че не е добре да се умре на място с бъдещ гранит. Практически мъртвият трябва да бъде погребан в седимент (утаечен слой), където може да остави отпечатък като листо в мокра кал, или да се разложи, без да има контакт с кислород, като позволи на молекулите в костите му и твърдите части (много често и по-меките) да бъдат заменени от разтворените минерали, за да се създаде вкаменено копие на оригинала. След това, докато седиментите, върху които фосилът се намира, нехайно биват компресирани, напъвани и тласкани насам — натам от процесите на Земята, той някак си трябва да се поддържа във форма, която да е разпознаваема. Накрая, и най-вече, след като е бил скрит десет милиона или навярно стотици милиона години, трябва да бъде открит и да бъде признат, че заслужава да бъде съхраняван.

Смята се, че изобщо само една кост на милиард бива фосилизирана. Ако е така, това означава, че пълното фосилно наследство на всички живи американци днес — 270 милиона души, всеки с 206 кости — ще бъде само около 50 кости, една четвърт от цял скелет. Това не значи, разбира се, че тези кости наистина ще бъдат намерени. Като се има предвид, че тези хора могат да бъдат погребани навсякъде в площ от малко над 10 милиона квадратни километра, като само незначителна част от нея въобще ще бъде разровена, а още по-малко изследвана, ще бъде чудо, ако това стане. Вкаменелостите, във всеки смисъл, са безкрайно редки. Повечето от това, което е живяло на Земята, въобще не е оставило следи. Има изчисления, че по-малко от един вид на десет хиляди е станало фосилна находка. Това, само по себе си, е изключително незначителна част. Обаче, ако се приеме общоприетата оценка, че от началото на съществуването си Земята е произвела 30 милиарда видове същества и твърдението на Ричърд Лийки и Роджър Левин (в Шестото измиране), че има 250 000 вида същества във фосилните находки, това намалява съотношението до само едно на 120 000. Така или иначе, това, което притежаваме, е само малка извадка от всичкия живот, който Земята е създала.

Основните типове фосили, използвани като индикатори за определяне на геологичната епоха.

Нещо повече, архивът от находки, които имаме, е безнадеждно изкривен. Повечето земни животни, разбира се, не умират в седименти. Те намират края си на открито, като или биват изядени, или оставени да гният, или да се разлагат. Следователно архивът от фосилни находки абсурдно клони в полза на морските създания. Около 95% от всичките фосили, които притежаваме, са от животни, които някога са живеели под водата, повечето в плитките морета.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Ако ви е интересно и желаете да продължите да четете нататък, може да го направите, като си купите книгата „Кратка история на почти всичко“ от Бил Брайсън, издадена на български от издателство „Сиела“ или я потърсите в близката до вас обществена библиотека.

Препоръчителни материали:

Stephen Jay Gould, „Planet of the Bacteria,“ Washington Post Horizon, 1996 – статията, от която е вдъхновено заглавието

Бони Баслър разказва как бактериите си общуват. Интересна видео-лекция от TED за някои съвременни открития на молекулярната биология относно социалното поведение на бактериите. Новите познания за взаимодействията на микроорганизмите оказват силно влияние върху медицината, промишлеността и представата ни за нас самите.

Advertisements

3 thoughts on “Планета на микробите

  1. Существует мнение, что земной шар имеет грушеобразную форму, вытянутую в сторону Северного полюса. Некоторые ученые утверждают, что в этом виноват эфирный ветер, который обдувает нашу планету с северной стороны. Понятие «геоид» было введено в науку еще в 1873 году немецким физиком и математиком Иоганном Листингом. В переводе с греческого языка «геоид» означает «вид Земли», который подразумевает форму или фигуру.
    Читайте на нашем сайте об этом и многом другом:

    известные учёные ошибавшиеся в своей теории

    размер вихревых структур и плотность среды

    народ майя

    что такое кибернетик

    Like

  2. Само като си представя че на всякъде сме заобиколени от микроби и ми става лошо хахах Статията е страхотна и мисля да си купя тази книга. Не знаех, че през 1916 г. при един такъв случай хората в Европа и Америка бивали повалени от странна сънна болест, която станала известна като encephalitis lethargica. Жертвите заспивали и не се събуждали. Можели да бъдат събуждани без много усилия, за да се нахранят или да отидат до тоалетната, и отговаряли на въпроси разумно.Всичко се развива толкова бързо , само не и това как да бъдем поздрави.

    Like

  3. Pingback: Ричард Докинс – Поленови зрънца и магически куршуми | записки на един животохолик

Вашият коментар

Попълнете полетата по-долу или кликнете върху икона, за да влезете:

WordPress.com лого

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Промяна )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Промяна )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Промяна )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Промяна )

Connecting to %s