//

Микробы и человек

Микробиология — наука о ничтожно малых живых существах — микробах. Данные, добытые микробиологами за последние десятилетия, столь обширны и многообразны, что на основе микробиологии возник целый ряд новых наук. Это промышленная, сельскохозяйственная, геологическая, космическая микробиология. Нисколько не утратила своего значения и медицинская микробиология, изучающая способы борьбы с болезнетворными микробами, угрожающими здоровью человека.

История сохранила интересные, порой наивные, но подчас и весьма проницательные суждения о причинах инфекционных болезней.

Так, великий врач Древней Греции Гиппократ (V—IV вв. до н. э.) считал, что заразные болезни вызывают невидимые «болезнетворные начала» — контагии, которые передаются здоровому человеку от больного. Еще более определенно высказывание римского писателя Варрона (110—28 гг. до н. э.), указывавшего, что эти болезни вызываются мелкими живыми существами, обитающими на болотах и проникающими внутрь тела через рот и нос заболевшего. Такого же мнения придерживался известный итальянский ученый XVI века Фракасторо: пока не были добыты точные знания, в медицине господствовали гипотезы и догадки.

В 1675 году голландец Антони ван Левенгук сконструировал первый микроскоп и обнаружил, что капля чистой колодезной воды не так уж чиста. В ней, как оказалось, обитают целые сонмы «маленьких зверьков» — и неподвижных и спешащих куда-то, «совсем как щуки в воде».

Левенгук исследовал все доступные ему среды — дождевую воду и воду, постоявшую на воздухе, различные настои, собственную слюну — и нашел «крохотных зверьков» повсюду. «Право же, у меня во рту их больше, чем людей в Соединенном Королевстве» (т. е. в Голландии),— писал он.

В маленький голландский городок Дельф началось паломничество: всем хотелось увидеть диковинные существа собственными глазами. В числе гостей Левенгука был и русский царь Петр I.

Между тем многие, в том числе видные биологи, далеко не сразу оценили это открытие.

Так, великий Карл Линней, создавший «Систему природы», в которой классифицирован окружающий нас органический мир, объединил микроорганизмы под характерным названием «хаос» и высказал мнение, что слишком углубляться в их изучение не следует, так как творец, создавая мир невидимок, очевидно, хотел сохранить эту область за собой...

Надо ли говорить, сколь мало прислушалось человечество к этому мнению. Совершенствуя оптику, создавая специальные методы наблюдения за обитателями «невидимого мира», ученые очень скоро убедились, что перед ними не просто чудо — существа, по прихоти случая обладающие «малым ростом», но новый, остававшийся до тех пор неизвестным мир микроорганизмов, который по праву должен занять свое место рядом с миром животных и миром растений. Мир, где господствуют свои законы и взаимоотношения.

Изучению этих законов посвятили свою деятельность Л. Пастер, И. И. Мечников, Р. Кох, Д. Ивановский, Д. А. Заболотный, Г. Рамон, А. Флемминг, Н. Ф. Гамалея и другие исследователи, основавшие микробиологию и обогатившие ее своими открытиями.

Был ли случайным тот факт, что многие, столь блестящие представители мировой науки сосредоточили свои усилия на изучении «невидимого населения планеты»? Ответа на этот вопрос и не потребуется, если мы вспомним о миллионах человеческих жизней, унесенных эпидемиями.

Понятие «микроб», что означает «ничтожно малый», объединяет множество видов живых существ — простейших, грибов, бактерий, вирусов.

Наиболее многочисленная группа микроорганизмов — бактерии. Каждая бактерия представляет собой одноклеточный организм, снабженный всем необходимым для самостоятельного существования. Бактерии, состоящие из нескольких клеток, встречаются довольно редко.

Растут и развиваются бактерии лишь в том случае, если они попадают в среду, содержащую воду и необходимые для них питательные вещества, то есть все элементы, из которых строится клетка: углерод, водород, азот, сера, фосфор и другие вещества, а также микроэлементы, участвующие в построении клетки в значительно меньших количествах,— марганец, молибден, цинк, медь, никель, кобальт, ванадий и др.

Особая роль в процессе питания бактерий принадлежит ферментам — белковым соединениям, выполняющим роль катализаторов, ускорителей обменных процессов. Одни из этих ферментов выделяются бактериями во внешнюю среду, чтобы расщепить сложные соединения на более простые и подготовить их к проникновению через клеточную стенку. Другие ферменты (таких большинство) помогают усвоить эти расщепленные вещества внутри клетки.

Условия существования бактерий весьма различны. Для большинства из них, как и для всех живых существ, необходим кислород. Но некоторые виды бактерий — анаэробы — не только обходятся без кислорода, но даже гибнут в его присутствии. А так называемые факультативно-анаэробные бактерии могут существовать и с кислородом и без него.

Весьма широк и спектр температур, при которых обитают разные виды бактерий. Одни из них — так называемые психрофилы — предпочитают низкие температуры — от 0° до +25°, другие — мезофилы — живут и развиваются при температурах от +10° до +45°С, третьи — термофилы — теплолюбивы, границы необходимых им температур составляют 28—80° С. К этой последней группе примыкают и так называемые термолатентные (устойчивые) формы бактерий, способные развиваться при температурах от +5° до +60о С. При более низких и высоких температурах, сопровождающихся недостатком влаги, бактерии, однако, не гибнут, а переходят в так называемое состояние покоя. Они теряют воду и несколько сморщиваются. При значительном увеличении жары или холода некоторые виды бактерий образуют жизнестойкие споры, защищенные плотной оболочкой.

Если к этому добавить, что микробы практически не реагируют на повышение давления вплоть до 10 000 атмосфер, то не приходится удивляться, что различные их виды нередко обнаруживают в самых на первый взгляд не подходящих для жизни условиях: на дне Мирового океана, в верхних слоях атмосферы, во льдах Арктики, в струях гейзеров и даже в теплообменниках ядерных реакторов. Впрочем, в окружающем нас мире, пожалуй, не отыскать и уголка, где не обитали бы бактерии. В среднем до 100 000 этих существ содержится в каждом кубическом сантиметре верхнего слоя почвы. Переносимые пылинками, они витают в воздухе, обитают в воде рек, морей и океанов — словом, повсюду.

Остается добавить лишь одно: по мнению многих, слова «бактерия» и «болезнь» тесно связаны, почти однозначны. Это не так. Болезнетворные патогенные бактерии составляют лишь небольшую часть видов этих существ.

Организм человека свободен от микробов (стерилен) лишь во внутриутробном состоянии. После рождения с первым вздохом, наполняющим воздухом легкие, с первым глотком молока в дыхательные пути, в желудочно-кишечный тракт новорожденного устремляются и микробы, чтобы стать его постоянными, на всю жизнь, спутниками.

Плохо это или хорошо? Прежде всего это неизбежно, но в ряде случаев и необходимо: за миллионы лет взаимного сосуществования и человек и бактерии, обитающие в кишечнике, научились вырабатывать для нас витамины, стимулировать процессы пищеварения. Называют такие бактерии симбионтами.

Ученые проводили эксперименты: в лаборатории создавались абсолютно стерильные условия для новорожденных мышей, не успевших вступить в контакт с внешним миром. Снабжаемые стерильным воздухом, не содержащим микробов, получающие столь же стерильную пищу, эти животные тем не менее отставали в росте и весе от своих собратьев, живших в обычных условиях. Многие из подопытных животных в этих сверхгигиеничных условиях оказывались попросту нежизнеспособными, и это позволило сделать вывод: без бактерий-симбионтов не обойтись.

Более 120 видов бактерий, обитающих на коже, в дыхательных путях, в полости рта, сохраняют своего рода нейтралитет, не принося нам в обычных условиях ни вреда, ни пользы. Это бактерии-комменсалы. Микробиологи внимательно изучают образ жизни и повадки этих наших попутчиков. Мы должны знать, что способны дать нам наши крохотные союзники-симбионты, до какой поры поддерживают нейтралитет бактерии-комменсалы, что может ухудшить наши взаимоотношения с ними.

Особое же внимание, естественно, уделяется третьей, наиболее опасной для нас группе микроорганизмов — болезнетворным бактериям. Тем, которые, проникая в организм, пытаются жить за его счет и вызывают инфекционные болезни.

Орган или ткань, через которые микробы попадают в организм, микробиологи называют «воротами инфекции». Разными бывают эти «ворота». Стафилококки, к примеру, могут проникать при известных условиях через кожу и слизистые оболочки на любом участке тела. Другие возбудители атакуют лишь определенные органы или ткани.

Следует учесть еще и то, что большинство микробов становится опасным для человека в состоянии так называемой вирулентности, когда по ряду причин резко возрастает их способность проникать, внедряться в ткани организма и размножаться там. Наиболее вирулентны микробы, только что покинувшие организм больного человека. И, само собой разумеется, положение тем сложней, чем больше микроагрессоров атакует здорового человека. Особенно тяжелы так называемые «массовые инфекции», название которых говорит само за себя.

Наш организм, однако, не беззащитен перед инфекцией. Если бы дело обстояло по-иному, человечество давно бы исчезло с лица земли...

Некоторыми бактерицидными, то есть направленными на уничтожение бактерий, свойствами обладает кожа. Через 10—15 минут после попадания бактерий на поверхность тела число их убывает в десятки раз. Это действует растворяющий микроорганизм лизоцим — вещество, выделяемое клетками кожи.

Гораздо большие неприятности ожидают микробов, проникших в организм. Здесь, в крови, в стенках кровеносных сосудов, легких, печени, в подкожной соединительной ткани, существуют особые клетки — фагоциты. Они атакуют незваного пришельца и поглощают его без остатка. Фагоциты могут свободно перемещаться по току крови или лимфы, но могут быть и прикрепленными к стенкам сосудов. В зависимости от этого они либо устремляются навстречу микробу-агрессору, либо терпеливо ждут, когда он проплывет мимо них, и лишь тогда захватывают и переваривают его.

Явление фагоцитоза открыл в 1883 году великий русский ученый И. И. Мечников, первый наблюдавший сражение клеток — защитников организма с микробами. Он же дал этим клеткам название — от греческого слова «фагос» — пожирающий.

В момент вторжения инфекции организм начинает вырабатывать еще один вид защитного оружия — особые белковые вещества — антитела.

Антитела появляются как реакция на внедрение не только «чужих» для организма микробов, но и любых иных чужеродных белковых тел (их называют антигенами). Как известно, организм-«хозяин» с поразительной чуткостью узнает «чужие» белки среди «своих» и беспощадно от них избавляется. Антитела, создаваемые для борьбы с этими «чужими» белками, и выносят на своих плечах основную тяжесть борьбы с микробами-агрессорами.

Но если защита нашего организма столь совершенна, чем же объяснить миллионы жертв, сопровождавшие эпидемии в прошлом? Лишь одним: вопрос «кто кого?» безоговорочно решается в пользу человека только в том случае, если у него уже есть иммунитет к данной инфекции, когда микроагрессора ждут, как старого знакомого, передовые дежурные отряды антител, а им на помощь немедленно спешат подкрепления — антитела к перенесенной ранее инфекции.

В том же случае, когда встреча с микроинфекцией происходит впервые, начинается состязание на скорость. Здесь-то фантастическая быстрота размножения микробов и оказывалась так часто решающей: иммунологическая реакция, возникавшая в организме в ответ на вторжение инфекции, просто не успевала выполнить свою защитную функцию.

Иммунитет появляется, к сожалению, лишь в конце заболевания. А что если ускорить события и небольшой, безопасной дозой инфекции вызвать легкую болезнь? Сделает ли это человека невосприимчивым к тяжелой болезни?

Такая идея возникла уже в глубокой древности, за много веков до появления самих понятий «иммунитет» и «антитело».

В 1796 году английский врач Эдвард Дженнер впервые привил мальчику коровью оспу. Позже, как оказалось, ребенку стала не страшна и натуральная оспа. Так родился метод вакцинации, который после ряда усовершенствований с успехом применяется и в наши дни.

В настоящее время для прививок, предупреждающих инфекционные болезни, применяются вакцины, изготовленные из культур, ослабленных разными способами микробов, приготовленные химическим путем из бактериальных клеток. Наряду с вакцинами в некоторых случаях это могут быть и сыворотки.

В наши дни лечение инфекционных болезней лекарствами — один из основных методов борьбы с ними. Между тем всего несколько десятилетий назад о таких лекарствах приходилось только мечтать. Известный немецкий исследователь П. Эрлих так сформулировал проблему, стоящую перед создателями антимикробных препаратов: нам необходима своего рода волшебная, магическая пуля, которая, поражая цель — болезнетворного микроба, не наносила бы ущерба организму.

Для этого, совершенно естественно, не годилось ни одно из открытых ранее противомикробных средств — кислот, щелочей, эфиров: губительно действуя на живую клетку-бактерию. Такое средство в равной степени подавляло бы живые клетки ткани организма. Лишь в 1934 году был открыт стрептоцид — первый в ряду сульфаниламидных препаратов, как бы предсказанных Эрлихом. За ним последовали сульфидин, фталазол, этазол, сульфадимезин, сульфадиметоксин и многие другие препараты.

По структуре эти средства близки к питательным веществам, потребляемым бактериями, но вместе с этим они несколько отличаются от них по составу. (Таковы, к примеру, необходимая бактериям Н-амино-бензойная кислота и ее аналог — антиметаболит стрептоцид.) Поглощая эти продукты-суррогаты, бактерии гибнут, не насыщаясь. Именно так обстояло бы дело, если бы нам предложили румяные булочки с примесью опилок и песка...

Сульфапрепаратами удалось успешно подавлять бактериальную инфекцию, вызывающую пневмонию, дизентерию, скарлатину, рожистые воспаления, ангину и многие другие болезни.

В сороковых годах появились антибиотики, по общему признанию, открывшие новую эру в медицине. Создатели этих препаратов использовали идею Л. Пастера и И. П. Мечникова — заставить бороться живое с живым: лекарствами, подавляющими жизнедеятельность микробов, стали продукты жизнедеятельности их собратьев — других микробов. Пенициллин, стрептомицин, а также открытые позже тетрациклин, эритромицин, олеандомицин и многие другие лекарства эффективно воздействуют практически на все известные виды инфекции: стрептококки, пневмококки, микобактерию туберкулеза, палочку сибирской язвы, на бледную спирохету, вызывающую сифилис, и т. д.

Рейтинг: / 8
неактуальноактуально