Советская микробиология: на страже здоровья народа. История советской микробиологической науки в биографиях некоторых её представителей
Антибиотики действительно произвели революцию в борьбе с инфекционными заболеваниями. Оказалось возможным побеждать такие болезни, которые ранее считались неизлечимыми (или почти неизлечимыми). Например, если до открытия антибиотиков от пневмонии умирало 9 из 10 заболевших ею человек, то после того, как для борьбы с эти заболеванием стали использовать антибиотические препараты, соотношение поменялось «на 180 градусов»: 9 из 10 заболевших стали выздоравливать. Стала более успешной борьба с раневыми инфекциями, туберкулёзом, менингитом, туляремией, чумой и многими другими опасными заболеваниями.
Казалось, свершилось чудо, и скоро человечество научится справляться если не со всеми, то с большинством инфекционных болезней. Однако довольно скоро врачам и учёным пришлось убедиться, что чудес на свете не бывает: у антибиотиков выявился целый спектр вредных побочных действий. Они могут вызывать аллергическую реакцию, токсикодермию, нарушение функций кровотворной, нервной систем и других органов. Антибиотики нарушают жизнедеятельность нормальной микрофлоры дыхательных путей, кишечника и мочеполовых органов. Это приводит к изменению обычных антагонистических отношений между микробами в естественных условиях. В результате этого, условно патогенные бактерии и грибки из рода Candida могут активизироваться и вызвать вторичные инфекционные процессы. Примером служат кандидозы кожи и слизистых оболочек, кандидозный сепсис, пневмонии, пиелоциститы, колиты и другие заболевания. Отмечены даже случаи рецидивов брюшного тифа и скарлатины после применения антибиотиков.
Как сейчас известно, антибиотики действуют угнетающе на иммунную систему организма человека, убивая или ослабляя различные иммунные клетки, т.е., условно говоря, с нанесением удара по врагам одновременно бьют и по своим.
В то же время микробы продемонстрировали умение приспосабливаться к действиям антибиотиков. Выше уже говорилось, что «шустрее» всех в этом отношении оказались вирусы. Их способность к мутациям очень быстро сделала бесполезным применение против них очень многих антибиотических средств. Скажем, при своём появлении с рядом вирусов могли справляться левомицетин и ауреомицин. Однако уже давно их никто не рассматривает как антивирусные средства. Террамицин применялся для лечения атипичных вирусных пневмоний. Но никто и не думает сейчас попробовать применять его для лечения COVID-19 – вируса, вызывающего пневмонию.
Но не только вирусы, но и бактериальные патогены могут становиться устойчивыми к действиям антибиотиков. Так, стрептомицин ранее широко применялся для лечения туберкулёза. Но палочка Коха приспособилась к нему, и учёные вынуждены были искать новые антибиотики для борьбы с этим опасным заболеванием. Великолепно «научились жить с антибиотиками» стафилококки. Некоторые их разновидности даже стали использовать антибиотические средства в качестве питания.
Словом, у современных учёных и врачей нареканий к антибиотикам много. Но, тем не менее, необходимо признать, что антибиотики на данный момент являются наиболее эффективным терапевтическим средством против многих инфекционных заболеваний. Они, в прямом смысле этого слова, спасли миллионы человеческих жизней и миллионы людей вернули к полноценной жизни. И, надо полагать, что верный путь заключается не в отказе от антибиотиков, а в разработке средств, нейтрализующих или уменьшающих их вредные побочные действия.
ГЛАВА II
КРАТКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ МИКРОБИОЛОГИИ
(ДОСОВЕТСКИЙ ПЕРИОД)
Микробиология – наука довольно молодая. Как самостоятельная научная дисциплина она сложилась только во второй половине XIX столетия. И начало ей положили изыскания великого французского учёного Луи Пастера, которые он проводил с конца 50-х годов XIX века. Недаром Пастера очень часто называют основоположником микробиологии.
Правда, сейчас можно встретить в научной литературе утверждения, согласно которым микробиология зародилась чуть ли не в период античности, ибо уже в те времена были высказаны предположения о том, что многие заболевания человека вызываются мельчайшими организмами. Сторонники такого удревнения истории микробиологической науки говорят о ряде этапов её развития:
1-й этап. Эвристический. От античности до изобретения Антонием Левенгуком микроскопа в последней четверти XVII века. Этот период связан, в основном, с провидческими догадками о природе ряда болезней человека (которые, как достоверно выяснилось позже, носят инфекционный характер), наблюдениями над ходом таких болезней.
2-й этап. Морфологический. Его началом считают момент изобретения Антонием Левенгуком микроскопа и произведённые им наблюдения за некоторыми микроорганизмами. Длился этот этап до середины XIX столетия. Его ещё называют описательным, потому что в это время производилось описание внешних форм микроорганизмов, их подвижности, окраски и т.п. Также была доказана патогенность ряда из них для человека.
3-й этап. Физиологический. Его начало связывают с деятельностью Пастера, т.е. отсчитывают с конца 50-х – начала 60-х годов XIX столетия. Длился он примерно до конца XIX – начала ХХ века. В этот период микробов изучали с точки зрения их физиологии.
Взгляд на инфекционный процесс как на взаимодействие микро- и макроорганизма, введённый в науку И.И. Мечниковым в конце XIX столетия и постепенно в ней утвердившийся, открыл 4-й этап развития микробиологии – иммунологический. Именно в этот период начинается активное изучение механизмов действия иммунитета человека и животных, его основ. Каким образом организм защищается от патогенных микробов? Попытки решения этого вопроса привели к фактическому выделению из микробиологии новой дисциплины – иммунологии.
Бурное развитие генетики, начавшееся с 50-х годов прошлого века, открыло новый этап (5-й) развития микробиологической науки – молекулярно-генетический, который продолжается по сей день. Успехи в области генетики микроорганизмов обусловили развитие нового направления – молекулярной генетики, являющейся основой генной инженерии. Генная инженерия внесла новые идеи и методы в проведение микробиологических исследований, в производство широкого спектра биологически активных веществ, в создание новых вакцин. Открытия и достижения, полученные на микроорганизмах, явились также основой для возникновения таких новых научных направления как молекулярная биология, молекулярная биотехнология, молекулярная вирусология, белковая инженерия и др.
К сожалению, приходится констатировать, что научно-технический прогресс не только значительно улучшил условия для борьбы с патогенами, но и сделал возможным создание новых искусственных патогенных микроорганизмов. Не приходится сомневаться, что в современном мире синтез новых болезнетворных микробов имеет место. В частности, рядом специалистов высказана мысль о рукотворности вируса COVID-19.
Приведённая выше периодизация развития микробиологической науки во многом верна. Однако нельзя не отметить, что выделение первых двух этапов – эвристического и морфологического, носит несколько натянутый характер и демонстрирует, на наш взгляд, стремление удревнить историю микробиологии.
В самом деле, вряд ли можно считать началом научной дисциплины отдельные гипотетические догадки (пусть и подтвердившиеся впоследствии) и наблюдения за ходом заболеваний, оказавшихся, как выяснилось позднее, инфекционными (это о так называемом эвристическом этапе). Наблюдение за строением некоторых микроорганизмов и их описание тоже с большой натяжкой можно считать началом микробиологии как самостоятельной науки (это о так называемом морфологическом этапе). К тому же, в ходе так называемого физиологического этапа микроорганизмов было открыто и описано куда как больше.
Словом, мы остаёмся на «классической» точке зрения: микробиология появилась в начале второй половины XIX века. Основоположником её был Луи Пастер. Всё что было до этого – предыстория микробиологической науки. Предыстория, которая есть у любой научной дисциплины. Так, предысторией химии были века существования алхимии.
Представления о том, что целый ряд болезней человека может вызываться мельчайшими микроорганизмами, действительно родились в период античности – в Древней Греции. Конечно, представления эти носили чисто гипотетический характер. Ни подтвердить, ни опровергнуть их люди тогда не могли.
Нельзя не отметить, что иногда мысль о мельчайших живых возбудителях некоторых человеческих болезней ошибочно приписывается «отцу медицины» Гиппократу. Увы, он ничего такого не говорил. Гиппократ полагал, что причинами заразных болезней являются ядовитые испарения воздуха. О причинах же этой ядовитости он предположений не высказывал.
Гениальное прозрение принадлежит другому древнему греку – философу Демокриту. Читатель, конечно же, помнит, что Демокрит высказал провидческую мысль о существовании мельчайшей частицы вещества, которую он назвал атомом, что в переводе с греческого означает «неделимый». Через столетия предположение Демокрита подтвердилось, и учёные (физики и химики) совершенно справедливо дали мельчайшей частице вещества то название, которое предложил древнегреческий философ, т.е. «атом». Но силой мысли Демокрита, позволявшей ему логическим путём приходить к выводам, которые эмпирически подтвердились спустя многие века, могут восхититься также медики и микробиологи. Вот что писал философ о причинах заразных болезней: «Некие мелкие животные, которые не воспринимаются нашим зрением и которые через посредство воздуха входят внутрь нашего тела через рот и нос, порождают тяжёлые болезни» [69; 112].
Интересное наблюдение сделал древнегреческий историк Фукидид. Когда в Афинах свирепствовала чума, он заметил, что за больными и умирающими могли ухаживать «только те, кто уже переболел чумой, так как никто не заражался вторично» [45; 39].
Увы, дальше умозрительного признания живой природы возбудителей инфекций античная наука пойти попросту не могла – уровень научно-технического развития был для этого далеко недостаточен.
Пришедшая на смену античности эпоха Средневековья ещё в меньшей степени способствовала развитию научных представлений о причинах и путях распространения инфекций. На территории Западной Европы достижения науки Древней Греции и Древнего Рима были основательно забыты. Наступили так называемые «Тёмные века» с их невежеством и религиозным мракобесием.
Античная научная мысль теплилась и развивалась в тот период на мусульманском Востоке. Поэтому не случайно, что знаменитый восточный врачеватель Ибн Сина (Авицена) (980 – 1037), не раз сталкивавшийся и боровшийся в своей лечебной практике с инфекционными болезнями, написал в трактате «Канон врачебной науки» о том, что причиной чумы, оспы и ряда других болезней являются невидимые простым глазом мельчайшие живые существа, передающиеся через воздух и воду. Мысль, как мы видим, аналогична мысли, высказанной Демокритом.
Вместе с награбленным добром и инфекционными болезнями, которых и в самой Европе было хоть отбавляй, крестоносцы принесли европейцам значительный пласт античного знания, а также те достижения восточных учёных, которые эти античные знания развивали и обогащали. Последовавшая эпоха Возрождения характеризовалась значительным интересом к наукам. Начали быстро развиваться физика, химия, математика, астрономия, медицина. Развивавшиеся внутри феодального строя новые, капиталистические, общественно-экономические отношения привели к ряду буржуазных революций (голландской, английской, Великой французской). Победившие революции, в свою очередь, способствовали бурному развитию промышленности, техники, естественных и точных наук, что получило название промышленной революции конца XVI – XVIII веков.
Однако всё это первоначально слабо отражалось на развитии микробиологии (вернее будет сказать, микробиологической составляющей медицины). Причина, в общем-то, ясна: «не было» предмета изучения, точнее, данный предмет тогда попросту не научились видеть. Так, ещё в XVI веке известный итальянский учёный Фракасторо писал о том, что распространение инфекций зависит от контагия (т.е. заразного начала, передающегося здоровым людям от больных путём соприкосновения через воздух и вещи). Но какова природа этого контагия – оставалось только гадать. Попутно заметим, что термин «контагий» (от латинского «contagium» – прикосновение, зараза) вошёл в современные микробиологическую и эпидемиологическую науки в несколько изменённом виде. Сейчас говорят о контагиозности, под которой понимают свойство инфекционных болезней передаваться от больных организмов здоровым, и контагиозном индексе, который показывает степень заразительности отдельных инфекционных болезней (определяется путём подсчёта среднего числа заболевших из 100 человек, соприкасавшихся с больным).
Дело сдвинулось с мёртвой точки, когда в Европе научились изготавливать увеличительные стёкла и, использовав их, создали оптический микроскоп. Как правило, всё это связывают с именем Антония Левенгука. Однако это не совсем так. Ещё в 1590 году, т.е. за 42 года до рождения Левенгука, шлифовальщики стекла братья Янсен изготовили первые линзы и собрали первый (крайне несовершенный) микроскоп. Бесспорными же заслугами Левенгука является то, что он усовершенствовал изготовление линз (в конечном итоге, ему удалось добиться увеличения в 300 раз), создал более совершенную, чем у братьев Янсен, конструкцию микроскопа и, наконец, первый разглядел в него микробов.
Левенгук был весьма далёк от медицины, совершенно не ломал голову над причинами возникновения и передачи заразных болезней и никаких медицинских целей перед собой, шлифуя линзы, собственно, не ставил. Первоначально его заинтересовало строение льняного волокна. Его-то он и захотел изучить, а для этой цели отшлифовал несколько грубых линз. Покончив с указанным «исследованием», Левенгук начал из чистого любопытства рассматривать через увеличительные стёкла всё, что попадалось под руку: воду из пруда, человеческую слюну, кровь, зубной налёт и многое другое. Одновременно он продолжал улучшать отшлифовку своих линз. Кстати, он их назвал микроскопиями. А устройство, их использовавшее, получило название микроскопа. Это, в общем-то, праздное любопытство позволило Левенгуку установить, что во всех рассматриваемых им средах живут мельчайшие живые существа, которые он назвал «animalcula», что дословно переводится как «маленькие звери», «маленькие животные».
Результаты своих наблюдений над «анималькулями» Левенгук стал отправлять в Лондонское королевское общество, которое их публиковало. А в 1695 году Левенгук самостоятельно издал книгу «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком», где «маленькие животные» были описаны с точки зрения их формы, подвижности, окраски. Пытливый голландец был убеждён, что микроорганизмы устроены так же, как и макроорганизмы, т.е. имеют органы пищеварения, дыхания, передвижения (ножки и хвостики) и т.д.
Открытие Левенгука привлекло всеобщее внимание. Как мы помним, от момента его деятельности по изучению микробов и отсчитывается т.н. морфологический (или описательный) период микробиологии (а точнее сказать – её предыстории), продолжавшийся с конца XVII до середины XIX века. Именно в его ходе был накоплен тот первичный практический материал, основанный на непосредственном наблюдении, который и сделал возможным появление микробиологии как науки.
Хотя, конечно, объективно говоря, чрезмерно плодотворным этот период назвать нельзя. Просто потому, что оптические приборы того времени мало что позволяли разглядеть. Они зачастую даже не давали возможности отличить один вид микробов от других. А уж о том, чтобы изучать с их помощью внутреннее строение микроорганизмов, и речи не шло.
Ярчайшей «звездой» морфологического периода предыстории микробиологии стал русский врач и учёный-эпидемиолог Данила Самуилович Самойлович (1742 – 1810). Особенно плодотворной была его выдающаяся деятельность по борьбе с чумой. Он, полковой лекарь, впервые столкнулся с этой страшной болезнью в 1768 году в одной из турецких деревушек во время русско-турецкой войны 1768 – 1774 годов. Вся его последующая жизнь была посвящена стремлению одолеть «чёрную смерть», спасти от неё людей. Самойлович предложил дезинфекцию вещей больных чумой и профилактические меры против этого заболевания (в частности, пытался делать прививки ослабленным «ядом язвенным»; заметим – за 25 лет до противооспенных прививок Дженнера). Он упорно старался обнаружить и описать возбудителя чумы, считая его живым агентом и отрицая теорию, по которой чума происходит от неких миазмов. Однако последнее ему не удалось из-за несовершенства и слабости тогдашних микроскопов (достаточно сказать, что только через 84 года после смерти Д.С. Самойловича, в 1894 году, швейцарский врач и учёный-микробиолог Йерсон смог «засечь» чумную палочку в микроскоп куда как более мощный, чем те, которыми располагал, борясь с чумой более века назад, его русский коллега).
Труды Самойловича о чуме и борьбе с ней получили широкую известность, издавались за границей. Он был избран членом 12 иностранных академий. Увы, власти России (ни Екатерина II, ни Павел I, ни Александр I) не оценили заслуг своего соотечественника. Да его ли одного…
В морфологический период развития микробиологии было сделано и великое открытие Дженнера, ставшее основой теории вакцинации, т.е. создания у человека или животного искусственного активного иммунитета против той или иной болезни.
Британский врач Дженнер в конце XVIII века предложил прививку от натуральной оспы. Делать её он предполагал гноем людей, переболевших коровьей оспой.
Здесь необходимо сделать некоторые пояснения.
Оспа – один из страшнейших «бичей» человечества. Вплоть до XIX и даже ХХ столетия эта болезнь убивала или обезображивала миллионы людей.
Естественно, люди пытались от неё защититься. Ещё в средние века в странах Востока (Персии, Китае, Белуджистане, Сиаме) было замечено, что переболевшие оспой и оставшиеся при этом в живых повторно не заражаются. Восточные медики, исходя из этого факта, по сути, пришли к идее предохранительных прививок от оспы: кололи определённые участки кожи заражёнными иглами или же вводили в нос оспенные корочки.
К XVIII веку эти способы профилактики заражения оспой были в Европе известны. Здесь их называли «вариоляции».
Однако вся штука заключалась в том, что противооспенные вариоляции являлись делом далеко небезопасным. Никакой гарантии того, что человек, которого прививали подобным образом, не заразится по-настоящему, не было.
Кстати, заметим попутно, что вариоляции считались средством защиты (хотя и ненадёжным) только именно против натуральной оспы. Поэтому предложенный Данилой Самойловичем подобный же способ защиты от чумы наделал тогда в Европе много шума. Да, в то время противочумные прививки оказались малоэффективными, причём по той же причине, по которой были опасны противооспенные вариоляции: наука того времени попросту не позволяла обеспечить прививку материалом, в котором содержался бы гарантированно ослабленный патоген. Не мог Самойлович уверенно отделить «доброкачественный яд язвенный» от «вирулентного яда язвенного» (термины «вирулентность», «вирулентный» в то время уже использовались; употреблял их в своих трудах и Самойлович). Не могли восточные и перенявшие их опыт европейские врачи гарантировать, что заражённые иглы, которыми они кололи пациентов, или оспенные корочки, которые они вводили им в нос, не вызовут болезни вместо того, чтобы защитить от неё.
Но Д.С. Самойлович, тем не менее, дал теоретическое обоснование возможности прививок против инфекционных болезней вообще, а не только против оспы. Дженнер же четверть века спустя на практике подтвердил (опять же на примере оспы) возможность безопасного прививания, дающую очень большой процент защиты от заболевания.
В отличие от восточных врачей, Дженнер решил прививать своих пациентов не материалами, содержащими патоген натуральной оспы, а материалами людей, переболевших коровьей оспой.
Вообще, вирус коровьей оспы – «родственник» вируса оспы натуральной. Это зооноз, т.е. от коров человек может заразиться этой болезнью. Но для него она несмертельна и не обезображивает человека так, как это делает её «чисто человеческая» «родственница»7.
К идее подобной прививки Дженнер пришёл благодаря народному опыту. Оказывается, английские крестьяне давно приметили, что переболевший коровьей оспой человек, как правило, уже не заражается натуральной оспой. Врач решил проверить опытным путём это народное убеждение. В 1796 году он сделал прививки гноем больных коровьей оспой доярок нескольким пациентам. Выяснилось, что последние приобрели почти полный иммунитет к оспе натуральной. Как выяснилось? Очень просто: Дженнер после прививания попытался заразить их натуральной оспой. Да, вот так: научного подвига этот доктор не совершил, ибо свою идею опробовал не на себе, а на других. Но для этих других всё окончилось благополучно. А после действительно великого открытия, сделанного Дженнером, все препараты, с помощью которых можно искусственно вызывать активный иммунитет в организме человека или животного, называют вакцинами (от латинского слова «vacca» – корова). Сам же процесс введения таких препаратов именуется вакцинацией. Слово «вариоляция» перестало употребляться.
И тем не менее, как уже отмечалось, несмотря на ряд великих открытий, выдающиеся достижения и прозрения, в морфологический период микробиология была оторвана от повседневной практической деятельности человека и носила описательный характер.
Положение резко меняется с середины XIX века. Рост промышленности, усовершенствование оптических приборов, развитие естественных наук позволили микробиологам того времени от описания отдельных форм микробов перейти к изучению их физиологии и биохимии, а следовательно, к глубокому изучению роли микробов в промышленности, сельском хозяйстве, возникновении и распространении инфекционных болезней. Фактически именно тогда микробиология и становится самостоятельной наукой, а не просто разделом медицины и биологии. С этого времени началось её быстрое развитие как в теоретическом, так и в практическом направлении.
К данному периоду относится замечательная деятельность французского учёного Луи Пастера (1822 – 1895) – общепризнанного основателя микробиологической науки.
Пастер доказал, что микробы отличаются друг от друга не только формой, но и жизнедеятельностью. Он получил микроорганизмы в чистых культурах, определил их роль в процессах брожения (открыл анаэробиоз) и доказал, что заразные болезни вызываются различными микробами. Пастером были приготовлены вакцины против сибирской язвы и бешенства, сыгравшие большую роль в борьбе с этими заболеваниями. Работы Пастера о невозможности самопроизвольного зарождения микробов8 послужили теоретической предпосылкой для развития стерилизации и дезинфекции. Принцип, выдвинутый Пастером (кратковременный прогрев продуктов до температуры 70 – 80 градусов), названный впоследствии его именем – пастеризацией, был использован в промышленности, и на его основе возникло производство консервов.
Открытия Пастера привлекли внимание учёных и прогрессивной общественности всего мира. В 1888 году на средства, собранные по международной подписке, в Париже был основан Пастеровский институт. В работе этого института участвовали учёные разных стран. По типу Пастеровского института стали создаваться подобные научные учреждения и в других странах.
Период развития микробиологической науки, который начался с работ Пастера и продолжался, примерно, до начала ХХ века неофициально именуется «золотым веком» микробиологии, а также «героическим веком».
Почему «золотым»?
Дело в том, что в тот период открытия следовали одно за другим. Учёные «вылавливали» возбудителей инфекционных болезней, вели плодотворные исследования их строения, физиологии и биохимии, изыскивали средства борьбы с ними: появлялись вакцины, сыворотки и даже первые химиотерапевтические препараты
Результаты были действительно впечатляющими. Можно сказать, что как среди учёных-микробиологов, так и среди просвещённых слоёв населения, которые понимали, о чём речь, господствовал своего рода научный оптимизм: казалось, что недалёк день, когда человечество, изучив всех возбудителей инфекционных заболеваний, научится успешно с ними бороться. Профессия учёного-микробиолога была окружена романтическим ореолом. «Охотники за микробами» – так называли микробиологов люди, так называли они себя сами.
