Советская микробиология: на страже здоровья народа. История советской микробиологической науки в биографиях некоторых её представителей
Да, благородная цель полной победы над инфекционными заболеваниями казалась близка, ощутима, уже видна… Увы, видна она оказалась, как виден горизонт…
Почему это время называлось ещё и «героическим веком» микробиологии?
Очень просто: романтизм романтизмом, но работа с болезнетворными микробами «лицом к лицу» всегда была и остаётся делом очень опасным. «Зараза», от которой обычный человек бежит, боясь за своё здоровье и даже жизнь, микробиологов, наоборот, к себе привлекает. Множество учёных тогда доказывали болезнетворность тех или иных обнаруженных микроорганизмов на себе самих, на себе испытывали сыворотки и вакцины, заражая себя до (в случае сывороток) или после (в случае вакцин) их введения. Микробиологи из разных стран бросались в очаги вспыхнувших эпидемий, стараясь спасти человеческие жизни и установить источник инфекции.
Множество честных и отважных учёных пожертвовали тогда своей жизнью. Большие открытия «золотого века» шли рука об руку с немалыми потерями «века героического».
Приведём ряд фактов работы микробиологов той эпохи.
В 1874 году в России Г.Н. Минх (1836 – 1896) заразил себя кровью больного возвратным тифом, доказав тем самым, что возбудитель этого заболевания циркулирует в крови. Также Г.Н. Минх высказал свои соображения о роли насекомых в передаче тифов (это было подтверждено только через 30 с лишним лет: французские исследователи Неттер и Туано, анализируя вспышку сыпного тифа во Франции в 1892 – 1893 годах, также пришли к выводу, что тиф распространяется вшами; в 1908 году русский учёный Н.Ф. Гамалея на основании эпидемических данных утверждал, что сыпной тиф заразен только при наличии вшей; наконец, в 1909 году французский врач Ш.Ж. Николь в опытах на обезьянах доказал, что платяная вошь – переносчик сыпного тифа). Позже Г.Н. Минхом было установлено, что две формы сибирской язвы – лёгочная и кишечная – имеют единое происхождение, т.е. вызываются одним возбудителем.
В 1876 году другой русский врач и учёный-микробиолог О.О. Мочутковский (1845 – 1903) повторил научный подвиг Г.Н. Минха. Им был обнаружен возбудитель сыпного тифа в крови больного. Для проверки правильности своего открытия О.О. Мочутковский заразил себя кровью больного. В результате, был не только открыт возбудитель этой опасной болезни (позже он получил название риккетсии Провачека), но и доказано, что он циркулирует в крови.
Кстати, само название «риккетсия Провачека» было дано возбудителю сыпного тифа в честь двух учёных, погибших при исследовании этой болезни – Риккетса и Провачека.
В 1880 году французский врач Ш.Л. Лаверан (1845 – 1922) в Алжире при исследовании крови больного солдата открыл возбудителя малярии – простейшего паразита – малярийный плазмодий. Но Лаверну остался неизвестным полный цикл развития этого паразита.
Только спустя почти 20 лет английский военный врач Р. Росс (1857 – 1932) в Индии нашёл в крови птиц кровяного паразита, аналогичного обнаруженному Лавераном, и выяснил, что он передаётся через укус комаров. Последнее обстоятельство навело Росса на мысль о наличии подобного цикла в случае малярии. Итальянский зоолог Б. Грасси подтвердил предположение Росса и в 1899 году описал весь сложный цикл развития малярийного плазмодия.
В 70 – 80-х годах XIX века кубинский врач К.Х. Финлей (1833 – 1915) пришёл к выводу, что переносчиком жёлтой лихорадки является комар. Финлей предложил эффективную систему профилактических мероприятий по борьбе с этим заболеванием.
Работы Росса и Финлея легли в основу исследований жёлтой лихорадки американским военным врачом У. Ридом (1851 – 1902). Сотрудники Рида дали искусать себя комарам, которые перед этим насосались крови больных лихорадкой, а врач Дж.У. Лэзир (1866 – 1900) умер от этой болезни.
Большое значение для развития микробиологии в этот период имели исследования немецкого учёного Роберта Коха (1813 – 1910). Им был предложен и успешно применялся ряд специальных методов техники микробиологических работ: введены в лабораторную практику плотные питательные среды (желатина, свёрнутая сыворотка, картофель), что обеспечило возможность получения изолированных колоний, а следовательно, и выделения одного вида бактерий (чистых культур) значительно быстрее, чем это делалось до этого; стали использоваться красители для окраски микробов. Кох и его ученики усовершенствовали технику микроскопирования (конденсор Аббе и иммерсионные объективы).
В 1882 году Кох открыл возбудителя туберкулёза (микобактерию), которого в его честь назвали палочкой Коха. Через год, в 1883 году, им был открыт возбудитель холеры – холерный вибрион.
Для борьбы с туберкулёзом Кох разработал препарат туберкулин. Однако на практике он себя не оправдал, зато оказался хорошим диагностическим средством (прививка Манту) и помог в создании ценных противотуберкулёзных препаратов.
Нельзя не отметить, что в каких-то вопросах Кох заблуждался. Так, например, он отстаивал позицию о постоянстве и неизменяемости микробных видов (т.е. отрицал микробные мутации), был сторонником этиологической трактовки инфекционного процесса, согласно которой микробу придавалось основное значение в развитии инфекции, а роль макроорганизма приуменьшалась.
Эти ошибочные, как ясно сейчас, воззрения вполне объяснимы, учитывая уровень микробиологических знаний того времени и существовавшие методы исследований. Но, несмотря на указанные ошибки, Роберт Кох с полным основанием считается одним из основоположников микробиологии (наряду с Пастером и Мечниковым).
Кох оставил плеяду учеников, которые и сами стали заметными фигурами в микробиологической науке: Беринг, Эрлих, Петри, Гафка, Пфейфер, Колле, Шаудин и ряд других. Немецкая школа микробиологии, у истоков которой стоял Кох, была одной из мощнейших: по результативности работы, разработке системных подходов к решению проблем, количеству блестящих учёных она стоит в одном ряду с французской и русской школами.
Но, безусловно, «клеить» какой-то «национальный ярлык» к достижениям микробиологии того времени не стоит. Учёные разных национальностей учились друг у друга (так знаменитый японский микробиолог Китадзато был учеником Коха, многие русские учёные с полным основанием могут считаться учениками и сотрудниками Пастера – С.Н. Виноградский, Н.Ф. Гамалея, В.А. Хавкин и ряд других). Они боролись плечом к плечу против эпидемий и работали рядом в научных учреждениях: Пастеровском институте, институте Коха и др. Нередко параллельно, даже не ведая об этом, микробиологи разных стран разрабатывали одну и ту же проблему или схожие проблемы и практически одновременно приходили к одинаковым результатам. Наработки одних, пусть даже закончившиеся в конечном итоге неудачей, служили в ряде случаев основой для исследований других. И эти другие добивались успеха.
Не будет преувеличением сказать, что тогда среди учёных-микробиологов разных стран господствовал дух сотрудничества, а не соперничества. Идеалом же было служение всему человечеству.
Факты научной истории прекрасно иллюстрируют вышесказанное.
Неудача Коха в разработке противотуберкулёзной вакцины (туберкулина), тем не менее, дала достаточный материал для работы двум ученикам Пастера – Альберу Кальметту и Шарлю Герену. Их усилия увенчались успехом. Результатом работы этих исследователей человечество пользуется до сих пор – знаменитая противотуберкулёзная вакцина БЦЖ (БЦЖ – русская транскрипция названия препарата, образованного от заглавных букв фамилий его создателей, т.е. «Бацилла Кальметта и Герена»; пожалуй, по-русски правильнее бы было транскрибировать как БКГ).
В конце 80-х – начале 90-х годов XIX столетия началось исследование микробных токсинов. В 1988 – 1890 годах ученики Пастера Э. Ру и А. Йерсон получили дифтерийный токсин. В 1890 году ученик Коха Э. Беринг открыл лечебные свойства антитоксических сывороток. Заметим, до Беринга серотерапия известна не была, микробиологи применяли только вакцинацию (преимущественно вакцинопрофилактику, но также и вакцинотерапию (как в случае с бешенством)). Антитоксичное свойство сыворотки животных Беринг открыл, вводя собакам и морским свинкам неоднократно малые дозы дифтерийного или столбнячного токсина. Последний был получен в чистом виде другим учеником Коха японцем Китадзато. Уже в 1892 году эти учёные изготовили и начали применять на практике противодифтерийную сыворотку. Однако в ряде случаев сыворотка Беринга – Китадзато оказалась неэффективной. Тогда за дело вновь взялся Эмиль Ру и усовершенствовал технологию получения антидифтерийной сыворотки: он стал получать её из крови лошадей. Сыворотка Ру показала на практике блестящие результаты, о чём учёный сообщил на медицинском конгрессе в Будапеште в 1894 году. Этот год и считается началом эпохи серотерапии. Теперь речь шла уже не только о предупреждении болезней посредством вакцин, но и о лечении и спасении уже заболевших людей.
Примерно с начала 90-х годов XIX века ряд учёных занимались проблемой получения вакцины против брюшного тифа. Среди этих учёных были французы Видаль, Грубер, Шантомесс, англичанин Райт, немцы Пфейфер и Колле, русский микробиолог Хавкин. Естественно, что такая работа основывалась, прежде всего, на тщательнейшем изучении возбудителя брюшного тифа – бактерии-палочки. Её открыл и описал ещё в 1880 году микробиолог Эберт. Однако и после этого брюшной тиф считался только кишечным заболеванием. Но к началу 90-х годов исследователям удалось установить, что палочки брюшного тифа циркулируют в крови заболевших им людей. Данное обстоятельство и навело работавшего тогда в Пастеровском институте Владимира Хавкина на мысль о создании брюшнотифозной вакцины. Оказавшись в Англии, он поделился своей идеей и наработками с английским военным врачом и микробиологом Райтом. Тот продолжил работу Хавкина.
Занимавшиеся этой же проблемой Видаль и Грубер установили, что кровь тифозного больного агглютинирует, т.е. склеивает, микробы тифа. Это, во-первых, дало возможность улучшить диагностику брюшного тифа, а во-вторых, означало, что учёные открыли один из видов антител, вырабатываемых человеческим организмом в ответ на внедрение в него антигена, – антитела-агглютинины.
Райт, изучавший параллельно с брюшным тифом мальтийскую лихорадку, вскоре обнаружил явление агглютинации и при этой болезни.
Видалю и Шантомессу первыми удалось получить брюшнотифозную вакцину. Однако они испытали её только на животных и дальше не продвинулись. Райт же в 1898 году смог провести клинические испытания своей вакцины и начал применять её в медицинской практике. Примерно в это же время Пфейфер и Колле достигли такого же результата в Германии.
В 1892 году русский ботаник Д.И. Ивановский открыл существование вирусов. А в 1895 году голландский учёный Бейеринк, не будучи знаком с открытием Ивановского, самостоятельно установил существование вирусов.
Примерно в 1903 году русский микробиолог и эпидемиолог Д.К. Заболотный открыл возбудитель сифилиса – бледную спирохету. Но, желая перепроверить свои результаты, не стал публиковать сообщение об этом. В итоге, пальма первенства осталась за немецкими исследователями Шаудином и Гофманом, которые в 1905 году заявили об открытии возбудителя сифилиса.
Ещё в 1898 году русский микробиолог Н.Ф. Гамалея открыл явление бактериофагии, показав, что густая взвесь сибиреязвенных палочек в дистиллированной воде может просветляться и приобретать способность растворять бактерии. Выяснить причину этого явления у Н.Ф. Гамалеи не было тогда возможности – увидеть вирус-бактериофаг в оптический микроскоп он не мог. Поэтому Николай Фёдорович предположил существование неких веществ, которые он назвал «бактериолизины», т.е. «растворители бактерий».
Только семнадцать лет спустя, в 1915 году, английский бактериолог Творт столкнулся с подобным явлением: наблюдая за поколениями бактерий, он обнаружил, что некоторые из них как бы окружаются туманом и исчезают. К тому времени о вирусах было известно уже гораздо больше, чем в 1898 году, и Творт предположил, что гибель бактериальных колоний вызывается вирусами, которые паразитируют на бактериях. На этом Творт остановился, т.е. ушёл, в принципе, не дальше Гамалеи.
Наконец, в 1917 году канадский бактериолог д’Эрель, повторив открытия Гамалеи и Творта, подверг явление бактериофагии систематическому изучению. Он принял предположение Творта о вирусной природе этого явления (и оказался совершенно прав). Собственно, и само название бактериального вируса – «бактериофаг» (пожирающий бактерии») принадлежит д’Эрелю.
В 1894 году ученик Пастера Александр Йерсон открыл возбудителя чумы – бактерии-палочки. Почти одновременно самостоятельно в Японии чумную палочку обнаружил ученик Коха Китадзато. Однако было спорным, обе ли известные формы чумы – бубонная и лёгочная – вызываются этим возбудителем. И Йерсон, и Китадзато «выловили» чумную бактерию из материалов бубонной чумы. Также оставался неясным ещё ряд вопросов: пути передачи чумы от человека к человеку (на расстоянии, через воздух, или при непосредственном соприкосновении), причины возникновения чумных эпидемий. Эти вопросы были решены в период с 1897 по 1912 гг. русскими учёными В.К. Высоковичем, Д.К. Заболотным и И.А. Деминским. Последний, заразившись в ходе исследования лёгочной чумой, скончался.
Открытие возбудителя чумы позволило Йерсону разработать противочумную сыворотку, которая оказалась весьма эффективной при бубонной чуме (снижала смертность при этой болезни с 85 до 30%, т.е. почти втрое). К сожаленью, сыворотка была совершенно недейственной при лёгочной чуме.
Русский микробиолог В. Хавкин создал в то же время противочумную вакцину, которую он получал из старых чумных бактерий, убитых нагреванием. Эту вакцину отважный учёный испытал на себе. Вакцина Хавкина показала высокую эффективность.
С конца XIX столетия микробиологи начали активное изучение защитных сил организма, что означало, по сути, зарождение новой науки – иммунологии.
У её истоков стояли два микробиолога – Илья Мечников и Пауль Эрлих.
О научных противоречиях между этими двумя учёными мы уже упоминали в предыдущей главе. Несколько ниже ещё поговорим о И.И. Мечникове. Сейчас же уделим внимание Паулю Эрлиху.
П. Эрлих (1854 – 1915) – ярчайший представитель немецкой микробиологической школы.
Он учился в университетах Бреславля (Бреслау, ныне – польский Вроцлав) и Страсбурга. После их окончания долгое время работал в Берлине, в институте Коха. Поэтому Эрлиха с полным основанием можно называть учеником Коха. Работая под руководством последнего, Эрлих создал первую в мире серологическую контрольную станцию. Затем основал и возглавил институт экспериментальной терапии во Франкфурте-на-Майне, который сейчас носит его имя.
Эрлихом было открыто новое перспективное направление в медицине – химиотерапия. Работая с конца XIX века над поиском химических веществ, которые могли бы уничтожать патогенных микробов в организме, не нанося вред или причиняя минимальный вред последнему, Эрлих получил препарат атоксил (этоксил) на основе мышьяка. Случилось это в 1906 году. Препарат оказывал эффективное воздействие на трипаносому (возбудителя сонной болезни) и бледную спирохету (возбудителя сифилиса), однако был сильно токсичен и для человеческого организма. Годы работы над усовершенствованием атоксила (в ходе которой появились промежуточные препараты – «препарат 418» и «препарат 606») завершились успехом в 1909 году. Химиотерапевтическое средство против сифилиса и сонной болезни Эрлих назвал сальварсаном (что означает «спасающий мышьяком»). Спустя некоторое время сальварсан был учёным усовершенствован, и появился новый препарат «неосальварсан».
Ученики и последователи Эрлиха, немецкие микробиологи Котэ, Дрессель и Хейман, продолжали дело своего учителя по разработке химиотерапевтических средств. В 1916 году, уже после смерти Эрлиха, ими был получен препарат эффективный против сонной болезни (в большей степени, чем сальварсан и неосальварсан) и чумы крупного рогатого скота (заметим, болезни, имеющей вирусную природу).
Однако открытие химиотерапии – не единственная заслуга Эрлиха. Он также считается одним из основоположников иммунологии (наряду с И.И. Мечниковым). «…В концептуальном плане Эрлих сделал для иммунологии за всю историю существования этой науки более, чем кто-либо ещё», – такое высказывание о деятельности учёного в данной области можно прочесть [47; 3]. Если даже это и преувеличение, то очень незначительное.
Собственно, именно Эрлих открыл антитела – специфические молекулы, которые образуются в сыворотке крови в ответ на внедрение патогена. Исследователь полагал, что антителам принадлежит главная роль в защите человеческого организма от инфекций, и, следовательно, основным видом иммунитета для человека является приобретённый. Его теория получила название теории гуморального иммунитета. За её разработку Эрлих получил в 1908 году Нобелевскую премию.
* * *
В предыдущей части главы, рассказывая о достижениях микробиологии во второй половине XIX – начале XX века, мы, естественно, не могли не упомянуть имён некоторых русских микробиологов, поскольку труды и достижения наших учёных того периода были неотъемлемой составляющей развития мировой микробиологической науки. Однако изложение намеренно было построено нами таким образом, чтобы об отечественной микробиологии дореволюционного периода и её представителях поговорить отдельно и более подробно. Подобный шаг вполне оправдан, учитывая основную тему нашей книги – история советской микробиологии, поскольку дореволюционная русская микробиологическая наука – это та основа, тот фундамент, на котором потом развивалась отечественная советская микробиология.
«В период “золотого века” микробиологии (вторая половина XIX века) в Европе было по меньшей мере два места, куда стремились попасть люди для того, чтобы совершенствовать свои знания в науке микробиологии: Париж (Л. Пастер) и Берлин (Р. Кох)» [29; 419].
С подобным утверждением авторов статьи «Ученики Пастера из России» («Инфекция и иммунитет», 2018 г., Т. 8) трудно спорить. Действительно, Пастеровский институт в Париже и институт Коха в Берлине были мировыми научными центрами, в которых проходили стажировку и работали микробиологи из многих стран мира, а французская и немецкая школы микробиологии были сильнейшими, давшими плеяды замечательных исследователей.
Стажировались и работали в Пастеровском институте и институте Коха и русские учёные.
В то же время русская микробиологическая школа также занимала ведущие позиции. Её представители стояли у истоков развития этой науки и обогатили её своими открытиями.
Не лишним будет сказать, что научное заведение, подобное Пастеровскому институту, возникло в России всего двумя годами позже, чем во Франции: в 1890 году в Санкт-Петербурге был открыт медико-биологический исследовательский центр – Императорский Институт экспериментальной медицины (ИИЭМ или просто ИЭМ). Основателем и попечителем института выступил принц А.П. Ольденбургский, который пригласил в ИЭМ лучших специалистов того времени. Профиль ИЭМ был шире, чем у Пастеровского института. Если последний занимался микробиологическими проблемами, то первый, имея задачу проводить «практическое применение способов борьбы с заболеваниями и последствиями оных», включал несколько специальных отделов, из которых непосредственно на микробиологии был сосредоточен только один. Отделы института были следующими: физиологический (во главе стоял И.П. Павлов), химический (М.В. Ненцкий), бактериологический (т.е. именно он и занимался микробиологией) (С.Н. Виноградский), патологической анатомии (Н.В. Усков), сифилидологии (Э.Ф. Шперк) и эпизоотологии (К.Я. Гельман).
В состав института вошла Петербургская пастеровская станция, основанная в 1886 году тем же принцем А.П. Ольденбургским. А в 1897 году на его базе создаётся «Особая комиссия для предупреждения занесения чумной заразы и борьбы с нею в случае её появления в России» (КОМОЧУМ), при которой работала противочумная лаборатория в форте Александра I в Кронштадте (т.н. «Чумной форт»).
Примечательно, что Институт экспериментальной медицины изначально создавался и финансировался российским правительством, что видно как из его официального названия, так и из имени его основателя и попечителя (принц Ольденбургский – член царской фамилии). Напомним, что открытый в 1888 году Пастеровский институт создавался на деньги, собранные по международной подписке (между прочим, российское императорское правительство перечислило на открытие института 100 000 франков; это был, пожалуй, крупнейший взнос; всего было собрано немногим более 2 миллионов франков). Признание и поддержку французского правительства Пастер получил только к концу жизни. Именно тем, что и его лаборатории, и его институту приходилось заниматься, говоря современным языком, самофинансированием, объясняется столь странное для такого крупного учёного пристальное внимание к финансовым вопросам. Несмотря на неприятие всего немецкого после франко-прусской войны 1870 – 1871 гг., Пастер публично признавал, что уровень государственной поддержки науки и образования во Франции и Германии несопоставимы, и первой в этом вопросе очень далеко до второй.
Но вернёмся в Россию.
Безусловно, нельзя назвать поддержку науки вообще, а медицины и микробиологии в частности, имевшую место в Российской империи в последние три десятилетия её существования, достаточной. Это было далеко не так. Но и утверждать, что царское правительство вообще её не оказывало – грешить против исторической истины.
Во всяком случае, на примере создания Императорского Института экспериментальной медицины можно сделать вывод, что микробиология в России примерно за тридцать лет до Великой Октябрьской Социалистической революции обрела какую-то государственную поддержку. Уже сложившаяся русская микробиологическая школа получила возможности для более благоприятного развития.
Что же касается периода времени с середины 60-х до середины 80-х годов XIX столетия, то тогда микробиологию в России «двигали» энтузиасты. Но, в общем-то, мы видели, что подобный этап своего развития микробиология прошла и в других странах (в том числе и во Франции, и в Германии). Т.е. российская микробиологическая наука и тут была в русле мировой тенденции. Поэтому удивляться тому, что русская микробиологическая школа «имела место быть» задолго до того, как Российское государство её «разглядело», не стоит: примерно то же самое происходило повсеместно.
Основоположником отечественной микробиологии считается Лев Семёнович Ценковский (1822 – 1887).
В 1844 году Л.С. Ценковский окончил курс Санкт-Петербургского университета со степенью кандидата естественных наук и был оставлен при университете. Его специализацией была ботаника. Через два года, в 1846 г., после защиты диссертации «Несколько фактов из истории развития хвойных растений» получил степень магистра. Заинтересовавшись работами Пастера, Ценковский начал исследования в области микробиологии. Результатом его многолетних трудов стала книга «Микроорганизмы» (1882 г.). В ней учёный провёл систематизацию микроорганизмов, указал на место бактерий в системе живых существ и на их близость к сине-зелёным водорослям. Книга Ценковского стала первой обобщающе-теоретической работой по микробиологии не только в России, но и в мире. Поэтому совершенно обоснованно в своё время её называли выдающимся трудом.
Но был у Льва Семёновича и практический результат его микробиологических исследований – собственная сибиреязвенная вакцина.
Возбудителя этой болезни Л.С. Ценковский со своими учениками изучал долгое время. Пытался он изготовить и сибиреязвенную вакцину. Учитывая важность данной работы для животноводства страны, «Вольное экономическое общество» командировало Л.С. Ценковского в Париж для ознакомления с техникой приготовления сибиреязвенной вакцины Пастера. Эта вакцина была создана Пастером в 1881 году и уже успешно применялась.
Однако Пастер отказался ознакомить Ценковского с технологией изготовления своей вакцины. Французский учёный аргументировал это тем, что право на производство вакцин продано им недавно созданному акционерному «Обществу пастеровских вакцин». Максимум, что было дозволено Ценковскому, – присутствовать при вакцинации овец.
И тем не менее, вернувшись в Петербург, Ценковский продолжил свою работу по изготовлению собственной сибиреязвенной вакцины, не получая при этом абсолютно никакой государственной поддержки (царское правительство отнеслось к проблеме вакцинации против сибирской язвы безучастно, не соизволив даже заслушать отчёт учёного о командировке в Париж).
И усилия исследователя принесли результаты: в 1883 году ему, наконец, удалось создать собственную вакцину против сибирской язвы. Она ничем не уступала пастеровской и применялась в нашей стране (царской России, РСФСР и СССР) вплоть до 1942 года, когда её заменили новым препаратом, разработанным советскими микробиологами.
