Паразиты: Тайный мир - Карл Циммер

Он решил продолжить изучение паразитов и после окончания университета, и в какой-то момент понял: люди имеют очень слабое представление о жизни паразитов, о том, как они на самом деле себя ведут, как функционируют. Многие паразитологи ограничивались лишь формальным их изучением — регистрировали новые виды по числу присосок и шипов, даже не задумываясь, для чего нужны все эти шипы и присоски.

Темой магистерской диссертации Сухдео выбрал Trichinella spiralis. Эта крохотная нематода попадает в наш организм с волокнами недожаренной свинины, где живет в цистах, сформированных из отдельных мышечных клеток. Когда человек ест такое мясо, паразиты выходят из цист и попадают в кишечник, где внедряются в клетки слизистой оболочки. Там они спариваются и производят новое поколение трихинелл, которые покидают кишечник и путешествуют с потоком крови, пока не устроятся в мышце и не сформируют собственную цисту. Люди для трихинеллы — всего лишь случайные хозяева; они не могут передать этого паразита следующему хозяину для прохождения следующей стадии жизненного цикла. Свиньи как хозяева гораздо удобнее: мертвая свинья может послужить пищей крысе, которая затем умрет и будет съедена другой крысой, которую затем, возможно, снова съест свинья. Свиньи способны передавать трихинеллу и друг другу, если им скормят зараженное мясо или одна свинья отъест у другой хвост. В дикой природе млекопитающие, хищники и падалыцики — от белых медведей и моржей в Арктике до львов и гиен в Африке — не дают этому циклу прерваться.

Раньше паразиты, населяющие каждую такую цепочку, считались отдельным видом, но никто не мог точно ответить на вопрос: может быть, на самом деле это один вид, населяющий разные регионы и разных хозяев. Сухдео добыл образцы трихинеллы из России, Канады и Африки, измельчил их и скормил мышам. Затем он выделил антитела, выработанные иммунной системой мышей в ответ на измельченных паразитов, и сравнил их, пытаясь понять, в какой степени они похожи друг на друга.

В какой-то момент, однако, он остановился и задумался, почему он делает именно это. Получалось, что его эксперименты основаны на предположении о том, что представители одного вида похожи друг на друга. Обычно такая посылка достаточно надежна, но биологи давно поняли, что это правило действует не всегда. К примеру, пудели и доберманы принадлежат к одному биологическому виду. С другой стороны, два жука, практически одинаковые на вид, могут принадлежать к разным видам. В настоящее время биологи при определении вида берут за основу не внешность, а скрещивание; вид определяется как группа организмов, которые скрещиваются между собой, но не скрещиваются с другими группами. Именно благодаря этой изоляции эволюция со временем делает один вид непохожим на другие.

Сухдео решил, что лучший способ изучить видовую принадлежность паразитов — разобраться в их половой жизни. Он вырезал цисты трихинеллы из мышцы и выманивал из них наружу червячков длиной всего 250 микрон. Он определял пол паразита, помещал его в шприц и вводил в желудок мыши. Затем возвращался к своим цистам, отыскивал там паразита противоположного пола и вводил в желудок той же мыши. Через месяц он исследовал мышечные ткани мыши и выяснял, спарились ли его червячки и произвели ли потомство, Сухдео пришел к выводу, что африканская форма, вероятно, представляет собой подвид, а не отдельный вид. Но на самом деле его эксперимент поднял гораздо более глубокий и интересный вопрос: как эти паразиты умудрялись находить друг друга?

Вспомним еще раз аналогию с «Фантастическим путешествием»: представьте, что вас забросило в темный, похожий на пещеру туннель длиной 12 миль, выстланный по всем стенкам скользкими, плотно упакованными грибами размером с человека. Если вы окажетесь в случайной точке, то будете двигаться тоже случайным образом: у вас не будет никаких шансов отыскать в таком месте других людей. А вот трихинелле это всегда удавалось, причем без карты и даже без особых интеллектуальных способностей.

Сухдео захотел узнать, как они это делают, но его научный руководитель сказал, что пытаться бесполезно: «Ты не сможешь выяснить, почему эти животные идут туда, куда идут, потому что уже сто лет паразитологи пытаются это понять, и совершенно безуспешно. Люди лучшие, чем ты, потерпели здесь неудачу».

Сухдео не последовал этому мудрому совету и попытался все же раскрыть секрет ориентирования паразитов. К несчастью, сначала он двинулся в неверном направлении. Он решил, что, подобно животным внешнего мира, паразиты должны двигаться по градиенту. Акула может учуять в воде кровь раненого тюленя за несколько миль и направиться прямо в нужную точку; и дело тут не только в ее остром обонянии, но и в простом законе, согласно которому кровь распространяется в воде. Чем дальше от тюленя распространяется кровь, тем меньше становится ее концентрация в воде. Если акула будет плыть по градиенту в сторону повышения концентрации, она автоматически доберется до источника крови. Стоит ей отклониться от верного направления, как следы крови в воде станут слабее, и акула сможет исправиться. В воздухе градиент работает не хуже, чем в воде. Именно он приводит пчелу к цветку и гиену к трупу. Отслеживание градиента так хорошо работает в море и на суше, что предположение о том, что паразиты ориентируются точно так же, возникло автоматически и казалось вполне разумным. Паразитологи много лет пытались обнаружить запах желчного пузыря или аромат глаза, но ничего не находили.

Сухдео потратил много лет на собственные исследования. Он сооружал из плексигласа камеры, помещал туда паразитов, а затем добавлял различные вещества и смотрел, поплывет ли существо в камере к нему или, наоборот, от него. Сначала он держал всю лабораторию нагретой до температуры тела. Затем придумал систему труб, по которым он мог пропускать теплую воду и нагревать таким образом свой искусственный кишечник. «Я пробовал решительно все, что они могли встретить внутри хозяина. Начинал со слюнных секретов и двигался затем вдоль пищеварительной системы, пробуя все подряд». Что бы он ни пробовал, вразумительных результатов не получалось. Он не мог заставить паразитов плыть ни в направлении какого-нибудь вещества, ни от него.

Нет, иногда они реагировали на какие-то вещества, но понять смысл их реакции было невозможно.

— Стоило этим маленьким паразитам почуять желчь, они начинали метаться, как бешеные, — рассказывает Сухдео. — Но мне-то нужно было не это. Я хотел найти вещество, которое привлекало бы их. А тут… Если обычно они двигались вперед-назад по 50 раз в минуту, то при вводе желчи происходила мгновенная перемена: они начинали двигаться по синусоиде.

Сухдео продолжал искать ключ к ориентированию паразитов и после того, как перебрался в Университет Торонто. Он вел бесплодные поиски и все глубже погружался в академическое забвение. В Торонто он встретил свою будущую жену Сюзанну: она готовила докторскую диссертацию по паразитологии под руководством начальника лаборатории, в которую пришел работать и Сухдео. Когда начальник заболел болезнью Альцгеймера, Сухдео принял у него лабораторию и стал научным руководителем Сюзанны. Было понятно, что если Сухдео хочет сделать карьеру в паразитологии, ему пора менять тему и подыскивать себе другое место работы, но он оставался в Торонто и каждый год запрашивал все больше денег на продолжение своих экспериментов. Шесть лет он вел полусонное существование, продолжая свои тупиковые опыты. Но при этом Сухдео обнаружил, что его положение дает ему свободу и позволяет пускаться на поиски ответов, которые другим ученым представляются недостижимыми.

— Мне нечего было терять, — рассказывает Сухдео. — Я мог делать все, что хотел, ведь будущего у меня все равно не было.

Он решил включить в свои эксперименты еще один вид — печеночную двуустку Fasciola hepatica. Это родственник кровяного сосальщика с похожим жизненным циклом. Он живет внутри коров и других пастбищных млекопитающих, и его яйца выходят из тела хозяина с фекалиями. Двуустка вылупляется из яйца и плавает в поисках улитки, внутри которой вырастает пара следующих поколений. Церкарии покидают улитку и плывут по прямой, пока не наткнутся на какой-нибудь объект — обычно камень или растение, на котором сооружают для себя твердую прозрачную цисту. Когда какое-нибудь травоядное животное съедает растение с цистой, кислотоупорная оболочка позволяет двуустке в целости и сохранности пройти через желудок и попасть в кишечник. Оказавшись в кишечнике, паразит выходит из цисты, прокладывает себе путь в брюшную полость и направляется к печени. Там он вырастает во взрослую двуустку — листовидное животное длиной в дюйм. Таких животных в печень может набиться несколько сотен, причем живут они там до одиннадцати лет. Печеночные двуустки иногда попадают и в человека, но настоящую опасность они представляют для домашнего скота. В тропических странах двуусткой заражено от 30 до 90 % скота, что ежегодно приносит до 2 млрд долл. США убытков. Но, несмотря на серьезный ущерб, наносимый ими, и десятки лет исследований, ученые не представляли, каким образом этот паразит умудряется отыскать печень в организме хозяина.