Эпидемии и общество: от Черной смерти до новейших вирусов - Фрэнк Сноуден
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Знаменитое трио
Луи Пастер
Итак, Левенгук стал первым, кто открыл мир микробов для дальнейшего изучения, затем Земмельвейс и Сноу предположили, что эти анималькули причастны к развитию болезней, а Луи Пастер (1822–1895) собрал экспериментальные доказательства, необходимые для концептуальной революции в медицине. Пастер был в числе первых ученых, начавших применять микроскоп в медицинских целях.
Когда Пастер – скорее химик, нежели биолог или врач – занялся вопросом болезней и их причин, господствующей была так называемая зимотическая теория заболеваний, родственная миазматической. Согласно ей, болезни развивались вследствие химических процессов. Иными словами, при благоприятных температуре и влажности, в подходящей почве в разлагающемся органическом веществе начинался процесс брожения, и в воздух попадали миазматические яды.
С зимотической теорией была тесно связана популярная в то время концепция самозарождения жизни. Она существовала еще с античных времен, выдвинул ее Аристотель. Согласно этой концепции, живые организмы могли возникать не из родительских организмов того же вида, а из неживой материи. Следовательно, и случаи эпидемических заболеваний могли быть никак не связаны между собой цепочкой передачи, а возникали независимо друг от друга из неживой материи. Итальянский философ-экспериментатор Франческо Реди проверил это утверждение знаменитой серией опытов, описанных в его работе 1668 г. «Опыты по происхождению насекомых» (Esperienze intorno alla generazione degli insetti). Реди поместил в колбы куски мяса и рыбы. Половину колб он закупорил, остальные оставил открытыми. Мясо и рыба в открытых колбах вскоре покрылись личинками мух, а в закрытых колбах такого не произошло. Вывод Реди заключался в том, что личинки появляются только там, где мухи могут отложить яйца. А концепция самозарождения жизни, по мнению Реди, не находила подтверждений. «На основании собственных многократных исследований – писал он, – я склонен заключить, что с тех пор, как по велению Всевышнего и Всемогущего Творца земля в первые дни творения произвела первых животных и растения, она никогда более не порождала ни трав, ни деревьев, ни животных – ни совершенных, ни несовершенных»{102}.
Тем не менее два столетия спустя идея, что неживая материя способна порождать жизнь, была по-прежнему широко распространена, ее яростно отстаивали, а самым видным ее приверженцем был выдающийся немецкий химик Юстус фон Либих (1803–1873) – один из наиболее непримиримых оппонентов Пастера. Со времен Античности границы поля, допускающего самозарождение, постепенно сужались. К XIX в. уже было известно, что крупные животные и даже насекомые появляются в результате полового размножения, поэтому поле самозарождения ограничивалось микроскопическим миром. Живучесть этой теории отчасти объясняется тем, что в крайне малоизученной области сложно что-то опровергнуть. Область эта, как представлялось, лежала в переходной зоне, на границе живого и неживого, а потому вполне логичным казалось и предположение, что сначала жизнь возникает в материи. Кроме того, убедительности теории самозарождения добавляла теологическая подоплека. Сотворение мира – само возникновение жизни – в представлении некоторых верующих и было первым случаем самозарождения. Поэтому отрицание возможности этого явления ставило под угрозу религиозные убеждения.
Сам Пастер был глубоко религиозен, но концепцию самозарождения жизни отвергал, потому что ставки были слишком высоки. Самозарождение вносило хаос в упорядоченный мир природы. Если бы оно существовало, заболевания развивались бы произвольно и непредсказуемо. И не было бы фундамента, на котором могли сложится этиология, эпидемиология, классификация болезней и профилактическое здравоохранение.
Пастер начал разрабатывать альтернативную теорию в 1850-е гг. В то время он работал над двумя главными проблемами французского сельского хозяйства, которые были взаимосвязаны: «болезнь вина», превращавшая его в уксус из-за уксусного брожения, и порча молока в результате молочнокислого брожения. В то время брожение повсеместно рассматривалось как чисто химический процесс. Пастер доказал, что это результат деятельности микроорганизмов – бактерий, которые он выявил под микроскопом и научился культивировать в лаборатории. Изучая ферментацию вина и пива, он также сделал далеко идущий вывод о сходстве процессов брожения и гниения. Иными словами, обнаружил, что и брожение, и гниение – процессы, связанные с жизнедеятельностью бактерий, а не с химическими реакциями, которые запускались в присутствии катализатора.
Более того, эти бактерии происходили от уже существующих бактерий того же вида. Путем тщательного наблюдения и культивирования Пастер доказал, что разным бактериям присущи определенные строение, питательная среда и специфические факторы уязвимости. Дальнейшие исследования в этом направлении привели его к открытию: если уничтожить бактерии с помощью нагрева, вино и молоко перестают портиться и сохраняют изначальный вкус. Пастер начал экспериментировать с повышением температуры после многократных безрезультатных попыток выявить соответствующее ядовитое вещество. Такой метод нагрева получил название «пастеризация».
Благодаря этой работе Пастер из химика превратился в отца-основателя микробиологии. Результаты своих исследований он описал в трех трудах, оказавших глубокое влияние на зарождающуюся новую дисциплину: в статье 1857 г. «О брожении, именуемом молочным» (Mémoire sur la fermentation appelée lactique), работах 1866 г. «Исследование вина» (Études sur le vin) и 1876 г. «Исследование пива» (Études sur la bière). В них была раскрыта тайна уксусной кислоты, молочной кислоты и спиртового брожения.
После этих работ, навсегда изменивших биологию, Пастер обратился к медицине и здравоохранению. В части эпидемических заболеваний сторонники концепции самозарождения считали, что вспышки холеры могли быть вызваны, например, какими-то локальными причинами. По их мнению, как мы помним, эта болезнь представляла собой просто осложненный вариант исходной «летней диареи». Пастер же, объединив концепцию Парижской школы о специфичности заболеваний и собственные наблюдения за микробами, постулировал, что такая болезнь, как холера, может появиться в местности, где ее раньше не было, только если туда занести определенную бактерию, которая вызывает болезнь.
Пастер продемонстрировал этот принцип с помощью простого эксперимента, изящно иллюстрирующего концепцию Реди. Чтобы уничтожить всю микробную жизнь, Пастер прокипятил питательную среду в стерильной колбе с очень длинным горлышком, имевшим плавный изгиб, – оно не давало воздуху проникнуть внутрь (рис. 12.1). Вопрос состоял в том, смогут ли микробы самозародиться в стерильной культуре. Пастер обнаружил следующее: если предварительно уничтожить в колбе всех микробов, то бактерии появятся в культуре только при условии, что горлышко обломилось и внутрь попал наружный воздух с микробами. В посеянной таким образом среде будет много бактерий, и размножаться они будут беспрепятственно. Но если стерилизованную колбу плотно запечатать, то микробы в ней не заведутся неопределенно долгое время. Пастер сразу понял, как применить эти результаты для лечения раневых инфекций и болезней. «Нам не известно ни одного случая, – сказал он, – позволяющего утверждать, что микроскопические существа появляются на свет без зародышей, без родителей, похожих на них. Те, кто настаивает на обратном, пали жертвами заблуждений, плохо проделанных опытов и ошибок, которых либо не заметили, либо не сумели избежать»{103}.
Еще более убедительную работу Пастер провел в 1865–1870 гг., несмотря на то что в 1868 г. перенес обширное мозговое кровоизлияние и остался парализован с левой стороны. На этом этапе работы он начал экспериментировать с болезнями, чтобы в полной мере раскрыть свои более ранние выводы, сделанные из исследований ферментации. Выбор подопытного объекта был неожиданный – тутовый шелкопряд и его болезни. И вновь Пастера привлекли исследования напасти, от которой страдала одна из ведущих отраслей французской промышленности – шелководство. Кропотливо изучив все материалы под микроскопом, Пастер предположил, что заболевание, поражающее французского шелкопряда, на самом деле две разные болезни – флашерия и пебрина – и обе они вызваны бактериями, что Пастеру и удалось продемонстрировать. Позже, благодаря развитию микроскопии и методологии, стало известно, что на самом деле флашерию вызывает вирус, а пебрину – грибоподобный паразит из группы микроспоридий. Однако для современников Пастера его открытие стало наглядным доказательством причастности микроорганизмов, видимых или невидимых, к развитию заболеваний.
Рис. 12.1. Специальная колба, которую Луи Пастер использовал для того, чтобы опровергнуть учение о самозарождении.
Wellcome Collection, London. CC BY 4.0
Пастер не был автором всех тех концепций, что легли в основу его исследований: теории контагиозности и специфичности заболеваний, гипотезы об анималькулях, или же микробах. Были и другие ученые, например Казимир Давен во Франции и Джон Холдейн в Англии, выдвигавшие предположение, что микробы, которые они видели в микроскоп, были возбудителями болезней. Еще на заре XVIII в. ботаник Кембриджского университета Ричард Брэдли
