Кирилл Еськов (afranius) wrote,
Кирилл Еськов
afranius

Categories:

Научный детектив о чуме: леди Агата отдыхает!

В.В.Сунцов, Н.И.Сунцова «Чума. Происхождение и эволюция эпизоотической системы». – М.: «Товарищество научных изданий КМК», 2006: 247 с.

Новогоднюю ночь провел за чтением означенной книжки – оторваться было положительно невозможно! Да, кстати: отдельный решпект Сан Палычу Расницыну, разрекламировавшему мне оное сочинение непосредственно между выпиваемыми рюмахами на лабраторном празднестве (это пеар!). Книга по форме изложения действительно представляет собою классический детектив: сначала – набор странных, хотя и вполне себе «медицинских» фактов, никак не объясняемых в рамках «мэйнстримной» парадигмы; потом – набор самоновейших попыток найти частные объяснения для каждого из феноменов (каковые объяснения, даже в случае достаточной их корректности, являют собою гипотезы ad hoc); ну и, наконец, – «новый синтез»: внутренне непротиворечивая версия, вполне внятно складывающая пазл из известных фактов (включая наиболее «неудобные»), и предлагающая целый ряд проверяемых предсказаний.
Как ни странно это прозвучит для неспециалистов, но чума, о которой написаны необозримые горы научной литературы – микробиологической, паразитологической, зоологической – во многих аспектах остается загадкой; во всяком случае, куда большей загадкой, чем куча инфекционных заболеваний, и близко не сыгравших такой роли в истории человеческой цивилизации.
Нота Бени: для тех, кто совсем не в теме. Есть инфекционные заболевания (их называют антропонозами), которые передаются только от человека к человеку и распространение которых ограничено человеческими поселениями; таковы, например, оспа, холера, грипп, СПИД. А есть иной тип инфекций – зоонозы: очаги этих инфекций постоянно существуют в природе, представляя собой компонент естественной экосистемы. Примеры таких природно-очаговых инфекций – клещевой энцефалит (арбовирус постоянно размножается в крови лесных грызунов и диких копытных и переносится от животного к животному кровососущими иксодовыми клещами) и африканская сонная болезнь (возбудитель – кровяные простейшие, трипаносомы, резервуар – дикие копытные, переносчик – кровососущая муха це-це). Человек заражается, попадая на территорию такого очага, в общем-то случайно: эти болезни «не под человека заточены», они существовали до его появления на Земле, и будут продолжать существовать, даже если/когда он вымрет вовсе.
Так вот, общепринятая точка зрения (ее излагали, к примеру, нам на военной кафедре – по нашей военно-учетной специальности 6461 «эпидемиология и паразитология») гласит, что чума – это классический зооноз, существующий в форме природных очагов: кровяной паразит, бактерия чумная палочка Yersinia pestis (старое название Pasterella pestis) постоянно циркулирует в популяциях различных видов грызунов (прежде всего – сурков, песчанок и крыс) и передается при кровососании блохами; люди и иные млекопитающие (напр., верблюды) случайно заражаются от грызунов, но дальше уже могут непосредственно передавать болезнь друг другу. Считается, что чума – это очень древняя инфекция, возникшая вместе с упомянутыми группами грызунов (т.е. не позднее олигоцен-миоцена). В пользу древности чумы есть два главных довода. Во-первых, очаги чумы отмечены сейчас на всех континентах, т.е. у нее хватало времени расселиться из своего первичного центра происхождения, вместе с расселяющимися таксонами грызунов-хозяев, притом что изоляция некоторых территорий (напр., Южной Америки) была до самого недавнего времени намного сильнее нынешней. Во-вторых, паразиты и хозяева, составляющие эпизоотическую систему чумы, демонстрируют ряд глубоких взаимных адаптаций: норные грызуны (сурки и суслики) имеют высокий титр чумных антител; у блох, насосавшихся крови зараженного зверька, бактерии продолжают активно размножаться в пищеварительном тракте, форимируя в преджелудке сплошную бактериальную массу – «блок»; укус «блокированной» блохи почти гарантированно вызывает заражение новой жертвы. Ясно, что такие адаптации могли сложиться лишь в ходе длительной коэволюции.
А вот дальше у классической модели начинаются сложности. Дело в том, что различают, по типам очагов, «сурочью чуму» и «крысиную чуму»; при этом различаются и свойства самого чумного микроба: в крысиных очагах имеются лишь «глицерин-отрицательные» штаммы gly- (не ферментирующие глицерин), а в срурочьих – «глицерин-положительные» gly+ (к патогенности штаммов это не имеет отношения: и зверьки, и люди мрут от обоих). Так вот, географическое распространение этих форм микроба лишено, на первый взгляд, всякой внутренней логики. Форма gly+ распространена в Азии – от Маньчжурии через Центральную и Среднюю Азию до Кавказа и Ближнего Востока (хозяева – сурки и суслики), а также на востоке Африки – в бассейне Нила и Эфиопии (здесь ей болеют эндемичные африканские травяные мыши Arvicanthis spp.). По всей же остальной Африке (как с северу, так и к югу от Сахары), на Мадагаскаре, в Индии, Индокитае и в южном Китае, а также Австралии и Океании распространена форма gly- (хозяева – песчанки и крысы). В Новом Свете – и в Северной, и в Южной Америке – имеется только «крысиная» форма gly-, поражающая здесь самые различные группы грызунов; в числе прочего ей болеют и луговые собачки – ближайшие родственники евразийских сурков и сусликов. Распространенные в Скалистых Горах и прериях луговые собачки, из любых общих соображений, должны (благодаря прямым контактам по транс-Берингийскому пути расселения) болеть именно «сурчиной» формой gly+; однако – нет.
Что до длительности «взаимоприспособления» паразита и хозяина в чумной системе, то общепризнано, что такого рода коэволюция ведет к тому, что паразит с течением времени начинает причинять хозяину всё меньше неприятностей; паразитизм превращается в нейтральное сожительство (комменсализм), а там, иной раз, и в симбиоз. Между тем, достаточно высокую резистентность к чуме демонстрируют только грызуны из «сурочьих» очагов, имеющие соответствующий титр антител; напротив, поселения североамериканских луговых собачек на протяжении всего 20-го века регулярно выкашивались чумными эпизоотиями едва ли не подчистую (этот разор был хорошо виден даже «невооруженным глазом», поскольку собачки, так же как и азиатские сурки – ландшафтообразующий элемент экосистемы). С другой стороны, специализированные кровяные паразиты имеют обыкновение питаться наиболее «вкусной» фракцией крови – эритроцитами, тогда как чумная палочка неспособна к гемолизу и поражает лишь некоторые типы лейкоцитов (отчего у больных и возникают «бубоны» – воспаления лимфатических узлов). Кроме того, у специализированных переносчиков трансмиссивных инфекций паразит размножается в тканях его тела (например, у комаров-переносчиков малярии плазмодий активно размножается в клетках слюнных желез), тогда как у чумных блох бактерии размножаются лишь в крови, остающейся в желудочно-кишечном тракте (т.е. собственно говоря – вне тела насекомого). Не всё гладко выходит и с «блоком» в преджелудке: выяснилось, что «блокированная» блоха – «не жилец», ибо теряет способность к питанию (в отличие от, например, того же комара со слюнными железами, нашпигованными малярийными плазмодиями); т.е. формирование «блока» – это на самом деле крайне расходный (и, соответственно, несовершенный) механизм репродукции паразита в теле переносчика. Всё это вместе свидетельствует как раз о неотработанности связей паразит-хозяин в чумной системе, и соответственно, об эволюционной молодости последней.
Далее. Если честно, то совершенно непонятно, как вообще возник «крысиный» тип очага. Дело в том, что блоха – преимущественно гнездовой паразит, а ее личинки – сапрофаги, кормящиеся отмершей органикой в гнездах. Такие условия действительно имеются в сухих сурчиных норах (так что первичность этого биотопа для формирования чумной эпизоотической системы практически никто не оспаривает). Иное дело – крысы (род Rattus). «Крысиные норы» – это принадлежность именно синантропных популяций этих грызунов, тогда как у себя на родине (серая крыса R.norvegicus происходит из северо-восточного Китая, а черная крыса R.rattus – из Индии) они никаких нор не строят и живут в дуплах, трухлявых пнях и т.п.. Во Вьетнаме (это – центр видового разнообразия рода) в природных популяциях крыс блохи вообще практически отсутствуют (им там слишком мокро), а эктопаразиты представлены почти исключительно гамазовыми клещами; в то же время в поселках («под крышей») блохи водятся на крысах во множестве (и чума там возникает с удручающей регулярностью). При этом если блохи, паразитирующие на сурках и сусликах (напр., основной переносчик чумы в «сурочьих» очагах Oropsylla silantiewi), видоспецифичны, то крысиные блохи – нет. Более того: основной переносчик чумы в «крысиных» очагах Xenopsylla cheopis исходно вообще был специализированным паразитом травяных мышей, эндемичным для Нильского очага, и лишь после синантропизации крыс перешел на этих зверьков и распространился с ними по Азии (на этом основании даже выдвигалась крайне экстравагантная гипотеза о первичном возникновении чумы именно в Египте).
Эт сетера. Короче, «дырок» в классической модели за последнее время накопилось предостаточно. Неясно уже ни когда возникла чума (то ли очень давно, в олигоцене-миоцене, то ли, напротив, совсем недавно), ни где (то ли Центральной Азии, то ли на Ближнем Востоке, то ли вообще в Египте). Но зато стало более или менее понятно – от кого именно ведет свое происхождение чумная палочка Yersenia pestis! Давно известное морфологическое и биохимическое сходство чумной палочки с сапрозоонозной бактерией Yersenia pseudotuberculosis – возбудителем псевдотуберкулеза – было в последние годы подтверждено и молекулярно-генетическими методами. Их геномы совпадают более чем на 90%; столь высокое генетическое сходство между столь различными жизненными формами (кровяной и кишечный паразиты) – явление уникальное.
Общеупотребительное название псевдотуберкулеза – «болезнь холодильников». Его возбудитель – психрофил, интенсивно размножающийся во внешней среде при температуре 4-10º С; чаще всего люди заражаются этой кишечной инфекцией при употреблении немытых продуктов из холодильников и овощехранилищ. Псевдотуберкулез весьма обычен и у грызунов (в том числе у сурков и сусликов), во многом благодаря копрофаги, широко распространенной среди этих животных. По структуре генома наиболее близок к чумной палочке псевдотуберкулезный штамм «O:1b» – самый патогенный и вирулентный, и самый филогенетически молодой (по «молекулярным часам»); штамм этот доминирует в районах с самыми холодными зимами (Сибирь и Монголия).
Вроде бы ничто уже не мешает напрямую произвести чумную палочку от бактерии псевдотуберкулеза, и даже от конкретного ее штамма, сибирско-монгольского «O:1b» (вроде как «человека от обезьяны») – но тут загвоздка. Естественным путем попасть из кишечника в кровь возбудитель псевдотуберкулеза не может: барьер слизистых пищеварительного тракта для него (равно как и для других желудочно-кишечных инфекций) абсолютно непреодолим. С другой стороны, сама чумная палочка может существовать только в кровяном русле; во внешней среде (даже в экскрементах) она (в отличие от возбудителя псевдотуберкулеза) гибнет почти мгновенно – многочисленные попытки обнаружить покоящиеся (или сапрофитные) формы бактерий чумы окончились ничем…
Следовательно, для «переходной формы» между чумной и псевдотуберкулезной бактериями приходится предполагать т.н. «фазовый паразитизм» (нечто похожее на то, что наблюдается при «клостридиальных» инфекциях – столбняке и газовой гангрене). Остается лишь «изобрести» экологический механизм, позволяющий этим сапрофитным предковым формам б.м. постоянно попадать в кровяным руслом хозяина.
Так вот, по мысли авторов, средой обитания этих «фазово-паразитических» форм могли быть лишь зимнее-спящие грызуны (сурки и суслики), температура тела которых как раз соответствует температурному оптимуму возбудителя псевдотуберкулеза. Ключевым фактором же тут является личиночный паразитизм некоторых центральноазиатских блох (в частности – Oropsylla silantiewi). Хотя личинки блох – детритофаги, питающиеся органическими остатками, скапливающимися в гнездах (в.т.ч. экскрементами взрослых блох, состоящими из частично переваренной крови их хозяев), «активную биомассу они любят тоже» (с): массами набиваясь в ротовую полость и паховые впадины пребывающих в глубокой спячке зверьков, они подгрызают эпидермис со слизистой, и питаются кровью и лимфой, выступающей из ранок. Ну, а поскольку спящие зверьки, как правило, перемазаны собственным пометом (содержащим бактерии псевдотуберкулеза), возникает тот самый механизм постоянного заражения, аналогичный упомянутым клостридиальным инфекциям. В дальнейшем начинается отбор микроорганизмов на возможность выдерживать подъем температуры тела сурка от +5º (спячка, температурный оптимум для бактерий псевдотуберкулеза) до +37º (полная активность, температурный оптимум для бактерий чумы).
Произошли же эти события в конце ледникового периода, в позднем плейстоцене, при максимальном – Сартанском – похолодании в Сибири (15-20 тыс лет назад). Как раз тогда распространяющаяся все дальше на юг зона вечной мерзлоты достигла засушливых плоскогорий Центральной Азии, и там возникла не имеющая современных климатических аналогов психроаридная зона. Именно там, в популяциях колониальных сурков, и возник микроб чумы, и прошли начальные этапы эволюции чумной эпизоотической системы. В Северной Америке же, в отличие от Азии, при тамошнем максимальном (Висконсинском) похолодании аналогичной психроаридной зоны, заселенной зимоспящими колониальными грызунами, так и не возникло; не возникло, соответственно, на этом континенте и собственных очагов чумы.
Существуй чума и дальше в границах «сурочьих» центральноазиатских очагов, она так и осталась бы для человека болезнью опасной, но эндемичной – а потому не имеющей большого практического значения (вроде того же клещевого энцефалита). Однако всё изменилось, когда в процессе неолитической революции возникли крупные коллективы, занимающиеся земледелием и запасающие продукты впрок – что, как следствие, вызвало синантропизацию многих видов животных, в том числе крыс и мышей. Возникновение популяций синантропных крыс и переход на них блох от различных диких животных привели к появлению новых, ранее не существовавших в природе «крысиных» очагов чумы; далее началось «триумфальное шествие» возбудителя по регионам мира, ранее свободным от него.
Ключевую роль в формировании антропогенных крысиных очагов чумы, судя по всему, сыграл Индостан – район синантропизации черной крысы. Помимо черной крысы, здесь обитает еще индийская песчанка. Естественные местообитания этих видов разобщены: крыса – лесной обитатель, она не строит глубоких нор и не имеет специфических блох, тогда как песчанка живет в норах в саваннах, а на ней в изобилии паразитирует блоха Xenopsyla astia. На определенном этапе развития индийской цивилизации строения оказались заселены черной крысой, а обрабатываемые земельные участки – песчанкой. Паразитарный обмен между крысой и песчанкой, происходивший, видимо, в сельскохозяйственной зоне вокруг населенных пунктов, привел к проникновению в синантропные популяции крысы возбудителя чумы: характерный для индийской песчанки «южный» штамм gly-.
Судя по всему, все три пандемии чумы («Юстинианова чума» 6-го века, «Черная Смерть» 14-го века и «Третья пандемия» кннца 19-го – начала 20-го века) были связаны именно с распространением антропогенных крысиных очагов на новые территории. Ключевым фактором в развитии Третьей Пандемии, начавшейся на Востоке, в Индии и южном Китае, и вскоре охватившей практически весь мир, считают возникновение быстроходного парового судоходства. Именно в процессе Третьей Пандемии «крысиная» чума штамма gly- впервые попала в Северную и Южную Америки, в Австралию и Южную Африку, причем все вспышки были строго локализованы вокруг портов. Впоследствии, однако, в ряде мест болезнь перешла на аборигенных грызунов, и возникли вторичные природные очаги (вроде упомянутых выше североамериканских очагов с луговыми собачками, но на основе «крысиного» штамма gly-).
Нарисованная авторами картина мне лично представляется вполне логичной. В заключительном разделе книги наличествует ряд любопытных спекуляций на тему влияния эпидемических заболеваний на судьбу цивилизаций, в частности – стремительное расширение нозоареалов под влиянием хозяйственной деятельности человека (на примере желтой лихорадки в Южной Америке и тропической малярии). Ну, про фатальную роль «Желтого Джека» в обрушении цивилизации майя говорено достаточно, но вот про то, что «Последствия антропогенной экспансии малярии были, видимо, не менее трагичны, чем пандемии чумы: тропическая малярия, вышедшая из глубин Центральной Африки, как свидетельствует историческая наука, способствовала падению Римской империи» я лично узнал впервые. Воистину, век живи – век учись.
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 61 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →