Text
                    ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
д
с_Ь с_Ь
CTOD W (а
ЕШ1»
|Шй
НОЯБРЬ 2023


\л}' * ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ Научно-практический и образовательный интернет-журнал Адрес редакции: homelab@gmx.us Статьи для журнала направ- лять, указывая в теме пись- ма «For journal». Журнал содержит материалы найденные в Интернет или написанные для Интернет. Журнал является полностью некоммерческим. Никакие го- норары авторам статей не выплачиваются и никакие оп- латы за рекламу не принима- ются. Явные рекламные объявления не принимаются, но скрытая реклама, содержащаяся в статьях, допускается и даже приветствуется. Редакция занимается только оформительской деятельно- стью и никакой ответствен- ности за содержание статей не несет. Статьи редактируются, но орфография статей является делом их авторов. При использовании материа- лов этого журнала, ссылка на него не является обяза- тельной, но желательной. Никакие претензии за не- вольный ущерб авторам, за- имствованных в Интернет статей и произведений, не принимаются. Произведенный ущерб считается компенсиро- ванным рекламой авторов и их произведений. По всем спорным вопросам следу- ет обращаться лично в соответ- ствующие учреждения провинции Свободное государство (ЮАР). При себе иметь, заверенные ме- стным нотариусом, копии всех необходимых документов на афри- каанс, в том числе, свидетель- ства о рождении, диплома об образовании, справки с места жительства, справки о здоровье и справки об авторских правах (в 2-х экземплярах). Nft ЩжШ П-П - - ^ СОДЕРЖАНИЕ История нашего жилища (окончание) Начала органической химии Любопытные факты о грибах (окончание) Синтез изопропилнитрита Некоторые методы органической химии Цифровой частотомер Индикатор добротности Высоковольтный ускоритель Электролизер для мастерской Стеклодувная мастерская Самодельные радиолампы Я - суперорганизм (окончание) Штамм «Андромеда» Полимеразная цепная реакция Ноябрь 2023 История Ликбез 91 117 Химичка 168 177 Электроника 191 195 Техника 206 222 Технологии 237 248 Мышление 252 Литпортал 327 Разное 470 НА ОБЛОЖКЕ Рисунок к публикации «Полимеразная цепная реакция».
История ИСТОРИЯ НАШЕГО ЖИЛИЩА Роб Данн Глава 7. Дальнозоркий эколог У египтян много домашних животных... Геродот. История Маленький ветер движет корабль. Маленькая пчела собирает мед. Маленький муравей тащит хлебную крошку. Из папируса Инсингера, строки XXV.1-XXV.4 Так и сделал Господь: налетело множество песьих мух в дом фараонов, и в домы рабов его, и на всю землю Египетскую: погибала земля от песьих мух. Исход 8:24 Мы мало замечаем и плохо понимаем жизнь грибов и бактерий в наших домах, а также вызываемые ею последствия отчасти потому, что они очень малы. Но в слу-
чае с животными картина другая. Я убежден, что есть совершенно особые причи- ны, по которым экологи и эволюционные биологи «не замечают» животных в наших жилищах, несмотря на их относительно крупные размеры. Дальнозоркость — это «профессиональная болезнь» экологов, которые гораздо лучше видят животных в отдаленных местообитаниях, чем у себя под носом. Способность видеть вдаль — отличное качество, но не тогда, когда в результате мы игнорируем свое ближай- шее окружение. Так, в Нью-Йорке ученые тщательно прочесали в поисках животных все пригородные леса, но в городской черте исследования проводились куда ме- нее интенсивно (не говоря уже о жилых домах). Это совсем не случайно. Как экологи мы приучены исследовать жизнь в «природе», что, как принято думать, означает отсутствие людей. Подобная предвзятость свойственна даже самым зна- чительным проектам по изучению жизни животных. Например, учет гнездящихся птиц, самый крупный орнитологический проект такого рода в Северной Америке, не проводится в наиболее урбанизированных местностях Соединенных Штатов. Го- рода им практически не охвачены. Вот почему экологи имеют подробнейшие сведе- ния о распространении самых редких североамериканских птиц, но плохо пред- ставляют себе численность домовых воробьев, городских голубей или ворон. Тем более это касается насекомых. Мне пришлось убедиться в этом самому, когда я начал изучать пещерных кузнечиков, или рафидофоридов1. Люди живут по соседству с этими насекомыми с незапамятных времен. Когда на- ши далекие предки начали заселять пещеры, они неизбежно сталкивались там с другими видами животных. Об этих встречах мы знаем благодаря найденным при раскопках в пещерах костям, а также следам когтей на их стенах, не говоря уже о наскальных рисунках, изображающих разнообразных зверей. Некоторые из них были крупными и очень опасными. Представьте себе, как вы пробираетесь сквозь сырое, узкое и темное подземелье, и только красноватый свет факела освещает ваш путь. Внезапно до вас доносится запах пещерного медведя, а потом показы- вается и он сам. Пещерные медведи (Ursus spelaeus) по размерам не уступали самым крупным современным гризли. Если удача улыбалась нашим предкам, они убивали пещерных медведей. Если им не везло, то сами гибли от их лап2. Но, кроме этих зверей, пещерные люди встречали животных и поменьше. Среди них, вероятно, были постельные клопы и вши, и уж совершенно точно — пещерные куз- нечики, о присутствии которых свидетельствует одно произведение первобытного искусства. Пещеру, в которой оно было обнаружено, открыли трое мальчишек. В 1912 г. Макс Бегуан и два его брата, Жак и Луи, услыхали, что небольшой ручей, проте- кавший в их поместье во Французских Пиренеях, на одном участке уходит под землю. Их сосед, Франсуа Камель, предложил мальчикам проследить его подземный путь. Спустившись под землю, они переходили из одного пещерного зала в дру- гой, пока дорогу им не преградили сталактиты. Это было фантастическое зрели- ще, но одновременно и конец дороги. Кто-то из мальчиков заметил небольшое от- верстие среди сталактитов, расположенное у потолка одной из зал и достаточно широкое, чтобы они могли через него протиснуться. Проскользнув в эту дыру, Макс и его братья прошли по длинному проходу, а потом взобрались вверх по ка- менному «дымоходу» высотой в 40 футов. Здесь они обнаружили еще один зал раз- 1 Пещерные кузнечики (пещерные сверчки, Rhaphidophoridae) — семейство насекомых от- ряда прямокрылых (Orthoptera), широко представленное на разных континентах. Насчиты- вается более 550 видов. Пещерные сверчки не имеют крыльев и активны ночью или в су- мерках. — Прим. науч. ред. 2 Вероятно, в результате самозащиты. Большинство современных исследований показыва- ет, что пещерные медведи растительноядные. Но с точки зрения маленького человеческо- го существа, громадный и разъяренный травоядный медведь, загнанный в ловушку в пеще- ре , — это, прежде всего, громадный разъяренный медведь.
мером с небольшую комнату, полный костей пещерного медведя. Там же были два прекрасно выполненных из глины горельефа, изображавшие бизонов. Спустя два года мальчики открыли еще одну пещеру. В 1914 г. они отыскали отверстие в земле, расположенное на противоположной стороне холма. Спустив- шись в него, братья оказались в подземной полости длиной 800 м. Обследовав ее, они проползли через узкий туннель, в конце которого обнаружили еще один зал. Там их глазам предстало одно из величайших произведений пещерного искус- ства — изображение колдуна, получеловека-полузверя, украшенного оленьими ро- гами. На противоположной стене находился своего рода жертвенный алтарь из множества зубов, костей и кусочков угля, утыкающих глину под изображением льва. Илл. 7.1. Фрагмент бизоньей кости с гравировкой, явно изображающей пещерного кузнечика из рода Troglophilus. Находка обнаружена в пеще- ре Труа-Фрер и представляет собой одно из редчайших изображений на- секомого в пещерном искусстве. На одном из найденных в пещере (позднее названной в честь первооткрывателей Труа-Фрер, дословно «Три брата») фрагментов бизоньей кости оказалось необы- чайное изображение — пещерный сверчок из рода Troglophilus3. Это доказывает, что наши предки (или, по крайней мере, один из них) обращали внимание даже на таких животных. Контакт с этими насекомыми продолжается уже много тысячеле- тий, сначала в пещерах, потом в домах4. В своих подвалах и погребах люди соз- дали условия, напоминающие пещерную среду, в которой кузнечики находят все необходимое для жизни. Мы стали соседствовать задолго до того, как начали за- ниматься сельским хозяйством. Но, несмотря на столь долгую историю наших взаимоотношений и на то, что эти насекомые порой достигают огромной численно- сти, они остаются относительно малоисследованными. Я занимался их изучением, и для меня пещерные кузнечики стали живым воплощением того, как легко не за- 3 Было бы прекрасно, если бы пещерные кузнечики получили свое название по имени это- го самого Франсуа Камеля. Но это, к сожалению, не так. Они названы так потому, что их спинка выгнута подобно верблюжьему горбу. [В английском языке пещерные кузнечики называются «верблюжьими сверчками» (буквально camel crickets). Слово camel (верблюд) пишется одинаково с фамилией Франсуа Камеля. — Прим. пер.] 4 Сейчас пещерные кузнечики не встречаются во Французских Пиренеях, что ставит дру- гой вопрос: где ранние люди, сделавшие это изображение, видели это насекомое? Воз- можно, что кузнечики жили раньше в этих горах, но потом исчезли. Это, впрочем, ка- жется маловероятным. В те времена пещеры во Франции были куда холоднее нынешних, а современный ареал рода Troglophilus вообще не включает Францию; эти насекомые рас- пространены гораздо южнее. Другое объяснение состоит в том, что художник видел пе- щерного кузнечика в одной из пещер, расположенных на юге, а потом нарисовал его по памяти. Или, возможно, художник (или художница) сделал этот петроглиф в другом месте и носил его с собой.
метить окружающих нас животных, особенно если они находятся прямо перед наши- ми глазами. Я заинтересовался этими насекомыми еще в студенческие годы, прочитав книгу о жуках Сью Хаббелл. Не будучи профессиональным ученым, писательница содержа- ла пещерных кузнечиков в террариумах. Хаббелл была очень терпеливым и любо- знательным наблюдателем, и этого оказалось вполне достаточно: она совершала одно открытие за другим. Некоторые ее наблюдения потрясли меня, но больше всего поразило то, сколько всего неизведанного оставалось после многих лет изучения кузнечиков. К примеру, никто не знает ответа на простейший вопрос: чем питаются эти насекомые? Мы с сотрудниками моей лаборатории решили продолжить работу с того места, на котором остановилась Хаббелл, и начать с очень простого дела — с переписи. Мы обратились к добровольным участникам наших предыдущих проектов и попросили каждого ответить на один вопрос: встречаются ли пещерные кузнечики в подвале или погребе их дома. В течение полутора лет мы получили 2269 ответов, что по- зволило нам составить карту распространения этих насекомых. Тут нас ожидала большая неожиданность. Составленная нами карта совершенно расходилась с наши- ми представлениями об ареале пещерных кузнечиков. Многие аборигенные для Северной Америки виды пещерных кузнечиков относятся к роду Ceuthophilus, включающему на сегодняшний день 84 вида (скорее всего, в будущем это число увеличится). Когда на американском континенте появились до- ма европейского типа, сверчки рода Ceuthophilus вселились в них. В природе эти существа обитают в пещерах и лишенных света местах, например в лесной подстилке. Так вприпрыжку они и ведут суровую борьбу за существование. С по- мощью своих длинных антенн сверчки воспринимают запахи, определяют температу- ру и влажность. Хотя они адаптированы к жизни в темноте, у них есть глаза, напоминающие, по словам Сью Хаббелл, пуговки. Предполагается, что они питают- ся различной мертвой и малокалорийной органикой, которая в небольших количе- ствах попадает в пещеры или в лесную подстилку. Пока это всего лишь гипотеза, но если она верна, то пещерные кузнечики должны быть ключевым компонентом пи- щевых цепочек, особенно в пещерах, поскольку они утилизируют пищу, недоступ- ную для большинства других видов. Например, соединения углерода, которые мало кто способен усвоить. В свою очередь, пещерники служат пищей другим сущест- вам5. Подобную роль они, вероятно, играют в жилых домах, превращая несъедоб- ные частички в вашем подвале в съедобные для пауков и мышей. Из всех североамериканских пещерников, по меньшей мере, шесть видов были зарегистрированы в человеческом жилье, в то время как некоторые так и оста- лись жить в пещерах и даже находятся сейчас под угрозой исчезновения. Распро- странение шести известных синантропных6 видов кузнечиков изучал в начале 1900-х Теодор Хантингтон Хаббелл из Мичиганского университета. Он и его сту- дент Тед Кон — одни из немногих энтомологов, обративших внимание на пещерни- ков. Хаббелл опубликовал целый научный трактат об этих попрыгунчиках, солид- ный 500-страничный труд, озаглавленный «Монографическая ревизия рода Ceuthoilus» (The Monographic Revision of the Genus Ceuthophilus). Хотя эта книга посвящена эволюции, распространению и естественной истории кузнечиков, она немного напоминает Ветхий Завет с его историями о том, кто кого «родил» и кто где жил. Не особенно захватывающее чтение, по крайней мере, для тех, кто 5 Вся цепь ресурсов от пищи кузнечиков до питающихся ими хищников может быть сложной и запутанной. Например, существуют особые черви-волосатики, которые могут подчинять себе тело и волю пещерного кузнечика. 6 То есть животных (не считая одомашненных), чьи образ жизни и поведение тесно свя- заны с человеком, его постройками и населенными пунктами (от греч. «вместе» и «че- ловек») . — Прим. науч. ред.
не интересуется насекомыми, но для нашей работы монография Хаббелла имела очень большое значение. В соответствии с данными Хаббелла, мы должны были об- наружить пещерных кузнечиков в домах и в естественной среде по всей террито- рии Северной Америки, кроме самых холодных районов. Практически в любой мест- ности встречается хотя бы один вид этих насекомых. Мы ожидали получить карту, на которой дома, заселенные кузнечиками, будут более или менее равномерно распределены по всему континенту. То, что у нас получилось, выглядело совсем по-другому (см. илл. 7.2). Оказалось, что насекомые — обычное явление в под- валах домов на востоке Северной Америки, но редкость или совершенно отсутст- вуют в большинстве районов северо-запада материка. Что-то явно пошло не так. '*• • if. У'.ф"' * • • • • . * • * ♦ • ь * Есть пещерные кузнечики в доме * *, Нет пещерных кузнечиков а доме $ ■ Илл. 7.2. Карта, отражающая ответы на наш электронный опрос о нали- чии или отсутствии в домохозяйствах пещерных кузнечиков. Одно из возможных объяснений состояло в том, что наши корреспонденты просто не очень внимательно обследовали собственные дома. Вероятно также, что они путали кузнечиков с тараканами (или наоборот), или жители северо-запада боя- лись присмотреться к ним повнимательнее, а может, в некоторых регионах так мало подвалов, что отсутствуют пригодные для кузнечиков местообитания. Или все это вместе. На деле оказалось, что ни один вариант не был верен. Примерно в то же время в моей лаборатории появилась Эм-Джей Эппс, новый по- стдок. Эм-Джей — Мэри Джейн, хотя подозреваю, что свое полное имя она слышала только во время ссор с матерью. Эм-Джей — невероятно одаренный натуралист и эколог1. Она разбирается в жуках. Она разбирается в грибах. Она разбирается в деревьях. Казалось, кому как не ей заняться тайной пещерных кузнечиков. Я по- просил ее разобраться с этим. Эм-Джей, в сотрудничестве с Ли Шелл, задача ко- торой состояла в привлечении публики к участию в наших проектах, просила лю- дей сделать фотографии «пещерных кузнечиков», скачущих по ночам в их подва- лах. В период с января 2012 по октябрь 2013 г. мы получили фото, сделанные в 164
домах. На некоторых из них мы увидели липкие ловушки с множеством мертвых кузнечиков на них. Что было изображено на других, мы вообще не могли понять. Но на 88 % снимков наблюдалось одно и то же: сюрприз. На них можно было ви- деть одну или несколько особей Diestrammena asynamora, гигантской разновидно- сти японского пещерного кузнечика, встречающегося на территории Соединенных Штатов, но не в жилых домах. Странная карта, которая у нас получилась, нашла свое объяснение. Она не соответствовала нашим ожиданиям потому, что мы карти- ровали распространение не аборигенных кузнечиков, а чужеродного вида, вселив- шегося в страну позднее, чем составлялись ранее опубликованные карты. Просмотрев музейные энтомологические коллекции и все доступные старые ста- тьи и отчеты, мы пришли к выводу, что японские кузнечики появились в Америке не менее ста лет назад. В Соединенные Штаты было интродуцировано немало жи- вотных, родина которых — умеренные зоны Японии и Китая. Часто их называют «японскими» — исключительно из-за того, что в Японии они лучше изучены, чем в Китае. Необходимо и непременно будет проведено генетическое исследование, чтобы выяснить, где родина этих кузнечиков и как они попали в Северную Амери- ку. Однако, пока мы этого не сделали, сложно реконструировать процесс их рас- селения по Северной Америке. Судя по всему, попав в США, насекомые длительное время жили только в теплицах и оранжереях (поэтому их называют также оранже- рейными) , а в жилые дома они вселились сравнительно недавно. Их могли видеть самые разные люди, включая тысячи профессиональных ученых. И все же их наше- ствие осталось никем не замеченным. Что помогло японским пещерным кузнечикам обосноваться в человеческом жилище, неизвестно. Возможно, у них возникли но- вые признаки, позволяющие приспособиться к жизни в более сухих и прохладных помещениях. Или же насекомым понадобилось значительное время, чтобы распро- страниться по стране, расселяясь из подвала в подвал. Оказалось, что Diestrammena asynamora не единственный вид азиатских кузне- чиков, вселившийся в дома. Внимательно рассмотрев присланные фотографии, мы обнаружили на них еще одного представителя того же рода — D. japonica, тоже, вероятно, японского происхождения. .. ' " - Л • ' - Илл. 7.3. Пещерный кузнечик Diestrammena asynamora в подвале одного бостонского дома.
Когда Эм-Джей определила, какие именно виды пещерных кузнечиков встречаются в подвалах, ей захотелось понять, сколько их там. Вместе со студентом, кото- рого звали Натан Ласала, она обследовала популяции кузнечиков в десяти домах, расположенных здесь же по соседству, в городе Роли. Задачей Натана было рас- ставить ловушки (пластиковые стаканчики, точно такие, какими студенты коллед- жей играют в «пиво-понг») на различных расстояниях от домов, где были зареги- стрированы насекомые. Таким образом мы рассчитывали определить, насколько они могут удаляться от своих убежищ. Мы надеялись, что студенты колледжей не ста- нут подбирать эти стаканчики или — уж не знаю почему возникло это опасение, но оно пришло на ум каждому из нас, — мочиться в них. Нам еще предстояло при- думать , как заманить кузнечиков в эти ловушки. Я не знал, как это сделать, но у Эм-Джей ответ был готов. Как современная Пеппи Длинный чулок (только не со шведским, а с аппалачским акцентом) она рассмеялась и сказала: «Все знают, что кузнечиков очень легко ловить на патоку!» Положим, я точно не входил в число этих самых «всех», но Эм-Джей оказалась права. Она велела Натану напол- нить пластиковые стаканчики патокой, и в них, в самом деле, стали попадаться кузнечики, причем по мере удаления от домов их становилось все меньше. Имея такие данные и зная, какой процент домов заселен насекомыми, Эм-Джей и Натан смогли получить грубую оценку общей численности пещерников (Diestrammena asynamora) на востоке США. (при условии, что полученные нами сведения об их образе жизни характерны для вида в целом, что представляется вполне допусти- мым) . Полученное ими число, которое я считаю даже заниженным, оказалось во- пиющим: 700 млн. пещерных кузнечиков — почти миллиард животных размером с большой палец проживали в наших домах никем не замеченными. Вы только вдумайтесь! Два вида весьма крупных насекомых незаметно вселились в наши жилища прямо у нас под носом. Что тогда говорить о нашей способности отслеживать более мелкие виды и их перемещения. Не могу сказать наверняка, но, скорее всего, они тоже расселяются незаметно для всех. Эм-Джей взялась за подготовку научной статьи о пещерных кузнечиках. Для нас это стало значитель- ным открытием. Два крупных и практически неизученных вида насекомых живут под одной крышей с нами в течение нескольких лет (если не десятилетий) , и никто об этом не подозревает! Мы чувствовали себя как братья Бегуаны, если не счи- тать того, что вместо пещеры, полной чудес, мы спустились в обычный городской подвал. И, подобно этим трем братьям, мы не собирались останавливаться на достигнутом. Открытие, что почти миллиард японских кузнечиков, каждый величиной в дюйм, живет незамеченным в наших домах, меня несколько ошеломило. Нетрудно дога- даться, что произошло. Представьте, что вы — обычный человек, не ученый — об- наруживаете в своем подвале подобную тварь. Наверняка вы решите, что уж уче- ные-то точно знают, что это такое. Если вы ученый, но не специалист- энтомолог, то в подобной ситуации вы, скорее всего, предположите, что энтомо- логи точно знают, что это такое. Если вы энтомолог и находите у себя дома та- кое насекомое, вы предполагаете, что специалисты по пещерным кузнечикам точно знают, что это такое. Но на деле сейчас в мире есть только два таких узких специалиста, и в их домах нет пещерных кузнечиков. Я задумался: правда ли это явление — представление, что знает кто-то другой, — больше связано с присут- ствием дома, чем где-то еще? Дом — это место, где мы стараемся держать под контролем все происходящее, место, где не должно быть никому не известных ве- щей. Если это верно, то здесь не только можно сделать немало удивительных от- крытий, но и узнать нечто новое, что напрямую затрагивает жизнь множества лю- дей. Как же проверить мою идею о феномене, который я назвал «синдромом дально- зоркого эколога»? Можно, например, просмотреть музейные коллекции насекомых и узнать, где были найдены представленные в них экземпляры. Когда я сделал это,
оказалось, что экологи и в самом деле не очень склонны собирать насекомых в плотно заселенных людьми местах. Если они все же делают это, то их внимание в основном ограничено небольшим числом конкретных видов. Например, почти все энтомологические коллекции на Манхэттене за последние два десятилетия — из Центрального парка, и представлены в них в основном медоносные пчелы, тли и почвенные клещи. Впрочем, это могло объясняться бедностью фауны в самых засе- ленных местах Манхэттена. Однажды я имел возможность обсудить это с Мишель Траутвейн и ее мужем Ари Лита, пригласившими нас с женой к себе на ужин. Это мои близкие друзья, а Мишель, кроме того, — одна из ведущих мировых экспертов по эволюции мух. Это было как раз тогда, когда мы начали разбираться с исто- рией пещерных кузнечиков. Мы с Мишель размышляли о том, какие виды членисто- ногих можно найти в домах Нью-Йорка или Роли, если хорошенько их обследовать. Не выпуская из рук своих бокалов, мы переходили от одного подоконника к дру- гому в поисках насекомых. Мы увидели несколько различных пауков, немного вы- сохших мух и даже пару видов жуков. Ни я, ни она не знали, что это за виды, но думали, что кто-то другой должен это знать. Похоже, что мы тоже подвержены синдрому дальнозоркого эколога! Конечно, при желании мы могли бы определить всех найденных животных. А еще лучше было бы обследовать сразу несколько до- мов в поисках скрывающихся в них членистоногих. Мы предполагали, что их ока- жется немало, возможно сотни видов. В этот поздний час насекомые стали для нас прекрасным поводом задуматься о величии мироздания и о перспективах ново- го исследовательского проекта. Время для этого было самое подходящее: Мишель как раз начинала собственную программу исследований в Музее естествознания Северной Каролины, в рамках которой можно было бы обследовать фауну членисто- ногих жилых домов и определить, какие виды в ней представлены. Мы подняли бо- калы за здоровье насекомых и вернулись за стол к нашим «половинам» продолжать разговор о судьбах мира. Далеко не всякая идея, которая кажется гениальной за вечерней выпивкой, со- храняет свое очарование наутро. Тем не менее, на следующий день мы не остыли, однако возникли некоторые проблемы. Начать с того, что все энтомологи, кото- рых мы посвятили в нашу затею, нашли ее скучной. Студенты, которых мы пыта- лись привлечь в помощники, как правило, отказывались; куда интереснее на их вкус было поехать в тропические леса. Один мой друг заметил, что если мне так хочется отыскать несколько новых видов, то проще отправиться в джунгли и со- брать насекомых с первого попавшегося бревна. «Старик, не трать свое время на подоконники и кухни, махнем лучше опять в Боливию!» В минуты, когда нами вла- дело оптимистическое настроение, мы с Мишель думали, что все они ошибаются. Но порой нас тоже грызли сомнения. Возможно, пещерные кузнечики — всего лишь странное исключение. Но, несмотря ни на что, мы продолжали двигаться вперед. Одна из потенциальных сложностей, связанных с нашей задачей, состояла в идентификации видов, которые мы будем собирать. Я мог распознавать муравьев. Мишель, как специалист по мухам (сейчас она курирует коллекцию этих насекомых в Калифорнийской Академии наук), могла установить разновидность мух. Но ос- тальное было невозможно без помощи соответствующих специалистов. Сколько же всего их понадобится? На тот случай, если нам попадется вид, который сложно определить, мы пригласили Мэтта Бертона. Мэтт — энтомолог из энтомологов, не- обычайно талантлив в идентификации насекомых и делает это с большим удоволь- ствием при условии, что может никуда не торопиться и следовать собственному графику. Он согласился с нашим планом, не преминув заметить, что ничего осо- бенного мы не найдем. По мере того как наш проект приобретал конкретные очер- тания, в команду вливались новые люди, каждый со своей научной специализацией и навыками. Поскольку нам не удалось привлечь волонтеров, участники проекта получали деньги, за то, что ходили из дома в дом, ловили, считали, рассорти- ровывали и идентифицировали различных букашек. Я не был уверен, что эти уси-
лия полностью оправданны. Возможно, мы переоценили значимость своего проекта. Сколько видов вообще мы могли бы найти в домах? Однажды мне приснился сон, в котором мы обследовали десяток домов, но нашли в них только шесть тараканьих ножек, домашнего богомола и гигантскую вошь размером с кролика, которую так и не удалось поймать. Это был странный сон, не предвещавший ничего хорошего. Наша команда заявлялась в дома, увешанная разнообразными приспособлениями для собирания насекомых. Морилки. Сачки. Блокноты. Эксгаустеры7. Ручные лупы. Портативный микроскоп. Фотокамеры. Все это напоминало своего рода энтомологи- ческий цирк, не хватало только шпагоглотателя и циркового оркестра для на- строения8 . Если бы мы преуспели в поисках интересных видов, этот парад людей и приборов стал бы прекрасным началом. Само собой, в противном случае, это выглядело бы глупо и помпезно. В это время я вместе со своей семьей находился в Дании, пытаясь убедить Датский музей естествознания провести аналогичное обследование домов в этой стране. У меня ничего не вышло: все считали, что мы ничего не найдем. Возмож- но, в отместку за мое отсутствие в Роли коллеги решили начать программу об- следований именно с моего дома. Мэтт, Мишель и остальные с трудом преодолели ступени на моем крыльце. После этого им предстояло обойти еще 49 домов в Ро- ли, а потом и другие, в разных уголках мира. Илл. 7.4. Мэттью Бертон, энтомолог и гуру по идентификации насеко- мых, собирающий членистоногих в закоулках одного из обследуемых до- мов (и одновременно делающий снимок). Во всех домах, включая мой, команда проверила одно за другим все помещения. Полное обследование могло продолжаться до семи часов. Даже в тех домах, где Эксгаустер — особое устройство для ловли мелких членистоногих. Принцип его работы состоит в том, что сборщик засасывает воздух в полый цилиндр, вместе с которым за- хватываются и насекомые. — Прим. науч. ред. 8 Эта сцена с торжественно вступающей в дом командой энтомологов совсем не нова. Сам Линней, отец современной систематики, давший названия очень многим видам членистоно- гих, распространенных в наших домах, имел особый оркестр, шествовавший перед ним, когда он отправлялся на экскурсию. До наших дней дошел барабан из состава этого ор- кестра .
было сравнительно мало насекомых, они обнаруживались в каждой комнате. Члени- стоногие прятались по углам. Сидели в раковинных стоках. Конечно, исследова- тели не просматривали в поисках живых существ книги страница за страницей, но были близки к этому. Подоконники и светильники оказались настоящими усыпаль- ницами для насекомых. Пространства под кроватями и за унитазами тоже часто дарили нам открытия (иногда не очень приятные). Каждое встреченное членисто- ногое, живое или мертвое, помещалось в пробирку или баночку. Владельцы домов с изумлением смотрели, как эти сначала совершенно пустые или наполненные про- зрачным этанолом сосуды постепенно чернели от все новых тел, ног1 и крыльев. Эти темнеющие пробирки были хорошим знаком (для нас, по крайней мере; эмоции жильцов дома были более противоречивыми). Сбор и учет всего этого разнообра- зия, а также определение в лаборатории, что именно найдено, продолжались мно- го месяцев. Состав команды сборщиков постоянно менялся, ни один из участников проекта не побывал во всех обследованных домах, и составить полное представ- ление было трудно. Когда я писал Мишель из Дании и спрашивал, как идет сбор материалов, она напоминала мне, что идентификация требует времени, а Мэтт работает лучше, ко- гда его не торопят. Мишель призывала меня быть терпеливым (прекрасно зная, что это бесполезно). По ее словам, команде удалось собрать гораздо больше эк- земпляров, чем мы рассчитывали (впоследствии выяснилось, что всего было соб- рано более 10 000 особей). Каждый экземпляр (или даже фрагмент тела животно- го) нужно было вынуть из пробирки, выписать на него этикетку и определить его видовую принадлежность. Для этого Мэтту приходилось не только тщательно рас- сматривать насекомое целиком, но часто исследовать отдельные органы, строение которых позволяет отличить один вид или род от другого. У каждой группы свои характеристики. Например, некоторые виды муравьев отличаются по числу сегмен- тов в их антеннах, а вот для идентификации жуков-щелкунов бывает необходимо тщательно исследовать волоски, покрывающие их тело, и форму пениса9. Иногда даже этого было недостаточно, и Мэтт посылал собранные экземпляры для опреде- ления узкому специалисту, изучающему конкретную группу насекомых. Так было, например, с мушками, обитающими в раковинных стоках. Такой узкий специалист мог жить в Огайо, Словакии или Новой Зеландии, так что на пересылку материа- лов приходилось тратить дополнительное время. Бывает, что только один человек на свете детально знает какую-то группу насекомых. В таких случаях Мэтт очень подробно этикетировал экземпляры, тщательно их упаковывал и отправлял для по- следующей идентификации, что могло занять недели, а иногда (если нужный спе- циалист очень занят) даже десятилетия (некоторые из собранных нами экземпля- ров до сих пор ждут своей очереди). Многие зоологи-систематики, размышляя о собственной смерти, боятся умереть в окружении бесчисленных баночек и проби- рок с видами, которые они так и не успели определить10. И вот, наконец, были обработаны материалы, собранные в первом доме — им оказался мой дом. В них оказалось не менее сотни видов различных членистоно- 9 Энтомологи проводят много времени, разглядывая гениталии насекомых. Эта особен- ность , в сочетании со специфическими формами, в каких энтомологи выражают свою лю- бовь и признательность к насекомым, порой создает необычные ситуации. Например, мой друг Дэн Симберлофф недавно стал обладателем нового вида вши, паразитирующей на стрижах, названного в его честь. Это очень лестно, но не могу не упомянуть здесь признак, делающий этот новый вид (Dennyus simberloffi) уникальным, выделяющим его среди всех его родственников. Эта вошь имеет очень маленькие гениталии и огромные голову и задний проход. 10 Если существует загробная жизнь, то энтомологи должны некоторое время после смер- ти проводить в пробирке, ожидая, пока какое-нибудь очень загруженное работой божест- во не определит, достойны ли они того, чтобы их накололи на булавку.
гих. Я пишу «не менее сотни», так как некоторых насекомых не удалось распо- знать — либо из-за того, что нет ни одного специалиста, способного сделать это, либо из-за их плачевного состояния (отсохшее крыло, пара конечностей сломана, единственный фасеточный глаз). Сотня видов! Это было невероятное число — в 10 или 20 раз превосходившее все прогнозы профессиональных энтомо- логов. Еще удивительнее было то, что первый же дом, мой дом, оказался вполне типичным. Почти во всех обследованных позднее домах тоже нашлось примерно по сотне различных видов членистоногих, принадлежавших более чем 60 семействам. Иногда мы регистрировали и большее число видов, до 200. Город Роли в этом от- ношении тоже не представлял исключения. В течение нескольких последующих лет мы обнаружили примерно такой же уровень видового богатства в домах Сан- Франциско и Швеции; сходные результаты принесло более обширное (хотя и менее интенсивное) обследование, при котором мы выявляли разнообразие членистоногих путем анализа ДНК, содержащейся в домашней пыли. Дома в Перу, Японии и Авст- ралии были населены еще более разнообразной фауной. Всего в обследованных до- мах мы зарегистрировали несколько тысяч видов членистоногих. Если взять толь- ко пробы из Роли, то в них были представители 304 семейств артропод. Семейст- во — это таксономическая единица, более древняя и большая по объему, чем род (род старше вида, подсемейство старше рода, а семейство старше подсемейства). К примеру, все найденные нами муравьи принадлежали к одному подсемейству, Formicinae. Кроме них, в домах представлены еще 300 с небольшим семейств, та- ких же уникальных и древних, как муравьи. Выходит, что прямо перед нашими глазами существует, оставаясь незамеченным, совершенно особый животный мир. Эти существа не были микроскопически малы, но люди их упорно не видели. Огля- нитесь вокруг себя. Какими бы непроницаемыми ни были ваш дом или квартира, в них обязательно присутствуют членистоногие. Посмотрите внимательнее — они здесь. Обещаем. Если хотите, отложите чтение и отправляйтесь на охоту. На ва- шем месте я бы начал с осмотра подоконников и светильников. Следующий вопрос, который обязательно задают: каких именно членистоногих мы встретили? Во-первых, мы нашли множество различных представителей отряда дву- крылых насекомых, сотни видов, в том числе до сих пор неизвестных науке. Ком- натные мухи, плодовые мушки, мухи-горбатки, мошки (кровососущие и некровосо- сущие) , москиты, малые комнатные мухи, падальные мухи, комары-хаобориды, му- хи-береговушки. Добавьте к этому грибных комариков, бабочниц, мясных мух. А также долгоножек, зимних комаров и очень мелких черных муравьевидок. И мух- зеленушек. И навозных мух. В общем, если вы увидите у себя дома парочку мух, то, скорее всего, они относятся к двум разным видам. И, черт возьми, если вы увидите десять мух, то, скорее всего, они принадлежат пяти разным видам. На втором месте по разнообразию после двукрылых оказались пауки (домовые пауки, пауки-волки, пауки-анифениды, пауки-скакуны, пауки, плюющие ядом в своих жертв, и многие другие), а затем следовали жуки, муравьи, осы, пчелы и другие перепончатокрылые. Даже многоножки оказались довольно разнообразными. В нашей коллекции они были представлены пятью разными семействами. Водились в домах Роли и тли, и особые осы, откладывающие свои яйца в этих тлей (и другие осы, паразитирующие на осах, откладывающих яйца в тлей)11. Были там и осы, откла- дывающие яйца в тараканов, совсем маленькие осы, безвредные для человека, но способные ловко ввести свой напоминающий жало яйцеклад в оотеку12, отложенную тараканом, и поместить свои яйца рядом с маленькими тараканчиками, которые Эти взаимоотношения между тлями и осами впервые наблюдал Левенгук в саду своего дома в Дельфте. 12 Оотека, или яйцевая капсула, — это особое образование, в которое упаковывают яйца представители отряда тараканообразных. Яйца хранятся и созревают в оотеке, защищен- ные ее стенками от внешних воздействий. — Прим. науч. ред.
будут съедены вылупившимися личинками. Наблюдая все это разнообразие, вы ви- дите, как писала Энни Диллард, «курьезные формы, какие могут принимать мягкие протеины, проникаетесь их реальностью и приветствуете их». Я тоже проникся их реальностью и приветствовал их как ближайших соседей, моих и ваших. Сначала энтомологи предсказывали, что нам не удастся найти в домах много видов насекомых. Когда мы обнаружили тысячи видов, энтомологи стали доказы- вать , что всех их туда «занесло». Жилые дома, уверяли они, не что иное, как огромные световые ловушки, привлекающие всех окрестных насекомых. Во время доклада одного из наших коллег кто-то сказал: «Ну и что с того, что вы нашли там все эти виды? Это ни о чем не говорит». Ученые бывают большими мастерами таких пассивно-агрессивных потасовок. Трудность состояла в том, как доказать, что найденные нами виды — постоянные обитатели человеческого жилища. Первым делом мы постарались установить, какие из зарегистрированных в домах видов встречаются там не случайно, а на протяжении долгого времени — в течение не- дель , месяцев и лет. С удвоенной энергией мы рылись в научной литературе в поисках отчетов о подобных исследованиях в других регионах. Это дало бы нам ценный материал для сравнения. Прошло немало времени, пока нам не удалось отыскать две подходящие статьи. В одной из них описывались пауки, живущие в курятниках на Украине, а также видовой состав жертв, угодивших в их паутину. Из семи наиболее обычных видов пауков, обнаруженных на Украине, как минимум четыре были найдены и в Роли (авторы не смогли найти специалиста, способного идентифицировать пойманных пауками насекомых). Это позволяло утверждать, что данные виды — типичные обитатели человеческих построек и могут быть найдены в домах по всему миру. Второе исследование было проведено археологом Евой Пана- гиотакопулу. Кто живет в вашем доме? 25^ 20% 15% 10% 5% 0 ЯШ 4><: ^ (мухи) (жуки) (клопы) ■^ -й?*?9 ' , ъ (пчелыг осы,. (аши) (пауки * 1 ' муравьи ***Г Ф^' ^ Ъ (моль, (мокрицы) (ного- (клещи) бабочки) хвостки) д* J <0* <г (тараканы) (многоножки (щетино- (куанечики) с четко- хвостки) видным телом) Илл. 7.5. Доля представителей разных классов членистоногих в домах Роли.
У Евы необычная археологическая специальность: она изучает насекомых, жив- ших в древних постройках. Кто-то хотел бы быть мухой на стене в те времена, запечатлевая историю. А вот Ева и ее коллеги хотят знать, была ли на стене эта самая муха. Ева изучала членистоногих в раскопанных археологами домах древнего Египта, Греции, Англии и Гренландии. Это позволило ей получить пред- ставление о том, какие виды жили под одной крышей с человеком, и как они рас- пространялись вместе с ним по планете. Конечно, она не может исследовать всех членистоногих, водившихся в этих древних постройках; ее добычу составляют лишь относительно немногие формы, сохраняющиеся в виде взрослых особей (на- пример, жуки) или куколок (например, мухи). Открытое Еве «окно в прошлое» го- раздо уже, чем то, что доступно исследователю современных насекомых, но зато это окно позволяет ей смотреть сквозь время и пространство. Членистоногие, которых Ева и ее коллеги обычно находят при раскопках древ- них домов, как правило, связаны с человеческой пищей (жуки, питающиеся зерном и мукой или грибами, которые растут на этих продуктах), отходами (навозные и падальные жуки) и всяческими проявлениями человеческой жизни. Почти все виды артропод, связанных с едой, которые Ева нашла в древних жилищах (например, дома в древнеегипетском городе Амарне, возведенные около 1350 г. до н. э.), встречаются также в домах в Роли. Виды, живущие на человеческом теле или не- чистотах, тоже найдены и там и там. Хотя каждый вид из этого списка по-своему уникален, существуют определенные общие закономерности. Попадая в жилые по- стройки из окружающей среды, членистоногие находили в них богатые пищевые ре- сурсы. Человек непреднамеренно перевозил их с места на место вместе с продук- тами , стройматериалами, а нередко и на самом себе. Так было с комнатными му- хами, плодовыми мушками, некоторыми видами жуков-кожеедов и тараканов. Библия рассказывает, как Ной поместил в свой ковчег львов, тигров и прочей «твари по паре». В реальной истории человеческих путешествий люди перевозили с собой «по паре» разных насекомых. За сравнительно короткое время вслед за человеком они заселили разные континенты. В руинах одного флигеля в Бостоне, построен- ного около 1650 г., были найдены шар для боулинга, фарфор, туфли, а также не менее 19 видов домовых жучков, к тому времени уже завезенных из Европы. Мы сравнили данные, полученные нами в Роли, с результатами, опубликованными Евой и ее коллегами. По нашей оценке, не менее ста, а может быть, и трех со- тен видов членистоногих проделали далекий путь с Ближнего Востока или из Аф- рики, чтобы обосноваться в домах Роли (и почти во всех остальных населенных пунктах Северной Америки). Впрочем, некоторые из найденных нами артропод, на- пример некоторые кожееды, были коренными американцами. Возможно, они встреча- лись в жилищах индейцев еще до прибытия европейских колонизаторов. История расселения некоторых насекомых была еще сложнее. Возьмем для примера челове- ческую блоху. Судя по всему, этот паразит перешел на людей с морских свинок, распространился в человеческой популяции Анд, а потом перебрался в Европу и на Ближний Восток, вероятно вместе с вывезенными мехами. Короче говоря, в об- следованных нами помещениях обнаружились сотни видов членистоногих, проживших вместе с человеком достаточно долго, чтобы выработать определенные адаптации для домашнего существования. Они встречаются в самых разных странах и у самых разных народов (неважно, замечают их там или нет) , и эти виды более свойст- венны человеческой истории, чем, скажем, демократия, канализация или изящная словесность. Вдобавок к тем видам, что адаптировались к жизни в закрытых помещениях (и которых мы встречаем в самых разных регионах и в самые разные исторические эпохи), в ходе исследования нам попалось много существ, явно проникших в дома из внешней среды. Некоторые из этих непрошеных гостей забираются туда в поис- ках корма, например муравьи-воришки Solenopsis molesta. Другие виды просто следуют за теми организмами, с которыми связаны. Таковы самые маленькие в ми-
ре сверчки из рода Myrmecophilus — сожители муравьев; они иногда встречались нам в домах, заселенных муравьями. В одном доме, где были термиты, Мэтт Бер- тон нашел личинку бородатой сетчатокрылки. Этот редкий вид живет в термитни- ках и выделяет из своего ануса «токсичное вещество в парообразной фазе», па- рализующее термитов, которыми сетчатокрылка питается. Еще одна из усмешек природы. Другие виды «диких» членистоногих, найденные нами, оказались в до- мах , просто заблудившись, — это многие виды тлей, к примеру, или ос, отклады- вающих яйца в этих тлей, или ос, откладывающих яйца в ос, поражающих тлей. Еще мы встретили медоносных пчел, одиночных пчел и шмелей. Хотя эти насекомые залетают в дома чисто случайно, их присутствие там может рассказать кое-что о домах и нашей жизни. Они дают представление о биологическом разнообразии на- секомых в садах, а также о растениях и других видах, от которых зависят эти насекомые. Впрочем, отсутствие этих перепончатокрылых является не менее крас- норечивым показателем. О многих видах артропод, найденных в ходе нашего исследования, неизвестно практически ничего. Мы не знаем, чем они питаются, где их родина и кто их ближайшие родственники. Встретив их у себя на кухне, вы окажетесь примерно в том же положении, что и я, когда в свой 21 год наблюдал различных насекомых в джунглях Коста-Рики. Если вы замечаете какое-то насекомое в коста-риканском тропическом лесу, то можете быть почти уверены, что этот вид очень слабо изу- чен или вообще никогда не изучался и любое наблюдение над его биологией будет новым для науки. То же касается и членистоногих, живущих с нами под одной крышей, и в этом мы все больше убеждаемся. Впрочем, существует одно различие. Тысячи ученых и миллионы обычных людей наверняка их видели, но никто не обра- тил на них ни малейшего внимания. В одном из недавних исследований 30 новых для науки видов мух семейства Phoridae (хюрбатки) было найдено в самом центре Лос-Анджелеса. Продолжив поиски, исследователи обнаружили там еще 12 видов хюрбаток. Еще один источник неизвестных животных обнаружился на другом конце Америки, в Нью-Йорке. Здесь были открыты: новый вид лягушек (Rana kauffeldi), новый вид пчелы (Lasioglossum gotham) и карликовая многоножка (Nannarrup hoffmani) . Затем новый вид мухи. Хотя эти открытия были сделаны не в жилых домах, они хорошо подтверждают мою мысль. Нас окружает мир неведомых существ, многие из которых вполне заметны, но чем больше они бросаются нам в глаза, тем меньше мы о них знаем. Я подозреваю, что среди найденных нами членистоно- гих тоже есть новые виды, но, чтобы убедиться в этом наверняка, нужно под- тверждение экспертов по конкретным группам насекомых — по молям или многонож- кам-костянкам. Но нередко случается, что таких экспертов просто не существу- ет... Главный урок, который я вынес из нашего проекта, состоит в том, что, если вы встречаете у себя дома какое-нибудь членистоногое, вы должны его исследо- вать. Должны обратить на него внимание. Не рассчитывайте, что кто-то другой уже сделал это до вас. Делайте рисунки. Делайте фото. Возьмите лупу, посмот- рите, что вы видите, и запишите в блокнот свои наблюдения. Если вы заметите что-то интересное, поступайте как Левенгук: с помощью доступных вам средств попытайтесь определить, что за тварь перед вами и чего от нее можно ожидать. Напишите письмо какому-нибудь ученому. Средства для идентификации видов, дос- тупные среднестатистическому человеку, в наши дни лучше, чем когда-либо; это же относится и к коммуникации с учеными. Антони ван Левенгук, работая в оди- ночку, едва ли не ежедневно открывал новые виды организмов и новые природные явления. Еще большего можно добиться, если объединять усилия с другими. Порой у нас нет самых элементарных знаний об обитателях наших домов, к примеру, кто кого ест. Отмечайте, какую добычу ловят пауки, притаившиеся в углах вашего жилища. Или, поймав какое-нибудь членистоногое, поместите его в террариум, чтобы выяснить, как оно кормится или спаривается (именно так писательница Сью
Хаббелл документировала неизвестные ни одному энтомологу подробности половой жизни пещерных кузнечиков). Я все больше убеждаюсь не только в том, что в на- ших домах таятся открытия о животном мире, но и в том, что именно там они наиболее вероятны. Но даже сейчас, после всей проделанной нами работы, после того, как мы, обследуя дома, обнаруживали сюрпризы один за другим, когда я упомянул об этом, Мишель Траутвейн сказала: «А ты не думаешь, что открытия ждут нас повсюду, а не только в домах, где нам пришлось работать?» Я не могу быть в этом полностью уверен, но, возможно, в ее словах что-то есть. Мы так мало знаем об окружающих нас животных, что некоторые невероятные находки мо- гут ожидать нас в нашей собственной спальне. Многие энтомологи воображали, что в человеческом жилье обитает очень мало видов насекомых, причем в основном это насекомые вредные. Однако реально про- блемные виды, вроде комнатных мух, переносящих фекально-оральные патогены, тараканов-прусаков, способствующих развитию аллергии, или термитов, разрушаю- щих деревянные постройки, в обследованных нами домах встречались довольно редко. Вместо этого мы, подобно братьям Бегуанам, натыкались на комнаты, пол- ные тайн. Мы натолкнулись на огромное разнообразие мелких насекомых — пре- красное и возвышенное проявление древней истории животного мира. Да, я нахожу эстетическую ценность в тех видах животных, что шныряют повсю- ду в наших домах. Вы не обязаны со мной соглашаться. И мне вас не убедить! Да и какое я имею право? Почему, собственно, вы должны находить красоту в суще- ствах, которых многие люди считают неприятными и даже отталкивающими? Разду- мывая над этим, я вспомнил один очерк из книги, написанной Хэрри Грином, спе- циалистом по биологии змей. Грин задавался тем же вопросом, но применительно к змеям. Вслед за философом Иммануилом Кантом он различает две эстетические категории, применимые к природным объектам: прекрасное и возвышенное. Мы ис- пытываем чувство прекрасного при виде яркого птичьего оперения, слушая пение одинокой цикады или наблюдая, как всплывает из морских глубин кит. На воспри- ятие прекрасного влияют наши органы чувств и принадлежность к определенной культуре, но не интеллект. Недавно я разглядывал в микроскоп чешуйки крыла зерновой моли и восхищался их красотой. Такие же чувства у меня вызывает пау- тина над входной дверью моего дома, и даже усики комара. Возвышенное, одна- ко, — это нечто другое, это эстетическая оценка, выходящая за пределы созер- цания букашки или птицы, когда наблюдение помещается в более широкий интел- лектуальный контекст. Звездное небо прекрасно потому, что приятно для наших глаз, но возвышенность этого зрелища в том, что мы осознаем, как грандиозна Вселенная, и понимаем, что каждая из множества светящихся точек — это звезда, во многом напоминающая наше Солнце. Братья Бегуаны были потрясены красотой открытой ими пещеры, но чувство возвышенного, выросшее из понимания того, ка- кое значение она имеет в истории первобытного искусства, заставила их, осо- бенно Луи, посвятить большую часть своей жизни исследованиям пещер. Точно так же крылышки зерновой моли сами по себе прекрасны, но знание, что именно это насекомое пересекало Атлантику на кораблях Колумба, плодилось и размножалось в древнеримских амбарах и, вероятно, было известно еще жителям Древнего Егип- та, вызывает возвышенные чувства. Такой же трепет у меня вызывает мысль, что похожие истории были и у всех других видов, живущих в наших домах, только ис- тории эти еще не написаны. По моему мнению, это не менее удивительно и вол- нующе, чем осознание грандиозности Космоса. Я не перестаю испытывать это чув- ство с тех самых пор, когда впервые отправился бродить по тропическому дожде- вому лесу Коста-Рики. Для меня чувства прекрасного и возвышенного, которые пробуждают членистоногие, живущие в наших домах, — достаточный повод, чтобы наблюдать их, заботиться о них и в некоторых случаях оберегать от исчезнове- ния. Но и тут вы можете возразить: мол, вам-то какая польза от всех этих не- прошеных гостей? Если так, то вы не оригинальны.
Глава 8. Какая польза от пещерного кузнечика? В доме удача. Посиди же, муха, на рисе Еще немного. Кобаяси Исса Начиная писать о пещерных кузнечиках и других членистоногих, живущих в на- ших домах, мы с сотрудниками лаборатории были невероятно воодушевлены. Мы об- наружили огромное богатство видов, материал для будущей многолетней работы сотен исследователей. В порыве энтузиазма мы предвкушали, как сделаем наши результаты доступными не только ученым, но и широкой публике и что обычные люди, узнав о них, будут поражены не меньше нашего. Мы надеялись, что тысячи восьмилетних мальчиков и девочек, вдохновленных нашими открытиями, примутся обследовать свои дома в поисках никому не известных созданий. До некоторой степени так оно и получилось. Надеюсь, что этот интерес не угаснет, и сегодня наша работа в немалой степени посвящена попыткам пробудить у детей и их роди- телей интерес к изучению живых существ, окружающих человека. Но не у всех лю- дей наши открытия вызвали ответный энтузиазм. Некоторые даже спрашивали: «Ну, хорошо, а как от них избавиться?» Или еще чаще: «А какая вообще от них поль- за?» Для эколога слышать рассуждения о пользе видов — настоящая пытка. Мы отлич- но знаем, что в природе нет «хороших» и «плохих», «полезных» и «вредных» ви- дов — все они просто существуют. Что бы ни говорили нам наши чувства и убеж- дения, синий кит не более «ценен», чем паразитирующие в нем ленточные черви, или бактерии, живущие в этих червях, или вирусы, нападающие на эти бактерии. Все эти виды возникли в ходе эволюции, как и лобковая вошь или человеческий кожный овод, личинки которого поселяются в подкожной ткани и дышат с помощью двух выставленных наружу спиралевидных трубочек. В них нет ни добра, ни зла, они просто есть. Но, если для нас подобный вопрос не стоит (по крайней мере, в подобной фор- ме) , это не значит, что его надо отметать с порога. Давайте лучше переформу- лируем его так, чтобы он стал значимым и интересным. Например, мы можем спро- сить : «Какое значение этот вид может иметь для человеческого общества, и как экология и эволюционная биология помогают это узнать?» На такой, слегка скор- ректированный (и чуть более многословный) вопрос ученые могут попытаться от- ветить . Как выяснилось, многие виды членистоногих, живущие по соседству с на- ми , полезны. Я уже рассказывал, какими ценными для нашего здоровья и благополучия бывают некоторые организмы, встречающиеся у вас дома. Но многие другие виды могут приносить косвенную пользу, в том числе и для отдельных отраслей хозяйства. Возьмем мельничную огнёвку (Ephestia kuehniella), небольшую бабочку, которая иногда изобилует на кухнях и в пекарнях. У этого насекомого есть специфиче- ский паразит — патогенная бактерия Bacillus thuringiensis, впервые найденная в Германии (конкретно в Тюрингии). Позже выяснилось, что этот микроб может быть полезен в борьбе с вредителями зерновых. Живых бактерий стали распрыски- вать над полями. Потом узнали, что гены Bacillus thuringiensis можно «встро- ить» в геном пшеницы, хлопка или сои. Таким образом были получены трансгенные растения, способные производить пестициды для защиты от насекомых. Зерновая огнёвка пригодилась в качестве хозяина бактерии, от которой получены гены, давшие экономический эффект в миллиарды долларов.
В жилых домах встречаются десятки видов грибов рода Penicillium, в одном из которых в свое время были впервые обнаружены антибиотики. Это открытие спасло миллионы человеческих жизней. Другой представитель этого рода содержал веще- ства, необходимые для производства статина — первого препарата для снижения уровня холестерина. Два вида грызунов, домовая мышь и серая (она же рыжая, она же норвежская) крыса, — привычные обитатели человеческого жилья, где они находят прекрасные условия для жизни. Вместе с плодовой мушкой-дрозофилой эти зверьки оказались незаменимыми лабораторными животными для исследований по медицине и физиологии, что позволяет не проводить эксперименты на людях. Изу- чая их, мы познаем самих себя. Можно привести еще много примеров, но, размышляя о полезных видах в наших домах, я пришел к выводу, что есть вещи и поважнее составления подобных спи- сков . Может быть, стоит начать систематические лабораторные исследования спо- собов применения различных синантропных видов? Начать, к примеру, с пещерных кузнечиков, которых мы встречаем в подвалах. Моя идея состояла в том, чтобы, опираясь на биологию этих насекомых, понять, чем они могут быть полезны чело- веку. Обитатели наших подвалов — все эти кузнечики, чешуйницы и им подобные — появились там, будучи адаптированными к жизни в пещерах. Они способны усваи- вать самые несъедобные, на наш взгляд, виды органики, настоящий «шведский стол», состоящий из отходов цивилизации. Например, чешуйницы в подвалах могут кормиться растительными тканями, песчинками, пыльцой, бактериями, спорами грибов, шерстью домашних животных, кожей, бумагой, волокнами вискозы и хлоп- ка . У пещерных кузнечиков, скорее всего, похожая диета13. В таком рационе не только отсутствуют фосфор и азот (что нехарактерно для естественных экоси- стем) , но к тому же он крайне беден легкоусвояемым углеродом. В большинстве экосистем этот элемент усваивается растениями и фотосинтезирующими микробами из воздуха и лежит в основе цепей питания. В пещерах и подвалах света нет, фотосинтез практически не происходит, вот почему там очень мало углерода (ис- ключение составляют пещеры, где есть колонии летучих мышей, куда углерод по- падает с их пометом; но в подвалах домов нет и этого). Эволюция в подобных условиях привела к тому, что организм обитателей пещер требует сравнительно немного пищи. Пещерная жизнь поощряла эволюцию животных, лишенных глаз (фор- мирование глаз требует больших затрат энергии), бесцветных (выработка пигмен- та тоже энергозатратна), с легкими и пористыми костями (у позвоночных) или тонким экзоскелетом (у некоторых беспозвоночных). Когда я стал размышлять о возможной пользе от пещерных кузнечиков, у меня появилась идея. А что, если адаптация к пещерной жизни у таких животных, как кузнечики или чешуйницы, привела не только к утрате каких-то свойств, но и к приобретению новых? Например, к способности усваивать практически всю энер- гию, содержащуюся в доступной им пище. Вероятно, в их пищеварительном тракте есть особые бактерии, способные разлагать вещества, не поддающиеся пищевари- тельным ферментам самих насекомых. Если эта догадка верна, то есть шанс, что эти бактерии найдут применение в промышленности. Если мы обнаружим такие по- лезные микробы в кишечнике кузнечиков и научимся выращивать их в лаборатории, то, может быть, найдутся компании, заинтересованные в массовом культивирова- нии этих бактерий, чтобы использовать их для утилизации трудноразлагаемых от- ходов , таких как пластик. А может быть, с помощью микробов эти отходы будут Еще одной особенностью пещерных животных является их способность существовать длительное время без пищи. Один этнограф, изучавший дома зулусов, обнаружил, в них в большом количестве чешуйниц из рода Lepisma (которые очень обычны и в Роли). Из лю- бопытства он посадил одну чешуйницу в винный бокал, и она прожила там целых три ме- сяца без всякой пиши, не считая пыли, оседавшей внутрь бокала.
превращаться в энергию. Отдаленная перспектива, но, черт возьми, у меня же есть постоянный контракт! Для проверки моей гипотезы придется провести перепись микробов, встречаю- щихся у подвальных насекомых. Теоретически можно ожидать встретить у них три группы бактерий. Первая группа состоит из видов, случайно оказывающихся в ки- шечнике насекомого или на его хитиновом покрове. Эти бактерии не приносят ни- какой пользы насекомому, которое переносит их с места на место. Когда комнат- ная муха садится на какую-либо поверхность, ее лапки неизбежно покрываются бактериями. Потом эти случайные попутчики оказываются везде, где приземляется муха, где она касается поверхности, испражняется или отрыгивает. Но эти тран- зитные пассажиры были нам совершенно неинтересны. Вторая группа связанных с насекомыми бактерий в ходе эволюции настолько приспособилась к своим хозяевам, что не способна существовать без них14. В их небольших геномах остались только гены, необходимые для насекомого-хозяина, как если бы бактерия сама была его частью. Например, муравьи рода Camponotus зависят от присутствия бактерий рода Blochmannia, вырабатывающих витамины, отсутствующие в пище самих муравьев. Эти бактерии, живущие внутри клеток их хозяев — жужелиц, мух или муравьев, сами по себе весьма интересны, но практи- чески бесполезны для целей задуманного нами исследования. Почти невозможно культивировать их в лаборатории и работать с ними. Нашим объектом должна была стать третья группа бактерий, хотя и адаптиро- ванных к жизни в организме насекомого, но сохранивших способность существо- вать и во внешней среде (например, в лабораторных чашках Петри или в фермен- терах на фабрике). Из этой группы нас интересовали только виды, способные разлагать высокоустойчивые соединения углерода. Мы предполагали, что это обычные для насекомых бактерии, но известные не везде и не всем, в том числе ученым. Словом, не слишком распространенные, но и не слишком редкие. В самый раз. Все, что мы должны сделать, это попробовать вырастить бактерии из кишечника пещерных кузнечиков на субстрате из трудноразлагаемых веществ. Люди произво- дят немалое число подобных соединений, многие из которых (такие как пластик) намеренно изготавливаются очень прочными. Это создает большую проблему при их утилизации, вот почему в мировом океане образовались целые острова пластико- вых отходов, дрейфующие взад-вперед по волнам. В других случаях вещества- долгожители — просто побочные продукты производства. Если пещерные кузнечики помогут нам справляться с этими загрязняющими веществами, они принесут нема- лую пользу. Я получил образование в области общей (а не прикладной) экологии и эволюци- онной биологии и даже не знал, с чего начинать подобный проект. Мне потребо- валась помощь специалиста. Тогда я обратился по электронной почте к Эми Гран- ден, сотруднице кафедры биологии растений и микроорганизмов, расположенной в соседнем корпусе университета. Эми занимается вопросами промышленного исполь- зования микробов, взятых из естественных местообитаний. Одно из ее исследова- ний было посвящено применению микробов, живущих в глубоководных гидротермаль- ных источниках, для обезвреживания веществ, входящих в состав пестицидов и химического оружия. Когда я спросил, есть ли у нее какие-нибудь соображения по поводу нашего эксперимента, Эми ответила: «Ну, мы можем проверить, способ- ны ли бактерии из кишечника пещерных кузнечиков разлагать черный щелок». Ук- радкой от всех я загуглил, что это такое. Черный щелок — это токсичное жидкое вещество черного цвета, которое являет- Эволюционные биологи называют это первичным зндосимбиозом и отличают от зндосим- биоза вторичного, при котором симбиотические бактерии приобретаются значительно позднее.
ся побочным продуктом при производстве бумаги. Это именно то, что остается после того, как дерево превращено в пачку чистой белой бумаги, готовой для загрузки в ваш принтер. Черный щелок состоит из лигнина — сложного углеродно- го соединения, придающего твердость древесине (именно благодаря ему ваш дом не сгнивает вскоре после постройки), в сочетании с омыляющими веществами и растворителями, благодаря которым черный щелок приобретает сильнощелочные свойства (рН около 12) . По законам США. это токсичное соединение нельзя сбра- сывать в окружающую среду, поэтому бумажные фабрики вынуждены сжигать его, распространяя вокруг «аромат» тухлых яиц. Эми считала, что было бы очень не- плохо найти бактерии, способные разлагать черный щелок, и мы принялись за де- ло. Стефани Мэтьюс (тогда аспирантка в лаборатории Эми, потом постдок, рабо- тала под нашим началом, а сейчас доцент в университете Кэмпбелл) получила за- дание изучить пробы, полученные из пещерных кузнечиков и из личинок пятнисто- го кожееда (Dermestes maculatus). Эти личинки питаются падалью, но известно, что они способны поедать трудноразлагаемую пищу. Стефани работала вместе с Эм-Джей. Эм-Джей разбиралась в насекомых, а Стефания — в бактериях. Казалось, все складывалось весьма удачно — все, кроме некоторых биологических реалий. Перед началом работы Эми не предупредила меня о том, как малы шансы найти бактерии, разлагающие лигнин в составе черного щелока. Из почти 10 млн. из- вестных видов только шесть умеют это делать. Разлагать лигнин до более простых и легкоусвояемых соединений могут некото- рые грибы. Ученые называют результат расщепления лигнина грибами «белой гни- лью» . Именно с их участием разлагаются мертвые деревья в лесу. Если бы их не было, леса были бы завалены отмершей древесиной. Но, как ни полезны эти грибы в природных условиях, их использование в промышленности крайне затруднитель- но . Они образуют плодовые тела, они формируют сложные переплетения гиф, они очень медленно растут, с ними настоящая морока — так что все попытки исполь- зовать их для утилизации отходов или переработки лигнина в энергию окончились ничем. С бактериями работать не в пример легче, но по разным причинам все шесть известных их видов, способных разлагать лигнин, оказались малопригодны- ми. Никто (кроме, как позднее выяснилось, Стефани, защитившей на эту тему диссертацию15) и нигде не находил грибы или бактерии, способные разлагать лигнин, входящий в состав черного щелока. Когда Стефани и Эм-Джей приступили к работе, я рассчитывал на новое большое открытие. Если бы я тогда взял паузу и начал прикидывать, каковы наши шансы на успех, я бы счел их весьма призрачными. Но я не стал на это отвлекаться и забивать себе голову размышлениями о том, как долго нам придется ждать успе- ха. Эм-Джей тоже об этом не думала, а Стефани была настроена весьма оптими- стично , так что мы решили попробовать. Стефани работает быстро. Уже через несколько месяцев она получила первый результат. Она выращивала бактерии, взятые из кишечников насекомых, на разных средах. Различные виды пищи, пригодной для микробов, смешивались с агар- агаром в обычных чашках Петри, точно таких же, какие используются на лабора- торных практикумах в университетах. В первой серии опытов чашки содержали целлюлозу, во второй — лигнин (без целлюлозы). Остальные чашки содержали дру- гие виды питательных сред. В каждую чашку Петри помещали одну аликвоту (каплю точно определенного размера), взятую из суспендированного тельца пещерного кузнечика или личинки кожееда. Стефани продемонстрировала нам полученный в чашках Петри результат. На цел- Этим видом оказался Paenibacillus glucanolyticus SLMl. Стефани и Эми выделили его из старых заброшенных резервуаров для хранения черного щелока в демонстрационном целлюлозно-бумажном цехе в Университете штата Северная Каролина. Да, в нашем универ- ситете есть и такое.
люлозной среде выросло много бактериальных колоний. Все эти виды, очевидно, могли использовать целлюлозу в качестве пищи. Бумага, гипсокартон, стебли ку- курузы — все это состоит из целлюлозы. Ее можно отправлять в отходы, а можно использовать в качестве сырья для получения биотоплива. Бактерии, способные утилизировать это вещество, могут принести немалую пользу, перерабатывая раз- личный целлюлозосодержащий мусор, от кукурузных початков до туалетной бумаги, в энергию. Некоторые другие организмы тоже умеют это; какие-то уже использу- ются в промышленном производстве, но найденные нами бактерии, возможно, пере- рабатывают целлюлозу быстрее и эффективнее. Это была впечатляющая, пусть и не совсем неожиданная находка. Полученные нами данные о биологии пещерных кузнечиков, живущих в подва- лах16, позволяли надеяться, что, по крайней мере, некоторые из живущих в их кишечниках бактерий способны разлагать лигнин. В то время я ничего не знал об истории неудачных попыток отыскать подобные микробы. Незнание прошлого часто приводит к повторению чужих ошибок. С точки зрения истории наши шансы найти лигниноядные бактерии были ничтожны. И все же один бактериальный штамм, взя- тый от пещерного кузнечика, оказался именно тем, что мы искали, — эти микробы способны существовать в отсутствие другой пищи, кроме лигнина. Такую же спо- собность продемонстрировали пять штаммов (или два вида), полученных от жуков- кожеедов . Лишь много времени спустя я вполне осознал значение нашего откры- тия. В двух видах насекомых мы нашли целое сообщество бактерий, разлагающих лигнин, возможно самое распространенное на планете вещество биологического происхождения. Теперь число известных штаммов лигниноядных микробов выросло вдвое, а число известных видов увеличилось на 30 %. По меньшей мере, два най- денных нами бактериальных вида, включая главный объект нашего внимания, мик- роб , родственный Cedecea lapagei17, оказались новыми для науки. Подведем итог. Мы обнаружили крупный и ранее остававшийся незамеченным вид интроАуди- рованного насекомого, расселившегося по подвалам домов по всей Северной Аме- рике . В этом насекомом оказались микробы, представляющие ранее неизвестный вид, способный разлагать лигнин. Стефани также попыталась вырастить бактерии на питательной среде, содержа- щей лигнин, погруженный в щелочной раствор. Вообразите, что вы жуете древес- ные щепки, предварительно вымоченные в щелочи. Это не просто невкусно — после такой закуски вы лишитесь кожи. Экспериментальный раствор был таким, что большинство видов бактерий не могли в нем жить и размножаться. Большинство, но не все. Стефани нашла виды, способные существовать и в таких страшных ус- ловиях. С первой же попытки нам удалось сделать невозможное! Это была неверо- ятная новость. Интересно, что все виды, способные разлагать лигнин, включая Cedecea lapagei, продолжали делать это и в щелочной ванне. Итак, Cedecea lapagei могли разлагать лигнин и целлюлозу, входящие в состав черной щелочи, и перерабатывать отходы в очередные бактерии, которые, в свою очередь, могли превратиться в энергию. Получается, что изучение биологии пещерных кузнечиков и жуков-кожеедов, жи- вущих в наших домах, привело к открытию микробов, способных превращать про- мышленные отходы в энергию. Наши шансы на успех изначально были малы, неверо- ятно малы, возможно один шанс на сотню тысяч, если не на миллион. Вероятность найти сразу три лигниноядных вида была еще меньше. Но расчеты показывают, что наш успех не был обусловлен игрой случая. Да, нам повезло, но мы основывали 16 А также твердая вера в способность природы, особенно бактериального мира, решать проблемы. 17 Бактериальный вид, принадлежащий семейству Enterobacteriaceae. Открыт в 1977 г. В 2006 г. появились сообщения, что эта бактерия может иногда быть патогенной для чело- века, вызывая, в частности, воспаление легких. — Прим. науч. ред.
свой поиск на знании образа жизни насекомых и поэтому могли предсказать, где нам следует искать полезных микробов. Такой подход вполне оправдал себя. Вот такую пользу приносят изучение естествознания и экологии, а также понимание эволюционных тенденций пещерных организмов. Эми, Стефани и я продолжаем изучать, каким образом можно выращивать эти бактерии в промышленных масштабах, чтобы применять их на практике. Совместно с другими учеными мы выделили лигниноразрушающие вещества, которые секретиру- ет одна из этих бактерий, Cedecea. Мы даже установили, какие именно гены от- вечают за производство этих ферментов. Теперь мы движемся к тому, чтобы пере- саживать эти гены бактериям, хорошо растущим в лабораторных условиях, и за- ставить их перерабатывать лигнин в больших количествах (конечно, под присмот- ром) . Следите за новостями. Мы стоим на пороге захватывающих открытий. Итак, чтобы дать ответ на вопрос, в чем польза от живых существ, поселившихся у вас дома, надо сначала их изучить. После открытия бактерий, расщепляющих лигнин в кишечнике пещерных кузнечи- ков (и жуков-кожеедов), мне казалось, что мы дали достаточно ясный ответ на вопрос о пользе рафидофоридов. Это не означает, что теперь ваши подвальные постояльцы стали более ценными, чем были раньше. Скорее я имею в виду, что все это синантропное сообщество видов, взятое в целом, может потенциально принести немало выгод человеческому обществу, и эти выгоды будут лишь расти при условии, что обитатели наших домов никуда не исчезнут, и мы сможем их изучать. Но, когда я делал доклады о наших достижениях, многие высказывали мнение, что мы чисто случайно наткнулись на два полезных вида членистоногих из многих тысяч их видов, встречающихся в домах. Мы ухватили плод, висящий на самой нижней ветке. Чтобы получить полную картину, необходимо было исследо- вать и другие виды. Именно этим мы и занялись, решив рассматривать один за другим более изученные синантропные виды в надежде найти и им полезное приме- нение . Следующий шах1 напрашивался сам собой: проверить другие виды насекомых на предмет наличия у них бактерий, способных разлагать промышленные отходы. На- пример, вполне возможно, что сеноеды18 вырабатывают неизвестные прежде фер- менты, служащие для усвоения целлюлозы. Они могли бы найти применение в про- изводстве биотоплива. Проверить эту гипотезу несложно19. Другой пример — муш- ки, личинки которых живут в раковинных стоках и питаются пищевыми отходами, выживая в экстремальных условиях, где потопы сменяются засухой и наоборот. В одном из недавних исследований ферменты, разлагающие целлюлозу, были найдены у чешуйниц и щетинохвосток — древних насекомых, живущих в пещерах и часто встречающихся в обследованных нами подвалах. Мы могли бы исследовать их либо другие виды жуков. Напомню, что два лигниноядных вида бактерий были найдены в одной особи жука Dermestes maculatus. Почему бы не исследовать это насекомое подробнее? А если заняться другими представителями семейства кожеедов? Только в одном городе Роли мы нашли не меньше 12 их видов. У каждого из них, вероят- но, есть собственные уникальные микробы. Но никто и никогда не занимался этим Сеноеды (Psocoptera) — небольшой отряд насекомых, ряд видов которых (например, так называемая книжная вошь) ведет синантропный образ жизни. — Прим. науч. ред. 19 Можно было бы исследовать в этом отношении многих беспозвоночных, не относящихся к членистоногим, таких как микроскопические нематоды. Утверждают, что эти миниатюр- ные черви образуют в домах настолько плотные скопления, что если бы вы удалили все стены и перегородки и сделали червей видимыми, то дом сохранил бы каркас в виде мно- жества извивающихся тел. Вполне возможно. Однако в научной литературе мы не нашли ни одной работы, посвященной нематодам (а также тихоходкам и многим другим группам ор- ганизмов) , обитающим в человеческих жилищах. Эти создания, конечно, присутствуют, но даже число их видов неизвестно, не говоря уже об их потенциальном использовании.
вопросом. Уверен, что если изучить этих жучков как следует, то у них в кишеч- нике обязательно найдутся микробы, потенциально пригодные для применения в той или иной отрасли. На подобных исследованиях можно построить целую научную карьеру (и очень интересную). Но, говоря по правде, после того как мы разобрались с одним из возможных применений синантропных насекомых, мне захотелось исследовать какие-то совер- шенно другие способы их использования. Действовать вслепую было бы смешно, но мы уже не были слепы. Мы хорошо усвоили три урока. Урок первый: если мы встречаем в своем ближайшем окружении какой-то вполне обычный вид, нельзя рассчитывать на то, что кто-то его уже изучил. Второй урок: если вы хотите понять, какую пользу может принести вид, то выяснять, на что он способен, можно, только достаточно изучив его. Это означает, что исследовать потенци- альную полезность множества видов, обитающих в наших домах, а тем более в ди- кой природе, пока еще невозможно, так как нам неизвестно даже, чем питается большинство видов членистоногих, не говоря уже о других деталях их биологии. Третий урок, который я упорно преподаю моим студентам, заключается в том, что если экологи и эволюционные биологи не могут предположить вероятное примене- ние того или иного вида, то и никто другой не сможет. Конечно, это скорее ги- потеза, но гипотеза, которую я выдвинул на основе собственного опыта много- летнего сотрудничества с экологами. Илл. 8.1. Мушки, живущие в раковинных стоках, — один из видов синан- тропных членистоногих, на который ученые обращают очень мало внима- ния . Взрослые насекомые выглядят очаровательно. Их личинки далеко не так симпатичны, но зато они, вероятно, содержат микроорганизмы, спо- собные разлагать целлюлозу или даже лигнин. Идя на работу, я часто ловлю себя на том, что присматриваюсь к каждой тва- ри , попадающейся на моем пути, соображая, какую пользу из нее можно извлечь. Так же поступают мои студенты, постдоки и сотрудники. К примеру, мы с ними раздумываем над конструкциями новых режущих устройств и щеток, вдохновляясь аналогичными механизмами у членистоногих. Возьмем зерновых жуков. Их челюсти способны пробивать твердые оболочки зерен, что кажется невероятным для такого мелкого насекомого. Отчасти им удается это делать благодаря челюстям, содер- жащим металл, идеально приспособленным для разрезания. Форма и химический со- став их челюстей подсказывают нам дизайн новых режущих инструментов. Или мож-
но разработать целые линейки щеток нового типа. У большинства видов артропод на лапках или в других местах имеются миниатюрные щетинки, которыми они очи- щают глаза или иные части тела20. Почему бы не последовать их примеру при создании промышленных щеток или хотя бы расчесок для волос? Не будь я лысым, я бы охотно завел себе расческу, сделанную по принципу щетинок на лапке мура- вья. Кроме того, мы стали обследовать синантропных членистоногих с точки зрения создания новых антибиотиков. Микробы развивают устойчивость к существующим антибиотикам быстрее, чем человечество успевает создавать новые. Может быть, в поисках новых лекарств обратиться к насекомым, например к комнатной мухе? Откладывая яйца, самка мухи снабжает их бактериями, такими как Klebsiella oxytoca. Бактерия Klebsiella производит вещества, убивающие грибы, тем самым она помогает молодым голодным мухам, конкурирующим за пищу с этими самыми грибами, выигрывать в этом соревновании. Представляется, что эта бактерия производит антибиотики, с помощью которых мы сможем контролировать числен- ность грибов, но в этом отношении они до сих пор не исследованы. И если гово- рить о поисках новых антибиотиков, то изучение комнатных мух будет только на- чалом. У многих видов муравьев антибиотики секретирует ядовитая железа, рас- положенная внутри их брюшка. Несколько десятилетий назад были предприняты по- пытки выделить антибиотики из нескольких видов гигантских муравьев-бульдогов (Myrmecia spp.), живущих в Австралии. Полученные вещества оказались довольно перспективными с точки зрения их применения в медицине. Когда я был студен- том, я хотел тоже заняться подобными исследованиями, но оставил эту мысль в убеждении, что кто-то другой обязательно меня опередит. Прошло 15 лет — ниче- го нового в этой области не сделано. Теперь, в сотрудничестве с Адрианом Сми- том из Музея естествознания Северной Каролины, Клинтом Пеником из Аризонского университетам и другими коллегами, я принялся за обследование муравьев, встречающихся в Роли, чтобы определить, какие их них производят антибиотики. Сначала мы предположили, что наиболее вероятные кандидаты — виды, образующие большие муравейники или живущие в почве (где они могут сталкиваться с множе- ством патогенов). Эта гипотеза не подтвердилась. Все виды муравьев, эффектив- но использующие антибиотики, оказались представителями одного рода Solenopsis, куда входят огненные муравьи21, а также муравьи-воришки Solenop- sis molesta. Последние часто встречаются на кухнях. Мы выяснили, что они вы- рабатывают антибиотики, эффективно борющиеся с устойчивыми к метициллину бак- териями, такими как Staphylococcus aureus и ее родичи. Это значит, что в один прекрасный день муравьи, бегающие по кухне, могут спасти кого-нибудь из ваших родственников и знакомых от смертельно опасной кожной инфекции. В то же время в ходе недавних исследований выяснилось, что строение тела некоторых насекомых, часто встречающихся поблизости от жилья, если не в самих домах, может благоприятствовать или, наоборот, мешать развитию определенных видов бактерий. На крыльях стрекоз и цикад есть миниатюрные лезвия, разрезаю- щие микробные клетки на куски. Сегодня инженеры пытаются повторить что-то по- добное при производстве антимикробных стройматериалов, так чтобы бактерия не могла выработать устойчивость к ним (трудно развить способность противостоять этому крошечному ножу). Мы же задумали нечто противоположное, а именно иссле- Коби Шэл и Аяко Вада-Кацумата из Университета штата Северная Каролина объединили усилия для изучения щетинок, с помощью которых насекомые чистят свои усики. Выясни- лось, что муравьи-плотники (Camponotus pennsylvanicus), домашние мухи и тараканы- прусаки чистят их, чтобы лучше чувствовать запах. С грязными усиками мир тускнеет. 21 Под этим названием известен ряд видов муравьев рода Solenopsis, укус которых до- вольно болезнен (обжигает подобно пламени). Один из видов (красный огненный муравей) является синантропным и встречается практически повсюду. — Прим. науч. ред.
довать членистоногих, чтобы научиться создавать поверхности, благоприятные для микробов. Хитиновые скелеты многих видов муравьев представляют собой именно такие поверхности. Вдохновленные муравьями, мы начали рисовать в своем воображении, как можно моделировать пробиотическую одежду. Мы немного продви- нулись в этом направлении, хотя о полном успехе говорить пока рано. В конце концов, нас чуть больше десятка сотрудников лаборатории (прибавьте к этому числу еще нескольких наших друзей) , так что это уже неплохо. А представьте себе большой коллектив, целенаправленно изучающий полезные свойства синан- тропных видов. Целый научный институт, занимающийся исключительно подобными исследованиями. Вот о чем я мечтаю. Среди множества видов членистоногих, встречающихся в домах, наибольшую пользу нередко приносят виды, вызывающие у людей чувства отвращения или стра- ха. Таковы пауки и осы. Эти животные выполняют очень важные экосистемные функции, как в человеческом жилье, так и вокруг него. Пауки и осы питаются вредными насекомыми, а осы к тому же «работают» опылителями. И те и другие представляют огромный интерес с точки зрения перспективных инноваций в про- мышленности. Человек давно уже ищет способы создавать материалы, аналогичные паучьей сети, строить здания по принципу, который мы наблюдаем у пауков, де- лающих яйцекладки и другие свои постройки: слой за слоем, продвигаясь изнут- ри. Источником вдохновения служит не только паутина; железы, выделяющие пау- чий шелк, служат подсказкой для новых решений в области трехмерной печати. Домовые пауки использовали эту технологию задолго до того, как она стала мод- ной новинкой у людей. Мне кажется, что, если запереть в одном помещении на неделю десяток специалистов-арахнологов вместе с несколькими архитекторами и инженерами, в результате мы получили бы немало новых изобретений. Илл. 8.2. Американский травяной паук из рода Agelenopsis, один из самых обычных видов пауков в североамериканских домах, снятый на по- роге дома в Роли, штат Северная Каролина. Для человека не представ- ляет ни малейшей опасности.
Осы тоже стали щедрым источником открытий для сотрудников нашей лаборато- рии. Как и в случае с пещерными кузнечиками, к их изучению нас подвигли зада- ваемые публикой вопросы. В октябре 2013 г. Джонатан Фредерик, организатор Се- верокаролинского фестиваля науки, спросил, не могли бы мы найти новый вид дрожжей, чтобы сварить особое фестивальное пиво. В то время в моей лаборато- рии был постдок по имени Грегор Янега, специалист по биомеханике клювов ко- либри. Он предложил обратиться за помощью к осам. Его догадка была основана на знании биологии этих насекомых, а также на результатах недавнего исследо- вания, в котором было показано, как в виноградниках осы переносят дрожжи на виноград. Дрожжевые грибы перезимовывают в кишечниках ос, а летом, когда на лозах вызревают ягоды, осы разносят дрожжи с одного виноградного куста на другой. После сбора урожая эти дрожжи запускают процесс ферментации. Судя по всему, задолго до того как люди начали производить алкогольные напитки, есте- ственным местообитанием пивных и винных дрожжей были как раз внутренности и тела ос совершенно тех же видов, чьи гнезда можно обнаружить в домах и других постройках вблизи виноградников. Люди позаимствовали у них эти дрожжи. Впро- чем, Грегор считал, что мы можем найти у ос и другие виды дрожжей, не попав- ших в поле зрения первых виноградарей. Поиск новых разновидностей дрожжей был хорошей идеей, но ее не так-то просто реализовать на практике. Кто же будет заниматься сбором ос, а затем извлечением из них грибов? По счастью, в это самое время у меня в лаборатории появилась новая сотруд- ница, Энни Мэдден. Она уже несколько лет занималась изучением ос. В свои ас- пирантские годы Энни провела много часов, стоя на стремянке или вися в люльке под крышами домов, где были расположены осиные гнезда. Срезав со стены гнез- до, полное сердито жужжащих насекомых, она закидывала его (поскорее) в за- плечный мешок и, запрыгнув на мотоцикл, везла свою добычу в лабораторию. А еще раньше, в начале своей карьеры, Энни проводила исследования дрожжевых грибов, особенно тех, что используются в промышленности. Одним словом, если и существовал человек, способный отыскать новые виды дрожжей в осиных гнездах, то это была Энни. Она взялась за эту работу и в итоге добилась успеха, изучая ос и родствен- ные им виды. Всего ей удалось выявить более 100 видов дрожжевых грибов, один из которых был найден в осе, построившей свое гнездо на крыльце дома в Босто- не, где жила Энни. У этих грибов оказались удивительные свойства. Один из них позволял сварить кислый эль за месяц, а не за год, как требовалось раньше для производства этого сорта пива22. Пиво, сваренное новым способом, уже можно купить в магазинах. Благодаря работе Энни были найдены разновидности дрожжей, дающие новые сорта хлеба с необычным вкусом и ароматом. Почему же именно осы оказались столь полезны в этом отношении? По мнению Энни, эти перепончатокры- лые ориентируются на запахи, издаваемые дрожжами, при поисках источников са- хара. Осы принюхиваются к дрожжам, чтобы найти сладкую пищу, а мы ищем ос, чтобы отыскать новые разновидности дрожжей. Это взаимовыгодные отношения, ко- торые мы надеемся укрепить в самом ближайшем будущем. В итоге оказалось, что найти применение животным, встречающимся в наших до- мах, не очень сложно. Несколько труднее, хотя и вполне реально, документиро- вать полезные свойства и представить их на рынке. Имея терпение и достаточные средства, можно преодолеть все технические трудности. Возникает вопрос: поче- му же до сих пор так мало сделано в этом отношении? Почему до сих пор нет справочника, описывающего пользу живых существ, обитающих в наших подвалах и спальнях? Думаю, есть три причины. Эта работа стала возможной благодаря умению Энни Мэдден отыскивать, опознавать и идентифицировать новые интересные виды дрожжей, а также пивоваренному искусству Джо- на Шеппарда.
Одна из причин, которую я уже обсуждал в предыдущей главе, заключается в свойственной нам слепоте по отношению к окружающим нас видам, доходящей до того, что мы смотрим на них в упор, но не замечаем. Необходимо изучать их, думать о возможности их применения. Вторая причина: хотя экологи и эволюцио- нисты уже столетие твердят о «потенциальной экономической выгоде» от конкрет- ных видов, никто из них не озаботился ее поисками. Все рассчитывают, что кто- то другой сделает это. Экологи ценят живые организмы за их красоту, проще го- воря, за то, что они есть. При таком подходе практические соображения неиз- бежно остаются без внимания. В итоге мои друзья, работающие на производстве, считают мой интерес к изучению насекомых причудой, а мои друзья-экологи нахо- дят странным (если не сказать хуже) то, что я сотрудничаю с промышленностью. Нелегко делать работу, которую не ценят твои друзья. То, что ни экологи, ни специалисты по прикладной биологии не считают важным взаимодействие экологии и промышленности, составляет третью причину отсутствия полного каталога си- нантропных видов, а выбор видов на предмет изучения их полезности носит слу- чайный характер. Это, конечно, ошибочный подход, иногда приводящий, как выяс- няется, к огромным убыткам. Мы ухлопали миллионы долларов на поиски новых противораковых средств в коста-риканских джунглях, исследуя один вид за дру- гим. Поступать так не следовало. Мы должны были взять в проводники биологию, использовать все имеющиеся данные об экологии и эволюции тропических видов, чтобы предсказать, какие из них вероятнее всего окажутся полезными. Если мы когда-нибудь преодолеем свою ограниченность, то, опираясь на биологические знания, можно ускорить систематический поиск способов применения разных ви- дов, эффективнее использовать придуманные самой природой инновации, а значит, больше ценить те виды вокруг нас, которые мы наблюдаем каждый день. Если меня кто-нибудь спросит, какая польза от пещерного кузнечика, осы, или даже кома- ра, я отвечу не сразу, потому что мне надо поразмышлять о биологии видов, о которых идет речь. Подумав, я смогу выдвинуть какую-нибудь гипотезу и, вер- нувшись в свою лабораторию, приступить к ее проверке. Само собой, для проведения подобных исследований мы должны постичь биологию окружающих нас видов, то есть необходимо изучить тысячи видов членистоногих, встречающихся в домах (и еще десятки или даже сотни существ помельче). Сейчас человек расселился практически по всей земле, поэтому исследование организ- мов, встречающихся в его жилищах, приблизит нас к лучшему пониманию жизни в целом. Впрочем, впереди у нас еще очень много дел. Я подозреваю, что не более 50 видов синантропных членистоногих (не упоминая бактерий, простейших, архей и грибов) изучены достаточно, чтобы мы могли хотя бы предположить, чем они могут быть нам полезны. В общем, завидев летающее по дому насекомое, обратите на него внимание и вместо того, чтобы спрашивать, какой в нем толк, задайтесь вопросом, что вы могли бы придумать для него. Мы сами должны максимально ис- пользовать предоставляемые эволюцией возможности, а не ждать, пока природа сделает все за нас. Конечно, мы должны и охранять окружающие нас виды, чтобы не лишиться той помощи, которую они могли бы нам оказать. Но, если после того, как я столько рассказал о полезных видах, живущих в наших домах, после того, как вы узнали, что существованию вина и пива мы обя- заны насекомым, вашей первой мыслью при упоминании синантропных членистоногих остается: «Как же мне вывести эту гадость?» — вы не одиноки. В гробнице Ту- танхамона была найдена мухобойка. Очевидно, подданные фараона были уверены, что даже в загробном мире, полном роскоши и всяких удовольствий, не обойдется без комнатных мух. При жизни древние египтяне тоже использовали мухобойки и пестициды растительного происхождения. Каждая человеческая культура изобрета- ла свои способы борьбы с домашними членистоногими. Мы выиграли много крупных сражений с насекомыми, включая виды, приносящие очень серьезный вред. Вывоз бытового мусора и отвод сточных вод подальше от жилья привели к сокращению
численности насекомых, питающихся нечистотами и распространяющих инфекции. С помощью москитных сеток удалось заметно сократить заболеваемость малярией и спасти много жизней. Тем не менее, война в целом еще не выиграна, и впереди нас ждут большие неожиданности, в основном из-за того, что те виды, с которы- ми люди ведут самую отчаянную борьбу, способны очень быстро эволюционировать. Глава 9. Проблема с тараканами в нас самих Не следует слишком часто сражаться с одним и тем же врагом, иначе он обучится у вас искусству войны. Наполеон Бонапарт Я почти убежден (вопреки моему первоначальному мне- нию) , что виды (это равносильно признанию в убийстве) вовсе не неизменны23. Чарльз Дарвин Вы можете начать интересоваться жизнью насекомых вокруг вас и признать, что они очень забавны, плохо изучены и, вероятнее всего, приносят не вред, а пользу. А можете объявить им войну. Современная борьба с насекомыми основана на применении химического оружия. Но, решаясь на химическую войну, имейте в виду: битва может никогда не закончиться. На каждый разработанный нами инсек- тицид атакуемые насекомые находят эволюционный ответ с помощью естественного отбора. Чем яростнее нападение, тем выше темпы эволюции. Насекомые эволюцио- нируют быстрее, чем мы можем понять, как это происходит, не говоря уже о про- тиводействии. И это повторяется раз за разом, особенно с теми видами, против которых мы бросаем все свои силы, такими как таракан-прусак (Blattella germanica). Хлордан, первый инсектицид для борьбы с домашними тараканами, был применен в 1948 г. Этот чудодейственный препарат был настолько токсичен, что считался безотказным. И все же уже в 1951 г. в городе Корпус Кристи в штате Техас объ- явились тараканы, устойчивые к хлордану. Оказалось, что эти насекомые в 100 раз устойчивее к пестициду, чем их лабораторные собратья. К 1966 г. некоторые прусаки выработали невосприимчивость к малатиону, диазинону и фентиону. Еще несколько лет спустя обнаружились тараканы, устойчивые к ДДТ. Едва появлялся новый инсектицид, как в течение нескольких лет, а иногда и месяцев, некоторые популяции прусаков приобретали невосприимчивость к нему. Иногда устойчивость к старому препарату лишь усиливала резистентность к новому. В таких случаях битва была проиграна, не успев начаться24. Однажды возникнув, устойчивые ли- нии прусаков начинали распространяться и плодиться, несмотря на пестициды25. Цитата взята из частного письма, которое Дарвин отправил 11 января 1844 г. своему коллеге и другу, ботанику Джозефу Хукеру. Заметьте, что это «признание в убийстве» было произнесено за 15 лет до выхода в свет «Происхождения видов». Хукер был одним из немногих людей, с которыми Дарвин мог поделиться своими сокровенными мыслями об эволюции. — Прим. науч. ред. 24 Так произошло с фипронилом, активным компонентом некоторых приманок для тарака- нов , а также с рядом антиблошиных спреев, порошков и таблеток. 25 Эти пестициды были такими мощными, что представляли опасность для птиц и для де- тей (особенно в тех концентрациях, в которых применялись); именно о них писала Рей- чел Карсон в книге «Безмолвная весна». И все же эти вещества не смогли уничтожить всех без исключения рыжих тараканов.
На каждое новое смертоносное изобретение химической промышленности тараканы давали зеркальный — и очень эффективный — ответ. Возникали новые линии насе- комых, которые не только ухитрялись успешно избегать действия ядов, но даже как будто бы извлекали из них пользу. Но эти эволюционные ответы ничто в сравнении с тем, что не так давно было открыто совсем рядом со мной, в сосед- нем здании нашего университетского кампуса. История этого открытия началась более 20 лет назад, на другом конце страны, в Калифорнии, и в ней участвовали два главных героя — энтомолог Жюль Сильверман и семейка прусаков, получившая условное обозначение «Т 164». Жюль изучал тараканов по долгу службы. Он работал в техническом центре ком- пании Clorox в калифорнийском городке Плезантон26. Эта компания ничем не от- личалась от других наукоемких производств, только с ее конвейера сходили не шоколадки, а разнообразные приспособления и химикаты для уничтожения живот- ных. Жюль специализировался на борьбе с тараканами, в первую очередь тарака- нами-прусаками. Прусаки представляют собой всего лишь один из синантропных видов тараканов. Как выразился один эксперт по тараканам, с которым я как-то встретился на научной конференции, «вы собрали своих американских тараканов, а еще восточных тараканов, японских тараканов, дымчато-бурых тараканов, ко- ричневых тараканов, австралийских тараканов, мебельных тараканов, ну и еще несколько других видов»27. Однако большинство из этих тысяч тараканьих видов, обитающих на Земле, в домах не водятся, да и в принципе не могли бы там вы- жить28. Лишь какая-нибудь «грязная дюжина» видов, как оказалось, имеет необ- ходимые преадаптации, чтобы проникнуть в человеческие жилища и благополучно там устроиться. К примеру, некоторые из них способны к партеногенетическому размножению29. Это значит, что самки способны давать потомство без всякого участия самца30. Любой из синантропных тараканов имеет определенные приспо- собления для существования в закрытых помещениях, но таракан-прусак наделен ими в наибольшем количестве. Оказавшийся на природе прусак практически обречен. Его или быстро съедят, 26 Да, тот городок, где проводились исследования тараканов и других вредных насеко- мых, так и назывался — Плезантон [имя собственное Pleasanton, вероятно, производное, от слова pleasant — приятный. — Прим. пер.]. Здесь Жюль уже три года изучал другого вредителя — кошачью блоху (Ctenocephalides fells). Эти насекомые встречались уже в домах жителей древней Амарны, в Египте. Жюль обнаружил, что личинки кошачьих блох питаются фекалиями собственных родителей, содержащими остатки крови, к которым до- бавлялись микробы из окружающей среды, обогащавшие фекалии питательными веществами. 27 Большинство из этих бытовых названий совершенно не соответствуют реальной истории видов. К примеру, «американские тараканы» оказались родом из Африки. «Восточные та- раканы» тоже, по-видимому, африканского происхождения; эти насекомые расселялись вместе с финикийцами, затем с древними греками и впоследствии с множеством других народов. 28 Образ жизни тараканов характеризуется невероятным разнообразием. Многие виды «ди- ких» тараканов являются дневными животными. Они активны в светлое время суток и пи- таются в основном лесной подстилкой. Немногие живут в гнездах муравьев и термитов в качестве нахлебников. Есть тараканы, способные производить нечто вроде материнского молока, которым питают свою молодь. Некоторые опыляют цветы. Более того, недавние исследования установили, что термиты — это не что иное, как ветвь на эволюционном дереве тараканов, представители которой перешли к общественному образу жизни. Терми- ты — это общественные тараканы. 29 Термин происходит от греческих слов Parthenos — «девственница», и genesis — «тво- рение» . 30 Суринамские тараканы (Pycnoscelus surinamensis) продвинулись в этом отношении дальше всех остальных. Еще никто не находил самца этого вида в естественной среде. Самцы изредка рождаются в лабораторных культурах, но они нежизнеспособны и быстро погибают.
или он погибнет от голода. Если ему удастся оставить потомство, оно будет слабым, болезненным и ни на что не годным. Вот почему нигде в мире вы не встретите «диких» популяций этого вида. Только у нас под боком прусак стано- вится сильным и плодовитым, за что мы его так не любим. Таракан предпочитает те же условия, что и мы: чтобы в доме было тепло, не очень сухо, но и не слишком влажно. Он любит ту же пищу, что и мы31. Как и мы, тараканы могут да- же страдать от одиночества32. Впрочем, при всей нашей нелюбви к прусакам, особенно бояться их причин нет. Конечно, тараканы могут разносить патогенные микробы, но не больше, чем ваши дети или соседи. До сих пор документально не подтвержден ни один случай, когда болезнь была бы вызвана микробами, распро- страняемыми тараканами, тогда как каждую минуту кто-то из нас заболевает, за- разившись от другого человека. Самая серьезная проблема, связанная с прусака- ми, состоит в том, что, скапливаясь в больших количествах, они становятся ис- точником аллергенов. В ответ на эту реальную и другие воображаемые неприятно- сти мы тратим огромные средства на уничтожение тараканов. Трудно сказать, когда именно началась великая война человека с тараканами. Их остатки очень плохо сохраняются и их редко находят при археологических раскопках (по крайней мере, по сравнению с жуками). Кроме того, основные уси- лия исследователей направлены на поиск способов борьбы с тараканами, а не на изучение их образа жизни. Ближайшими родичами прусаков являются два вида ори- ентальных тараканов, которые почти не встречаются в жилых помещениях. Эти на- секомые хорошо летают, питаются листьями из лесной подстилки, и в некоторых местностях ученые и фермеры считают их полезными для сельского хозяйства33. Изначально прусаки, вероятно, походили на диких тараканов, но потом приспосо- бились к существованию рядом с человеком34. В результате они утратили способ- ность летать, стали быстрее размножаться и образовывать более плотные скопле- ния, что, наряду с другими адаптациями, позволило им успешнее существовать в условиях, предпочитаемых людьми. Затем они начали свое расселение. Считается, что прусаки широко распространились по Европе в ходе Семилетней войны (1756-1763), когда по континенту перемещались большие массы людей, пе- ревозя с собой личные вещи, в которых могли прятаться тараканы. Какая именно нация «ответственна» за перевозку тараканов, до конца неизвестно35. Карл Лин- ней, отец современной систематики, считал, что во всем виноваты немцы. Линней был шведом, а Швеция в Семилетней войне сражалась с Пруссией, поэтому Линней решил , что название «прусский таракан» вполне подходит для этого отталки- Конечно, в некоторых отношениях тараканы отличаются от человека, и не в лучшую сторону. Как неоднократно сообщалось, прусаки едят практически все, что содержит крахмал, в том числе злаки, почтовые марки, портьеры, книжные переплеты и клейстер. 32 В отличие от многих других видов тараканов, прусаки плохо переносят одиночество, страдая от «синдрома изоляции», что мне представляется какой-то смесью чувства не- прикаянности и экзистенциальной тоски. В изоляции у тараканов замедляется метаморфоз и позднее наступает половая зрелость. Они даже начинают вести себя странным образом, не совсем «по-тараканьи», утрачивая нормальные для тараканов проявления активности и интерес к спариванию. Существует довольно обширная литература. 33 Приблизительно половина видов рода Blattella обитает в Азии. 34 Возможно, это было связано с появлением сельского хозяйства в тропической Азии. Хотя могло случиться и гораздо раньше. 35 Самый древний известный экземпляр прусака происходит из Дании, так что, возможно, придется предъявить обвинение датчанам. Однако я подозреваю, что рыжие тараканы по- пали в Европу раньше, значительно раньше. 36 Линней опубликовал научное описание прусака (он же рыжий таракан) в 1767 г. Он дал ему название Blatta germanica. Интересно, что в странах Центральной Европы, в той же Германии, распространение тараканов приписывают передвижениям русских войск
вающего насекомого37. К 1854 г. прусаки добрались до Нью-Йорка. Сейчас они живут по всей земле, от Аляски до Антарктиды, сопровождают людей всех нацио- нальностей и разъезжают на наших судах, автомобилях и самолетах. Странно, что они до сих пор не проникли на орбитальные космические станции. В тех местностях, где температура и влажность в человеческом жилье и транс- портных средствах сильно зависит от времени года, прусаки сосуществуют в до- мах вместе с другими видами тараканов38, некоторые из них (например, амери- канский таракан), возможно, сопровождают человека еще с тех времен, когда мы жили в пещерах. Зато в домах, где есть центральное отопление и вентиляция воздуха, рыжие тараканы определенно доминируют, вытесняя всех остальных. На- пример, до недавнего времени прусак был сравнительно редок почти на всей тер- ритории Китая. Когда в северной, довольно прохладной, части этой страны стали использовать отапливаемые грузовики, тараканы смогли вместе с ними продви- нуться на север. Напротив, на жарком юге Китая они распространились вместе с грузовыми автомобилями, снабженными кондиционерами воздуха. Как в Китае, так и по всему миру, по мере перехода все большего числа домов на центральное отопление и кондиционирование, прусаки становятся все более многочисленными и вездесущими. Двадцать пять лет назад, когда Жюль Сильверман поступил на службу в Clorox, численность прусаков была на подъеме. Задача Жюля состояла в разработке новых химикатов для борьбы с ними. В то время лучшим средством против них на рынке были ядовитые приманки, с которыми вы, вероятно, знакомы. Это сладкое угоще- ние для тараканов, в котором содержится инсектицид. Такой способ помогает травить тараканов, не разбрызгивая яд по всему дому. Теоретически приманка может быть сделана на основе любого углевода, привлекающего тараканов: фрук- тозы, глюкозы, сахарозы или мальтотриозы. На практике в Соединенных Штатах традиционно использовалась глюкоза, благодаря ее дешевизне и высокой привле- кательности для насекомых. Американские тараканы привыкли ею питаться. До по- ловины их рациона состоит из углеводов, и большая часть приходится на долю глюкозы. Мы тоже употребляем ее в огромных количествах, например в виде куку- рузного сиропа. Мы обещаем ребенку десерт, чтобы накормить его обедом, со- блазняя тем же веществом, что содержится в смертельной наживке для тараканов. Довольно скоро после начала работы в Clorox Жюль понял, что в помещении, где его приятель, полевой энтомолог Дон Биман, расставлял сладкие ловушки для тараканов, происходит нечто странное. Это была квартира Т 164. В этой кварти- ре тараканы не умирали, когда Дон оставлял там наживку. Раз за разом он уве- личивал число приманок, но тараканы и не думали погибать. Когда ловушки с ис- пользовавшимся в то время ядом (гидраметилноном) ставили в лаборатории, тара- каны из квартиры Т 164 гибли. Яд убивал их в лаборатории, но не в квартире. Дон сказал Жюлю, что это выглядит так, будто что-то отвращает тараканов от приманки. В лаборатории Жюль исследовал привлекательность отдельных веществ, во время Семилетней войны. Соответственно, рыжих тараканов называют «русскими». На- стоящая родина этого вида расположена в южной Азии. — Прим. науч. ред. 37 Впрочем, тараканы могут немного утешиться тем, что полное научное имя их вида — Blattella germanica Linnaeus — включает фамилию самого Линнея, как знак того, что он первым придумал им название. Сам этот обычай помещать фамилию автора после родового и видового названия тоже берет начало от Линнея. Поэтому, где бы ни оказались рыжие тараканы, их сопровождает имя шведского ученого. То же самое относится и к постель- ному клопу (Cimex lectularis Linnaeus), комнатной мухе (Musca domestica Linnaeus) и черной крысе (Rattus rattus Linnaeus), как и к большому числу других синантропных видов. 38 Какие виды тараканов обнаруживаются в помещениях, зависит в основном от климата и географии. Некоторые виды тараканов лучше себя чувствуют в тропиках, другие — там, где холодно.
содержащихся в приманке, для тараканов из колонии Т 164. Первое и самое оче- видное объяснение заключалось в том, что прусаки избегают инсектицида, спря- танного в приманке. Однако поставленные Жюлем эксперименты показали, что дело не в пестициде. Не вызывали у насекомых отвращения и другие вещества в соста- ве приманки, включая эмульгаторы, загустители и консерванты. Оставалось про- верить только сахар в приманке — глюкозу, то есть сироп. Представлялось почти невероятным, чтобы прусаки стали избегать именно то, что они, как и большин- ство других видов животных, употребляли в пищу в течение многих миллионов лет. Но так и произошло на самом деле. Тараканы отказывались от глюкозы; они не просто ею пренебрегали, а избегали ее. Шарахались. При этом фруктоза со- храняла свою привлекательность для насекомых. Может статься, размышлял Жюль, эта конкретная популяция рыжих тараканов (которую так и назвали Т 164) выне- сла уроки. Приобрела своего рода суперсилу. Одним словом, «фурия в аду ни- что»39 в сравнении с умным прусаком (не говоря уже о миллиардах умных пруса- ков) . Жюлю удалось проверить гипотезу о том, что тараканы способны к обучению. Если она справедлива, то их детишки — бледные, ничем не защищенные и глупые — должны, как и их внуки и правнуки, идти на приманку из глюкозы. Едва появив- шись на свет, они еще не имеют возможности хоть чему-нибудь научиться. Жюль проверил новоиспеченных тараканов: они отказывались от глюкозной приманки. Они ничему не учились; у них было врожденное отвращение к глюкозе. Оставалось одно объяснение: неприятие глюкозы — наследственный признак, появившийся в процессе эволюции. Чтобы выяснить, как именно наследуется этот признак, Жюль провел несложный генетический эксперимент, скрещивая тараканов, не любящих глюкозу, с обычными особями, а полученное потомство потом скрещивалось с од- ной из «нормальных» родительских форм. Этот эксперимент показал, что ген (или гены), определяющие отвращение к глюкозе, являются неполно доминирующими. Илл. 9.1. Прусаки из колонии Т 164 Жюля Сильвермана, кормящиеся на кусочке арахисового масла (без добавления сахара) и тщательно избе- гающие богатого глюкозой земляничного джема. Представьте ситуацию, когда семейство прусаков проникает в большой много- квартирный дом. Со временем немногие первопроходцы дают начало огромному та- 39 Отсылка к цитате из пьесы Конгрива «Невеста в трауре» (1697): «Фурия в аду ничто в сравнении с брошенной женщиной». — Прим. ред.
раканьему племени. Каждые шесть недель самка формирует оотеку, содержащую до 48 яиц. Такие темпы размножения (очень быстрые с человеческой точки зрения, но далеко не рекордные для насекомых) означают, что если самка в течение жиз- ни успеет отложить яйца всего лишь дважды, то за год число ее потомков дос- тигнет десяти тысяч40. Когда дезинсектор раскладывает по всему дому ядовитые приманки и все тараканы гибнут, эволюция не происходит. Ни один отдельный генный аллель не имеет преимущества перед другими. История заканчивается и остается законченной до тех пор, пока прусаки снова не проникнут в этот дом и все не повторится сначала. Однако если какой-нибудь таракан сумеет пережить дезинсекцию и если эта живучесть обусловлена определенными генами или аллеля- ми, которых не было у погибших особей, то борьба с помощью ядовитых приманок будет лишь благоприятствовать выжившим и их генотипам. По мнению Жюля, что-то подобное и произошло в квартире Т 164. Жившие в ней тараканы обзавелись геном (или целым набором генов), вызывавшим у них равнодушие к глюкозе, доходящее порой до отвращения к ней. Применение приманок на основе глюкозы повысило их шансы на выживание и в итоге сделало сами эти приманки бесполезными. Затем Жюль протестировал на отвращение к глюкозе прусаков, собранных из разных уголков мира. Оказалось, что везде, где использовались глюкозные при- манки, от Флориды до Южной Кореи, это приводило к появлению у прусаков отвра- щения к глюкозе. Как оказалось, повсюду они эволюционировали совершенно неза- висимо . Жюль попытался воспроизвести этот процесс в лаборатории, чтобы вы- звать эволюцию экспериментальным путем. Подопытным насекомым предлагались глюкозные приманки, содержавшие инсектицид. То, что наблюдал Жюль, вполне со- ответствовало происходившему в естественных условиях: через несколько поколе- ний у тараканов выработалось избегание глюкозы. Жюль опубликовал несколько научных статей об этом. Он запатентовал целую серию новых приманок, основан- ных на использовании фруктозы. Он рассчитывал, что это поможет сделать карье- ру многим начинающим эволюционным биологам, которые помогут ему разобраться в деталях с очень быстрой эволюцией, происходящей у рыжих тараканов. Компании, занимающиеся борьбой с насекомыми, заинтересовались полученными Жюлем результатами и взяли на вооружение запатентованные им приманки. А вот эволюционисты проигнорировали его работу, и Жюль догадывался почему. Он так и не смог вскрыть механизм, обусловивший отвращение к глюкозе у тараканов, не смог определить, какие именно гены были вовлечены в этот процесс, как эти ге- ны работают, а главное, почему все это происходит с такой высокой скоростью и так часто. Жюль в течение многих лет держал у себя тараканов — прямых потом- ков прусаков из Т 164 — в надежде, что он когда-нибудь вернется к этому во- просу, и вот тогда-то эти насекомые пригодятся. Все мы храним что-то на па- мять , кто сувениры, а кто — колонию тараканов. Со временем Жюль переключился с тараканов на изучение других видов вредных насекомых и их эволюции. В 2000 г. он перешел на работу в Университет Север- ной Каролины и в течение следующих десяти лет изучал популяцию инвазивных ар- гентинских муравьев (Linepithema humile), расселившихся — двор за двором, а потом дом за домом — по юго-востоку Соединенных Штатов. Еще он занимался па- хучим домовым муравьем, Tapinoma sessile. Целых десять лет он не возвращался к тараканам, не забывая, впрочем, кормить свою колонию прусаков, потомков тех, на которых он сделал свое самое значительное и оставшееся почти незаме- ченным открытие. В определенном смысле история таракана-прусака уникальна. Подобных ему ви- дов не существует. Но в каких-то отношениях это один из ярких примеров того, 40 Такие темпы размножения настолько высоки, что часто превышают скорость, с которой тараканы перемещаются от одного здания к другому. Поэтому иногда живущие в соседних домах прусаки относятся к двум различным линиям.
что происходит и с другими синантропными видами. Эволюция в своих творениях бывает очень изобретательной, даже причудливой, но ей присуща и некоторая предсказуемость. Эта предсказуемость состоит в конвергентности форм у несвя- занных между собой организмов. Крылья независимо возникли у насекомых, лету- чих мышей, птиц и птерозавров. Сложноустроенные глаза сформировались не толь- ко в эволюционной линии, ведущей к нам, людям, но и у кальмаров с осьминога- ми. В растительном мире вновь и вновь возникали деревья, точно так же как ко- лючки, например, или фрукты. Это характерно и для более необычных форм, на- пример семян растений с крохотными плодами, рассчитанными на поедание муравь- ями. Муравьи утаскивают семена в муравейники, съедают плоды, а семена выбра- сывают в свои мусорные кучи, где они и прорастают. Понимая, какие возможности открыты для видов и какие сложности связаны с их достижением, можно предска- зать , какие признаки могут повторяться в ходе эволюции. Для синантропных жи- вотных в наших домах открываются большие перспективы. Они могут питаться че- ловеческой пищей, строительными материалами и, наконец, самими людьми. Слож- ность в том, чтобы проникнуть в жилище и не погибнуть от рук его хозяев. Несколько обстоятельств способствуют быстрой адаптации к действию биоцидов: высокое генетическое разнообразие атакуемых видов (или способность заимство- вать нужные гены у других видов); массовое, но неполное, истребление особей вида, с которым мы боремся; многократное (или даже хроническое) воздействие биоцида на данного вредителя и, наконец, отсутствие конкурентов, паразитов и патогенов у вида, с которым мы боремся. В случае с рыжим тараканом почти все эти условия выполняются. Но это же характерно и для многих других видов си- нантропных членистоногих. В результате наш дом становится ареной необычайно быстрых эволюционных изменений, хотя и редко они идут нам на пользу. Устойчивость к инсектицидам выработалась у постельных клопов, головных вшей, комнатных мух, москитов и других обычных в человеческом жилье видов. Естественный отбор может сослужить нам большую пользу, но при условии, что мы понимаем его механизмы и в соответствии с этим принимаем решения. На практике так обычно не происходит. В результате в повседневной жизни естественный от- бор таит для нас скорее минусы, чем плюсы, а его опасные последствия возника- ют быстрее, чем мы способны осмыслить их и справиться с ними. Словом, вредные виды одержали столько побед, что эволюционные биологи, изучающие их рези- стентность, завалены работой. После того как Жюль обнаружил у этих насекомых отвращение к глюкозе, стало ясно, сколько всего предстоит сделать в дальней- шем, помимо изучения прусаков как таковых. Проблема состоит в том, что устойчивость может возникать неоднократно и, если это происходит, резистентные формы вытесняют восприимчивые формы и рас- пространяются. Когда новые признаки развиваются на удаленных островах, они скорее всего там и останутся. Питающиеся кровью галапагосские вьюрки41 воз- никли в эволюции единожды и так и не смогли покинуть свою родину. Комодскии варан встречается всего на пяти островах. Но если синантропный вид вырабаты- вает устойчивость к какому-нибудь биоциду или другому средству борьбы с ним, то он успешно проникает во множество других домов, где применяются такие же средства борьбы, и даже туда, где их не используют. В сельской местности рас- селение резистентных форм обычно происходит медленнее. Но в городах, где дома и квартиры расположены близко друг к другу, этот процесс идет стремительно, чему способствуют быстрые и частые перемещения с места на место людей, грузо- виков, контейнеров, кораблей и самолетов (все эти транспортные средства в Как известно, виды галапагосских вьюрков отличаются по типу питания и, соответст- венно, по форме и размерам клюва, служащего для добывания пищи. Один из подвидов (остроклювый земляной вьюрок, или Geospiza difficilis septentrionalis) питается кро- вью других птиц, пробивая клювом их кожу. — Прим. науч. ред.
чем-то тоже напоминают дома). Поскольку наше будущее связано с городами, то их способность к расселению будет лишь усиливаться. Тогда как социальные свя- зи городских жителей часто ослабевают и люди испытывают все возрастающее чув- ство одиночества и изолированности, к ядоустойчивым вредителям это никак не относится. Они прекрасно общаются друг с другом, их потоки проникают в наши дома через окна и двери, затапливая нас, словно река. И эту реку создали мы 42 сами К сожалению, в отличие от неприятных нам видов, у других устойчивость к ядохимикатам не вырабатывается так быстро. Это вызывает две проблемы. Первая состоит в том, что мы теряем естественное биологическое разнообразие, на ко- тором зиждется устойчивость экологических систем. Одно из недавних исследова- ний показало, что за последние 30 лет биомасса насекомых в девственных лесах Германии сократилась на 75 %. О причинах этого явления ведутся споры, но мно- гие ученые полагают, что большую роль в этом сыграло использование пестицидов — и не только на полях и огородах, но также на приусадебных участках и в до- мах. Вторая проблема связана с тем, что виды, наиболее уязвимые к действию ядохимикатов, выполняют немало полезных функций. Сюда относятся виды- опылители, а также виды, которые экологи считают естественными врагами вреди- телей, с которыми мы ведем борьбу43. Такие естественные враги вредителей, нравится вам это или нет, пауки. Уничтожая пауков, живущих у вас дома (как это обычно и происходит при использовании бытовых инсектицидов), вы поступае- те сами себе во вред. Есть детская сказка о старухе, проглотившей муху, а потом проглотившей пау- ка, чтобы тот ее поймал. Из этого ничего не вышло (спойлер: она умерла). Дру- гие были более удачливы. В 1959 г. один ученый из Южной Африки, Дж. Дж. Стейн, работал над средством уничтожения комнатных мух в домах и дру- гих постройках. Это насекомое (Musca domestica) с древнейших времен является спутником человека; вместе с другими достижениями западной цивилизации оно распространилось буквально по всем населенным людьми регионам. Оно угрожает стать источником серьезных проблем, особенно в антисанитарных условиях. Мухи переносят гораздо больше возбудителей инфекций, чем тараканы-прусаки, включая микробов, вызывающих диарею, от которой в год погибают до полумиллиона чело- век. Как и прусаки, они очень быстро эволюционируют. В 1959 г. комнатные му- хи, живущие в Южной Африке, были устойчивы к дихлордифенил трихлорметилметану (ДДТ) , гексахлорану, дихлордифенилдихлорэтилену (ДДД) , хлордану, гептахлору, диэлдрину, изодрину, пролану, дилану, линдану, малатиону, паратиону, диазино- ну, токсафену и пиретрину. Мухи стали практически неуязвимыми для инсектици- дов . Но не для пауков. Идея посетила Стейна в тот момент, когда он читал своим детям «Детскую эн- циклопедию» на языке африкаанс. В ней рассказывалось, что жители некоторых частей Африки специально заводят у себя дома колонии общественных пауков из рода Stegodyphus, чтобы те истребляли мух и других вредных насекомых. Впервые такая практика появилась у зулусов и у племени цонга. Зулусы даже предусмат- ривали в конструкции своих домов специальные планки, чтобы паукам было легче сооружать гнезда44. Колония таких пауков довольно велика, иногда размером с В трагедии Иоганна Вольфганга Гете «Фауст» Мефистофель называет самого себя: Царь крыс, лягушек и мышей, Клопов, и мух, и жаб, и вшей. 43 Если исключить жаб и лягушек, это будет хорошей характеристикой естественного от- бора, протекающего в современных домах. 44 Наш вид был не первым, кому пришла в голову идея использовать хищников для борьбы с вредными видами в своем доме или убежище. Так делают многие виды животных, соору- жающие гнезда. Например, некоторые совы приносят в свои гнезда змей, чтобы те поеда-
футбольный мяч, и люди могут легко переносить ее из дома в дом Стейн задумался о том, как использовать пауков в современных домах, а также в хлевах и курятниках, где разносящие инфекцию мухи особенно многочисленны. Он попробовал применить идею на практике, что оказалось не очень сложно. В кухне на гвоздях крепилась веревка, на которой пауки развешивали свои сети. Поселившись в доме, они вполне эффективно справлялись с мухами. Опыт был по- вторен, опять с большим успехом, в больницах. Когда Стейн проделал то же са- мое в виварии лаборатории по изучению чумы, за три дня популяция мух сократи- лась на 60 %. Зимой пауки снижали свою активность, ловя меньше мух, но и чис- ленность мух в то время была невысока. В результате своих исследований Стейн пришел к выводу: «Для защиты людей от инфекций, распространяемых мухами, я предлагаю размещать колонии общественных пауков в публичных местах, включая рынки, рестораны, молочные фермы, дома терпимости, гостиничные кухни, а также скотобойни и особенно кухни и уборные во всевозможных помещениях. В коровниках это поможет увеличить надои молока». Ему грезился мир, в котором дома заполнены огромными шарами паучьих колоний, мир, где мухи и разносимые ими патогены станут редкостью, мир, в котором ус- пешно используются знания о пауках племен цонга и зулу. Илл. 9.2. Социальные пауки-эрезиды вида Stegodyphus mimosarum, по- едающие комнатную муху. В этих мечтаниях он был не одинок. В некоторых частях Мексики встречается другой вид общественных пауков, Mallos gregalis. Он тоже образует большие ко- лонии, в которых могут обитать десятки тысяч особей. Коренные жители Мексики тоже приносили в дома пауков для борьбы с мухами. Как и в Южной Африке, это было частью традиционного знания местных жителей, позднее открытого западными исследователями. Однажды пауков Mallos gregalis даже завезли во Францию для ли насекомых, угрожающих их птенцам. В гнездах лесных хомяков часто встречаются лож- носкорпионы, питающиеся паразитическими клещами. 45 Эту практику от зулусов переняли европейские поселенцы-буры, прибывшие в район Кейптауна в Южной Африке вместе с Голландской Ост-Индской компанией. Столкнувшись с притеснениями со стороны британской колониальной администрации, им пришлось пересе- литься далеко на север и восток страны.
уничтожения комнатных мух46. Первая попытка оказалась неудачной. Ученый, за- нимавшийся этим проектом, уехал в отпуск, а его заместитель не смог обеспе- чить пауков достаточным количеством пищи. Идея о том, чтобы обзавестись у се- бя дома гигантской паутиной, сплетенной общественными пауками, может пока- заться нелепой, но вспомним, что определенные виды пауков встречались во всех обследованных нами домах — в Роли, в Сан Франциско, в Швеции, Австралии или Перу. Вопрос не в том, борются ли они с вредными насекомыми, а в том, доста- точно ли у вас пауков нужных видов, чтобы они хорошо делали свое дело47. Од- нако пауки — не единственные синантропные животные, которых можно использо- вать для борьбы с вредными видами. Многие одиночные осы питаются почти исклю- чительно определенными видами тараканов, но их метод отличается от способа добывания пищи пауками. Это очень мелкие осы, лишенные жала. Они охотятся не на самих тараканов, а на их яйцевые капсулы (оотеки). Осы находят их по запа- ху. Обнаружив оотеку, самка простукивает ее, чтобы убедиться, что внутри ле- жат живые тараканьи яйца. Если так оно и есть, оса прокалывает стенку оотеки своим яйцекладом и вводит внутрь яйца. Вылупившиеся осиные личинки пожирают тараканов, находящихся внутри капсулы, и, просверлив отверстие в стенке ооте- ки, покидают ее подобно тому, как птенцы оставляют родное гнездо. Одно из ис- следований, проведенное в домах в штатах Техас и Луизиана, показало, что 26 % яйцевых капсул, отложенных американскими тараканами, содержат яйца паразити- ческих ос Aprostocetus hagenowii; в других оотеках встречались яйца осы Evania appendigaste. Мы не нашли ос последнего вида в Роли, зато Aprostocetus hagenowii были там весьма распространены. Если у себя дома вы найдете про- сверленную оотеку, знайте, что, скорее всего, из нее вышли молодые осы, а не тараканы48. Вполне возможно, что эти мелкие и очень полезные насекомые летают и по ва- шему дому. Некоторые ученые пытались специально запускать таких ос в дома для уничтожения тараканов. В целом эти попытки были так или иначе успешны (хотя, как обычно, плохо документированы). Но пауки и крошечные осы — далеко не единственные насекомые, способные помогать наводить порядок в доме. Еще один исследовательский проект ставит целью использовать гриб Beauveria bassiana против постельных клопов. При распылении спор этого гриба в помещении, они остаются в покое и ждут. Когда мимо пробегает клоп, споры прилипают к слою жира на его экзоскелете. Прикрепившись, они прорастают сквозь наружный покров насекомого. Оказавшись внутри клопа, гриб заполняет полости его тела и убива- ет своего хозяина, поедая и одновременно отравляя его внутренние органы, а также лишая остальные части организма питательных веществ49. 46 Этот замечательный общественный паук использует мертвых мух в своей паутине как питательный субстрат для роста дрожжей. Дрожжи, в свою очередь, служат приманкой для живых мух. Никто еще не исследовал эти дрожжи, и даже неизвестно, к какому виду они относятся. 47 Несмотря на попытки их интродукции во Францию, общественные пауки до сих пор ог- раничены в своем распространении и встречаются далеко не везде. Не беспокойтесь, есть много других возможностей. Например, пауки-скакуны, живущие в таиландских до- мах, пожирают ежедневно до 120 особей комаров Aedes, переносящих смертельно опасную лихорадку денге. В Кении другой вид паука, встречающийся в домах, питается преимуще- ственно «малярийными» комарами рода Anopheles, особенно тех, что уже насытились (и поэтому с большей вероятностью содержат возбудителя малярии). 48 В то же время в Дании в коровники, где содержится молочный скот, в порядке экспе- римента запускают один из видов ос, личинки которых развиваются в пупариях комнатных мух. Эту осу специально разводят, чтобы контролировать численность комнатных мух и мух-жигалок и не допускать их проникновения в жилые дома. 49 В других лабораториях были изучены и другие виды грибов, паразитирующие как на постельном клопе, так и на его тропическом родственнике, Cimex hemipterus.
В каком-нибудь ночном кошмаре может привидеться, как осы, запущенные в дом для истребления тараканов, принимаются откладывать свои яйца в наши тела, а личинки ос развиваются в наших органах, пожирая нас изнутри, а потом выходят через то или другое естественное отверстие (или проделывают новое). Но это невозможно. Эти осы — наши крошечные и совершенно безопасные друзья. Мы вооб- ражаем, как нас в собственном доме кусают или даже пожирают пауки. И то и другое исключено. Почти все виды пауков — союзники человека. Ежегодно по всему миру регистрируются десятки тысяч случаев «укуса паука», и их число постоянно возрастает. Однако в реальности пауки крайне редко куса- ют человека, и почти все эти инциденты объясняются на самом деле заражением бактерией «метилленрезистентный золотистый стафилококк», не распознаваемой ни больными, ни врачами. Если вы считаете, что были укушены пауком, проверьте, не являетесь ли вы носителями стафилококка. Вероятность последнего гораздо выше. То, что люди очень редко страдают от паучьих укусов, объясняется тем, что пауки используют свой яд почти исключительно для охоты, а не для защиты. Большинство пауков склонны спасаться бегством от человека, а не атаковать его50. Однажды был проведен такой опыт. Исследователи пытались заставить пау- ков вида «черная вдова» кусать искусственные пальцы (сделанные из загустевше- го желатина марки Knox). Всего в опыте участвовало 43 паука, но ни один из них не обнаружил желания кусаться. Получив щелчок от искусственного пальца, ни один из пауков не укусил его. Никто не делал попыток кусаться даже после 60 последовательных толчков. Только когда ученые стали сдавливать пауков ис- кусственными пальцами, они получили ожидаемый ответ: 60 % подопытных живот- ных , которых сдавливали по три раза подряд, кусались в ответ. Но и в этом случае лишь половина укусов содержала яд. Такой укус болезнен, но неопасен для человека. Выработка яда обходится паукам дорого, и они не хотят тратить его на вас. Яд сберегается для умерщвления комаров или мух. А вот использование химикатов для борьбы с синантропными членистоногими снова и снова больно «кусает» нас. Распыляя яд по дому и вокруг него, вы своими руками создаете то, что экологи называют пространством, свободным от врагов для любых вредителей, устойчивых к данному яду. Мы должны добиваться совсем другого, а именно чтобы в наших домах хватало естественных врагов вредных видов. К примеру, использование приманок для тараканов рассматрива- лось как средство решения тараканьей проблемы. Рассчитывали, что инсектицид будет поедаться вредителями, а не их естественными врагами. Но тараканы нашли способ перехитрить даже это хитроумное изобретение. Как они это сделали, ос- тавалось загадкой вплоть до 2011 г. К тому времени научные интересы Жюля Сильвермана изменились. Он оставил тараканов и муравьев и большую часть вре- мени посвящал изучению водных насекомых. Его лаборатория была заставлена ог- ромными емкостями с водой, изобилующими водорослями и ручейниками51. Он начал читать спецкурс по водным насекомым. Жюль окунулся в новую для себя жизнь (не забыв про болотные сапоги), но не перестал кормить своих тараканов и просмат- ривать научную литературу в поисках подсказок, как можно разрешить загадку их невосприимчивости к яду. Вскоре у него появились единомышленники. Вот еще одна иллюстрация того, как редки на самом деле укусы человека пауками. В городе Ленекса в штате Канзас в одном старом доме за полгода было отловлено 2055 особей коричневого паука-отшельника (Loxosceles reclusa). Ни в этом, ни в других до- мах, где имеются крупные популяции этих пауков, никто не был укушен. Тысячи пауков и ни одного укуса. Более того, большинство случаев укусов этими пауками в США зареги- стрировано в местах, где данный вид вообще не водится (это значит, что люди были укушены не пауком-отшельником и, скорее всего, это вообще не были паучьи укусы). 51 Ручейники (Trichoptera) — отряд крылатых насекомых, личинки которых развиваются в пресной воде. — Прим. науч. ред.
Жюль работает в одном из корпусов Университета Северной Каролины. Кондицио- неры и обогреватели в этом здании встроены прямо в окна и используются они для создания комфортных условий не сотрудникам, а насекомым, которых исследу- ют университетские энтомологи, в том числе и тараканам Жюля. В основном здесь изучаются домашние вредители, нуждающиеся в условиях, похожих на условия со- временного дома, то есть в стабильной температуре и относительно постоянной влажности. Ради них здесь и устроена система климат-контроля. У каждого энто- молога свой объект изучения. Например, в лаборатории Уэса Уотсона, ветеринар- ного энтомолога, можно найти мух, паразитирующих в глазных яблоках коров, и жуков, вьющихся вокруг их навоза. Майкл Рейскинд — эксперт по экологии моски- тов . В его лаборатории живут кровососущие самки этих насекомых; они сидят на стенах и взлетают от малейшего толчка (особенно если поблизости проезжает по- езд) , а потом усаживаются обратно. Но самое большое разнообразие вредных на- секомых содержит в своей лаборатории Коби Шэл, исследующий механизмы коммуни- кации у домашних вредителей. Здесь можно увидеть постельных клопов, присосав- шихся к заполненным кровью мембранам, а также с полдюжины различных видов та- раканов, очень многочисленных, ползающих прямо друг по другу. Как и Жюль, Коби изучает тараканов, особенно прусаков. Коби — эксперт в хи- мической экологии; он видит природу через призму химических сигналов, которы- ми особи обмениваются друг с другом. Говоря точнее, он специализируется на изучении химических сигналов, которые посылают друг другу тараканы. Среди прочего Коби открыл феромон, используемый самками диких тараканов для привле- чения самцов. Если поместить такой феромон где-нибудь в поле или просто дер- жать его в руке, то со всех сторон к нему сбегутся тараканы-самцы — и будут очень разочарованы52. Жюль знал об этих работах задолго до того, как стал ра- ботать с Коби в одном университете. Он цитировал их в первой своей статье о тараканах. Но даже в стенах одного учреждения двое ученых не изучали тарака- нов вместе. Они объединили усилия для исследования аргентинских муравьев и пахучих муравьев, но не прусаков. Возможно, они были слишком заняты совмест- ными проектами с другими коллегами, а возможно, Жюль не подозревал, что зна- ния и умения Коби помогут ему найти ответ на интересующие его вопросы. Так или иначе, по поводу тараканов они не сотрудничали. И тут, в 2009 г., на кафедре энтомологии появилась японская исследователь- ница Аяко Вада-Кацумата, новый постдок. Очень часто постдоки обладают умения- ми , которых нет у их боссов. Кроме того, у них больше времени на исследова- ния, и благодаря этому им удается нередко обнаружить неизвестные прежде свя- зи. Так произошло и в случае с Вада-Кацуматой. Благодаря ее уникальному опыту удалось перекинуть мостик между работами Коби и Жюля, а это открыло путь к тому, что Жюль считает одним из самых важных открытий в своей карьере. Вада-Кацумата нашла способ измерения реакции мозга насекомого, в частности таракана, на вещества, которые оно пробует на вкус или запах. До приезда в Северную Каролину Аяко заинтересовалась тем, возникают ли в мозгу у муравья вещества, ассоциированные с чувством удовольствия, в том числе, если собрат поделится с ним пищей (ответ: да, возникают). Она также изучала сенсорный опыт тараканов во время ухаживаний и спаривания. Поиск полового партнера про- исходит у них в темноте. Самка таракана выдает химический сигнал, который по воздуху распространяется по всему дому и привлекает к ней самцов. Из кухонных шкафов и гардеробных феромон проникает во все углы дома, рассеивается вплоть до верхнего этажа. Даже в абсолютной тьме самец отыщет самку, ориентируясь по Коби смог выяснить, что это за запах, но он еще не знает, как производить его в больших количествах. Когда Коби научится делать это, держитесь от него подальше, по- тому что, если он прольет на себя немного этой субстанции, прусаки будут сбегаться к нему, как крысы к Гамельнскому крысолову.
запаху. Затем происходит контакт, и самец определяет другие вещества на теле партнерши. В ответ он преподносит ей «свадебный подарок» в виде сладкого при- ятно пахнущего комочка — нечто вроде возбуждающей желание конфеты с начинкой из сахара и жира. В зависимости от того, довольна ли самка подарком (который съедает в любом случае), она решает, уступить ли желаниям ухажера. Когда Ва- да-Кацумата начинала свою работу, химический состав угощения был уже извес- тен , а вот какую реакцию он вызывает в мозгу насекомого, нет. Чтобы узнать это, Вада-Кацумата соединила вкусовые нейроны прусаков, расположенные на сен- силлах, напоминающих язык, с компьютером, а потом стала предлагать самцам и самкам различные виды «подарков». В этом своеобразном эксперименте она играла роль таракана-самца. Она выяснила, что оба пола воспринимали «подарок» как вкусную пищу, но у самок нейроны приходили в гораздо большее возбуждение, чем у самцов. Если самец таракана чувствовал себя «потерянным и одиноким», он мог съесть собственный «подарок» и получить удовольствие, но несравнимо меньшее, чем самка. В Северной Каролине Аяко предстояло заняться совершенно противоположным во- просом. Вместо того чтобы исследовать реакцию прусаков на то, чего они стра- стно желали (то есть секса), она должна была изучать реакцию тараканов из ко- лонии Т 164 на то, чего они избегали (то есть глюкозы) . Как полагал Жюль и как после разговоров с ним начал подозревать и Коби, у тараканов Т 164 выра- боталось своего рода отвращение к глюкозе. Одно из самых нетривиальных объяс- нений состояло в том, что в результате естественного отбора вкус глюкозы стал возбуждать на сенсиллах у этих тараканов нейроны горечи, а не «сладости». Ве- роятно, что едва насекомое прикасается сенсиллой к глюкозе, как его мозг на- чинает вопить: «Горько! Вали отсюда!» Было известно, что рецепторы сладкого у обычных тараканов (которые ученые называют «диким типом») реагируют и на глю- козу, и на фруктозу. Но верно ли это для тараканов Т 164? Это и предстояло выяснить Вада-Кацумате. Как человек, знающий, что творится в голове у тарака- нов , она должна была проверить, что именно они ощущают. Эта задача поглощала большую часть ее времени. Каждое утро, позавтракав, она появлялась в лаборатории и, выбрав одного таракана, помещала его в кро- хотный конус так, чтобы из узкого конца высовывалась голова насекомого, а из противоположного — пухлое тараканье тело. Зафиксировав насекомое в конусе, Аяко под микроскопом исследовала похожие на волоски сенсиллы на его ротовом аппарате. Потом она присоединяла электрод к одной из сенсилл. Другой конец электрода был подключен к компьютеру. Элек- трод помещался в тонкой трубочке, в которой были вода и глюкоза (или любое другое вещество, реакцию на которое ей хотелось проверить). По амплитуде и частоте импульса, возникавшего на мониторе, Вада-Кацумата могла понять, какие именно нейроны, «сладкие» или «горькие», стимулируются предложенной таракану пищей, будь то глюкоза, фруктоза или что-нибудь еще. Если на экране отобража- лась быстрая пульсация, это означало, что возбуждены нейроны, реагирующие на горечь: именно этот вкус ощущал таракан. Когда она видела замедленную и высо- коамплитудную пульсацию, это означало, что реагируют рецепторы сладкого вку- са. Эту трудоемкую процедуру Вада-Кацумата повторила 10 000 раз — на пяти сенсиллах 2000 насекомых, половина из которых представляли популяцию Т 164, а половина — «дикий тип». Работа заняла более трех лет. Три года она сидела в лаборатории с таракана- ми — глаза в глаза, голова к голове, — тестируя их. Они смотрели на нее. Она давала им сладкую пищу. В ответ насекомые посылали слабые импульсы, отражав- шиеся на экране. Она заносила в компьютер полученные данные, не забывая время от времени создавать резервные копии. Она проделала это с тараканами, избе- гавшими глюкозы (колония Жюля), и с обычными прусаками, без особых пищевых предпочтений. Чтобы исследовать одну особь, сенсилла за сенсиллой, уходил це-
лый рабочий день. Эксперимент требовал терпения и настойчивости, и еще раз терпения и настойчивости. И все это делалось потому, что Жюль, Коби, а теперь еще и Вада-Кацумата полагали: для понимания особенностей популяции Т 164 надо выяснить, что происходит у них в голове, когда они ощущают вкус глюкозы. Шло время, экспериментальные данные накапливались, но решение загадки так и не приходило. Наконец ответ все-таки был получен, и он оказался таким очевид- ным, что не нуждался в дополнительных проверках. Выяснилось, что и прусаки Т 164, и тараканы «дикого типа» одинаково воспринимают фруктозу как сладкую на вкус, точно так же, как тараканы, изученные Аяко в Японии, ощущали сладкий вкус «свадебных подарков». Дикие прусаки тоже воспринимали ее как сладость. Все это было вполне ожидаемо. Ключевое различие состояло в том, что для тара- канов Т 164 — тех, что переезжали вслед за Жюлем из города в город как напо- минание о его прошлой жизни — глюкоза была на вкус горькой. Как это могло случиться? Единственное возможное объяснение заключается в том, что тараканьи приманки, некогда размещенные в квартире Т 164, обладали настолько смертоносным действием, что убивали большинство — но не всех — та- раканов. Некоторые из насекомых, избежавших гибели, спаслись потому, что у них оказался ген (или гены), изменивший восприятие ими вкуса глюкозы. Доста- точно было, чтобы это произошло один раз. Один уцелевший таракан мох1 стать родоначальником всей популяции Т 164. Время внесло некоторые нюансы в эту ис- торию, хотя остались и кое-какие неясности. Например, Вада-Кацумате удалось не только показать, что выжившие тараканы испытывали отвращение к глюкозе, но и то, что в тех местах, где приманку делали на основе фруктозы, у прусаков выработалась способность избегать и это вещество. Это означает, что эволюция тараканов довольно предсказуема, при условии, что мы понимаем последствия собственных действий. Однако оставалось неясным, какие именно особые варианты каких именно особых генов заставляли тараканов Т 164 воспринимать глюкозу как горькое вещество. Илл. 9.3. Аяко Вада-Кацумата, наблюдающая за тараканом через микроскоп. Вада-Кацумата снова вернулась в лабораторию. Жюль поручил ей заботу о тара- канах из квартиры Т 164, которых он так долго холил и лелеял; скоро он выйдет на пенсию, а научная карьера Аяко только начинается. Она получила в наследст- во колонию Т 164 и теперь на этом материале изучает, как отвращение к сахарам
влияет на половую жизнь прусаков. Так соединились ее исследования, выполнен- ные в Японии, и та работа, что она провела совместно с Коби и Жюлем. Оконча- тельный результат, возможно, появится не скоро; наука в принципе делается медленно и трудно, но, если ответ будет найден, он поможет Аяко сделать серь- езную научную карьеру. Ей уже удалось выяснить, что прусаки, не выносящие вкус глюкозы, имеют меньше шансов на спаривание. Самцы пытаются привлечь са- мок, но если их химическое «любовное послание» содержит глюкозу, то для самки на вкус оно горче полыни. Поэтому часто самка спасается и от подарка, и от секса бегством. Кому придет в голову винить ее? Так как самки не склонны иметь дело с «горькими» самцами, насекомым мужского пола, живущим у вас дома, приходится выбирать между выживанием и сексуальной привлекательностью. В тео- рии это означает, что, используя дома ядовитую приманку на основе глюкозы, вы создаете благоприятные возможности для тараканов, способных ее избегать, но в то же время менее успешных в качестве половых партнеров. На практике, однако, даже такой менее привлекательный для самок любовник вполне способен дать жизнь миллионному потомству. Может показаться, что история прусаков из квартиры Т 164 интересна только для понимания эволюции самих тараканов или как пример того, как умный и на- стойчивый исследователь может открыть нечто, что казалось непознаваемым. Но подобно тому, как военные специалисты изучают сражения прошлых лет, чтобы быть готовыми к будущим, так и наша война с прусаками дает кое-что для пони- мания нашей собственной эволюционной судьбы. Эволюционисты обычно не тратят время на обсуждение и прогнозирование дале- кого будущего, и вовсе не потому, что не решаются делать предсказания. По- моему, дело в том, что эволюционное будущее целиком зависит от судьбы нашего собственного вида. Эволюционные биологи хорошо знают, что каждому виду сужде- но рано или поздно вымереть. Это произойдет и с нами. Они знают, что после исчезновения человека биологическая эволюция не прекратится. Она может преры- ваться из-за какой-нибудь случайной катастрофы, как это уже бывало в прошлом, но все равно эволюция неизбежно будет вести к возрастанию разнообразия, к по- явлению все новых форм жизни. Именно это происходило после каждого массового вымирания. В отсутствие человека жизнь продолжит свое развитие в соответствии с общими эволюционными закономерностями. Такая перспектива, подразумевающая исчезновение нашего вида, может показаться ужасающей, но есть и некое утеше- ние в том, что жизнь на Земле не прекратится, а появятся такие формы, которых мы даже не можем себе вообразить (и, возможно, не захотели бы встретиться с ними лицом к лицу) 53. Еще сложнее предвидеть то, что случится в менее отдаленном будущем, до вы- мирания Homo sapiens. Очень многое зависит от принимаемых нами решений и тех изобретений, которые будут сделаны в будущем. Сегодня человек в значительной степени контролирует эволюционные процессы, происходящие на планете, хотя обычно ненамеренно и довольно рассогласованно. В свете этого проще всего пре- дугадывать то, что может произойти, если мы продолжим вести себя так, как де- лали это последние 100 лет. Впрочем, наши действия были примерно такими же и 1000, и 10 000, и даже 200 000 лет назад: уничтожение всего, несущего пробле- мы и эстетически неприятного. Со временем усиливалась лишь мощь наших орудий Ни одна из глобальных катастроф, которую может себе представить человечество, — ни ядерная война, ни самое серьезное изменение климата — не уничтожит жизнь на Земле полностью. Как заметил Шон Ни, какие бы ужасные вещи мы ни творили с планетой и ка- кой бы вред ни причинялся этим большинству видов, на некоторые группы микробов наши поступки окажут благотворное действие. Уничтожение лесов, изменение климата, ядерные катастрофы — все это может вернуть нас в первобытные времена, когда на Земле безраз- дельно господствовали микробы, в царство вездесущей слизи.
истребления. Это будущее несложно себе представить. Будущее, в котором новые химические средства будут способствовать появлению еще более защищенных — и в химиче- ском, и в поведенческом отношении — патогенов и вредителей; при этом полезные виды, если они вообще останутся, окажутся в аутсайдерах. Вредители станут бо- лее устойчивыми, а вот остальная часть биологического разнообразия вряд ли. Сами того не ведая, мы променяем нынешнее богатство жизни — дневных бабочек, пчел, муравьев, мотыльков и им подобных — на царство немногочисленных, но очень устойчивых видов членистоногих. Их наружные покровы будут непроницаемы для инсектицидов. В их клеточных стенках появятся особые приспособления, пре- пятствующие проникновению внутрь токсинов (или же они обзаведутся особыми жи- ровыми телами, куда будут помещаться обезвреженные ядовитые вещества). Подоб- но прусакам, они могут быть настоящими аскетами, отказываясь от употребления вкусной пищи и даже половых феромонов, с помощью которых мы изготавливаем смертоносные приманки. Все это уже происходит, но в будущем пойдет еще быст- рее и уже в планетарном масштабе. Чем более однородным и климатически ста- бильным мы делаем наше жизненное пространство, тем более комфортным оно ста- новится и для непрошеных гостей в наших домах. В свое время Чарльз Дарвин наблюдал на Галапагосских островах процесс есте- ственного отбора и его результат, эволюцию, — виды животных, не боящихся че- ловека. То, что происходит вокруг нас прямо сейчас, ведет к прямо противопо- ложному. Возникает армия миниатюрных существ, прекрасно знающих, как избегать нас и наших средств уничтожения. Домашние вредители были и останутся ночными животными. Их склонность активизироваться в те часы, когда нас нет дома или когда мы не можем увидеть их и убить, будет усиливаться. Подобное и сейчас уже происходит. Предками постельных клопов были клопы летучих мышей, переклю- чившиеся на человека в те времена, когда наши прародители обитали в пещерах. Клопы летучих мышей сосут кровь днем, когда их хозяева спят. А вот постельный клоп приспособился к ночному образу жизни и нападает на спящих людей. Многие виды тараканов, а также крысы тоже превратились в ночные виды. Животные выра- батывают способность проникать во все более мелкие отверстия и щели. Чем плотнее мы закупориваем свои дома, тем более мелкие твари пролезают в них. Самый вероятный сценарий нашего будущего состоит в том, что тысячи синантроп- ных и обычно безвредных видов животных, каждый со своей интересной историей, исчезнут, а их место займут полчища мелких, устойчивых к ядам и живучих пру- саков, клопов, вшей, комнатных мух и блох. Мы будем жить в окружении этой ли- липутской армии, которая бежит от нас со всех (многочисленных) ног, стоит нам включить свет, а потом, едва мы исчезаем или гасим свет, ее перегруппировав- шиеся войска переходят в наступление. Глава 10. Смотрите, кого принесла ваша кошка Я не могу заставить вас понять. Я не могу никого заставить понять, что происходит внутри меня са- мого . Я и сам себе не могу этого объяснить. Франц Кафка. Превращение Если в доме [древнего египтянина] околеет кошка, то все обитатели дома сбривают себе... брови. Геродот. История
До некоторой степени все, что мы предпринимаем в отношении животных в наших домах, это пытаемся от них избавиться, как в случае с прусаками. Но есть ис- ключение , и очень важное, — наши питомцы. Для нас они благо. Они делают нас счастливыми и здоровыми. В ответ мы кормим их. Мы ублажаем их. Мы гуляем с ними чаще, чем с собственными детьми. В биологическом мире, где все так неод- нозначно, наши питомцы для нас безусловное олицетворение добра. По крайней мере, до тех пор пока мы не присмотримся повнимательнее к тем видам, что по- падают в наши дома вместе с домашними животными. Достаточно сделать это, что- бы вся эта картина стала раз и навсегда куда более противоречивой. Многие из нас, когда речь заходит о домашних животных, сразу же вспоминают своих любимцев. Может быть, самое первое животное, которое появилось у них в доме, а может быть, существо, вместе с которым они перенесли трудный период в жизни. Но, когда я, как эколог, думаю о них, мне всегда вспоминается моя пер- вая научная работа, посвященная изучению жуков. Мне было тогда 18 лет, я учился в университете и однажды подал заявку на стажировку, связанную с на- блюдением за обезьянами. Мою заявку отклонили, и я подал вторую, на этот раз на стажировку по наблюдению за жуками. Я выиграл конкурс и стал помощником Джима Дэнофф-Бурга, аспиранта из Канзасского университета, работавшего над своей диссертацией. Джим изучал особых жуков, сожителей муравьев из рода Liometopum. Эти муравьи издают запахи то цитрусовых, то абрикоса, а в состоя- нии тревоги (что происходит с ними всегда, когда к ним прикасаются исследова- тели) — приторный аромат сыра с голубой плесенью. Они строят в пустыне боль- шие подземные муравейники, которые можно обнаружить, перевернув камень или осматривая почву под кустами можжевельника или пустынной сосны. Вы можете найти их ночью без фонарика, исключительно по запаху, если не боитесь на- ткнуться на гремучую змею. Liometopum microcephalum. Жуки, о которых идет речь, по всем признакам выполняют в муравейниках функ- цию домашних животных. Они научились выпрашивать у своих хозяев стол и кров. Муравьи выделяют особые вещества, оказывающие успокаивающее действие на со- братьев по муравейнику; это необходимо, например, чтобы снять напряжение в колонии, после того как миновала какая-нибудь угроза. Жуки вырабатывают веще- ства, похожие на эти «транквилизаторы», вещества, которые так же успокаивают
муравьев, как успокаивается (и получает удовольствие) человек, ласкающий со- баку. К тому же эти жуки могут липнуть к муравьям, совсем как домашняя кошка трется о ногу хозяина или как собака, льнущая к вам, чтобы вы ее приласкали. Поступая так, жуки пропитываются пахучими веществами с тела хозяев, приобре- тая тем самым их запах. Это имеет ключевое значение для спасения жуков от по- едания муравьями. Муравьи убивают и пожирают все, что движется и пахнет не так, как они сами или их ближайшие родичи (дальние родственники из других му- равейников поедаются без всякого стеснения). Пользуясь такой химической мас- кировкой, жуки бродят, никем не замеченные, по муравейнику, подбирая лежащие без присмотра съедобные кусочки. Некоторые жуки даже ухитряются сделать так, чтобы сами муравьи кормили их. Они усаживаются перед муравьями и держат пе- редние лапы в воздухе, выпрашивая подачку. Присутствие жуков может негативно сказываться на муравьях хотя бы потому, что они присваивают часть их корма. Впрочем, подобно собакам и кошкам в пер- вобытных поселениях, жуки в муравейниках могут употреблять в пищу всякие объ- едки, в которых их хозяева не нуждаются. При этом, питаясь разного рода вред- ными и болезнетворными видами, они могут приносить несомненную пользу. В ходе нашей работы мы с Джимом решили установить, насколько выгодно для муравьиной колонии содержать подобных приживал54. Мы поставили эксперимент: поместили муравьев в контейнеры из-под фотопленки — с жуками и без них — и наблюдали, в каких условиях муравьи проживут дольше. Особую трудность составляло то, что все это происходило в то время, как мы на машине Джима разъезжали по пустыне в поисках муравейников, где встречаются жуки. Оказалось, что муравьи, нахо- дившиеся в компании жуков, жили дольше, чем без них. Мы предположили, что жу- ки действовали на муравьев успокаивающе и те не расходовали энергию на дикую панику. То, что муравьи паниковали, было вполне понятно. Их возили в контей- нерах из-под фотопленки по пустыне на старой «Тойоте-Терцел», где они вдыхали не только запахи тревоги, испускаемые собственными сородичами, но и аромат нашего арахисового масла. Наш опыт показал, что присутствие жуков может быть полезным для их хозяев, по крайней мере, в некоторых обстоятельствах. Провести подобный эксперимент с муравьями было нелегко, но все же гораздо легче, чем осуществить нечто подобное с людьми и их питомцами. Никто не по- зволит вам посадить человека вместе с собакой в огромную бочку, чтобы опреде- лить , проживет ли он дольше в сравнении с человеком в такой же бочке, но без собаки. Вообще говоря, определить, насколько полезны для нас наши кошки и со- баки (и все остальные комнатные животные, включая карликовых свиней, хорьков и даже индюшек) с точки зрения здоровья и благополучия, не очень легко. Несо- мненную пользу приносят собаки, выполняющие специальные функции, например со- баки-поводыри или собаки, определяющие раковые заболевания. А вот как быть со среднестатистической собакой или кошкой, живущей в нашем доме? Немногочислен- ные исследования этого вопроса показали, что владельцы собак и (в несколько меньшей степени) кошек меньше страдают от стресса, тревожности и чувства оди- ночества; это такой же эффект, который, как думают, оказывают на муравьев их Когда эволюционные биологи рассматривают вопрос, какую выгоду получает (и получа- ет ли вообще) один вид организмов от взаимодействия с другим, их оценки всегда осно- ваны на дарвиновском понятии приспособленности. Таким образом можно решить, являются ли конкретные межвидовые взаимоотношения паразитическими или мутуалистическими. Один вид приносит пользу другому, если от их взаимодействия увеличивается вероятность вы- живания второго вида, и он дает больше жизнеспособного потомства. Возможно, нам уже не следует применять эту аморальную экономику естественного отбора при определении, какие виды приносят нам пользу, а какие нет. Возможно, вид, делающий нас счастливыми и «довольными», что бы за этим ни стояло, но не повышающий нашу «приспособленность» в современном мире, все же остается мутуалистом.
«домашние» жуки. Вот почему все больше людей обзаводится животными для мо- ральной поддержки, и не только собаками и кошками, но даже свиньями и индюш- ками. В одном из исследований было даже показано, что владельцы собак имеют более высокие шансы восстановиться после сердечного приступа, чем люди, не имеющие их. Кошатники, правда, не обнаруживали быстрых темпов выздоровления в сравнении с теми, у кого кошки не было. Но до сих пор подобные работы остают- ся малочисленными, носят сравнительный характер и выполняются на относительно небольших выборках. К тому же они не учитывают другие виды влияния, которые собаки и кошки имеют на своих хозяев. Они не объясняют, что ваш домашний пи- томец, подобно мухе или рыжему таракану, может принести в дом виды, способные вызвать болезнь или, наоборот, оказаться для вас полезными. Один из «подарков», который может вам преподнести ваша кошка, — паразит Toxoplasma gondii55. Токсоплазма — красноречивый пример того, как патогенный организм входит в жизнь человека через его домашних питомцев, подтверждающий, как трудно решить однозначно, полезны или вредны для нас комнатные животные. История с Toxoplasma gondii, которую я хочу рассказать, началась в 1980-е. Одна группа исследователей в Глазго изучала домовых мышей, зараженных этим паразитом. Ученые заметили, что инфицированные мыши кажутся гиперактивными в сравнении с неинфицированными. Возникло предположение, что это может быть как-то связано с паразитом. Чтобы проверить догадку, в клетку с мышами поста- вили беличье колесо и студенту по имени Дж. Хэй поручили считать, сколько оборотов в колесе сделает тот или другой зверек. За первые три дня экспери- мента незараженные мыши сделали на колесе более 2000 оборотов. Неслабо! Не похоже, чтобы они были спокойны. Но инфицированные животные сделали за это время вдвое больше. По мере продолжения эксперимента разница росла. На 21-й день зараженные мыши делали 13 000 оборотов в сутки, а незараженные только 4000. Инфицированные грызуны были словно в каком-то угаре. Исследователи ре- шили, что виной всему некие изменения, произошедшие в мышином мозгу. Следую- щим шагом стала гипотеза, что гиперактивность инфицированной мыши способству- ет выживанию паразита; возможно, паразит делает ее гиперактивной, тем самым повышая шансы быть съеденной кошкой. Финальная стадия развития в жизненном цикле Т. gondii проходит исключительно в организме этого хищника. Дальше это- го исследователи не продвинулись. Они опубликовали свою гипотезу в научном журнале, предоставив другим проверять ее. Все это было само по себе довольно необычно, но десять лет спустя, благодаря Ярославу Флегру, история стала ка- заться еще более странной. Флегр родился и работает в Праге. Здесь он прошел все этапы научной карьеры в области эволюционной биологии, провел несколько блестящих исследований, по- лучил степень доктора наук и даже вытянул самый счастливый билет — получил место профессора в пражском Карловом университете. Именно в стенах этого уни- верситета он стал изучать паразитов. Сначала он исследовал Trichomonas vaginalis — простейшее, вызывающее трихомониаз человека. Потом, начиная с 1992 г., переключился на Toxoplasma gondii. Когда Флегр прочитал статью о ги- перактивных мышах, крутившихся в беличьих колесах, он уверился, что Хэй прав и что паразиты действительно способны управлять процессами в мозгу своих хо- Этот паразит был открыт в столице Туниса городе Тунисе исследователями из Пасте- ровского института. Его нашли в грызуне, известном как обыкновенный гунди (Ctenodac- tylus gundi). Гунди изучались в качестве хозяев другого паразита, Leishmania. Ученые искали лейшманий, а нашли токсоплазму. Слово «гунди» взято из языка североафрикан- ских арабов, а вот название Toxoplasma — греческое, и происходит от слов toxo (лук) и plasma (имеющее форму), что указывает на волнообразную форму паразита. Таким обра- зом, исторически название означало «паразит в форме лука, обнаруженный у обыкновен- ного гунди».
зяев. Это происходило, как он полагал, в самых разных уголках мира, везде, где зараженные токсоплазмой мыши становились легкой добычей кошек — на благо самому паразиту. Трудно сказать, почему Флегр так легко поддался идее Хэя ; еще труднее объяснить, что заставило его задуматься, не заражен ли он сам, подобно гиперактивным мышам из шотландского эксперимента. Илл. 10.1. Ярослав Флегр в своем офисе. Флегр начал отмечать и записывать все необычные особенности своего поведе- ния. В каком-то смысле он действительно чувствовал себя, как инфицированная мышь. Он, правда, не бегал быстрее других людей по беговой дорожке, но неко- торые особенности его поведения были не очень обычными. Будь Ярослав мышью, он вероятнее всего был бы съеден кошкой, а если бы вел жизнь первобытного че- ловека, то быстро стал бы жертвой хищника покрупнее. Возможно, помимо гипе- рактивности, токсоплазма снижает у мышей чувство осторожности и они более склонны к риску. Не случилось ли нечто подобное и с ним? Однажды в Курдистане Флегр оказался в ситуации, когда вокруг него свистели пули, а он даже не ду- мал о смертельной опасности. В своей родной Праге он, очертя голову, перебе- гает улицу даже с самым оживленным движением, увертываясь от машин под визг тормозов и тревожные гудки. Не так ли ведет себя инфицированная мышь, высовы- ваясь из укрытия? В эпоху коммунистического режима он столь же бесстрашно вы- сказывал самые опасные идеи, ничуть не беспокоясь о том, что за это можно за- платить тюремным заключением или кое-чем похуже. Чем объяснить все это? Флегр думал, что он, возможно, тоже заражен и, находясь под контролем паразита, столь же бессилен повлиять на происходящее, как Грегор Замза, герой «Превра- щения» Кафки. Едва ему пришла в голову эта мысль, Флегр сразу же сдал анализы на токсо- плазмоз. И оказалось, что да, в его крови обнаружились антитела к этому пара- зиту. В прошлом он был заражен. Это заставило его задуматься, какие поступки он совершал по своей воле, а какие были импульсивными действиями, продикто- ванными паразитами. Уже то, что такая безрассудная идея пришла ему в голову, могло свидетельствовать о могуществе паразитов. Подобная концепция могла сде- лать Флегра маргиналом в глазах его зарубежных коллег. Мысль и впрямь каза- лась абсурдной, но ведь дело было в Праге, пристанище самых диких идей. К тому времени, когда Ярослав Флегр заинтересовался токсоплазмой, ученые
уже довольно много успели узнать об этом паразите. Как отмечали Хэй с колле- гами, Toxoplasma gondii заражает домовую мышь (Mus musculus). Но токсоплазма может жить и в других видах синантропных грызунов, таких как серая (Rattus norvegicus) и черная (Rattus rattus) крысы56. Это простейшее способно парази- тировать в гекконах, а также поражать свиней, овец и коз. Эти животные зара- жаются паразитом, если случайно заглатывают воду или частички почвы, в кото- рых содержатся его ооцисты (термин, лингвистически родственный «оотеке»; от греч. ооп — «яйцо» и cyst — «пузырь»). После этого в теле хозяина разворачи- вается настоящая древнегреческая драма или, по крайней мере, драма, которую можно описать греческими словами. В желудке, под действием пищеварительных ферментов, твердая стенка ооцисты разрушается и наружу выходят спорозоиты — паразиты первой стадии развития (от греч. sporo — «семя» и zoite — животное), которые оказываются в кишечнике хозяина. Там они проникают внутрь эпителиаль- ных клеток, выстилающих кишечник изнутри, внутри которых превращаются в тахи- зоитов (tachy от греч. «быстрый»). Тахизоиты быстро делятся, а когда клетка, в которой они живут, погибает и ее стенки лопаются, они выходят наружу и, распространяясь через кровяное русло, заселяют клетки в других тканях тела. В конце концов иммунная система хозяина начинает с ними борьбу, и тогда парази- ты принимают другую форму — брадизоитов (от греч. brady — «медленный»), кото- рые прячутся внутри клеток хозяина, в нервной, мышечной и других тканях, и терпеливо ждут, когда их хозяин будет съеден. Г V & f г Тахизоиты Toxoplasma gondii (препарат). Паразит ждет, поскольку для завершения своего жизненного цикла он должен оказаться в кишечнике кошки. Toxoplasma gondii это протист57. Как и многие другие виды протистов, чтобы приступить к половому размножению и производить ооцисты, токсоплазма нуждается в очень специфических условиях. Она не может размножаться в почве или в организме грызунов, гекконов, а также свиней и ко- ров (в которых тоже может случайно оказаться). Это очень привередливое суще- ство, способное любить и давать потомство лишь в слизистой оболочке внутрен- него эпителия кошачьего кишечника. Там и только там (и нам еще рассказывают, 56 А также практически во всех видах млекопитающих, исследованных к настоящему вре- мени в данном отношении. 57 Принадлежит типу Apicomplexa, к которому также относится возбудитель малярии, Plasmodium.
как это трудно — найти любовь через интернет!) Какой именно это будет вид ко- шек, неважно, главное, чтобы это были кошки. Сейчас установлено, что размно- жение токсоплазм может происходить в организме 17 видов семейства кошачьих. Таким образом, жизненный цикл Toxoplasma gondii полностью зависит от ряда весьма маловероятных событий, причем эти события должны произойти в опреде- ленной последовательности. Эта зависимость — очень важная особенность, опре- деляющая жизненный цикл данного паразита. После встречи и соития в кошачьем кишечнике самец и самка токсоплазмы про- изводят множество новых ооцист. По фекальной магистрали кошачьих внутренно- стей ооцисты съезжают вниз и выбираются наружу в окружающую среду. Даже не- большой кусочек кошачьего кала может содержать до 20 000 000 ооцист, таких же живучих, как семена растений. Никому невидимые, они могут провести месяцы и целые годы в ожидании, что их проглотит мышь или другое животное. На нашей планете проживает порядка миллиарда кошек, и, даже если только одна десятая из них заражена токсоплазмами, это значит, что в данный момент не менее 300 трлн. покоящихся ооцист ждут себе спокойненько, чтобы их съели. По самой ос- торожной оценке, количество ооцист Toxoplasma gondii сейчас в 760 раз превы- шает количество звезд Млечного Пути, прямо-таки целая галактика паразитов! В условиях, когда мыши, крысы и кошки встречаются в большом количестве, как это было, например, в зерновых амбарах Месопотамии, у токсоплазм неплохие шансы на завершение жизненного цикла. Тем не менее, любая популяция паразитов способна увеличить эти шансы, повышая вероятность того, что грызуны, их про- межуточные хозяева, будут съедены кошками. Все это было уже в общих чертах известно Хэю, который догадался, что паразит способен манипулировать поведе- нием мышей. Как показали последующие исследования, эта догадка была абсолютно верна. Когда Флегр впервые подумал, что он инфицирован, ему уже было известно, что люди подвержены заражению токсоплазмой через кошачьи экскременты. Как я рас- сказывал выше, в природе ооцисты этих паразитов сначала попадают в фекалии кошек, затем в почву или воду, после чего цикл повторяется снова. Но в домах ооциты обычно заканчивают свой путь в кошачьем лотке, где встречаются порой в невероятных количествах58. Если ооцисты случайно будут проглочены беременной женщиной, то они вскроются в ее желудке, и паразиты начнут процесс бесполого деления в клетках слизистой оболочки кишечника, чтобы в свое время попасть в кровяное русло и оказаться в клетках других тканей тела. К сожалению, парази- ты не делают различия между кровяным руслом матери и развивающегося в ней плода, так что с током крови они могут оказаться и в тканях зародыша. У плода еще нет собственной иммунной системы; он получает защитные антитела из орга- низма матери, но не клетки иммунного ответа, такие, например, как Т- лимфоциты. В этом и состоит проблема, так как именно эти лимфоциты обычно и участвуют в борьбе с Toxoplasma gondii. В итоге паразиты неограниченно раз- множаются в теле зародыша, а это ведет к задержке умственного развития, глу- хоте, судорожным припадкам и повреждению сетчатки будущего ребенка. (Паразиты на более поздних стадиях развития почти не опасны для плода, потому что они обосновываются внутри клеток мышечной или нервной ткани матери и не распро- страняются с током крови.) Такие последствия не очень типичны, но и неред- ки59 . В течение многих лет изучения Toxoplasma gondii так и считалось: пара- зит проходит естественные стадии своего жизненного цикла в крысах, мышах и И не только они. В исследовании, которым руководила Эми Севидж, мы обнаружили, что мусорные ведра содержат сотни необычных и плохо изученных видов. 59 В странах Европы от одного до десяти на 10 000 новорожденных заражены токсоплаз- мой. Из них один или два процента погибают или становятся труднообучаемыми. От 4 до 27 % зараженных страдают повреждением сетчатки, что ведет к ухудшению зрения.
кошках, и скорее случайно кошачий туалет может причинить вред беременной жен- щине . Но Ярослав Флегр знал об этом кое-что еще. Он знал, что форма паразитов, заражению которыми подвержены люди, включая беременных женщин, та же самая, которой заражаются крысы и мыши. Это означало, по крайней мере, теоретически, что если токсоплазма устраивается в клетках мозга, то последствия для людей могут быть такими же, как и для инфицированных грызунов. Оказавшись в мозге человека, паразит мох1, опять же теоретически, манипулировать его поведением. Но это выглядело неправдоподобно. Если мозг грызунов очень мал и миниатюрный протист потенциально способен им управлять, то мозг человека велик. Развитие лобных долей, отвечающих за наше сознание, — это как раз то, что делает нас людьми, способными творить и изобретать, от колеса до компьютеров и сырных палочек. Мы обладаем сложным мышлением и можем планировать наперед свои дей- ствия. Мы, люди, не просто послушные орудия собственных биохимических процес- сов. Мы слишком умны и слишком сознательны, чтобы подчиняться приказам микро- скопических тварей. Примерно так думают люди, но только не Ярослав Флегр. Что касается такого паразита, как Toxoplasma gondii, трудно понять, как вы- яснить его влияние на человека. Проблема в том, что обычно мы изучаем воздей- ствие патогенных организмов или препаратов против них на лабораторных мышах и крысах, используя последних в качестве модельных организмов. Мы делаем это, чтобы не ставить опыты на людях. Rodentia (грызуны) — отряд млекопитающих, к которому принадлежат эти виды, состоит в довольно близком родстве с нашим собственным отрядом, приматами. Вследствие этого клетки, физиология и даже иммунная система грызунов и приматов схожи настолько, что если какое-то хими- ческое вещество оказывает определенный эффект на мышей и крыс, то с большой вероятностью можно ожидать, что оно будет оказывать похожее влияние и на нас. Интересно, что в пылу дискуссий о пользе и вреде кошек и собак для здоровья человека, почти не обсуждаются домовые мыши, серые крысы и мухи дрозофилы. Все эти животные, которым люди, сами того не желая, помогли расселиться по всей планете, сыграли важнейшую роль в понимании биологии нашего вида. Мы изучаем их, чтобы понять самих себя; они — наше зеркало. В случае с Toxoplasma gondii особую проблему создавало как раз то, что мы уже знали: воздействие паразита на поведение мышей (неважно, имеет ли он какое-нибудь адаптивное значение для самой токсоплазмы). Мыши становились более активными. Было трудно представить, что с людьми произойдет то же самое. Но что делать дальше? Можно попытаться лечить людей, у которых выявлено латентное заражение Toxoplasma gondii (другими словами, людей, у которых есть признаки иммунного ответа на этого паразита), но проблема в том, что никто не знает, как уничто- жить брадизоиты, поселившиеся внутри клеток, или даже как отличить больных от тех, чья иммунная система успела уничтожить токсоплазму прежде, чем та обос- новалась в организме (но при этом есть признаки борьбы). Другой проблемой бы- ло то, что у Флегра не было денег на проведение исследований. Он располагал собственной зарплатой и временем, но не более того. Поэтому он решил приме- нить старый добрый подход: сравнивать зараженных людей с неинфицированными. Хотя установить корреляцию — не значит определить причину, такая работа может стать шагом в нужном направлении, своего рода окном в неизвестное, хотя и до- вольно мутным. Сравнительные исследования, предпринятые Флегром, были делом нелегким, хотя и малозатратным. С помощью анкет и опросных листов он хотел изучить особенно- сти поведения большого числа людей, в первую очередь, насколько осторожными они были, а также насколько часто они сталкивались с последствиями рискован- ных действий (например, попадали в автоаварии). Словно средневековый торго- вец, он ходил от двери к двери, навязывая свои безумные идеи и предлагая де- лать анализы крови. Правда, Флегр ходил не по пражским улицам, а по коридорам
собственного факультета. Как он пишет в своей статье, участниками его экспе- римента в основном были преподаватели или студенты факультета естествознания Карлова университета. Каждому из участников, среди которых было 195 мужчин и 143 женщины, он предлагал заполнить 16-факторный личностный опросник, разра- ботанный еще в 1940-х гг. Рэймондом Кеттеллом. Этот опросник широко применя- ется по всему миру для оценки 16 факторов, характеризующих личность человека, включая доброжелательность, открытость, уверенность и склонность к доминиро- ванию. За исключением Флегра и еще одного сотрудника (а они оба тоже участво- вали в исследовании), никто не знал, инфицирован ли он Toxoplasma gondii. Вдобавок к опроснику каждому участнику проводили кожную пробу на присутствие токсоплазмы. Человеку делалась инъекция антигена Toxoplasma gondii и, если в течение 48 часов наблюдался иммунный ответ в виде небольшого воспаления на месте инъекции, считалось, что в тот или иной момент своей жизни испытуемый был инфицирован токсоплазмой60. Положительный результат теста не означал, что человек в настоящее время болен или даже что паразит внедрялся в его клетки. Просто человек мог когда-то проглотить достаточное количество Toxoplasma gondii, чтобы иммунная система дала соответствующий ответ. Исследования про- водились в течение 14 месяцев, в 1992 и 1993 гг. Университетские коллеги Фле- гра дивились его чудачествам, но, тем не менее, охотно принимали участие в проекте (раскрывая тем самым немало подробностей своей личной жизни). Анализируя данные, Флегр видел, что мужчины, зараженные, как и он сам, ток- соплазмой, отличались от остальных. Они были более склонны брать на себя рис- ки (и имели более высокие значения фактора «социальная смелость» в тесте), чаще нарушали установленные правила и принимали быстрые, хотя порой и опас- ные, решения. Различия в личностных типах у инфицированных и неинфицированных участников были выявлены для обоих полов. Чем больше Флегр размышлял над по- лученными данными, тем больше ему казалось, что они могут объяснить некоторые важные особенности нашего общества. Поскольку участниками обследования были коллеги Флегра, соответственно результаты характеризовали окружающий его мир. Например, 29 профессоров его факультета имели негативные тесты на токсоплаз- моз. Именно эти люди проявляли лидерские качества. Они принимали неспешные и взвешенные решения. Десять человек из этой группы занимали административные должности, от заведующих кафедрами до декана. А вот среди инфицированных пре- подавателей лишь один профессор занимал пост заведующего кафедрой61. Дальней- шие исследования выявили похожие закономерности. Например, Флегр обнаружил, что зараженные токсоплазмой люди в два с половиной раза чаще попадают в авто- аварии (результаты повторились в двух независимых исследованиях в Турции, а также в Мексике и России). Это придало Флегру уверенности. Теперь он стал настойчивее продвигать свои идеи. Ему было что сказать, хотя ученый и догадывался, что услышит в ответ. Конечно, его станут убеждать, что те, кто подвержен заражению, изначально стартуют с другой позиции: к примеру, что более рисковые люди скорее подхва- тят паразитов. Флегр не мог этого исключить, хотя бы формально, но также он не мог вообразить, почему склонность к риску увеличивает вероятность столк- нуться с паразитами из кошачьих фекалий. Предположение, что авантюрный чело- век скорее заведет себе кошку или по неосторожности проглотит кошачьи экскре- менты, выглядело натяжкой. Впрочем, такова была его идея. Пробы крови 41 участника исследовали детальнее, используя более затратный иммуно- логический анализ. Полученные результаты полностью подтвердили результаты более про- стого теста на антигены. 61 Получается, что заражение паразитом, манипулирующим мозгом хозяина, снижает ваши шансы стать деканом или заведовать кафедрой. Я думал, что все обстоит с точностью до наоборот.
Мы не знаем, когда люди впервые вошли в контакт с Toxoplasma gondii. Со- гласно одному из возможных сценариев, это изредка случалось еще в доземле- дельческую эпоху. С появлением сельского хозяйства мы стали хранить зерно. В амбарах кормились огромные популяции зерноядных насекомых и домовых мышей. Зерно стало валютой, а мыши ее пожирали62. Но с ростом мышиного населения росла и численность кошек. Древние земледельцы одомашнили этих животных, что- бы постоянно иметь их у себя на службе. С одомашниванием кошек увеличилась частота контактов с их экскрементами, а стало быть, и с Toxoplasma gondii63. На Кипре в захоронении, сделанном около 7500 г. до н. э., рядом с человеком была обнаружена кошка. Она не была разрублена на куски, то есть ее не исполь- зовали для приготовления пищи. Она была аккуратно уложена так, как во многих культурах хоронят человеческих мертвецов. На Кипре кошек изначально не было, следовательно, это животное (или его предки) могло прибыть на остров на ко- рабле. Человек, возле которого она найдена, был богат и влиятелен; в его мо- гиле лежали драгоценности и украшения. Такое погребение говорит о том, что в отношении к этим животным у человека издавна существовал элемент поклонения или, по крайней мере, уважения. Скорее всего, это был уже одомашненный экзем- пляр (хотя судить только по костям сложно). Первая встреча человека с Toxoplasma gondii могла произойти в одном из по- добных сельскохозяйственных поселений. Человек и кошка, похороненные в одной могиле, вполне могли быть заражены этим паразитом. Не исключено, однако, что контакт с Toxoplasma gondii мох1 начаться еще раньше. Древние охотники- собиратели, подобно мышам, могли случайно проглатывать покоящиеся в почве ооцисты. Или же они могли заражаться паразитами, поедая сырое мясо, например дикой свиньи или овцы, в клетках которых находились паразиты. В ту эпоху люди частенько становились жертвами крупных кошачьих. Тем самым они помогали ток- соплазме добраться до места назначения. Крупные кошки, вероятно, гораздо чаще пожирали наших предков (особенно маленьких детей), чем мы думаем. Но, даже если этот второй сценарий верен, все же именно появление земледелия и одомаш- нивание кошек привело к резкому росту частоты взаимодействия между людьми и паразитами. Так или иначе, если Флегр прав, то Toxoplasma gondii с очень дав- них времен воздействует на человеческое поведение. Другими словами, он пытал- ся разобраться не в том, как паразиты влияют на нас сейчас, а в том, какое воздействие они могли оказывать на многие поколения, жившие до нас. Интерес- но, не был ли заражен токсоплазмой Чингисхан. Или, к примеру, Христофор Ко- лумб . В те годы, когда Флегр изучал различные пути, которыми Toxoplasma gondii может оказывать влияние на человека и на все человечество, некоторые другие биологи спокойно продолжали исследовать воздействие паразита на грызунов. Среди них была Джоанна Уэбстер, специалист по возбудителям инфекций, распро- страняемых животными (она называет себя специалистом по зоонозам и эпизооти- ям). Как и Флегр, Уэбстер решила последовать по стопам Дж. Хэя, но, в отличие от Флегра, она имела возможность ставить эксперименты. Хэй работал с домовыми мышами. Уэбстер изучала лабораторных крыс. В этих грызунах, как и в мышах, Toxoplasma gondii размножается делением, проникает в кровяное русло и по нему рассеивается по всему организму, внедряясь в клетки мышечной ткани, сердца и мозга. Попадая в мозговые клетки, паразит инцистируется и может оставаться в состоянии цисты целые годы, пока не погибнет его хозяин. Проведя серию экспе- риментов, Уэбстер смогла убедительно показать, что крысы, как и домовые мыши, Влияние мышей на зерновые запасы было велико настолько, что некоторые современные сорта пшениц имеют очень твердые зерна, так как такие зерна с большей вероятностью могли пережить поедание мышами. 63 Первобытные земледельцы часто уносили паразитов с собой в загробный мир.
в результате токсоплазменной инвазии тоже становятся гиперактивными. Они пе- рестают бояться запаха кошачьих выделений, в норме столь устрашающего их, и такое изменение, как и гиперактивность у мышей, делает грызуна легкой добычей кошек. Природа может заставить муравьев полюбить жуков; она также может за- ставить мышей и крыс маршировать прямо в пасть врага. Постепенно Уэбстер пришла к пониманию, как именно токсоплазма вызывает эти изменения у своих хозяев-крыс. Оказалось, что, попав в мозг, паразит произво- дит прекурсор допамина, а мы уже знаем, что этот гормон, наряду с другими ве- ществами и физиологическими механизмами, вызывает повышенную активность у мы- шей и крыс, а также уничтожает у них боязнь запаха кошачьих выделений. Как результат, вероятность того, что грызун будет съеден кошкой, возрастает. По- скольку синантропные грызуны встречаются не только в домах, то и бродячие кошки становятся хозяевами Toxoplasma gondii. Работа Уэбстер стимулировала изучение способов манипулирования поведением хозяев разными паразитами (и не только токсоплазмой). Теперь нам известно, что это довольно частое явление. Грибы берут под контроль мозг муравьев, осы манипулируют пауками, плоские черви равноногими рачками и т. д. Но, кроме Флегра, никто из исследователей Toxoplasma gondii, даже Джоанна Уэбстер, не занимался влиянием токсоплазмы на человека. Должность Уэбстер давала ей потенциальную возможность изучать взаимодейст- вие Toxoplasma gondii и людей. В ее обязанности входит преподавание в Меди- цинской школе Имперского колледжа, так что она еженедельно бывает в обществе коллег, специализирующихся на человеческих болезнях. Но для ее коллег резуль- таты сравнительного исследования Флегра представлялись совершенно неубеди- тельными, и их отношение к такого рода исследованием не изменилось бы, даже если бы их проводила сама Уэбстер. Конечно, она не должна была любой ценой доказывать им, что работа Флегра интересна и нуждается в продолжении, но было желательно сделать это. Академическая жизнь строится на взаимном уважении, которое можно завоевать, а можно и потерять. Утратив уважение коллег, вы ли- шаетесь их поддержки, возможности участвовать в совместных исследованиях и вообще одобрения, которое может понадобиться в будущем (а ученые, похоже, очень нуждаются в одобрении). Но результаты, полученные Флегром, казались не- убедительными не только коллегам Уэбстер, но отчасти и ей самой. Ее занятия состояли в экспериментах, в проверке гипотез в лаборатории, но в истории от- ношений человека и токсоплазмы далеко не все их аспекты можно было экспери- ментально проверить. По этическим соображениям она не могла заражать людей этим паразитом. Никто не знает, как избавиться от токсоплазмы, если она обос- новалась внутри клеток (поэтому Уэбстер не могла лечить людей и наблюдать ре- зультаты лечения). Однако в процессе работы ей пришла на ум одна возможность. Среди множества других гипотетических явлений, о которых говорил Флегр, он допускал, что паразиты могут изменять не только поведение, но и психическое здоровье зараженных людей. Точнее говоря, основываясь на работах Флегра, Э. Фуллер Торри, психиатр из Медицинского исследовательского института им. Стенли, и Роберт Йолкен, профессор педиатрии медицинского центра Университета Джона Хопкинса, предположили, что Toxoplasma gondii может быть отчасти или даже целиком повинна в шизофрении. Было известно, что шизофрения и токсоплаз- моз часто встречаются у членов одной семьи, но это нельзя было объяснить только наследственностью (причина, скорее всего, лежала в условиях проживания больных, а не в их генетической конституции). Вдобавок, лекарство, используе- мое для подавления симптомов шизофрении, как оказалось, иногда убивает токсо- плазму в клетках больного человека. Когда Уэбстер познакомилась с этими дан- ными, у нее возникла идея. Она подумала: а что, если механизм действия лекар- ства от шизофрении состоит в том, что оно подавляет или даже убивает Toxoplasma gondii?
Уэбстер проделала эксперимент. Она перорально заразила токсоплазмой 49 бе- лых крыс. Другая, контрольная, группа состояла из 39 животных, которых «зара- зили» через рот обычной подсоленной водой. Каждую группу крыс, зараженную и контрольную, разделили еще на четыре группы. Одна группа не получала никакого лечения. Второй давали вальпроевую кислоту (стабилизатор настроения), третьей — галоперидол (антипсихотик), и последняя получала пириметамин — лекарство, используемое для борьбы с паразитарными болезнями, включая в некоторых случа- ях и токсоплазмоз. После этого всех крыс поочередно запускали в загончик пло- щадью в один квадратный метр. В четырех углах загончика находились различные пахучие предметы. В один угол Уэбстер положила опилки, вымоченные в крысиной моче и издающие соответствующий запах. Во втором углу лежали такие же опилки, но вымоченные в воде и поэтому ничем не пахнущие. Опилки в третьем углу изда- вали запах кроличьей мочи. Уэбстер предполагала, что этот запах не должен оказывать никакого действия на крыс, для которых кролики представляют совер- шенно нейтральный объект. Наконец, в последний угол она поместила опилки, пахнущие кошачьей мочой. Уэбстер работает в одном из самых престижных универ- ситетов мира. Она, автор крупных открытий, теперь день за днем занималась раскладыванием образцов мочи. После того как загончик был готов, туда запус- кали одну из крыс, и Вебстер или ее ассистент наблюдали за поведением живот- ного и записывали, сколько времени оно проводит в каждом углу. Это повторя- лось много раз и в итоге вылилось в 444 часа наблюдений над 88 крысами. Когда все данные были подытожены, они заняли 240 462 строки. Уэбстер понадобилось немало времени на расчеты. Записи показали, что незараженные крысы проводили большую часть времени в углах, где был знакомый и «безопасный» запах их соб- ственных выделений, или там, где пахло мочой безвредного для них кролика. Эти животные благоразумно избегали угла, от которого исходил запах кошачьей мочи. Зараженные, но не получившие никакого лечения, крысы вели себя совсем по- другому. Они чаще наведывались в «кошачий» угол и даже оставались там долгое время, как будто не понимали, какую потенциальную угрозу может нести этот за- пах. Удивительно, но зараженные крысы, получившие дозу средства от паразитов или лекарства от шизофрении, вели себя подобно незараженным животным. В срав- нении с крысами предыдущей группы эти особи реже заглядывали в четвертый угол, а если заглядывали, то не оставались там долго. Они, если можно так вы- разиться , вылечились. В 2006 г. Уэбстер опубликовала статью о шизофрении, о препаратах для ее ле- чения и о Toxoplasma gondii. Работа была впечатляющая, но все-таки касалась мышей, а не человека. Нужно было провести исследования на людях, но не чисто сравнительные (по крайней мере, Уэбстер этого было недостаточно). Но и прово- дить эксперименты было невозможно. Однако была и третья опция — «лонгитюдное» исследование. Кто-то должен был отслеживать состояние здоровья людей в тече- ние долгого времени, чтобы установить, насколько с большей вероятностью с го- дами шизофрения развивается у людей, зараженных Toxoplasma gondii, в сравне- нии с неинфицированными, сопоставимыми с ними во всех других отношениях. Сама Уэбстер никогда не делала ничего подобного, но, если бы удалось найти специа- листа, способного выполнить такое исследование, это был бы элегантный способ проверить гипотезу так, чтобы, наконец, привлечь к ней внимание практикующих врачей. Трудно представить, у кого могли бы найтись нужные данные, включающие не только сведения о здоровье людей в разные моменты их жизни, но и результа- ты анализов их крови за долгий период. В числе немногих учреждений в мире, располагавших такими сведениями, были вооруженные силы Соединенных Штатов. Армия США. собирает данные о состоянии здоровья всех новобранцев, включая результаты анализов их крови. Один американский эпидемиолог, Дэвид Нибур, из Военного исследовательского института имени Уолтера Рида, решил исследовать собранные данные, чтобы определить, связана ли на самом деле шизофрения с за-
ражением Toxoplasma gondii. Он просмотрел армейскую базу данных и нашел 180 человек, уволенных из сухопутных войск, флота или военно-воздушных сил в пе- риод с 1992 по 2001 г. в связи с диагнозом «шизофрения». Затем из той же базы данных для каждого из этих 180 человек Нибур и его коллеги подобрали других троих военнослужащих без такого диагноза. Эти члены контрольной группы были очень похожи на людей с диагнозом по возрасту, — полу, расовой принадлежности и роду войск, в которых они служили. Исследователи изучили данные анализов крови, собранные военными медиками, чтобы установить, был ли среди больных шизофренией больший процент инфицированных Toxoplasma gondii. Ответ оказался положительным. У солдат, уволенных со службы с таким диагнозом, частота пози- тивной реакции на токсоплазму была достоверно выше, чем у контрольной группы. Согласно результатам Нибура и его соавторов, солдаты, инфицированные Toxoplasma gondii, имели риск развития у них в определенный момент жизни ши- зофрении на 24 % выше, чем люди, у которых не было признаков токсоплазменной инвазии. Иными словами, если вы хоть раз в жизни подвергались заражению этим паразитом, ваши шансы когда-нибудь заболеть шизофренией возрастают на 24 %. Со временем в печати стали чаще появляться результаты аналогичных исследова- ний, проведенных другими учеными, что добавило новые подробности к результа- там Нибура и его коллег. К настоящему времени 54 исследования отслеживали связь между шизофренией и Toxoplasma gondii. И только пять из них не обнару- жили свидетельств в пользу того, что заражение этим паразитом повышает риск шизофрении. Задним числом представляется, что Флегр был на правильном пути. Toxoplasma gondii действительно способна воздействовать на мозг человека так же, как она воздействует на мозг мышей и крыс. Мы не единственные приматы, подверженные этому. Одна из недавних работ показала, что токсоплазмоз может вызывать у шимпанзе, ближайших наших родственников, влечение к запаху кошачьих, конкрет- но — к моче леопарда. Зараженные люди, по крайней мере, мужчины, также более склонны расценивать запах кошачьей мочи как приятный, в отличие от неинфици- рованных мужчин64. Доля людей, инфицированных Toxoplasma gondii, огромна. Часть из них заража- ется, употребляя не прошедшее полной кулинарной обработки мясо, в мышечных клетках которого роятся невидимые паразиты. Но большинство получает токсо- плазму от своих кошек. Насколько распространены случаи заражения Toxoplasma gondii? Во Франции до 50 % населения обнаруживают проявления латентной инфек- ции. Возможно, в этом кроется объяснение поведения значительной части этого народа. Это не культура довлеет над французами, когда они наслаждаются крас- ным вином, сигаретами и мясом — просто паразиты заставляют их не думать о рисках. Но и вы, нефранцузы, не очень-то задирайте нос. Я должен отметить, что процент заражения в других странах не менее высок. В Германии он доходит до 40 %; в США. до 20 % всего взрослого населения подхватывали эту инфекцию. В масштабах планеты более 2 млрд. человек в какой-то момент жизни были инфици- рованы этим паразитом65. Сама по себе история Toxoplasma gondii имеет очень большое значение. Не ис- ключено, что это самый распространенный в человеческой популяции паразит, по Таким образом, инфекция может объяснять особенности поведения мужчин, которые держат много кошек, но не женщин, у которых дома тоже много этих животных. 65 Хотя и не повсеместно. Например, в Китае, где до недавнего времени кошки редко содержались в качестве комнатных животных, встречаемость антител к Toxoplasma gondii (а значит, и частота контактов с этим паразитом) долго оставалась незначительной. Именно в таких странах легче всего изучать возможную связь токсоплазмоза с другими болезнями, поскольку не составляет особого труда документировать произошедшие изме- нения в заболеваемости.
крайней мере из числа проблемных. Угревые железницы , которые мы изучаем в моей лаборатории, встречаются еще чаще, чем токсоплазма (они обнаруживались у всех взрослых, которых мы когда-либо обследовали). Но, похоже, они не оказы- вают никакого негативного воздействия. Среди вредоносных паразитов этот вид, на который долго не обращали внимания, настоящий король обыденности. Но исто- рия мышей, кошек, Toxoplasma gondii и других кошачьих паразитов на самом деле служит предостережением о проблемах, возникающих, когда мы открываем наши двери домашним животным. В целом мы, похоже, решили, что насекомые и микробы в нашем доме — это плохо, а домашние животные — хорошо. Однако, когда мы пус- каем в дом кошку, она приносит с собой Toxoplasma gondii. Токсоплазма не гу- ляет сама по себе. Вдобавок наши мяукающие друзья приносят с собой десятки других паразитических видов, при этом гораздо хуже изученных, чем токсоплаз- ма. И пусть кошатники, будь то обычные женщины или мужчины, испытывающие странное влечение к запаху кошачьей мочи, не чувствуют себя ущемленными; очень похожие вещи происходят и с другими животными, которых мы содержим в своих домах. За последние 12 000 лет мы приютили у себя немало видов, включая кошек, хорьков, собак, морских свинок и милых утят. За каждым из них потянулись их собственные спутники. Кошки принесли Toxoplasma gondii. Морские свинки, как представляется, «наградили» нас блохами. А собаки — о, собаки — это настоящий ходячий зоопарк: черви, насекомые, бактерии и т. д. Лет семь тому назад у меня появилась мысль попросить студентов, работающих в моей лаборатории, составить полный каталог паразитических организмов, свя- занных с нашими домашними животными, вид за видом. Составление каталога со- бачьих паразитов было поручено студентке, которую звали Мередит Спенс. Я предполагал, что, когда она закончит свою работу, кто-нибудь другой возьмется за кошек, еще кто-то будет работать с кроликами, ну и т. д. Каталог собачьих паразитов не готов и поныне. Сначала Мередит потребовала год, потом второй, потом третий. В конце концов она окончила Университет штата Северная Каролина с дипломом бакалавра, работала в ветеринарной клинике, вернулась в универси- тет в качестве аспиранта и сейчас заканчивает работу над диссертацией. Мере- дит до сих пор продолжает составлять каталог наружных и внутренних паразитов собак67. В нем перечислены виды, которые для вас не станут неожиданностью, — конечно же, это блохи, а также переносимые ими паразитические бактерии из ро- да Bartonella. Там же содержится целый паноптикум из несущих выросты на пе- реднем конце тела червей, таких как ленточные черви из рода Echinococcus. В таксономическом отношении собаки, как и кошки, входят в состав отряда хищных млекопитающих (Carnivora). Но, насколько нам известно, собаки не могут быть окончательными хозяевами Toxoplasma gondii; как бы ни был кишечник соба- ки сходен с кошачьим, для токсоплазмы он совершенно не подходит. Если гово- рить о паразитах, а у собак их множество, — у каждого свои предпочтения. На- пример, эхинококки любят устраиваться внутри собачьего кишечника. Собаки для них служат «дефинитивными», то есть конечными хозяевами. В переводе со скуч- ного научного языка на повседневный это значит, что именно внутри собаки эти черви должны очутиться, чтобы заниматься сексом, производить яйца и прожить там до конца своих дней. История червей рода Echinococcus только-только начинает вырисовываться. На- ши знания об этих паразитах примерно соответствуют уровню наших знаний о Toxoplasma gondii в 1980 г. Для большинства видов ленточных червей конечными Научное название Demodex folliculorum. Это очень мелкие клещи, живущие в волося- ных фолликулах человеческой кожи и питающиеся кожным салом. Считается, что в боль- шинстве случаев они безвредны для своего хозяина. — Прим. науч. ред. 67 Конечно, это не единственная работа, которой она занималась все эти годы.
хозяевами служат различные хищные животные — от кошек и собак до акул, но разные виды паразитов очень разборчивы в выборе хозяев. Взрослые представите- ли рода Echinococcus явно предпочитают собак. Вы можете подумать, что по- скольку собаки и кошки принадлежат одному отряду, то эти черви могут спари- ваться и в кошках, но ничего подобного (так же как Toxoplasma gondii не может размножаться в организме собаки). Для этого конкретного паразита есть только одна подходящая среда — кишечник собаки. Появившиеся в результате спаривания внутри собаки яйца эхинококков покидают организм хозяина вместе с фекалиями. Оказавшись во внешней среде, они ждут. Травоядные животные нередко заглатывают небольшие фрагменты собачьего кала вместе с травой. Это одна из реалий природы, о которых мало кому известно. Чаще всего такими промежуточными хозяевами становятся овцы или козы. Но там, где эти животные встречаются редко, вполне подойдет олень или даже кенгуру. В желудке травоядного из яиц выводятся личинки; новорожденные эхинококки мигри- руют по всему телу животного и инцистируются внутри отдельных органов или да- же в костях. Когда травоядное животное погибает, собаки заражаются, если съе- дят его мясо, начиненное цистами. Таким же путем заражаются личинками эхино- кокка и люди, употребляя в пищу мясо травоядных животных, например баранину. Личинки могут образовывать цисты в теле человека точно так же, как они делают это внутри овцы, но с одним исключением: у человека цисты растут без останов- ки и могут достигать размеров баскетбольного мяча. Обзавестись цистами эхино- кокка, съев зараженную баранину, вполне «гламурный» способ заражения. Менее гламурный вариант — случайно проглотить немного собачьего кала с яйцами гли- стов, что случается гораздо чаще, чем хотелось бы, например, когда люди по- зволяют своим питомцам лизать их лицо. Мир вульгарен и полон жизни. История Echinococcus вызывает множество вопросов. Может ли паразит манипу- лировать поведением зараженных овец или людей, вызывая у них особое располо- жение к собакам? Возможно ли, что собачники любят собак потому, что находятся во власти биохимии червя? Никто этого не знает; впрочем, нам хорошо известно, что в дикой природе происходят куда более странные вещи. Некоторые паразиты и патогены собак, например, вирус бешенства, совершенно обычны в одних местах (или в определенные эпохи), но очень редки в других, по крайней мере, в наши дни. В списке собачьих паразитов, составленном Мередит Спенс, Echinococcus был одним из наиболее распространенных паразитов, но даже он встречается не так часто, как сердечный гельминт, или дирофилярия (Dirofilaria immitis). Мередит сейчас изучает сердечных червей у собак; со- ставленный ею некогда каталог оказался хорошим подспорьем. Дирофилярии это род нематод (круглых червей). Они проникают в сердце и легочные артерии собак и живут в них; со временем червей становится так много, что они начинают ме- шать току крови. В США. почти 1 % собак заражен сердечным гельминтом. В неко- торых странах инфицировано более половины собак. Паразит попадает в животное через укусы комаров. Сначала червь проникает внутрь комара. Потом, в момент, когда комар кусает собаку, личинки-микрофиллярии быстро спускаются по хоботку насекомого в ранку в месте проколотой кожи. Там они пробираются в подкожную ткань и уже оттуда мигрируют чрез мышечные волокна к кровеносным сосудам, по которым достигают сердца. К моменту, когда личинка оказывается в месте назна- чения, она успевает несколько раз перелинять и превратиться во взрослого чер- вя. Прирожденные романтики, эти черви спариваются внутри собачьего сердца. Эволюция собачьих дирофилярии, как и большинства других видов этой группы, практически не изучена. Мередит сосредоточена на той части их жизненного цик- ла, что протекает в организме комаров, так что вряд ли она в ближайшем буду- щем займется всей эволюционной историей этого вида. Вот вам еще одна прекрас- ная тема для исследования, которой, может быть, кто-нибудь заинтересуется (я предполагаю, что немалое число неизвестных науке видов дирофилярии прямо сей-
час путешествует вокруг вас вместе с комарами). Как правило, собачьи дирофи- лярии неспособны проникнуть в сердце человека. Это происходит так редко (сот- ни, никак не тысячи, случаев в год), что врачи, выявившие проблему, собирают- ся вокруг пациента, чтобы сделать селфи с ним вместе. Известен только один случай, когда гельминты спаривались в человеческом сердце; большинство из них застревают в легочных артериях, куда попадают во время своих странствий внут- ри человека. Неспособные двигаться, черви погибают. Чаще всего это происходит в кровеносных сосудах глаз, мозга или яичек. Но и такие случаи редки. А вот сами по себе контакты человека с дирофиляриями не редкость. У многих людей обнаруживаются антитела к этим паразитам; это говорит о том, что многие люди (возможно, большинство) когда-то были укушены комаром-носителем этого паразита. Дирофилярии проникали под их (может, и вашу) кожу, но человеческая иммунная система их уничтожила. Когда такое происходит, тот, кого червь пы- тался (безуспешно) атаковать, ничего не замечает. Однако недавние исследова- ния показали, что даже однократный контакт с этими гельминтами может изменить иммунную систему людей, способствуя выработке у них антител, повышающих веро- ятность развития астмы. Другими словами, вполне может случиться так, что сев- ший на вас комар — носитель собачьего паразита, пусть даже убитого вашей им- мунной системой, оставит вам в наследство призрачный след в форме предраспо- ложенности к чиханию, кашлю и бронхо-легочной обструкции. Тот факт, что нас часто кусают комары, зараженные собачьими филяриями, отчасти следствие того, какое место мы отводим собакам в нашей жизни. Если в нашей среде обитания есть собаки, то будут и собачьи черви (они также живут в волках и койотах, но практически нет мест, где их было бы больше, чем в домашних собаках). Чтобы в ваш организм проникли дирофилярии, вам даже не нужно держать собаку самому, достаточно, чтобы они жили по соседству. Не менее 20 видов других паразитов встречается у наших питомцев постоянно, связывая их с дикими волчьими предка- ми и миром за порогом вашего дома. Как показывает каталог Мередит, еще десят- ки видов паразитов выявляются у домашних собак от случая к случаю. Я нахожу особенности биологии Toxoplasma gondii, эхинококков и сердечных червей захватывающими и удивительно интересными. Но, как и всякий человек, я предпочел бы избежать заражения. Пуская в дом кошку или собаку, вы рискуете. К счастью, наиболее тяжелые последствия этих инфекций — будь то шизофрения, заражение ленточными червями или мертвые дирофилярии у вас в тестикулах — в большинстве регионов редкость. К тому же многие риски, связанные с собаками и кошками, их владельцы могут предотвратить. Например, существуют особые меди- цинские средства против сердечных червей у собак (хотя их использование, в свою очередь, повышает скорость, с которой паразиты приобретают устойчивость к медикаментам). Правда, другие паразиты, такие как Toxoplasma gondii, до сих пор остаются почти неуязвимыми. Я не претендую на то, что знаю ответ на вопрос, как сбалансировать плюсы и минусы содержания животных дома. Ответ в конечном итоге будет зависеть от то- го, где и как мы живем. В некоторых регионах кошки до сих пор помогают защи- щать зерно в амбарах от мышей и крыс. Есть места, где собаки и сегодня вместе с пастухами охраняют овечьи стада. Но в контексте современного Запада эти жи- вотные чаще всего играют роль компаньонов. Чем больше мы нуждаемся в компании или даже страдаем от одиночества, тем выше ценим их общество. Чем более изо- лированными горожанами мы становимся, тем очевиднее подобная польза от наших питомцев. Чем дальше мы от живой природы, тем с большей вероятностью собаки и кошки дают нам новое преимущество, связывая нас с полезными видами. Впервые мы заметили благоприятное влияние наших питомцев на бактериальную жизнь в нашем жилище, когда проводили обследование 40 домов, расположенных в Роли и Дареме, штат Северная Каролина. Среди прочего мы спрашивали домовла- дельцев, есть ли у них собака. Различия в видовом составе бактерий в разных
домах на 40 % определялись наличием или отсутствием собаки Это очень боль- шой эффект, который частично связан с тем, что в домах, где жили собаки, чаще встречались почвенные микробы. Сначала мы думали, что собаки просто приносят на себе этих бактерий, возвращаясь с прогулки, но в ходе одного недавнего ис- следования были обнаружены живые почвенные микробы в шерсти многих разных ви- дов млекопитающих69. Вполне возможно, что в микробиоме их шерсти и в нормаль- ном микробиоме почвы есть много общих видов. Кроме того, собаки рассеивают по дому бактерии, живущие в слюне, а также ряд видов фекальных бактерий, типич- ных для собак, но редких у людей (их тоже можно идентифицировать). Получив данные, собранные в 1000 домов, мы начали разбираться, влияют ли кошки на бактериальный состав наших жилищ. Да, они тоже влияют. По каким-то до сих пор неясным причинам некоторые виды бактерий, включая те, что связаны с насекомыми, встречаются реже, когда в доме есть кошка. Может быть, пестици- ды, попадающие на тело кошек из блошиных ошейников, а также в виде капель и порошков, убивает насекомых, что, в свою очередь, убивает их бактерий (хотя мы предполагаем, что и в случае с собаками должно происходить то же самое). Может быть, кошки поедают насекомых (и убивают их бактерии). Но, несмотря на это, количество бактерий, попадающих в дом при содействии кошек, исчисляется сотнями. Как и в случае с собаками, большинство этих видов связано с телом животного — кожей, шерстью, фекалиями и слюной. Но почвенных микробов кошки, похоже, в дом не приносят, то ли потому, что они меньше размером, чем собаки, то ли потому, что вылизывают лапы. Мы не знаем наверняка. Я подозреваю, что на протяжении большей части нашей истории кошки или соба- ки приносили в дом такие виды бактерий, наподобие простейших и червей, кото- рые либо ни на что не влияли, либо приносили человеку вред. Но мы живем в не- обычные времена. Согласно гипотезе биоразнообразия, в большинстве стран мира наряду с заболеваниями из-за присутствия паразитов и патогенов люди страдают из-за их отсутствия. Вполне вероятно, что дети, растущие в условиях дефицита необходимых микробов, общаясь с кошками и собаками, получают такую же пользу, как если бы они вдыхали богатую биоразнообразием пыль в домах амишей. Совре- менные исследования показывают, что собака в доме уменьшает риск аллергий, экземы и дерматита у ее владельцев, особенно у детей. Наиболее подробный об- зор литературы показал, что у детей, живущих в домах, где держат домашних жи- вотных, отмечается меньшая заболеваемость атопическим дерматитом. Аналогичное исследование, проведенное в Европе, выявило такой же эффект относительно ал- лергии: владельцы домашних животных подвержены ей в меньшей степени, хотя в разных странах эта тенденция выражена неодинаково. По данным различных иссле- дований, кошки в целом оказывают такое же влияние, как и собаки, но в их слу- чае эффект слабее и менее устойчив. В тех уголках мира, где мы особенно далеки от природного биоразнообразия, кошки и собаки способны благоприятно влиять на нашу иммунную систему. С одной Собаки с древнейших времен участвуют в формировании сообщества организмов, живу- щих в наших домах. Жан-Бернар Юше, энтомолог, ответственный за сохранность мумий в парижском Музее Человека, страж их посмертной жизни, недавно вскрыл собачью мумию из древнеегипетского поселения Эль-Дейр (недалеко от Каира в дельте Нила; существовало с 332 по 30 г. до н. э.). В желудке собаки нашлись финики и косточки от них, что указывает на то, что животное питалось плодами, доступными в поселении. Уши собаки были покрыты бурыми собачьими клещами (Rhipicephalus sanguineus); сейчас этот пара- зитический вид вслед за собаками распространился по всему миру. Вероятно, эти клещи переносили патогены, способные заразить человека; таких патогенов известно около де- сятка. Благодаря собакам все эти виды оказались в древнеегипетских городах и жили- щах. 69 Среди прочих там были найдены представители родов Arthrobacter, Sphingomonas, и Agrobacterium.
стороны, они приносят в дом бактерии, отчасти компенсирующие те возможности, которых мы лишены. Мы настолько оторваны от живой природы, что даже взаимо- действие с грязью на собачьих лапах идет нам на пользу. С другой стороны, фе- кальные бактерии кошек и собак, случайно попадающие в кишечники наших детей, тоже могут быть во благо. Дети, растущие в семьях, где есть собаки, подхваты- вают микробы из собачьего кишечника, когда подбирают с испачканного собачьими фекалиями пола кусочки еды, или когда их «целует» собака, которая только что «целовала» зад другой собаки. Вероятно, собаки (может быть, до некоторой сте- пени и кошки) не только приобщают нас к биоразнообразию, но и дают возмож- ность восстановить кишечную микрофлору в случае ее утраты. Сейчас уже точно известно, что отсутствие кишечных бактерий у человека может вызывать различ- ные проблемы со здоровьем, от болезни Крона до воспалительных заболеваний ки- шечника и многие другие. Если эта гипотеза поедания фекалий верна, то логично предположить, что дети, родившиеся с помощью кесарева сечения, которым часто неоткуда взять все необходимые виды бактерий, получают особую пользу от обще- ния с собаками. Кажется, так оно и есть. Точно так же можно ожидать, что в домах, где есть другие источники фекальных микробов, например маленькие бра- тья и сестры с грязными пальцами, эффект присутствия собак менее выраженный. И это тоже, похоже, недалеко от истины. Собаки меньше влияют на заболевае- мость астмой и аллергией у детей, имеющих братьев и сестер. В общем, я думаю, что имеющиеся данные подтверждают мысль о пользе собак как источника почвен- ных микробов и биоразнообразия, а также фекальных бактерий для тех, кто их утратил. Однако это происходит лишь потому, что мы живем в среде, практически изолированной от дикой природы, когда небольшая добавка грязи и фекалий в на- шу жизнь помогает решать проблемы. Если же мы вспомним историю эхинококков или сердечных червей, то выводы по поводу домашнего содержания животных могут изрядно скорректироваться в зависимости от того, какие виды приносит ваша со- бака : бактерии это или черви, а если черви, то какие именно. Порой, когда мы находимся в поиске простых решений, способных улучшить нашу жизнь, биоразно- образие — ерунда при всей его сложности. Правда состоит в том, что мы до сих пор до конца не поняли, каковы в конеч- ном итоге последствия жизни с домашними кошками или собаками, не говоря уже о комнатных хорьках, карликовых свиньях или черепахах. Если мы прилагаем столь- ко усилий, чтобы разобраться, полезны ли кошки и собаки для нашего здоровья, вы можете понять, почему так трудно выяснить, какие именно из сотен тысяч ви- дов бактерий, проживающих в наших домах или на наших телах, нам нужны. Но ученые не прекращают попыток. Фактически в 1960-е гг. в какой-то момент каза- лось , будто врачи в скором времени станут разводить целые бактериальные сады в организмах детей повсюду в Соединенных Штатах, в том числе в клиниках и ча- стных домах. Так они и поступили. Глава 11. Как возделать бактериальный «сад» А сейчас мы несколько подробнее обсудим борьбу за существование. Чарльз Дарвин Трава дурная хорошо растет. Уильям Шекспир70 Мы все мечтаем о прогрессе. Обычно мы представляем его себе как прогресс «Ричард III». Перевод А. Радловой.
технологий. Мы воображаем, что прошлое хуже настоящего, а настоящее хуже бу- дущего . Но, если речь идет о контроле над жизнью вокруг нас, особенно в наших домах, вполне возможно, что это не так. Мы очень многого добились в борьбе с возбудителями инфекций, но при этом зашли слишком далеко, уничтожая вместе с вредными микробами и полезных. Затем мы неосмотрительно стали строить дома, привлекательные для вредоносных видов, различных грибов, поселяющихся на сте- нах, новых патогенов, скрывающихся в душевых насадках, и снующих по комнатам прусаков. При этом у нас всегда была возможность пойти другим путем. Много лет назад мы придумали способ добиться появления в наших домах благоприятных для нас видов. Такое предложение может показаться опасным, но едва ли оно опаснее того мира, который мы создали. Более того, этот метод уже испытан. Его проверяли повсеместно на коже новорожденных детей. И он работает. Эта история началась в конце 1950-х гг. В американских больницах стреми- тельно распространялся патогенный микроб, известный как Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) типа 80/8171. Он был опасен не только для пациентов, но и после их возвращения домой для членов семей. Особую угрозу микроб нес младенцам, для которых, как отмечалось в одном из исследований тех лет, «он мог оказаться потенциально более серьезной инфекцией, чем любой другой мик- роб»72 . Если Staphylococcus aureus типа 80/81 (будем называть его коротко «80/81») обосновывался в носу или пупке человека, избавиться от него было практически невозможно. Он был устойчив к основному антибиотику тех лет, пенициллину, впервые ставшему доступным в 1944 г. Пенициллин не был способен уничтожить все виды патогенных микробов. (Например, для борьбы с туберкулезной палочкой, Mycobacterium tuberculosis, потребовалось дождаться открытия другого антибио- тика, стрептомицина, производимого бактериями рода Streptomyces.) Но с пато- генными штаммами Staphylococcus aureus пенициллин справлялся вполне успешно до тех пор, пока не появился штамм 80/81, устойчивый к этому антибиотику73. Что еще хуже, этот штамм распространялся угрожающе быстро. К 1959 г. он повсеместно бытовал в отделениях для новорожденных многих больниц США., среди которых была Пресвитерианская больница имени Вейла Корне л- ла в Нью-Йорке. В этом отношении больница не отличалась от других медицинских учреждений, но именно на ее базе два врача — Хайнц Айхенвальд и Хенри Шайн- филд — взялись за поиски решения проблемы 80/8174. Айхенвальд был врачом пе- диатрического факультета в Медицинском центре Корнеллского университета, а Шайнфилда недавно назначили на тот же факультет на должность доцента. Их со- трудничество положило начало не только медицине нового типа, но и принципи- ально новому подходу к живым организмам, населяющим закрытые помещения. Айхенвальд и Шайнфилд тщательно обследовали неонатальное отделение Пресви- терианской больницы. В конце каждого рабочего дня они проверяли помещение на наличие 80/81. Они вряд ли могли бы описать, что именно ищут, им это еще только предстояло узнать. Это была кропотливая и скучная работа, ставшая сво- его рода ритуалом. Их усилия в конечном итоге были вознаграждены. Сначала они обратили внимание на то, что все наиболее зараженные палаты не- онатального отделения в клинике часто посещала одна и та же медсестра. Позже Также известный как 52 или 52а. 72 Или по крайней мере любой другой микроб в странах с развитыми системами здраво- охранения, удаления нечистот и общественной гигиены. 73 Согласно самым современным оценкам, этот штамм мог возникнуть несколькими десяти- летиями ранее. 74 До этого они уже высказывали предположение, что в случае подобных инфекций реше- ние можно найти, детально исследуя биологию патогенного вида. Теперь им предстояло проверить это на практике.
выяснилось, что в ее носоглотке находился штамм 80/81 (я так и буду ее назы- вать, «медсестра 80/81»). Казалось, что инфекция следует за этой женщиной по- всюду, куда бы она ни шла. Стало очевидно, что виновница — «медсестра 80/81». Вообще инфекции в неонатальных отделениях больниц были делом вполне обычным, соответственно, встречались и зараженные медсестры. В большинстве клиник та- кую медсестру отстранили бы от работы и заражения прекратились бы. И вопрос был бы закрыт. Сначала так оно и произошло. Как написано в отчете Шайнфилда и Айхенвальда, медсестру 80/81 «убрали». Но в Пресвитерианской больнице история на этом не закончилась. Медсестра 80/81 была в контакте с 68 младенцами: с 37 сразу после их рожде- ния, и с 31 спустя 24 часа после рождения, на второй день их жизни. Из первой группы новорожденных, прошедших через ее руки, четверть оказалась инфициро- ванной 80/81. При этом никто из младенцев, за которыми она ухаживала спустя сутки после рождения, не был заражен. В их носовой полости обитали другие разновидности бактерий, включая безвредные штаммы золотистого стафилококка. Организмы детей и выпавший им жребий таили какую-то загадку. Почему те, с кем контактировала эта медсестра в первый день их жизни, заражались 80/81, а мла- денцы старше всего на одни сутки — уже нет? В ходе сравнения этих двух групп детей у Айхенвальда и Шайнфилда возникла интуитивная догадка о том, что могло произойти. Интуиция может положить начало успешной научной карьере, а может и уничтожить ее. У исследователей было два возможных объяснения. Первое, и более тривиаль- ное, состояло в том, что это возраст обеспечивает ребенку своего рода иммуно- логическую «зрелость», помогая новорожденному защищаться от инфекции. Дети чуть старше просто справлялись с 80/81. Их организм убивал патоген раньше, чем тот успевал обосноваться в нем. Назовем это предположение «гипотезой крепкого младенца». Вообще ученые не слишком склонны рассматривать собствен- ные гипотезы как скучные и неудачные, но иногда такое бывает. Именно так Ай- хенвальд и Шайнфилд отнеслись к первому объяснению. Оно показалось им скуч- ным. Вторая гипотеза выглядела странной и даже диковатой, но в то же время она была интереснее. Исследователи предположили, что дети постарше могли успеть обзавестись другими микробами, включая «хорошие» штаммы стафилококка. Послед- ние могли образовать своего рода «силовое поле», отталкивающее вновь прибы- вающие патогены (такие как 80/81). Эту гипотезу Шайнфилд назвал «гипотезой бактериальной интерференции». В случае ее правомерности открывалась перспек- тива совершенно нового мира, в котором полезные бактерии будут специально на- саждаться в организме человека, а также на поверхностях в больницах и домах. Развивая эти идеи, двое ученых знали, что, как они напишут позже, «образо- вание колоний Staphylococcus aureus у новорожденного — совершенно нормальное явление», которое «рано или поздно обязательно произойдет». Это был общепри- знанный факт. К тому времени многие исследования продемонстрировали, что кожа здорового взрослого человека покрыта настоящим ковром из микробов. В носовой полости, внутри пупка и в некоторых других точках тела в составе микробного сообщества этого «ковра» почти всегда присутствуют золотистые стафилококки, образующие плотные биопленки. На иных участках кожи, например на предплечье или на спине, доминируют другие виды рода Staphylococcus, наряду с представи- телями родов Corynebacterium, Micrococcus и прочими узурпаторами нашей пло- ти75 . Для млекопитающих вообще характерен плотный слой бактерий на поверхно- сти тела, хотя теперь мы знаем, что видовой состав этого слоя зависит от осо- бенностей млекопитающего. Даже нагие мы укрыты, то же касается любых поверх- Это были те же самые бактерии, которых мы с коллегами позднее нашли в огромных количествах в пупках.
ностей в наших домах. Также нам известно, что на коже плода в утробе матери никаких бактерий нет, как нет их в его легких и кишечнике, организм новорож- денного заселяется микроорганизмами при рождении. Зная все это, Айхенвальд и Шайнфилд предположили, что новоприобретенный микробный покров, установившийся у младенца одного дня отроду, особенно в но- су и в пупке, служит помехой для других бактерий, которые уже не могут про- никнуть в организм и обосноваться в нем. Точнее, ученые подумали, что полез- ные штаммы золотистого стафилококка могут переиграть патогены, лишая их про- странства и пищи и не позволяя тем закрепиться в организме76. На языке эколо- гов это называется «эксплуатационной конкуренцией». Также вполне возможно, что, помимо защиты от патогенов путем эксплуатационной конкуренции, бактерии, опередившие других, могут производить особые антибиотики — «бактериоцины», которые отталкивают или даже убивают бактерий «второго эшелона». Экологи име- нуют такое явление «интерференционной конкуренцией»77. Оба эти вида конкурен- ции распространены в природе и хорошо описаны. Они наблюдаются у растений в полях и у муравьев в тропических лесах, но мысль, что то же самое происходит и среди бактерий, живущих на человеке или в его жилище, в те годы выглядела радикальной. Хотя подобные прецеденты уже были известны, предложенная концеп- ция была маргинальной — не столько безумной, сколько еретической. В ту эпоху в медицине, особенно в области инфекционных болезней, все внима- ние уделялось истреблению вредных видов и штаммов, едва те начинали создавать проблемы. Так повелось еще со времен Сноу, отыскавшего зараженный колодец в Сохо, и со времен Луи Пастера, разработавшего теорию о том, что определенные патогенные виды могут вызывать заболевания. Почти никто не занимался поиском полезных видов; врачи даже не догадывались, что иногда причиной заболевания может быть отсутствие таких микробов. В центре внимания были только патогены и способы их уничтожения. Это немного напоминает ситуацию первобытных времен до одомашнивания животных, когда все отношения с крупными зверями определя- лись способностью человека убивать или избегать их. Айхенвальд и Шайнфилд мыслили иначе. В их представлении эффективная медицина и здоровье людей в ши- роком смысле могут быть основаны на более холистическом взгляде на жизнь. Вместе со своим коллегой Джоном Рибблом они задумали эксперимент. Они хоте- ли выяснить, что произойдет, если младенцев из палаты, в которой практически не было 80/81, перевести в палату, где зараженность доходила до 50 %. Будут ли эти новорожденные защищены другими видами микробов, которые ранее заселили их организм? Именно такой эксперимент и был проведен в Пресвитерианской боль- нице. Сначала новорожденных на 16 часов помещали в палату, свободную от 80/81. Затем переносили в другую, где патоген не просто был в наличии, а ви- тал повсюду. Результат не оставлял сомнений. Дети, начавшие свою жизнь в па- лате, свободной от 80/81, были защищены от этого штамма, хотя им был всего один день от роду. Это был остроумный (хотя и этически сомнительный) эксперимент. Он подтвер- 76 Вполне возможно, что другие виды бактерий, например представители родов Micrococ- cus или Corynebacterium, тоже могут быть полезны для защиты от 80/81, но Айхенвальд и Шайнфилд полагали, что конкуренция между близкородственными видами микробов должна идти интенсивнее, чем между видами из разных родов. В этом отношении кожные микробы вполне напоминают растения лесов и полей. Близкородственные виды растений, как пра- вило, имеют сходную экологию и с большей вероятностью вступают друг с другом в кон- курентную борьбу, которая может закончиться вытеснением одного из соперников. 77 Классическим примером интерференционной конкуренции среди муравьев являются отно- шения между видами Novomessor cockerelli и Pogonomyrmex harvester, конкурирующими за пищевые ресурсы. Муравьи первого вида закупоривают с помощью камешков выходы из му- равейника своих соперников.
дил благотворную роль бактерий в защите от патогенов; полезные микробы, каза- лось, побеждали и даже уничтожали болезнетворные виды. Впрочем, существовали и альтернативные объяснения, среди которых была и эта скучная «гипотеза креп- кого младенца». Поэтому Айхенвальд и Шаинфилд решили поставить идеальный экс- перимент: «возделывать» в организме новорожденных бактериальные сады, причем не столько препятствовать проникновению патогенов, сколько целенаправленно создавать благоприятные условия для полезных микробов. Насаждать предполагалось бактериальный штамм, который Шаинфилд выделил у другой медсестры, по имени Кэролайн Диттмар. Она работала в палате, где не было 80/81. В ее носу обитал штамм, называемый Staphylococcus aureus 502A. Этот же штамм был найден у 40 новорожденных из «здоровой» палаты. Айхенвальд и Шаинфилд полагали, что именно эта разновидность стафилококка, будучи без- вредной для здоровья, участвует в интерференционной конкуренции. В течение двух лет они изучали этот штамм и убедились, что он не вызывает никаких бо- лезней ни у самих младенцев, ни у членов их семей. Уже потом стало известно, что безвредность штамма 5 02 А связана с тем, что он не способен проникать сквозь мукозный слой, выстилающий носовую полость и тем самым попадать в кро- вяное русло. Когда ему удается туда проникнуть, он становится таким же пато- генным, как другие болезнетворные бактерии78. Еще не закончив изучение штамма 502А, Айхенвальд и Шаинфилд уже приступили к инокуляции им младенцев. Сначала они «высевали» микробы в небольших количествах, но вскоре выяснилось, что для того, чтобы бактерии могли «укорениться», этого недостаточно, и тогда им при- шлось повысить дозу до пяти сотен бактериальных клеток79. Спустя год микробы 502А все еще присутствовали в носовой полости большинства детей (в пупках их встречалось меньше, но о причинах этого явления можно было только гадать). Более того, микробы колонизировали организм их матерей80. Манипуляции Айхен- вальда и Шайнфилда обнаружили долговременный эффект. Однако действительно ли заселение организма штаммом 502А предотвращает заражение 80/81, оставалось невыясненным. Исследователи отважились на дальнейшие шаги. Они отыскали несколько больниц по всей стране, в которых 80/81 присутствовал в больших количествах. Вернее, это больницы отыскали Айхенвальда и Шайнфилда. Первой была Многопрофильная больница в Цинциннати, Огайо, где работал специалист-неонатолог д-р Джеймс Сазерленд. Он дозвонился до Айхенвальда и Шайнфилда и попросил помощи. Боль- ница Сазерленда была заражена 80/81 осенью 1961 г. — 40 % новорожденных ока- зались инфицированы этим вредоносным бактериальным штаммом. Вскоре после это- го Шаинфилд выехал в штат Огайо, взяв с собой культуру штамма 502А, получен- ного от Кэролайн Диттмар. В Цинциннати они с Сазерлендом ввели эти предпола- гаемые микробы-защитники в носовые отверстия или остатки пуповины (или и ту- да, и сюда) половины новорожденных во всех палатах неонатального отделения больницы. Другая половина младенцев не была инокулирована. Разделение новоро- жденных на группы производилось случайным образом, так же как и их распреде- ление по трем палатам неонатального отделения. Затем Шаинфилд и его коллеги Эта работа выполнена выдающимся ученым с именем супергероя — Полом Планетом (Paul Planet) — совместно с коллегами. 79 Это представление, что успешная колонизация местообитания напрямую зависит от числа интродуцированных особей (или числа попыток интродукции), справедливо и для многих других случаев. Например, одним из важнейших факторов, определяющих, сможет ли чужеродный вид муравьев успешно обосноваться в новом для себя сообществе, напря- мую зависит от того, сколько раз он был интродуцирован. 80 Интересно, что в тех немногих случаях, когда этого не происходило, причиной было то, что другие штаммы стафилококка успевали обосноваться в носовых полостях и пупках младенцев.
стали наблюдать, поможет ли инокуляция предположительно полезным штаммом Staphylococcus уменьшить риск заражения 80/81. Они «высадили» один вид бакте- рий — как полезную культуру — в надежде, что он поможет отразить атаку друго- го вида — «сорняка». Это было своего рода земледелием. Подобно фермерам, они рассчитывали собрать добрый урожай. Они надеялись на то, что их посевы не обернутся «садом», полным ужасных сорняков (и инфицированных младенцев). Результаты их исследований были очень важны. Они были важны для каждого но- ворожденного, зараженного штаммом 80/81 и любым патогеном в любой из больниц мира. Они имели значение для домов, куда младенцев привозят из больницы. Они касались сотен и тысяч, если не миллионов жителей, особенно в США., где из ка- ждой тысячи родившихся 25 детей умирали, чаще всего от инфекции, либо в кли- нике, либо после того, как их привозили домой. Долго ученым ждать не пришлось. Из числа младенцев, инокулированных потен- циально полезным стафилококком, только 7 % заразились патогенным штаммом 80/81, причем ни один из этих случаев не произошел во время пребывания в больнице — все дети заразились дома, где, судя по всему, уже присутствовали эти микробы, никем не замеченные. То, что штамм 502А не сумел уберечь от за- ражения 80/81 всего 7 %, уже было достижением, пусть и не абсолютным (идеаль- ным было бы полное отсутствие заболеваемости), но очень значительным по срав- нению с тем, что наблюдалось в контрольной группе. Риск заражения 80/81 у младенцев, не инокулированных штаммом 502А, оказался в пять раз выше. Аихен- вальд и Шаинфилд полностью оправдали оказанное им доверие. Дети, в организме которых были «высажены» бактерии штамма 502, полученного от конкретной медсе- стры, Кэролайн Диттмар, оказались почти полностью свободны от опасного «сор- няка» . Вскоре Шаинфилд снова отправился в путь. Аихенвальд не имел времени разъез- жать по больницам, а у его коллеги, начинающего доцента, оно было. Он поехал в Техас, чтобы повторить там аналогичный эксперимент. Полученные результаты оказались не только похожими, но даже еще более обещающими. Только 4,3 % мла- денцев, инокулированных штаммом 502А, впоследствии были инфицированы 80/81. И напротив, в группе из 143 маленьких пациентов, у которых не был посеян этот штамм, в 39,1 % случаев заболел или сам ребенок, или кто-то из его близких родственников. Как и в Цинциннати, результаты такого «садоводства» были нали- цо . Позднее Аихенвальд и Шаинфилд повторили свой опыт в Джорджии (и описали его в статье под названием «Эпидемия в штате Джорджия») и в Луизиане («Луизи- анская эпидемия»). Казалось, «засеивание» организма для самообороны беспроигрышно. Штамм 502А был эффективной и безвредной защитой от самого опасного патогена, встречавше- гося в больницах. Но этого было недостаточно. Аихенвальд и Шаинфилд решили попробовать кое-что еще. И тут был риск потерпеть неудачу. Они заметили, что после процедур, проведенных Шайнфилдом в Цинциннати и Техасе, штамм 80/81 на некоторое время полностью исчезал из неонатальных отделений. Они решили про- верить, удастся ли применить такое вмешательство, чтобы полностью искоренить 80/81 в медицинских учреждениях. Шаинфилд переезжал из больницы в больницу, «засевая» организмы новорожден- ных Staphylococcus aureus 502A. Он больше не выделял контрольную группу, он просто пытался лечить всех детей, а, точнее, предотвращать риск, что первыми в их организме обоснуются возбудители инфекций. Результаты были поразительны. К 1971 г. бактерии 502А были успешно заселены в организмы 4000 новорожденных из разных штатов США. Это не только уменьшило загрязненность больниц штаммом 80/81, но в некоторых из них персоналу удалось полностью от него избавиться. Все получилось. Основываясь на этих результатах, Хайнц Аихенвальд пришел к заключению, что «в ситуации тяжелой стафилококковой эпидемии использование 502А представляет самый быстрый, безопасный и эффективный метод прекращения
эпидемии. Я полагаю, что собранные нами данные, полученные на нескольких ты- сячах младенцев, указывают на полную надежность этой процедуры». Со временем выяснится, как именно «высаженный» в организме полезный штамм стафилококка справляется с патогенами, подобными 80/81. Бактерии штамма 502А выделяют бел- ки, предотвращающие образование биопленок патогенами; можно сказать, что они мешают им строить себе жилище. К тому же они производят бактериоцины, токсич- ные для других микробов. Штамм 502А использует это химическое оружие, чтобы другие виды не могли заселить то место, где он уже успел обосноваться. Нако- нец, 502А может (попутно) подстегивать иммунную систему хозяина таким обра- зом, что проникновение других видов бактерий становится маловероятным81. Staphylococcus aureus на чашке Петри. Появление этой работы вызвало ажиотаж. Казалось, этот подход скоро распро- странится по всему миру, что его станут использовать и в домашних условиях, обрабатывая людей и поверхности. Врачи даже начали применять штамм 502А для лечения взрослых людей, зараженных золотистым стафилококком. Правда, в этом случае процедура была посложнее. Сначала требовалось с помощью антибиотиков убить патогены в носовой полости (по принципу уничтожения сорняков перед по- севом) и только потом можно было инокулировать 502А, как это делалось у ново- рожденных. В 80 % случаев это срабатывало. Так Шайнфилд и Айхенвальд с колле- гами придумали совершенно новый подход к медицине. Более того, идея интерфе- ренции имела далеко идущие последствия, выходящие за пределы формирования бактерии всего одного вида на коже новорожденных. В 1958 г. британский эколог Чарльз Элтон выпустил книгу под названием «Эко- логия нашествий животных и растений» (The Ecology of Invasions by Animals and Plants)82, в которой он среди прочего доказывал, что чем выше видовое разно- образие в поле, лесу или озере, тем меньше шансов на то, что в экосистему проникнут чужеродные виды сорняков, вредителей и патогенов. Вполне в духе от- крытий Шайнфилда и Айхенвальда Элтон писал, что, когда животные проникают в богатые видами экосистемы, они «находят, что подходящие им для размножения места уже захвачены, что другие животные поедают нужную им пищу, занимают все Пол Планета думает, что дело обстоит именно таким образом. 82 ww w Элтон Ч. Экология нашествии животных и растении. — М.: Изд-во иностранной литера- туры, I960.
пригодные убежища. Поэтому, если в такую среду вторгается пришелец, обычно его выкидывают вон». И чем больше видов находится в составе экосистемы, тем больше шансов на то, что незваного гостя «вытолкают в шею». Кроме того, Элтон указывал, что в богатых видами экосистемах с высокой вероятностью найдется хищник или паразит, способный съесть или убить новосела. В общем, Элтон пола- гал, что экосистемы с высоким разнообразием наиболее устойчивы к биологиче- ским инвазиям. Прошло 60 лет; последующие исследования установили, что эта закономерность проявляется хотя и не всегда (в экологии постоянно встречаются какие-то исключения), но довольно часто. Достаточно часто для того, чтобы экологи, люди не очень склонные к преувеличениям, описывали устойчивость бо- гатых видами экосистем к инвазиям как центральное звено «планетарной системы поддержки жизни». На участок поля, поросший золотарником, труднее проникнуть чужаку, если на нем встречается много разновидностей этого растения или много видов травоядных. Гипотеза Элтона предназначалась для объяснения того, что происходит с растениями и животными, но она вполне применима и к организму человека, и к его жилищу. Это значит, что идет ли речь о коже, или о том, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, интерференция должна быть эффектив- нее, если не один, а два или целые десятки полезных видов будут «высеяны» в бактериальном «саду». Представьте себе учеников Шайнфилда и Айхенвальда (или учеников этих учеников), занятых возделыванием «сада» из разнообразных видов или на теле вашего новорожденного, или на вашей собственной коже, или в вашей собственной спальне. Конечно, то, что справедливо для млекопитающих и золотарника, может не ра- ботать в мире микробов. Самый красивый способ проверить правило Элтона приме- нительно к микроорганизмам — это создать микробные сообщества, различающиеся по числу входящих в них видов. Такое разнообразие отражало бы естественные различия в составе микробного сообщества на коже у разных людей или на разных поверхностях в доме. Затем потребовалось бы внести в такие сообщества какой- нибудь чужеродный вид, чтобы узнать, будет ли он менее эффективно проникать в более разнообразные сообщества и существовать в них. При жизни Элтона, умер- шего в 1991 г., никто не провел подобного исследования. Но мы можем перене- стись поближе к нашим дням и рассмотреть недавние исследования. Несколько лет назад в Голландии группа ученых во главе с экологом Яном Дирком ван Элсасом осуществила подобную работу. За время, прошедшее с 1960-х гг. , этические стандарты в науке сильно изменились, поэтому ученые проделывали все это не на коже новорожденных, а в чашках Петри. Элсас и его сотрудники наполняли емкости обеззараженной почвой с питатель- ной средой для бактерий, а затем засевали их одинаковым количеством клеток с разным числом штаммов. Все штаммы бактерий были выделены из луговых почв в Нидерландах. В одном образце было использовано 5, в другом — 20, в следующем — 100 различных штаммов. В последнем образце исследователи использовали необ- работанную почву с ее диким, свирепым биоразнообразием, насчитывающим многие тысячи видов. В контрольных чашках Петри бактерий не было вообще — только пи- тательная среда. Затем ван Элсас и его коллеги внесли в каждое из сообществ непатогенный штамм Escherichia coli (то есть печально известной кишечной па- лочки) и наблюдали за происходящим в течение 60 дней. Как и 80/81, Е. coli была инвазивным видом. Исследователи предполагали, что чем разнообразнее мик- робное сообщество, тем сложнее будет для Е. coli проникнуть в него и обосно- ваться там. Предстояла бы конкуренция за пространство, за ключевые ресурсы и даже за ресурсы, производимые самими бактериями. Кроме того, чем разнообраз- нее сообщество, тем больше вероятность, что некоторые бактериальные штаммы смогут произвести антибиотики, которые убьют любого незваного гостя, не дав ему ни единого шанса. Ниши в таком сообществе должны быть либо полностью за- няты другими микробами, либо защищены с помощью токсинов.
Когда ван Элсас и его сотрудники выращивали кишечную палочку в отсутствие других видов, она процветала, как оно и бывает на стерилизованной поверхности у вас дома, куда потом попадает пригодная для бактерий пища, будь то крошки печенья, отшелушенные кожные чешуйки или что-нибудь еще. В течение всех 60 дней эксперимента численность Е. coli в контроле оставалась на стабильно вы- соком уровне. Но, когда исследователи поместили кишечную палочку в среду, где уже жили и размножались пять других штаммов, ее численность увеличивалась медленнее, а вскоре Е. coli вообще исчезла. Еще быстрее она исчезала из сооб- ществ, где были 20 и 100 конкурирующих штаммов. Наконец, в образце с настоя- щей почвой со всем ее микробным разнообразием, они не смогли обнаружить даже следов Е. coli. Итак, чем разнообразнее бактериальное сообщество, тем сложнее для кишечной палочки проникнуть в него. Среди прочего ван Элсас сумел пока- зать : это происходит из-за того, что в более разнообразных сообществах много- численные штаммы используют различные виды ресурсов эффективнее, чем немногие виды в бедных сообществах83. В первом случае кишечной палочке достается со- всем мало пищи. Еще очевиднее этот эффект проявился в другом эксперименте, в котором им удалось создать условия, еще больше напоминающие то, что реально происходит в почве. Они создали сообщества, в которых присутствовали не толь- ко тысячи видов почвенных микробов, но и вирусы, убивающие бактерий. Если логически экстраполировать результаты, полученные ван Элсасом, на ус- ловия, существующие в организме человека или в его жилище, то можно предполо- жить : чем менее разнообразна бактериальная среда и чем более стерильны по- верхности, тем больше шансов на успех у патогенных микробов (тем меньше у них конкурентов). Надо сделать оговорку, что это касается тех случаев, когда для микробов есть пища (а она есть всегда) и дом не полностью безжизнен (таких домов не бывает). Какая радикальная идея! Подход Шайнфилда и Айхенвальда мож- но распространить на весь окружающий нас мир. Мы могли бы предотвращать инва- зии патогенных видов, способствуя биоразнообразию на коже человека и в наших домах. Это относится не только к микробам, но, конечно, и к членистоногим — поддерживая высокое разнообразие пауков, паразитических ос или многоножек в вашем доме, вы защищаете его от вредных видов, таких как прусаки или блохи. Еще одной выгодой, которую мы получим от более широкого контакта с биологиче- ским разнообразием, станет улучшение работы нашего иммунитета (в соответствии с «гипотезой биоразнообразия»). В этом заключалось практическое применение экологических идей Чарльза Элтона. Но если «элтоновский» экологический подход, реализованный Шайнфелдом и Ай- хенвальдом, работает так хорошо? и успешно использовался не только в клини- ках, но и в домашних условиях, разве не удивительно, что вы с ним незнакомы? Вы можете недоумевать, что не слышали раньше о «засевании» организмов новоро- жденных и домов микробами. Все дело в том, что за последние полвека современ- ная медицина решила пойти другим путем. Сначала, на волне первого успеха, идея Шайнфелда и Айхенвальда приобрела большую популярность. За ней видели будущее! Позднее, однако, все закончилось крахом. Однажды по случайности «хороший» штамм 502А попал в кровь новорожден- ного через иглу шприца. Любая бактерия, попавшая в кровяное русло, вызывает заражение; в таких случаях деление бактерий на хорошие и плохие не имеет зна- чения. Кроме того, изредка (один эпизод на 100) инокуляции «хорошего» стафи- лококка приводили к кожным инфекциям. Хотя их удавалось излечить с помощью На результат, полученный ван Элсасом и его соавтором не повлиял выбор модельного вида — кишечной палочки. К схожему выводу пришли ученые, изучавшие процесс проникно- вения бактерии Pseudomonas aeruginosa в почвенную ризосферу [Ризосфера — это тонкий почвенный слой, образующийся вокруг корневой системы. Обычно содержит большое коли- чество микроорганизмов. — Прим. науч. ред.]
антибиотиков, факт остается фактом. Вопрос был не в том, насколько проблемны эти случаи, а в том, не оказывалось ли лечение хуже болезни. Нет, это было не так. Довольно скоро Айхенвальд понял, что их с Шайнфелдом подход — не единствен- ный из возможных. Можно вводить полезные штаммы, которые будут мешать патоге- нам селиться в организме. Можно также воссоздать природное состояние организ- ма и способствовать его заселению теми многочисленными видами микробов, кото- рые, вероятнее всего, покрывали тело наших предков (исключая, конечно, болез- нетворные виды). А еще можно, «используя радикальные меры», уничтожать стафи- лококк (или другой патоген) при обнаружении инфекции. Выбор был между культи- вированием, воссозданием «природного состояния» и истреблением. Как отмечал Айхенвальд, третий подход был чреват проблемами двоякого рода. Патогенные микробы рано или поздно вырабатывают устойчивость к любым радикальным мерам. Кроме того, всякая попытка уничтожения патогена ведет к умерщвлению всех бак- терий, и полезных и вредных, причем в этом случае создаются благоприятные ус- 84 ^ ловия для повторной инвазии Это ситуация, в которой мы нередко оказываем- ся, пытаясь решить, как нам быть с окружающими нас живыми существами. Несмотря на исследования, проведенные Айхенвальдом и Шайнфилдом, клиники, врачи и пациенты единодушно выбрали третий подход — уничтожение. Он казался более современным; в этом виделось великое будущее, когда люди смогут держать под контролем окружающий мир, используя все новые и новые вещества — антибио- тики, пестициды или гербициды. Хотя это создавало проблемы, но в будущем мы могли с ними справиться. Такой подход подкупал своей кажущейся простотой. Ан- тибиотик метициллин упал в цене и был доступен в любой больнице. Применять его было легко и не надо ничего «возделывать», инокулировать или выращивать. Метициллин представлял собой первую волну второго поколения антибиотиков — синтетических веществ, которые обладали более высокой эффективностью. Мети- циллин был способен справиться с инфекциями, вызываемыми штаммом 80/81 золо- тистого стафилококка. Но уже в те далекие годы многим, а не только Айхенвальду и Шайнфилду было понятно, что рано или поздно бактерии адаптируются даже к новым антибиотикам, точно так же, как вредители и сорняки приобретают устойчивость к пестицидам и гербицидам. Об этом говорил еще открыватель пенициллина Александер Флеминг в своей Нобелевской речи 1945 г.85 Ученые признавали, что использование анти- биотиков, особенно у новорожденных, помимо уничтожения патогенов, создает благоприятные условия для группы необычных бактерий, которые едва ли можно назвать полезными. То же самое отмечал в своей работе Шайнфилд, но писал об этом как о чем-то само собой разумеющемся и общеизвестном. Успех применения Оглядываясь назад и оценивая решения, принятые обществом в прошлом, мы часто за- даемся вопросом: неужели никто не забил тревогу в тот момент, когда был сделан не- правильный выбор? Обычно мы думаем, что десять, сто или тысячу лет назад наши пред- шественники просто не обладали достаточным знанием, чтобы принять нужное решение. Но в этом конкретном случае все было хорошо известно. Еще в 1965 г. Шайнфилд и Айхен- вальд вполне ясно обрисовали негативные последствия чрезмерного употребления анти- биотиков . 85 Флеминг говорил: «Существует опасность, что несведущий человек примет недостаточ- но большую дозу антибиотика, и тем самым у микробов, после воздействия сублетальной концентрации, выработается устойчивость к лекарству. Вот гипотетический пример. У мистера X. болит горло. Он покупает немного пенициллина и принимает небольшую дозу, недостаточную, чтобы убить стрептококки, но достаточную, чтобы научить их сопротив- ляться антибиотику. Затем он заражает свою жену. Миссис X заболевает пневмонией и лечится пенициллином. Поскольку стрептококки теперь устойчивы к пенициллину, лечение не удается. Миссис X умирает. Кто виновен в смерти миссис X? Ее супруг, чье небреж- ное использование пенициллина изменило природу микроба».
первых антибиотиков был очевиден, но наблюдательных людей беспокоили его дол- говременные последствия: принять лекарство было очень легко, но антибиотики давали побочный эффект, убивая другие микробы, в том числе полезные виды, жи- вущие внутри нас или на коже, а по мере выработки устойчивости к ним в пер- спективе должны были становиться и вовсе бесполезными. Если применять анти- биотики осмотрительно и в умеренных дозах, это может произойти нескоро. В противном случае следовало ожидать высокой скорости приспособления. И, при полном понимании всех этих побочных эффектов, медицина выбрала радикальный подход. Антибиотики стали использовать очень часто и, как правило, даже не задумываясь, так ли это необходимо. Когда Флеминг и другие ученые предсказывали, что микробы выработают устой- чивость к антибиотикам, они знали, что это произойдет, но не знали, каким именно образом. Сегодня мы вполне понимаем эти механизмы. В крупных популяци- ях бактерий некоторые особи, вероятно, имеют (или приобретают) мутантные ге- ны, позволяющие им выжить после воздействия антибиотика. Такая бактерия не- обязательно должна быть мощным конкурентом, достаточно просто выжить, потому что антибиотик убьет всех соперников. Появление таких мутантов и рост их чис- ла в присутствии антибиотиков можно наблюдать в лабораторных условиях. К при- меру, в одном из недавних экспериментов Майкл Бейм, Рой Кишони и их коллеги по Гарвардской медицинской школе установили длинный лоток (60 х 120 см) , за- полненный питательной средой на основе агар-агара. В этом эксперименте ученые решили перехитрить бактерии. Лоток состоял из нескольких прямоугольных чашек Петри, в которых к агар-агару был подмешан антибиотик. В левой и правой чаш- ках , куда помещали бактерии, антибиотика не было. Концентрация антибиотика увеличивалась по направлению от краев к центру, и в самом центре она много- кратно превышала концентрацию, обычно используемую в медицине, доходя до пре- дельно возможных значений. Далее все, что происходило, ученые снимали каме- рой. Сначала высеянный бактериальный штамм полностью заселил агаровый субстрат, где не было антибиотика, покрыв его поверхность живым ковром. Со временем за- пасы пищи здесь истощились. Бактерии перестали делиться. Совсем рядом было целое поле еды, но оно было напичкано антибиотиком. В этих условиях любая бактерия, способная употреблять такую пищу, имеет высокие шансы выжить и дать начало следующим поколениям, которые монополизируют кормовой ресурс. Они до- бились бы большого успеха, даже проигрывая в эффективности тем микробам, что росли на свободном от антибиотиков субстрате. В начале эксперимента ни одна бактериальная клетка не имела генов, дающих ей устойчивость к антибиотику. Все были равно беззащитны. Если бы все так и оставалось, то бактерии остано- вились бы у опасной черты, и на этом эксперимент завершился. Но они не оста- новились . За сравнительно короткое время первоначального роста среди микробов появля- лись мутанты. Очень немного в каждом поколении. Но эти поколения сменялись так быстро, что вскоре некоторые бактерии были способны расти при низких кон- центрациях антибиотика. Всего несколько штаммов, возникших в результате со- вместной работы мутаций, половых связей и выживания. Довольно быстро они съе- ли всю пищу, которая была в чашках с небольшими концентрациями лекарства, и среди микробов снова начался голод. Однако со временем у какой-то одной бак- терии произошла мутация, позволившая ей употреблять агар-агар с более высокой концентрацией антибиотика. Постепенно, благодаря очередным мутациям, осваива- лись все более высокие концентрации, и наконец даже самый смертоносный агар- агар был успешно заселен, и весь лоток покрылся сплошным слоем бактериальных клеток. Все эти события, шедевр эволюционной изобретательности и настойчиво- сти, заняли 11 дней. Одиннадцать дней. Думаете, это очень быстро? Да, однако, в больницах (и в наших домах) эволю-
ция протекает еще быстрее. Здесь бактериям не нужно ждать, пока возникнут не- обходимые мутации. Чтобы приобрести устойчивость к антибиотикам, они могут позаимствовать нужные гены у других бактерий. Это значит, что в реальных ус- ловиях подобный эволюционный процесс займет гораздо меньше времени, чем 11 дней. Так оно и происходит снова и снова с тех самых пор, когда медики отка- зались от инокуляции новорожденных полезными штаммами, а антибиотики применя- ются все шире и шире. Сегодня из-за чрезмерного употребления антибиотиков проблемы, вызываемые устойчивыми патогенами, куда опаснее, чем в 1950-е гг., когда впервые появил- ся штамм 80/81. Они серьезно угрожают не только новорожденным, но и людям других возрастов. Изначально некоторые (но не все) разновидности 80/81 удава- лось уничтожить с помощью пенициллина. Уже к концу 1960-х гг. практически все случаи заражения золотистым стафилококком обусловливались штаммами, устойчи- выми к этому лекарству. Немного времени спустя возникли новые штаммы Staphylococcus aureus, устойчивые к действию метициллина и других антибиоти- ков. В 1987 г. 20 % всех случаев заражения стафилококком в США. были вызваны разновидностями, не поддающимися лечению ни пенициллином, ни метициллином. К 1997 г. уже более 50 %, а к 2005 г. — 60 %. Увеличивается не только доля за- ражений, вызываемых резистентными микробами, но и количество антибиотиков, к которым нечувствительны бактерии, как в США, так и по всему миру. Многие слу- чаи заражения сегодня обусловлены штаммами стафилококка, резистентными ко всем антибиотикам, кроме так называемых антибиотиков последней надежды, таких как карбапенемы, к которым врачи прибегают лишь в самых тяжелых случаях. Но возбудители некоторых инфекций становятся устойчивыми и к ним. Только в Со- единенных Штатах это ежегодно обходится системе здравоохранения в миллиарды долларов и уносит десятки тысяч человеческих жизней. США вовсе не исключение, это мировая тенденция. Не является исключением и золотистый стафилококк. Ус- тойчивость к антибиотикам постепенно приобретают бактерии, вызывающие тубер- кулез (Mycobacterium tuberculosis), а также возбудители кишечных инфекций — кишечная палочка и сальмонеллы. В одних случаях рост резистентности обуслов- лен злоупотреблением антибиотиками при лечении людей, в других — комбиниро- ванным воздействием, когда к первому добавляется еще ветеринария. Антибиотики вводят коровам и свиньям, чтобы те быстрее жирели86. Несмотря на неизбежность такой эволюции и растущее понимание последствий чрезмерного увлечения антибиотиками, в большинстве больниц врачи в ответ на рост числа устойчивых штаммов лишь усилили свой натиск и, издавая воинствен- ные кличи, двинулись в новое наступление против микробов. Были усилены требо- вания к мытью рук, что является хорошим, ну или не вредным, решением. На- сколько нам известно, мытье рук с помощью мыла не оказывает влияния на слой нормальных бактерий, покрывающих кожу, а удаляет лишь вновь прибывшие виды, которые в условиях больниц с высокой вероятностью окажутся патогенными. Но и упреждающее использование антибиотиков тоже расширялось. Возник новый, ничем не ограниченный подход к борьбе с патогенами, названный «деколонизацией». Эта процедура состоит в том, что носовые ходы пациента, которого готовят к опера- ции, переливанию крови или интенсивной терапии, обрабатывают антибиотиками, убивающими всех золотистых стафилококков. Клиники, использующие этот подход, широко рекламируют его, однако очевидно, к чему он приведет в долгосрочной перспективе: после проведения деколонизации носовая полость пациента будет заселена бактериями, живущими тут же, в больнице. К тому же эта процедура способствует развитию устойчивости к антибиотикам. При лечении больных как бы заново повторяется вся история медицины. Но современная ситуация имеет одну До сих пор непонятно, почему применение антибиотиков увеличивает темпы роста у коров и свиней.
особенность. В силу способов применения антибиотиков и финансирования иссле- дований, скорость, с которой бактерии вырабатывают резистентность к лекарст- вам, опережает темпы создания новых антибиотиков, и вряд ли в будущем это из- менится. Мы просто не успеваем заменять устаревшие антибиотики новыми. И все же терапевтическая культура, сформировавшаяся со времен работы Айхенвальда и Шайнфилда, не видит другого способа борьбы с патогенами ни в организме боль- ного, ни в больницах, ни в домах. В этом врачи совсем не одиноки. Ту же исто- рию мы наблюдаем в борьбе с синантропными насекомыми и грибами. Но нам необ- ходим другой путь. Сейчас было бы сложно дать новый старт идеям Айхенвальда и Шайнфилда. Еще труднее развернуть масштабную программу по возделыванию «бактериальных садов» в наших домах и клиниках. Наше представление о рисках поменялось: мы подчер- киваем опасности инокуляции, но игнорируем проблемы, к которым приводит война против микробов. Эта плохая новость, но есть у меня и хорошая. Бактерии, невосприимчивые к антибиотикам, как и насекомые, устойчивые к пестицидам, отличаются низкой конкурентоспособностью. В естественной среде это просто слабаки. Они принадлежат к группе, которую экологи называют «руде- ральными видами»87 — видами, способными выжить только в такой среде, где ус- ловия постоянно настолько плохи, что другие формы жизни не могут в ней суще- ствовать . Как показал ван Элсас, если кишечная палочка окажется в богатом ви- дами почвенном сообществе, то ей придется вести тяжелую борьбу за выживание, и она никогда не достигнет высокой численности. Однако штамм, который иссле- довал этот ученый, не был устойчив к антибиотикам. Если бы он был таким, у нас были бы основания считать, что ему пришлось бы стараться еще ожесточен- нее, чтобы выстоять в среде с большим разнообразием. Как и тараканы-прусаки, невосприимчивые к антибиотикам бактерии отлично приспособились к жизни в со- временных условиях, созданных самим человеком. Они быстро растут и захватыва- ют наш организм и наш дом только потому, что и там, и там у них отсутствуют конкуренты, хищники и вирусы, но присутствуют антибиотики. Именно в таких ус- ловиях резистентные организмы процветают. Но вещества, производимые генами, определяющими устойчивость к лекарствам, обходятся бактериям недешево. При их синтезе расходуется энергия, которую можно было бы пустить на обмен веществ и деление. Если в окружающей среде нет конкурентов, можно позволить себе такую размеренную и расточительную жизнь. Зато в условиях конкуренции подобный об- раз жизни становится невыгодным. В этом одна из причин, почему устойчивые к антибиотикам микробы часто встречаются преимущественно в больницах, то есть там, где антибиотики используются наиболее интенсивно. Все нерезистентные ви- ды уничтожаются, тем самым устраняются конкуренты для тех, кто смог выжить. Даже если обработка антибиотиками прекращается, конкурентная среда восстанав- ливается нескоро, поэтому именно в клиниках резистентные микробы процветают как нигде больше, наслаждаясь, подобно прусакам, отсутствием соперников и ус- пешно отбивая все атаки. Но, если у них появятся конкуренты, эти виды обрече- ны на поражение. Они не могут победить разнообразие жизни и способны добиться успеха только в тех специфических условиях, что мы сами создаем у себя в до- мах и в собственном организме. Это значит, что у нас есть единственный способ исправить сложившуюся ситуацию — взрастить естественные сады жизни вокруг се- бя , сделать свое окружение немного более «диким». Мы должны найти такой сба- лансированный способ борьбы с патогенами, чтобы он не приводил к уничтожению всего биологического разнообразия. Нужно вернуть биоразнообразие в наши дома, Термин происходит от лат. rudus — строительный мусор, щебень. В частности, в бо- танике «рудеральная флора» обозначает совокупность видов растений, произрастающих на пустырях, свалках, а также других в местообитаниях, где нарушен естественный почвен- ный покров. — Прим. науч. ред.
чтобы получить от него помощь в борьбе со смертоносными микробами, а также с хроническими воспалительными заболеваниями, подобными аллергии и астме. По этой и многим другим причинам мы должны восстановить утраченное богатство жизни. Этого можно достичь легко, очень легко. Мы так здорово напортачили, что даже умеренность представляется панацеей, а вдохновение для поиска новых путей может прийти из очень неожиданных мест (таких как кухни) и от очень не- ожиданных людей (таких как пекари). Глава 12. Вкус биоразнообразия Я не могу сказать ничего хорошего о жизни в закрытых помещениях. Джим Гаррисон. По-настоящему большой обед Муза, скажи мне о том многоопытном муже, который Долго скитался с тех пор, как разрушил священную Трою. Гомер. Одиссея Любопытно созерцать густо заросший берег, покрытый многочисленными, разнообразными растениями с поющими в кустах птицами, порхающими вокруг насекомыми, ползаю- щими в сырой земле червями, и думать, что все эти пре- красно построенные формы, столь отличающиеся одна от другой и так сложно одна от другой зависящие, были созданы благодаря законам, еще и теперь действующим вокруг нас. Чарльз Дарвин. Происхождение видов Когда-нибудь люди научатся выращивать в своих домах или на своих телах именно те виды организмов, которые им необходимы. Они научатся управлять ви- дами, в которых больше всего нуждаются, чтобы ежедневно снимать урожай — и полезный для здоровья, и прекрасный, и совершенный. Но это требует не только большого ума, но и понимания биологии большинства, если не всех организмов, живущих на наших телах и в наших домах. Не сказал бы, что от такой перспекти- вы у меня захватывает дух. В скором будущем на рынке появятся новые продукты в виде пузырьков с бактериями, содержимое которых вы сможете распылять по до- му. Но мы до сих пор не до конца понимаем, насколько полезными в итоге ока- жутся эти микробы. Вместо искусственных насаждений нам нужна в наших домах естественная, дикая жизнь (хотя впускать ее надо осмотрительно). Я вовсе не призываю вернуться в прежние времена, когда мы не умели держать под контролем окружающие нас виды. Скорее я сторонник умеренности в этом во- просе . Нам нужна питьевая вода с низкой концентрацией патогенов. Мы должны тщательно мыть руки, чтобы предотвращать распространение возбудителей инфек- ций. Необходимо, чтобы каждый человек был привит от тех патогенов, против ко- торых есть вакцины. Нельзя полностью отказываться от антибиотиков, иначе мы не сможем побеждать вновь появляющиеся бактериальные инфекции. Особенно это касается тех многочисленных уголков мира, где не хватает чистой воды, средств гигиены и канализации, вакцин и антибиотиков. Но, сделав все это и укротив самых опасных тварей, мы должны придумать, как вернуть в нашу жизнь биоразно- образие . Нам необходимо, как Антони ван Левенгуку, испытывать радость и бла- гоговение, наблюдая за бактериями, грибами и насекомыми из числа наших повсе- дневных спутников. Если мы всё сделаем правильно то, вернув биоразнообразие в свою жизнь, мы
не только поспособствуем его сохранению, но и станем шире пользоваться его услугами. Биоразнообразие растений и почв может способствовать правильному функционированию нашей иммунной системы. Биоразнообразие наших каналов водо- снабжения может помочь держать под контролем патогены в воде. Если мы будем уделять этому внимание, то и у наших детей видовое богатство жизни в наших домах и вокруг может пробудить восторг и удивление, испытанные Антони ван Ле- венгуком и автором этой публикации. Присутствие в доме пауков, паразитоидных ос и многоножек поможет контролировать вредные виды насекомых. Биоразнообра- зие в наших домах позволит к тому же выявлять полезные для нас энзимы, гены и виды, чтобы создавать новые сорта пива и превращать отходы в энергию. Борьба за биоразнообразие и просвещение относительно вредных видов, конечно, не по- хожа на ракетостроение и вряд ли найдет поддержку среди тех, кому не дают по- коя ракеты. Скорее, это напоминает хлебопечение или приготовление кимчи, в чем я не так давно смог убедиться, обедая с Джо Квоном и его мамой, Су Хи Квон (или Мамой Квон). Мы встретились, чтобы поговорить о корейской кухне. Джо известен во многих странах как виолончелист популярной группы «Братья Аветт» (Avett Brothers). Братья Аветт исполняют фолк-рок в стиле блюграсс, а Джо своими низкими нотами задает музыке высоту. Но в городе Роли Джо известен к тому же как большой гастроном. В перерывах между гастролями он может позволить себе провести це- лый день, скажем, зажаривая свинью. Джо и его свиньи пользуются популярно- стью, а люди приходят порой просто для того, чтобы провести рядом с ним те долгие часы, пока он занят своим делом. Приготовление свинины требует немало времени, так что можно обсудить и прелести мяса, и величие мироздания. Но в тот день поводом для встречи с Джо стала не его музыка и даже не его стряпня, а те блюда, которые готовит его мать. Су Хи выросла в Корее, где научилась готовить традиционные корейские блюда, такие как хемуль паджон (не- что вроде блинчиков с морепродуктами), чачжанмен (лапша в черном соевом со- усе) и токпокки (острые жареные рисовые лепешки). Она освоила технику приго- товления этих кушаний и научилась делать их с любовью. Все эти блюда изготав- ливаются вручную. Корейская кухня вообще требует тяжелой ручной работы. Рука- ми скручивают капустные листья, руками вымачивают рыбу в рассоле. Руки сопри- касаются и ловко обращаются с каждым ингредиентом с особой, очень типичной для корейцев, деликатностью и в то же время очень индивидуальной манерой у каждого. Корейская кухня не имела бы ничего общего с темой этой публикации, если бы не одно важное понятие: sson mhat, где sson означает «рука», a mhat — «вкус». Sson mhat относится не к самой еде, а к тому вкусу, который придает ей чело- век во время готовки, и не только прикосновениями своих рук, но и своим есте- ством, спецификой приемов, даже походкой. Вдохновленный этой идеей, я захотел проверить гипотезу вместе с Джо и его матерью, чтобы подтвердить мысль, что именно микробы, живущие на теле корейской стряпухи (в Корее традиционно еду готовят женщины), придают индивидуальный вкус блюдам, которые она готовит, отличающий их от пищи, приготовленной ее матерью или сестрой. Мы заказали обед и напитки и принялись есть и беседовать. Я хотел узнать, что думает Мама Квон про sson mhat и что это слово значит для нее. Корейская кухня выделяется среди кухонь народов мира активным использованием ферменти- рованных продуктов. Процесс ферментации состоит в том, что содержащиеся в пи- ще сахара химически разлагаются с помощью бактерий и преобразуются в газы, кислоты, спирты или смесь этих веществ. Побочные продукты ферментации придают особый привкус и аромат блюдам, например кисло-сладкий привкус йогурту. Кроме того, они делают пищу токсичной для других микробов. Спирты и кислоты убивают большинство патогенов. В те годы, когда в Лондоне разразилась эпидемия холе- ры, люди, пившие пиво, заболевали реже тех, кто пил воду. Пивной алкоголь де-
лал напиток более безопасным. Йогурт — тоже полезная пища, потому что содер- жащиеся в нем кислоты препятствуют колонизации продукта другими видами микро- бов. Степень кислотности выражается шкалой от 0 до 14. Вещества, имеющие рН 7, считаются нейтральными, все, у которых рН выше 7, называются щелочными, а ниже 7 — кислотными. У йогурта рН составляет примерно 4, что соответствует кислотности в желудке бабуина. К этому значению близка кислотность хлебной опары, кимчи и квашеной капусты. Ферментирующие бактерии, производящие кисло- ту (обычно это виды рода Lactobacillus) , устойчивы к ней, а прочие виды мик- робов нет. Некоторые ферментированные блюда (наподобие японского натто) имеют щелочную реакцию, это свойство дает примерно такой же эффект, что и кисло- та, — не позволяет проникать в пищу патогенам. Виды, имеющие гены, необходи- мые для роста (обычно медленного) в очень кислой, высокощелочной или спирто- содержащей среде, как правило, лишены генов, предопределяющих способность к быстрому размножению (что характерно как раз для патогенных микробов). Итак, ферментация — это не только способ выращивать полезные микробы на нашей пище; это еще и средство профилактики инфекций. Ферментированные блюда можно уподо- бить саду, который сам себя пропалывает. Ферментирование пищи очень полезно, вот почему такие блюда представлены в большинстве человеческих культур. На моем рабочем столе лежит сводка, в кото- рой перечислены многие тысячи ферментированных блюд со всего мира. Многие из них пока не изучены. К некоторым таким блюдам, наподобие ферментированного акульего мяса или мяса тюленя, нафаршированного ферментированным мясом гагар- ки, еще предстоит привыкнуть. Многие другие, наоборот, давно знакомы западно- му человеку. Хлеб, уксус, сыр, вино, пиво, кофе, шоколад и квашеная капуста — все они относятся к группе ферментированных продуктов. Мы едим ферментирован- ную пищу постоянно, независимо от того, осознаем это или нет. Одно из наиболее сложных и биологически разнообразных ферментированных блюд — это кимчи, важнейший компонент корейской кухни. Среднестатистический житель Южной Кореи съедает в год 80 фунтов этого продукта. Чтобы сделать кимчи, пер- вым делом нужно нарезать, посолить и размягчить капусту. Спустя несколько ча- сов соль смывают, а капусту режут еще мельче и вручную смешивают с пастооб- разной кашицей из сладкого риса, рыбной пасты (ферментированной), креветочнои пасты (также предварительно ферментированной), имбиря, чеснока, лука и реди- са . Пасту втирают пальцами в каждый капустный лист. Капусту мнут, трут, нама- зывают снова. Когда все готово, листья кладут в емкости (иногда маленькие, но чаще огромные) и оставляют бродить. Такова основная процедура, которая может сильно отличаться в деталях. В Корее знают сотни разновидностей кимчи, разли- чающихся по составу специй и овощей, а также последовательностью операций при приготовлении. Оказывается, кимчи может быть таким же разнообразным, как и люди, которые его делают. На мой вкус, кимчи — это деликатес. У каждого из нас есть рецепторы, чувст- вительные к сладкому, кислому, соленому и горькому вкусу, а также к умами. Рецепторы, воспринимающие вкус умами, были открыты совсем недавно, поэтому вам наверняка не рассказывали о них в школе. Они отвечают за восприятие осо- бого вкусового ощущения, характерного, например, для многих мясных блюд. Пи- щевая добавка глутамат натрия кажется нам такой вкусной именно потому, что на нее реагируют рецепторы умами. Кимчи (и вяленые помидоры) относится к числу очень немногих вегетарианских блюд, воздействующих на эти рецепторы. Кимчи ассоциируется у меня с наслаждением. Когда я ем это блюдо, я почти всегда чувствую удовлетворение. Но Су Хи говорит, что, когда она была маленькой, для нее кимчи ассоциировалось вовсе не с удовольствием, а с тяжелым трудом. Ка- пусту убирали в ноябре. Тогда же снимали урожай редиса, который тоже исполь- зуют в качестве ингредиента кимчи. Эти овощи заготавливались в огромных коли- чествах, а потом смешивались с перцем чили и другими приправами. Кимчи, еде-
ланное из пекинской капусты и редиса, имело большое значение как ключевой ис- точник питательных веществ — овощей и белка, дополняющих рис, — на всю зиму. Когда Су Хи была маленькой, зима в Корее была долгой и холодной. Кимчи было не просто вкусной едой, а условием выживания и залогом успешной зимовки. Как и другие ферментированные блюда, оно служит способом заготовить пищу впрок. Благодаря ему овощи сохранялись в течение многих месяцев. Кроме того, как сказала мне Мама Квон, кимчи относится к блюдам, которым свойственен очень сильный sson mhat. Кимчи приобретает запах рук того человека, который его приготовил. Кимчи. Иногда Су Хи проводит мастер-класс по приготовлению кимчи. Как она расска- зала, на одном из занятий, она сама подготовила ингредиенты и раздала их большому числу учеников, чтобы те приготовили блюдо под ее наблюдением. Каж- дый ученик делал кимчи, следуя единому рецепту и используя одни и те же про- дукты . Все они повторяли вслед за Мамой Квон движения ее рук. Она была на- ставником, они копировали ее действия. Но их движения не были абсолютно иден- тичными. Как кисть руки движется, берет овощ, управляется с ним — все это ин- дивидуально и потому уникально. Когда через несколько недель кимчи было готово, Су Хи сказала мне, что каж- дое имело свой вкус. У каждого был свой запах от рук того, кто его пригото- вил . У одного слаще, у другого с кислинкой. Некоторые оказались очень вкусны- ми , другие, как выразилась Су Хи, «не особенно». При этих словах я наклонился вперед, забыв о еде. Я все больше убеждался в том, что различия во вкусе блюд связаны (хотя бы частично) с микробами, живущими на телах поваров, а также в их домах. Бактерии, обитающие в кимчи, относятся к множеству разных видов. Некоторые из них попадают в него из капусты и редиса, но есть среди них и микробы, которых мы знаем как обычных обитателей человеческого тела. К приме- ру, в кимчи типичны бактерии рода Lactobacillus; могут туда попадать даже стафилококки88. Лактобактерии — это обычные обитатели нашего организма. Неко- Кимчи имеет гораздо больше разновидностей, чем большинство других ферментирован- ных продуктов. При этом каждая из них не только содержит десятки и тысячи видов мик- робов (которые различаются в кимчи, приготовленных разными людьми), но и отличается
торые из видов и штаммов этого рода живут в кишечнике; другие входят в состав вагинальной микрофлоры. Род Staphylococcus включает бактерий, живущих на коже человека. Каждый из этих родов и видов продуцирует определенные ферменты, белки и запахи. Каждый вносит свой «вклад» в конечный продукт, то есть в ким- чи. Когда в детстве Мама Квон зимой помогала готовить кимчи, температура возду- ха была низкой. Капусту вымачивали и размягчали в холодной воде. Но, как ни холодно было повсюду, делать кимчи было необходимо. Она снова и снова накло- нялась над огромными ведрами. То еще удовольствие! И все же это было частью ее самой. Изготовление зимнего кимчи было лишь одним из многих ферментативных процес- сов, происходивших в доме, где она росла. Другие ферментированные овощи вклю- чали летнее кимчи. Когда удавалось поймать или купить крабов, их мясо тоже подвергалось ферментации. И рыба тоже. Если пища ферментировалась не в их до- ме, то это делалось где-нибудь поблизости. Ферментировались соевые бобы, вме- сте с их собственными микробами, и в результате получался твенджан (особая пастообразная приправа) или ганджан (соевый соус). Если к сое добавляли спе- циальные бактерии, получалось блюдо под названием ченгкукджан89. Из ферменти- рованного красного перца изготавливалась еще одна приправа — кочхуджан. При- готовленную таким образом пищу запасали на черный день. В процессе фермента- ции бактерии из этих продуктов должны были распространяться повсюду в доме, на каждой поверхности. Они должны были витать в воздухе. Легко представить, как микробы из дома мамочки Джо, микробы, живущие на ней самой и на всех ос- тальных домочадцах, и микробы пищи становились частью одной и той же истории. Возможно, что кимчи приобретает запах не только бактерий, живущих на руках, но также чего-то еще, для чего в корейском языке нет особого выражения: «вкус дома». Возможно, что взаимодействие этих компонентов и определяет повседнев- ный опыт и житейское благополучие жителей дома, в котором постоянно готовят кимчи и другие ферментированные блюда. Я долго размышлял над тем, как нам способствовать процветанию полезных видов в наших домах, а также внутри и снаружи наших тел, и вот здесь, в этой истории с кимчи, похоже, нашелся один из ответов на этот вопрос. После разговора с Джо Квоном и его мамочкой мне захотелось начать новый проект, посвященный микроорганизмам, определяющим запах человеческих рук, за- пах дома, да и все другие запахи, какие только можно найти. Кимчи — это пре- красный пример того, как окружающие нас микробы оказывают влияние на нашу пи- щу. Но это блюдо — не лучший предмет для нашего первого крупномасштабного проекта по изучению пищевых продуктов. Кимчи — это приобретенный вкус, глубо- ко коренящийся в особой культуре, истории и контексте. Лучше нам начать с сы- ров. Как и кимчи, приготовление сыра связано с участием многих живых организ- мов . Например, французский сыр мимолет производится с участием бактерий, свя- занных как с человеческим телом, так и с сырными клещами (Tyrophagus putrescentiae)90. Мы могли бы изучить знаменитый сардинский сыр касу марцу, в по составу от всех других разновидностей. В дополнение к Staphylococcus и Lactoba- cillus, обычным видам бактерий, в кимчи входят род Leuconostoc и его близкий родст- венник Weisella (мы нашли, что оба этих рода массово встречаются в холодильниках), род Enterobacter (фекальный микроб) и Pseudomonas. 89 Этими бактериями были Bacillus subtillus, тот самый вид, который заставляет наши ноги неприятно пахнуть и который был найден в больших количествах на МКС. 90 Я настоятельно рекомендую вам посмотреть документальный фильм Cheese Mites («Сыр- ные клещи»), снятый в 1903 г. (продюсер Чарльз Урбан, режиссер Ф. Мартин Данкен), фильм, в котором во всей красе предстает животное, помогающее сделать из одного пи- щевого продукта другой.
приготовлении которого участвуют не только человеческие бактерии, но и про- зрачные и извивающиеся личинки сырной мухи (Piophila easel). Однако с биоло- гической точки зрения эти сыры, как и кимчи, слишком сложны. В них знают толк повара, но не ученые. К тому же это, что называется, еда «на любителя» (тот же касу марцу сейчас официально запрещен к производству и продаже, хотя его все-таки можно раздобыть). Нам следовало начать с такого продукта, который потенциально привлекателен для бактерий, связанных с телом человека и его жи- лищем, достаточно прост, чтобы изучать его экспериментально, и по вкусу почти каждому. Начинать надо было с хлеба. Илл. 12.1. Сырные клещи с удовольствием выполняют свои обязанности подмастерьев у сыродела. Дрожжевой хлеб поднимается, потому что микробы в тесте производят углекис- лый газ, образующий воздушные карманы в хлебе. Если разрезать такую буханку пополам, видно, что каждая полость и дырочка в ней возникли в результате вы- деления газов дрожжевых грибов, находящихся внутри своего рода глютенового купола. Без этих грибов хлебное тесто не выделяет углекислый газ. Без глютена (клейковины) хлебное тесто не может захватывать углекислый газ, вырабатывае- мый микробами. Самый первый хлеб выпекали из ячменя, в котором недостаточно клейковины, чтобы сделать хлеб пышным, так что это был пресный хлеб91. Но не позднее 2000 г. до н. э. пекари Древнего Египта догадались, как делать хлеб из полбы, а в ней глютена хватает. При наличии нужных микробов тесто, приго- 92 товленное из такой пшеницы, поднимается Переход от пресного к дрожжевому хлебу можно проследить в древнеегипетском искусстве. На ранних его образцах изображены плоские хлеба, но позднее они В книге Е. Wood, World Sourdoughs from Antiquity (Berkeley, CA: Ten Speed Press, 1996) рассказывается ранняя история хлеба, а также история попыток воспроизвести древние технологии хлебопечения. 92 Такой хлеб был не только частью рациона, но, как и пиво, единицей обмена, служа в качестве денег. Хлебопечение позволяло превратить зерно, с которым трудно опериро- вать , в продукт, удобный для хранения, обмена, продажи и потребления.
становятся высокими и округлыми караваями. Микроорганизмами, делающими хлеб пышным, были дрожжевые грибы. В традиционном хлебе дрожжи производят углекис- лый газ, в то время как бактерии, содержащиеся в этих древних хлебах, должны были придавать им кислый вкус. Почти весь традиционный дрожжевой хлеб в той или иной степени имеет кислый привкус, который (за очень немногими исключе- ниями) определяется наличием в нем тех же самых представителей рода Lactobacillus, что можно найти в йогурте. Мы не знаем, как древние египтяне управлялись с дрожжами и бактериями, используемыми при выпечке хлеба93, но благодаря изображениям пышных хлебов в египетском искусстве мы можем быть уверены в том, что они как-то это делали. Сегодня сообщество микробов, используемых для приготовления кислого хлеба, называется закваской. Чтобы ее изготовить, нужно взять простые ингредиенты, часто только муку и воду, и оставить их в сосуде94. Микробы ферментируют крахмал, содержащийся в муке. Если снова и снова добавлять муку и воду, за- кваска достигает своего рода устойчивого состояния, и в такой пузырящейся, вязкой и кислой смеси выживает относительно простое сообщество видов. Как и в случае с чайным грибом, квашеной капустой или кимчи, чем кислее закваска, тем меньше шансов на то, что в ней смогут выжить какие-либо патогенные микроорга- 95 ^ низмы Вот к чему мы и должны стремиться в нашем взаимодействии с окружаю- щей нас жизнью: благоприятствовать видам, полезным для нас, и в то же время держать под контролем виды вредные96. Таким образом, закваска оказалась иде- альным для нашего исследования микробным сообществом; разнообразие входящих в нее видов предотвращает попадание туда патогенов. Еще лет сто назад практически весь кислый хлеб выпекался с использованием закваски, состоящей из смеси бактерий и дрожжей. Теперь это уже в прошлом. В Этот вопрос никогда не изучался как следует. Никому не приходило в голову иссле- довать древнюю ДНК в одном из мумифицированных хлебов, которые во множестве находят в древнеегипетских захоронениях. Хотя раскопки древних могил уже рассказали нам очень многое о повседневной жизни в те времена, они могут дать нам куда больше ин- формации (хотя я не уверен, что древние египтяне именно так представляли себе свое посмертное существование). 94 « Детали этой процедуры могут меняться. Некоторые применяют только дистиллированную воду, другие только дождевую. Разные пекари используют разные виды муки и хранят свою закваску при различных температурах. Некоторые добавляют в нее богатые микроба- ми компоненты (включая фрукты). 95 Одно из исследований, проведенных в пекарнях, показало, что, даже если в муке присутствовали бактерии из рода Enterobacter (потенциально патогенный фекальный мик- роб) , они никогда не могли обосноваться в закваске. По-видимому, они уничтожались самими заквасочными бактериями и выделяемой ими кислотой. В этой же работе было ус- тановлено, что высокое разнообразие бактерий наблюдается в муке, посуде, где замеши- вается тесто, и даже в емкостях для хранения хлеба, но не в закваске, где формирует- ся устойчивый «бактериальный сад», включащий очень небольшое число видов. 96 Когда были изобретены холодильники и морозильные камеры, они стали новым, альтер- нативным способом сохранения пищи, хотя и менее эффективным в сравнении с фермента- цией . В пище, которую вы покупаете, полно микробов, даже если она продается в ваку- умной упаковке. Положив ее в холодильник, вы просто-напросто замедляете обмен ве- ществ и размножение содержащихся в ней бактерий. Надпись на упаковке «Употребить до...» означает всего лишь продолжительность времени, которое понадобится микробам, чтобы даже при низких температурах размножиться настолько, чтобы полностью овладеть данным продуктом. Такие надписи следует читать примерно так: «Продукт не будет пол- ностью покрыт бактериями до четвертого января», хотя какой срок на это реально по- требуется, зависит от того, какие виды микробов попадут в этот продукт из вашей кух- ни, с ваших рук или с выдыхаемым воздухом при открывании упаковки. Другими словами, надпись «Употребить до четвертого января» — это не абсолютная истина, а всего лишь полезное правило, которому стоит следовать в целях самосохранения.
1876 г. французский ученый Луи Пастер, родоначальник микробной теории инфек- ционных заболеваний (согласно которой определенные виды патогенов могут вызы- вать заболевания), обнаружил, что некоторые из микробов, используемых при производстве вина и пива, могут также поднимать тесто. Некоторое время спустя Эмиль Христиан Хансен, датский миколог, открыл, что ключевой вид в фермента- ции пива — один из видов Saccharomyces. Еще позже было установлено, что Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) способны поднимать тесто без вся- ких бактерий, и могут применяться для приготовления нового сорта хлеба, кото- рый никогда не бывает кислым. Ученые нашли способ выращивания Saccharomyces cerevisiae в виде лабораторной монокультуры; его стали производить в огромных количествах и доставлять в высушенном и замороженном виде по всему миру. Лио- филизированные дрожжи позволили увеличить производство хлеба. В подавляющем большинстве случаев хлеб, который вы сегодня покупаете в магазине, делается с использованием одного из немногих сортов пшеницы и одного вида дрожжей, выра- щиваемого в больших количествах и продаваемого хлебопекарным компаниям97. Эти дрожжи известны под разными названиями, что подразумевает разнообразие, тогда как на самом деле его не существует. Не нужно быть диетологом, чтобы понять, что переход от домашнего кислого хлеба к мягкой белой буханке никак не назо- вешь прогрессом, как с точки зрения питательности, так и с точки зрения вку- са. Не следовало бы производить таким способом хлеб в промышленных масштабах, но, к сожалению, именно так обычно и делается. Мы утратили роскошь нашего хлеба насущного вместе с богатством его текстуры, ароматом, питательными ве- ществами и микробами. К счастью, многие домашние пекарни используют не только новую закваску, но и сохраняют старые. Подобно своим предшественникам, жившим сто или даже тыся- v-» 98 чу лет назад, пекари смешивают муку с водой и ждут . В некоторых случаях они повторяют, шаг за шагом, движение за движением, те же самые процедуры, что использовались в старину. Иногда они готовят закваску по рецептам, найденным в интернете. В любом случае хлебопеки должны ждать, пока в смеси воды и муки не заведутся нужные микробы. Затем они будут о них заботиться. Закваски, ис- пользуемые в разных пекарнях и домашних кухнях, могут сильно различаться, причем никто не знает почему. В различных сортах закваски было обнаружено бо- лее 60 разновидностей молочнокислых бактерий и полдюжины видов дрожжей. Мы решили разобраться, почему закваски так не похожи одна на другую. Исследова- ние должно было состоять из двух частей. В первой части, чисто эксперимен- тальной, мы собирались предложить 15 пекарям из 14 разных стран изготовить закваску из одних и тех же ингредиентов. При этом контроль факторов, связан- ных с организмом пекаря и воздухом в его кухне или пекарне, не предусматри- вался. Именно это и будет объектом эксперимента. Рабочая гипотеза, на которую меня навела беседа с Су Хи Квон, состояла в том, что состав микробного сооб- щества в закваске зависит от микробов на теле пекарей и в окружающем их про- странстве . Во второй части нашего исследования нам предстояло описать микробы в заквасках, используемых в разных странах мира. Иногда такой хлеб приобретает кислый вкус из-за попадания туда одного штамма Lac- tobacillus reuteri, происходящего из фекалий грызунов. 98 При этом Saccharomyces cerevisiae, по-видимому, редко входит в состав микробного сообщества закваски, хотя, возможно, наши данные на этот счет неполны. Похоже, что, когда упакованные пекарские дрожжи используются в пекарне, они легко попадают в мик- робный состав этого помещения, оседая на миксерах, попадая в муку и емкости для хра- нения и т. п. После этого гриб легко «загрязняет» новые закваски. Это не мешает за- кваске выполнять свою работу, но делает ее сообщество менее разнообразным. Так и происходит гомогенизация микробных сообществ, чему способствуют промышленное произ- водство хлеба и использование Saccharomyces.
При проведении экспериментальной части мы сотрудничали с Центром вкуса хле- ба компании «Пуратос», расположенной в бельгийском городке Сен-Вит. С его по- мощью весной 2017 г. мы разослали идентичные наборы ингредиентов для закваски 15 пекарям, живущим в 14 разных странах. Они должны были приготовить смесь муки и воды и ждать. После образования живой активной закваски им предстояло подкармливать ее полученной от нас мукой. Летом мы установили видовой состав микробов в каждой закваске, чтобы понять, что его определяло — мука, вода или руки пекарей и их домашняя обстановка. «Мы» в данном случае — это я и Энни Мэдден, специалист по экологии и эволюции дрожжей. Одновременно с рассылкой пекарям наборов для изготовления закваски мы при- ступили к реализации второй части проекта — международному обзору заквасок по всему миру. Мы обратились к жителям Израиля, Австралии, Таиланда, Франции, США. и других стран с просьбой выслать нам образцы своих заквасок. Мы предпо- лагали, что в такой глобальной выборке обнаружатся новые виды заквасочных микробов, представленные только в одной стране или только у одной семьи. Экс- перимент в Сен-Вите позволил нам сосредоточиться на том, насколько может раз- ниться состав закваски, если всё, кроме самих пекарей, одинаково. А вот в на- шем международном исследовании никакого единообразия не предусматривалось. Здесь мы стремились представить микробное разнообразие заквасок во всем его великолепии. Люди, участвовавшие в этой работе, сами делают закваску и хлеб, помогая таким образом сохранить традиции хлебопечения и самих микробов. Они были хранителями благотворного биоразнообразия хлебных микробов. Для осущест- вления международной части проекта требовалось большое число ученых в разных областях. В команду снова был приглашен Ной Фирер, но, кроме того, в нее вхо- дили Энн Мэдден, Лиз Лэндис, Бен Вольф и Эрин МакКенни в качестве специали- стов по пищевым микробам, Лори Шапиро как эксперт по зерновым микробам и Анд- жела Оливейра, ответственная за секвенирование и анализ. Мэтью Букер должен был помогать записывать рассказы людей об их хлебе, а Ли Шелл и Лорен Николе — ассистировать во всех остальных вопросах. Очень важная роль на каждом этапе работы отводилась пекарям, посылавшим образцы закваски. Ни в одном из наших предыдущих проектов вклад непрофессиональных участников не был столь значи- тельным . Проводя наше глобальное обследование, мы беседовали с участниками об их за- квасках , и число вопросов постоянно росло. История некоторых заквасок насчи- тывала несколько веков, многие из них носили собственные имена. Пекари отно- сились к ним как к своим любимым домашним животным и были к ним очень привя- заны. Женщина могла касаться руками той же самой закваски, которую готовила ее мать, а может быть, даже ее дед или прапрапрадед. Люди говорили о своих заквасках, словно о бессмертных героях семейной истории. Например, одна жен- щина, отправляя нам закваску по имени Герман, положила в посылку вот такую заметку: «В 1978 г. мои родители уехали на Аляску. Поскольку они знали, что я боль- шая любительница домашнего хлеба, они оставили мне закваску, которой было больше ста лет. Я восстановила ее, подкормила, подрастила и стала использо- вать . Эта закваска была живым существом. Мы назвали ее Германом и поместили в холодильник, где Герман прожил много лет. Мы использовали эту закваску для выпечки хлеба, булочек, вафель и других изделий. Но на этом история не закон- чилась. В 1994 г. два события сильно повлияли на нашу семью. Первым было Нор- триджское землетрясение, которое нанесло огромный ущерб нашей округе. Второе состояло в том, что незадолго до землетрясения Герман неожиданно порозовел99! Это тоже была катастрофа, так как розовый цвет означал, что наш дорогой Гер- Почему порозовел Герман, совершенно непонятно. Скорее всего, землетрясение тут совершенно ни при чем.
ман заражен бактериями, и мне пришлось его выбросить. Я не была особенно рас- строена, так как немного этой закваски было у моей подруги. Спустя какое-то время после землетрясения я, наконец, попросила ее поделиться. Услышав мои слова, она изменилась в лице. Оказалось, что, когда после землетрясения ее муж пытался навести порядок, он заметил в задней части холодильника банку с некой липкой беловато-серой субстанцией. Подумав, что это испорченный про- дукт, он выбросил банку! Новое бедствие! Мои домашние были безутешны так, будто мы потеряли любимого родственника. Я пыталась купить новую закваску или сделать ее сама, но ни у одной из них не было ни того аромата, ни вкуса, ка- кой был у Германа. В конце 1993 г. умерла моя мама. Она любила праздники и незадолго до смерти планировала устроить вечеринку в своем летнем доме. В следующем августе, в 1994 г., мой отец, братья и сестры, я и наши «половины» решили поехать в летний дом и все же устроить вечеринку, которую планировала моя мама. Когда мы добрались туда, я поняла, что, когда мама заболела, дом был покинут второпях, и холодильник нуждается в чистке. Усевшись перед холо- дильником и сортируя его содержимое, я начала смеяться. А потом плакать. Я сразу поняла, что вижу его, Германа, во всей его клейкой и липкой красе. У мамы оказалась цела банка с Германом, которую я когда-то дала ей! Наши дети сомневались, что это действительно Герман, но, когда мы открутили крышку, острый и неповторимый аромат закваски ударил нам прямо в лицо. Как будто моя мама протянула руку и вернула нам Германа! Теперь у меня четыре драгоценные банки. Кроме того, Герман есть у моих детей и у многих друзей — на всякий случай. Думаю, эта история продолжится в будущих поколениях нашей семьи.» Участники проекта, включая и владелицу Германа, тоже задавали нам вопросы. Им хотелось знать, меняются ли хлебные закваски со временем, содержат ли они сейчас те же виды микробов, что и век тому назад. Их интересовало, влияет ли температура хранения на качество закваски. Как ее делать, чтобы добиться бо- лее кислого или менее кислого вкуса у хлеба. Изучая образцы закваски, полученные со всего мира, мы пытались найти ответы на все эти вопросы. Данные о видовом составе фамильных заквасок могли помочь нам восстановить их генеалогию (впрочем, не исключено, что состав бактерий и дрожжевых грибов сильно меняется со временем, так что ваша «бабушкина заква- ска» не имеет ничего общего с той, что реально использовала ваша бабушка). Мы хотели досконально выяснить, какое влияние на видовой состав микроорганизмов оказывают география, климат, время, исходные ингредиенты и прочие факторы. В каждой местности в составе закваски может формироваться специфический набор микроорганизмов. Возможно, в некоторых регионах местные бактерии просто не- способны создавать закваску. Например, высказывалось предположение, что тра- диционная закваска для дрожжевого хлеба не может быть приготовлена в тропи- ках, хотя никто не выяснял, насколько это верно (разве что за исключением та- мошних пекарей). Тем временем мы все еще бились над вопросом, на который надеялись ответить с помощью эксперимента в Сен-Вите: откуда вообще берутся заквасочные микробы? Чтобы приготовить закваску, нужно смешать муку и воду, будь то дешевая мука, которая продается в бумажном пакете в магазине и вода из-под крана, или мука, приготовленная пекарем вручную из первосортной пшеницы, смешанная с росой, собранной с листьев одуванчика после полнолуния. Раз, два, три! И вот каким- то образом возникает правильное сочетание бактерий и дрожжей. В августе 2017 г. 15 пекарей вместе с 15 экспериментальными заквасками при- были в Сен-Вит. Кто-то помоложе, кто-то постарше. Один из них работал в пе- карне, ежедневно поставляющей багеты в тысячи магазинов. Другой продавал не- сколько сотен буханок в день, иногда меньше, и делал дорогие, широко извест- ные и вкусные тосты. Некоторые пекари использовали много заквасок, каждая для своего сорта хлеба. У других была единственная закваска, которой они приписы-
вали особые свойства и называли по имени. Но всех их объединяла глубокая, страстная и самозабвенная любовь к хорошему хлебу. Мы назначили им встречу в Центре вкуса хлеба «Пуратос». Здание было заперто. Пекари собрались у входа и ждали, когда можно будет войти. Они взволнованно переговаривались на несколь- ких языках. Обстановка была нервозной: пекарям на следующий день предстояло печь хлеб, но делать это они должны были, используя экспериментальные заква- ски, которые только что приготовили. Это были не их обычные закваски. Пекарей не устраивал плохой хлеб. Им не хотелось, чтобы сделанная ими закваска, ока- залась плохой. Наконец двери Центра отворились и мы вошли. После нескольких вводных слов мы с Энни выложили на стол все образцы заквасок и приготовились брать пробы. Мы ожидали, что пекари будут наблюдать за нашими действиями с некоторого рас- стояния, но они подошли и, окружив стол, склонились над ним. Они привыкли держать все под контролем, привыкли, что об их искусстве судят не по самой закваске, а по тому, что из нее получается. Каждый из них хотел сразу позабо- титься о своей закваске, подкормить ее100. Им не хотелось ждать. Они говорили о том, что, по их мнению, нужно сделать, чтобы получить наилучшую закваску. Пока высказывались эти мнения, мы с Энни Мэдден надели перчатки, я достал за- писную книжку, и мы начали брать пробы. Один за другим я открывал контейнеры, в которых жили закваски. В каждый из них по очереди я помещал палочку-тампон, а потом переносил его в стерильную емкость. Уже во время этой процедуры мы поняли, что закваски отличались одна от другой. Некоторые имели очень кислый запах, другие — фруктовый, третьи вообще ничем не пахли. Закончив с пробами, мы позволили пекарям подкормить свою закваску. Пекари оживились; закваски то- же . Они благодарно запузырились и начали на глазах подниматься. На следующее утро, после того как пекари ночь напролет угощались бельгий- ским пивом (его варят монахи, используя смесь бактерий и дрожжей) и пели пес- ни про хлеб (честное слово!), а закваски блаженствовали, получив свою порцию пищи, мы приступили к взятию проб с кистей рук пекарей. Это делала Энни. Воо- ружившись тампоном, она неторопливо водила им по кисти, не упуская ни одной складки. Наконец, после того как взятие проб завершилось, мы разрешили хлебопекам готовить тесто с помощью их заквасок. Каждый делал тесто одинаково. Вернее, каждый делал его в соответствии с одними и теми же письменными инструкциями. Впрочем, в отношениях между пекарем и тестом так много интимного, что не все опишешь словами. В результате их дальнейшие действия имели гораздо меньше сходства, чем мы того хотели. Некоторые пекари обращались с тестом ласково, другие действовали скорее агрессивно. Один нежно массировал его, другой шле- пал. Одни пекари использовали ложки, другие работали только руками101. В итоге нам так и не удалось избежать влияния различных традиций и стилей хлебопече- ния. В последнюю ночь компания устроила дегустацию хлеба и пива. Хлеба были вы- ложены на стол. Мы брали их один за другим, нюхали корочку, потом разламывали Мы не хотели, чтобы они подкармливали закваску до взятия проб. Делая это на кух- не , они ненамеренно занесли бы в нее обитающих в ней микробов. Полностью избежать этого невозможно, но, беря пробы микробов до начала подкормки, мы могли максимально исключить влияние этого фактора и получить представление о микробном сообществе, жи- вущем на теле конкретного пекаря или в его доме. 101 Мы старались, чтобы действия пекарей были как можно более единообразными, и сле- дили, чтобы они не добавляли в хлеб никаких посторонних ингредиентов. Пекари посто- янно пытались внести в тесто какие-нибудь добавки, чудесным образом возникавшие из их карманов и халатов: «А если добавить чуть-чуть чесночку? Ну, совсем немножко? А как насчет кунжута?»
буханку и вдыхали запах, идущий изнутри. Мы подносили хлеб к уху и слушали звук, который он издает (или не издает), когда его сжимают. Мы тыкали в кара- ваи, чтобы проверить их эластичность. Пробовали их на вкус, сначала без ниче- го, а потом с глотком пива. Мы наслаждались мельчайшими оттенками аромата разных микроорганизмов, представленных в каждой буханке. К этому времени мы почти уверились, что на хлеб, как и на кимчи, напрямую влияет невидимая жизнь нашего дома. Раньше мы уже установили, что каждый че- ловеческий организм и каждый дом имеют собственный состав микробов. Логично предположить, что эти микробы должны попадать и в закваску. Когда это проис- ходит, то, пробуя хлеб, мы, сами того не осознавая, наслаждаемся, в том чис- ле, ароматами некоторых микробов, витающих вокруг нас постоянно. Можно смако- вать даже невидимые глазу организмы. В каждой буханке хлеба, бокале пива, ку- сочке кимчи или сыра мы находим плоды жизнедеятельности окружающих нас видов. Во французском языке есть понятие терруар. Им обозначается уникальный букет продукта, обусловленный почвой, биоразнообразием и историей конкретного ре- гиона. С каждым кусочком или глотком мы ощущаем вкус терруара. На языке эко- логов такой результат, связанный с деятельностью биоразнообразия, именуется более банальным термином «экосистемные услуги». Эта добрая служба включает и то удивление, которое вызывает у нас разнообразие жизни. Сюда же относится польза, которую живые организмы приносят нашей иммунной системе. Здесь же кроется и потенциальный источник новых технологий, таких как использование микробов из кишечника пещерного кузнечика для утилизации промышленных отхо- дов. Добавьте сюда и «услуги», оказываемые на расстоянии, например биофильт- рацию воды в водоносных слоях. Я думал об этом, пока мы пробовали разные сор- та хлеба и разные сорта пива. Я думал об этом, когда мы поднимали тосты «за хлеб» и «за микробов». Я думал об этом, размышляя над тем, какой результат нам принесет эксперимент в Сен-Вите. Пекари снова затянули песню. «За хлеб и за микробов!» И за наш дом, которому они придают уникальный аромат. «За хлеб и за микробов!» И за наш дом, в котором все здоровы. «За хлеб и за микробов!» И за жизнь, наполненную естественными видами, которые нам еще предстоит изу- чить или понять, таинственными видами, парящими в воздухе и предлагающими ус- луги , ценность которых мы только начинаем осознавать. За хлеб, за микробов, и за нашу общую «дикую» жизнь! На этом закончилась первая часть сен-витского эксперимента. Закваски были приготовлены, хлеб выпечен, а взятые пробы отправлены в лабораторию моего со- трудника-микробиолога Ноя Фирера в Колорадском университете, где предстояло секвенировать их ДНК и идентифицировать виды микробов. Туда же поступили про- бы , полученные в ходе международного исследования заквасок. Я думал, что к моменту выхода этой публикации большего мы не узнаем. Но на всякий случай я поторапливал Ноя. А Ной подгонял Джессику Хенли, своего техника. Джессика то- ропила Анджелу Оливейру, новую студентку в лаборатории Ноя. В декабре 2017 г. Анджела прислала нам результаты, полученные в ходе двух этапов исследования. Обычно нам требуются месяцы, чтобы осмыслить полученные данные. Но мы с Энни Мэдден были так взволнованы, что не смогли устоять и принялись немедленно их анализировать. Я находился в Германии, где уже был поздний вечер. Энни была в Бостоне. Ей еще предстоял длинный день. Мы зарылись в данные. Рассказывая хлебопекам о проекте Сен-Вит, мы предупреждали их, что исследо- вание проб, взятых из их заквасок, будет непростым делом. Это было не совсем точно. Лучше было бы сказать, что международная часть эксперимента может во- обще провалиться. Случись такое, у нас не было бы достоверных результатов для сравнения, и вся наша работа оказалась бы просто приятным (действительно при- ятным) , но бесполезным для науки времяпрепровождением. В частности, проект мог провалиться, если бы мы не получили достаточно ДНК из проб. Такое могло произойти по множеству причин, но, по счастью, обошлось. Еще один фактор рис-
ка — загрязнение взятых проб посторонними микробами, например живущими на мо- ей коже или на коже Энни или даже попавшими в «стерильные» контейнеры для ватных палочек при их изготовлении. Но после проверки контрольных проб мы убедились (и могли доказать), что загрязнения не произошло. Существовали еще более банальные причины, по которым наш эксперимент мох1 потерпеть неудачу: посылка с пробами могла пропасть в пути (такое постоянно случается в практике ученых). ДНК могла испортиться во время перевозки. Наконец, причины неудачи могли быть какие угодно — от технических до человеческого фактора или черной магии. Ничего такого тоже не произошло. Пробы прибыли. Коробки в пути не по- страдали . Содержимое пробирок не пролилось. Секвенирование прошло успешно. Мы смогли обработать данные без проблем. Казалось, все сложилось: и удача, и упорный труд, и еще раз удача. Но не это нас волновало. Больше всего тревожи- ло то, что наши результаты исследований в Сен-Вите, могут оказаться неубеди- тельными. Мы не говорили нашим пекарям о том, что мы необязательно сможем толковать полученные данные однозначно и установить точно, что на закваску влияют руки пекарей, их пекарни и их образ жизни. Допустим, мы обнаружили бы выраженную зависимость между микробами на ладонях и микробами закваски, но с учетом других факторов мы не могли бы ничего утверждать наверняка. К счастью, это наше опасение тоже не сбылось. Приступив к анализу данных, мы заметили, что бактерии и грибы, обнаруженные в заквасках Сен-Вита, составляют подмножество от всего разнообразия микробов, с которыми мы столкнулись в нашем глобальном обследовании. В мировом масштабе мы выявили несколько сотен видов дрожжей и несколько сотен видов Lactobacillus и родственных им бактерий. По сравнению с почвой, жилыми домами и даже человеческой кожей разнообразие видов в закваске было не очень велико, но все же больше, чем до этого считали пекари и ученые-диетологи. Различные микробы присутствовали в разных регионах. Например, один гриб обитает почти исключительно в Австралии. Придает ли он уникальный вкус австралийскому хле- бу? Быть может. Среди заквасок, изготовленных 15 пекарями, приехавшими в Сен-Вит, мы обна- ружили 17 различных видов дрожжей и 22 вида Lactobacillus. Разнообразие бак- терий и грибов в этих заквасках более или менее соответствовало нашим ожида- ниям, учитывая, что мы отобрали сравнительно небольшое количество заквасок и контролировали исходные ингредиенты. Затем мы рассматривали результаты проб, взятых с рук пекарей. На основе предыдущих исследований мы знали, что все руки (как и носы, пуп- ки, легкие, кишки и практически любые внешние поверхности человеческого тела) покрыты, словно оболочкой, микробным слоем. Многие уверены, что, когда мы мо- ем руки, мы удаляем все эти микробы. Ничего подобного. Возьмите у кого-нибудь с ладоней пробу на микроорганизмы, потом попросите человека тщательно вымыть руки и возьмите пробу повторно. Состав бактерий до и после мытья рук не изме- нится. Ной Фирер был первым, кто провел подобный опыт. Результаты были одно- значными и до сих пор они остаются неопровергнутыми. Мытье рук предотвращает распространение патогенных микроорганизмов, ежегодно спасая тем самым множе- ство жизней, но не стерилизует руки. Оно удаляет только вновь прибывшие мик- робы, которые еще не успели обосноваться. Например, когда ученые эксперимен- тально наносили на ладони испытуемых непатогенный штамм кишечной палочки, по- сле мытья водой с мылом большая часть этих микробов исчезла. При этом неваж- но, была ли вода холодной или горячей и какова была продолжительность мытья (главное, чтобы человек мыл руки не менее 20 секунд). Кроме того, кусок обыч- ного мыла оказался более эффективным средством против кишечной палочки, чем специальное антимикробное мыло. Итак, продолжайте мыть руки и делайте это с мылом и водой. Как показали исследования, проведенные Ноем и другими учеными, самыми рас-
пространенными на поверхности рук бактериями являются различные виды стафило- кокков (доминирующие на коже в целом, а также представленные в некоторых сор- тах сыра, но не в хлебе) , Corynebacterium (вызывающие специфический запах подмышек) и Propionibacterium. Виды Lactobacillus там тоже присутствуют. Мы думали, что именно этот микроб и его родственники участвуют в формировании закваски. Но Lactobacillus обычно относительно редко встречается на руках — по данным Ноя, на его долю приходится около 2 % бактерий у мужчин и 6 % у женщин. На коже рук могут присутствовать и грибы, но их не так много и они не разнообразны. Именно это мы и рассчитывали найти в пробах, взятых с рук пека- рей, и не думали, что есть основания ожидать чего-то другого. Руки есть руки. Затем мы посмотрели на результаты. Первым сюрпризом было то, что руки пекарей разительно отличались от любых других, которые мы когда-либо обследовали. До 80 % (в среднем 25 %) обнару- женных у них бактерий принадлежали Lactobacillus и родственным видам. Точно так же почти все грибы на руках пекарей были дрожжами, которые можно найти в заквасках, таких как виды Saccharomyces. Мы понятия не имели, что такое вооб- ще возможно, и до сих пор не вполне понимаем причины этого. Подозреваю, что, поскольку пекари проводят так много времени, контактируя с мукой (и закваска- ми) , кисти их рук заселяются бактериями и грибами, с которыми они имеют дело. Можно даже представить себе сценарий, в котором бактерии Lactobacillus и дрожжи Saccharomyces на руках пекарей вытесняют другие микробы, вырабатывая соответственно кислоту и спирт. Такое сообщество микробов может уменьшать для пекарей риски заболеть в сравнении с другими людьми. Пока это лишь гипотеза, но это действительно очень свежие результаты, открывающие перед нами много новых путей. Интересно, у всех ли людей, постоянно контактирующих с пищевыми продуктами, на руках поселяются необычные микробы? И не была ли связь между пищей и бактериями человеческих рук более тесной в прошлом, 100 или 5000 лет назад, когда гораздо больше людей, чем сегодня, занимались приготовлением пи- щи? Передо мной встает множество вопросов; в поисках ответов на них мы должны провести новые эксперименты. И это был не единственный потрясающий результат. Рассматривая бактерии, представленные в тех или иных заквасках, мы обнару- жили, что почти все микробы, обнаруженные в муке, оказались и в заквасках. Ни одна закваска не содержала полный набор бактерий из муки, но большинство муч- ных видов нашлось хотя бы в одной из заквасок. Среди микробов, попавших в за- кваски из муки, были бактерии, изначально находившиеся внутри пшеничных зерен и выжившие после того, как зерно было помолото. Были там микробы, попавшие из почвы, на которой выращено зерно. Но самую большую группу составляли виды, питающиеся углеводами, содержащимися в зерне и муке, включая виды Lactobacillus. То же самое справедливо и для дрожжей: около половины их ви- дов , найденных в заквасках, встречались и в муке. Однако ни бактерии, ни дрожжи не могли попасть в закваску вместе с водой. Сегодня мы неплохо знаем, какие виды типичны для водной среды, и ни один из них не был найден в заква- сках. К примеру, в них не было бактерий Delftia, способных осаждать золото, и ни одного вида микобактерий. Итак, различия в составе заквасок не определя- лись различиями в использованной воде. Но чем же тогда? Отчасти эти различия определялись случайностью, связанной с тем, каким именно видам удалось обосноваться в муке. Частично, как мы и предполагали, на видовой состав закваски влиял состав микробов на руках конкретного пекаря, который занимался ее приготовлением. То же, хотя и в меньшей степени, оказа- лось характерным и для дрожжей. Руки пекаря привносили в закваску бактерии и грибы (и, как мы предполагаем, соответствующий «аромат рук»). Более того, ко- гда мы углубились в детали, обнаружились и вполне анекдотические случаи. Один из наших пекарей «прославился» тем, что в его закваске мы нашли относительно редкую разновидность гриба рода Wickerhamomyces. Этот же гриб обнаружился на
его руках и в закваске, которую он изготовил в Сен-Вите. Ни у кого больше, ни на руках, ни в закваске, этого гриба не было. К тому же мы нашли в заквасках некоторые виды бактерий и дрожжей, которые явно попали туда не из муки, воды или с рук пекарей. Эти микробы, скорее всего, жители самих пекарен. г г t Г} Илл. 12.2. Так выглядят на фото колонии (слева) и одиночные клетки дрожжей Wickerhamomyces anomalus. Когда хлеб пекли с использованием заквасок, из одинаковых ингредиентов (кроме микробов), различия между заквасками влияли на вкус хлеба. Некоторые из них придавали хлебу кисловатый, другие, по заключению команды дегустато- ров, сливочный привкус. Уникальный «микробный» вкус каждого хлеба определялся случайностью, а также тем, какие виды микробов присутствовали в муке, на коже рук хлебопеков и в их пекарнях. Когда мы более детально изучим результаты на- шего глобального обследования, возможно, окажется, что те закваски, наверняка еще более разнообразные, чем в сен-витском эксперименте, способны создавать еще более уникальные сорта хлеба. Следите за нашими достижениями. Между тем все, что мы до сих пор смогли выяснить, говорит о том, что важно не только то, какие микробы в закваске, но и откуда они родом. Однако все это нам пред- стоит еще переосмыслить. В нашей постановке вопроса о взаимосвязи между до- мом, телом человека и хлебом упущено нечто существенное, что реально происхо- дит и с нашей пищей, и с нашей жизнью в целом. При выпечке хлеба микробы, жи- вущие на нашей коже и в наших домах, формируют закваску. Но закваска также участвует в формировании микробного сообщества на наших руках (и, возможно, в наших домах). Следовательно, приготовление хлеба — это своего рода восстанов- ление, восстановление определенных видов биоразнообразия в нашей пище, в на- шем организме и в наших жилищах, причем все эти процессы взаимосвязаны. Когда мы готовим закваску, наши тела и наши дома придают аромат нашему хлебу насущ- ному . В свою очередь, наши тела и дома обогащаются микробами из муки, заква- ски и хлеба. Но не надо думать, что кислое тесто уникально в этом отношении. Вероятно, то же относится и к сыру, квашеной капусте, кимчи и многим другим продуктам, которые ферментируются у нас в домах. По моей оценке, на сегодняшний день мы вместе с коллегами обнаружили в жи- лых домах примерно 200 000 видов различных организмов. Конечно, трудно посчи- тать их точно, поскольку отдельные исследования проводились в разное время и разными методами (а определение, что такое вид, неодинаково в разных научных дисциплинах, зависит от используемого метода и т. д.) . Но можно сказать, что 200 000 видов — это довольно реалистичная оценка. Почти три четверти из них —
это бактерии, обнаруженные в пыли, на коже, в воде, пище и в кишечнике. Чет- верть приходится на долю грибов. Членистоногие, растения и другие таксоны со- ставляют все остальное. Мы даже не приступали к подсчету вирусов. В одних до- мах жизнь более разнообразна, в других — менее; в одних обитают полезные ви- ды, в других преобладают скорее вредители. Я думал, что в конце этой публика- ции расскажу вам об архитекторах, инженерах-строителях и других специалистах, которые уже поняли, как строить здоровые дома, населенные благоприятными для человека видами. Чтобы написать эту публикацию, я потратил тысячу часов на исследования. Но я не нашел таких специалистов. И не обнаружил таких зданий. Конечно, сейчас возводятся и инновационные дома, и целые города, благоприят- ные для биологического разнообразия и полезных видов. Но достигается это не за счет новых изощренных технологий, а скорее путем возвращения к первобытной простоте. Сегодня конструируются более открытые дома и из более экологически чистых материалов. Это прекрасно, но это еще не панацея. Я должен был предвидеть это с самого начала. В поиске решения посредством архитектуры есть одна проблема: многие предложения архитекторов-новаторов реализуются в очень небольшом масштабе. Это обычно отдельно взятый дом или квартал. Такие постройки очень дороги, и подобную инновацию вряд ли можно предложить большому коллективному «мы». При всем желании я не могу взять и построить в ближайшем будущем новый дом с экологией, способствующей биоразно- образию. И, надо признать, что люди, которым я рассказывал о своей публика- ции, не спрашивали меня, как им построить такой идеальный дом. Вместо этого они интересовались тем, изменилась ли моя жизнь в результате моих исследова- ний. На этот вопрос есть несколько простых ответов. Я стал дольше и чаще провет- ривать комнаты. Я стараюсь не пользоваться кондиционером без особой необходи- мости. Если у меня есть время, я мою посуду вручную, чтобы не рассеивать по дому гриб, обитающий в посудомоечных машинах. Если в дом проникает влага, я выношу отсыревшие вещи наружу. Я подумывал завести собаку, но не стал (мы слишком много путешествуем). Я стал с некоторым подозрением относиться к сво- ей кошке и провел немало ночных часов, раздумывая, не заразился ли я от нее токсоплазмой. Я высадил возле дома фруктовый сад. Я стал проводить время в наблюдениях за насекомыми у себя дома и в домах других людей. Вместе с моим сыном мы зарисовываем их, и, конечно, я задаю себе вопрос, какую пользу они могут принести (в данный момент меня особенно привлекают в этом отношении че- шу йницы) . Я научился ценить волшебный дар древних и нетронутых водоносных слоев. Я наслаждаюсь терруаром биологически разнообразной водопроводной воды. Я покупаю больше свежих фермерских продуктов, рассчитывая на то, что они по- крыты местными микроорганизмами. Вот как изменилась моя жизнь. Правда, я так и не сменил душевую насадку, но стал пристально приглядываться к выходящей из нее воде. Знакомство с пекарями побудило меня выпекать вместе с моими детьми домашний хлеб. Мы тоже экспериментируем с различными видами закваски (одну из них я выставил на улицу в надежде поймать с ее помощью какие-нибудь интересные виды грибов). Закваска преподала мне важный урок умеренности и осмотрительности, научив, что есть простые способы благоприятствовать полезным видам, одновре- менно защищаясь от патогенов. Это пока еще не изменило мою жизнь, но меняет образ мыслей. На меня сильно повлиял тот факт, что на руках пекарей преобла- дают бактерии и грибы из закваски. Ежедневный труд пекаря оставляет своего рода отпечаток на его коже. Но это характерно не только для пекарей. Кожа всякого человека — отражение его повседневной жизни, касается это и видов, населяющих наши дома. В темные века некоторые думали, что Бог живет в сердце человека и записывает в нем как каждый хороший поступок, так и каждый грех. Теперь мы знаем, что сердце — это просто насос, лишенный всякой сентименталь-
ности. Но биологическое разнообразие вашего тела и вашего дома действительно служит своеобразной летописью вашей жизни, так же как количество бактерий на руках хлебопека показывает, сколько времени он тратит на выпечку. Должен за- метить, что, как только наши пекари узнали о том, что их руки покрыты микро- бами из закваски, они захотели узнать, у кого их больше всего. Кто из них наиболее полно отдает себя хлебу? Для меня это и есть самый большой урок. Виды организмов, населяющие наши дома, характеризуют нашу собственную жизнь. Наскальные рисунки первобытных людей изображали животных, которых они наблюдали, преследовали или боялись. Пыль на стенах вашего дома содержит виды, которые живут с вами под одной кры- шей. Она рассказывает о том, с какими видами мы контактируем, а с какими ут- ратили контакт, рассказывает о том, какой образ жизни мы ведем. Что может по- ведать обо мне пыль на стенах моего дома? Я хотел бы, чтобы она говорила, что моя жизнь протекает в постоянном контакте с биологическим разнообразием; что я провожу с семьей на открытом воздухе столько же времени, сколько и в четы- рех стенах; что я способен ценить величие биологического разнообразия и те услуги, которые оно оказывает; что виды, живущие со мной под одной крышей, ежедневно пробуждают во мне такое же чувство изумления, которые испытывал первый микробиолог1 — Антони ван Левенгук. Каждое утро Левенгук просыпался с мыслью, что окружающая его жизнь состоит в основном из полезных и «хороших» видов и что большую часть этой жизни, где бы вы ни находились, еще предстоит изучить. Левенгук жил в то время, когда человек только приступал к познанию окружающего его биоразнообразия. Мы тоже. Вот так выглядит домашняя пыль при сильном увеличении.
Ликбез НАЧАЛА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Реформатский С.Н. ПРОИЗВОДНЫЕ ФОСФОРА, МЫШЬЯКА, СУРЬМЫ И ВИСМУТА Эти элементы (Р, As, Sb и Bi) принадлежат, как и азот, к пятой группе сис- темы Менделеева, а потому их органические производные аналогичны аминам. На- звания этих производных таковы: фосфины, арсины, стибины и бисмутины. Известно, что с увеличением атомного веса элементов данной группы их элек- троотрицательный характер ослабляется, и неметаллы постепенно переходят в ме- таллы; их водородные соединения с увеличением атомного веса элемента стано- вятся менее и менее прочными. Параллельно с устойчивостью водородных соедине- ний меняется и их основность: в то время как у аммиака основные свойства вы- ражены довольно ясно, у РН3 они слабее, a AsH3 и SbH3 уже нейтральны. Эти свойства элементов и их водородных соединений отражаются и на органических
производных. К аминам всего ближе стоят фосфины: они также образуют четыре группы (пер- вичные, вторичные, третичные фосфины и четырехзамещенные фосфонии),- также обладают основными свойствами, но более слабыми, чем у аминов; как и РН3 лег- ко окисляются и даже нередко самовоспламеняются. Арсины близки к фосфинам, но основные свойства их выражены очень слабо. Об- разуют также четыре группы. Для сурьмы известны лишь третичные стибины и четырехзамещенные стибонии. Висмут, как металл, уже не может прочно удерживать возле себя углеводород- ные радикалы, а четырехзамещенных совсем не образует. Из производных мышьяка имеют значение окись какодила и какодил, сыгравшие важную роль при установлении теории радикалов. Бунзен, исследуя какодиловые соединения, нашел, что во всех них заключается один общий им радикал „како- дил ", который может быть назван „истинным органическим элементом". Окись какодила У0 получается, если уксуснокислый калий перегонять с мышьяковистым ангидридом: 4СН3.СООК + As203 = [As(CH3)2]20 + 2C02 + 2К2С03. Жидкость отвратительного запаха, нейтральной реакции, в воде растворима; т. кип. ее 150 С. С соляной кислотой дает хлористый какодил (CH3)2AsCl, а этот с цинком — и самый какодил: (СН3) 2As—As (CH3) 2; т. е. (CH3)2As — такой же одновалентный радикал, как, например, СН3; а пото- му, как и последний, сходен с элементами. Какодил — тело жидкое, крайне воню- чее, нерастворимое в воде, т. кип. 170 С. На воздухе воспламеняется, при ос- торожном же окислении превращается в окись какодила; соединяется также с се- рою и хлором. Из окиси какодила получают какодиловую кислоту (СН3) 2AsO'OH, имеющую медицинское применение. Сальварсан есть хлористо-водородная соль диамино-диокси-арсено-бензола: NH2C6H3(OH) As=AsC6H3(OH) ЫН22НС1 специфическое средство против сифилиса. Во время первой мировой войны в качестве боевых отравляющих веществ приме- нен был целый ряд мышьяковых соединений, являющихся производными мышьякови- стого водорода, т. е. арсинами. В большинстве их кроме As содержался также и галоген (CI, Br); в состав некоторых входила группа CN. Вот некоторые из них: ■ Метил-дихлор-арсин CH3'AsCl2 получается при взаимодействии As203 + HC1 + S02(OCH3)2. Жидкость с т. кип. 133 С. Действие его раздражающее и ядовитое; обладает и нарывными свойствами. Запах своеобразный, раздражающий. ■ Этил-дихлор-арсин C2H5'AsCl2; получается при взаимодействии As203 + HC1 + С2Н5С1. Жидкость с т. кип. 156 С. Действие то же. Запах своеобразный, раз- дражающий . ■ Фенил-дихлор-арсин C6H5'AsCl2; получается при взаимодействии As203 + HC1 + C6H5'NH2. Жидкость с т. кип. 253 С. Действие раздражающее и ядовитое, более сильное, чем у предыдущих. Запах слабый, раздражающий. ■ Диметил-хлор-арсин (СН3)2 AsCl; для получения применяют смесь: As203 + СН3СООН + НдС12. Жидкость с т. кип. 107 С. Сильное раздражающее и ядовитое действие. Запах отвратительный. ■ Дифенил-хлор-арсин (СбН5)2АзС1; получают при взаимодействии: As203 + HC1 + C6H5'NH2. Кристаллы слабого приятного запаха с т. пл. 44 С. В распыленном состоянии действие сильно раздражающее и ядовитое. Вызывает чихание и рез-
ко жгучее ощущение в носу, горле и в легких уже при содержании 0,1 мкг/л. При больших концентрациях вызывает рвоту, а еще больших — становится более ядовитым, чем фосген. Имел широкое применение на фронте. ■ Адамсит или дефениламино-хлор-арсин, или фенарсзин-гидрохлорид для получения берут смесь: AS2O3 + HC1 + (CeH5)2NH. Кристаллы, без запаха, т. пл. 193 С. Наиболее ядовитое чихательное средство среди других арсинов. На кожу не действует. ■ Дефенил-циан-арсин (СбН5) 2As'CN; получают при взаимодействии: (СбН5)2АзС1 + NaCN. Кристаллы слабого приятного запаха с т. пл. 32 С. Очень сильное раз- дражающее и ядовитое средство. Невыносима концентрация: 0,3 мкг/л. Дейст- вие на организм еще более сильное, чем у адамсита. ■ Люизит или хлорвинил-дихлор-арсин ClCH=CH'AsCl2; получается при пропускании ацетилена в хлористый мышьяк в присутствии А1С13 СН=СН + AsCl3 = CHCl=CHAsCl2. При этой реакции образуются продукты присоединения и двух и трех молекул ацетилена, т.е. дихлор-дивинил-хлорарсин (СНС1=СН) 2AsCl и трихлор- тривинил-арсин (СНС1=СН) 3As. Люизит — масло с т. кип. 190 Сие запахом герани; вызывает весьма сильное раздражающее действие на слизистые оболоч- ки и очень сильное чихание, ядовит; но особенно характерным является его нарывное действие. Вода разлагает люизит; в этом отношении он уступает ип- риту. Люизит с двумя хлорвиниловыми радикалами действует аналогично, но слабее, а с тремя радикалами совершенно не действует на кожу. МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ К металлоорганическим относятся только те углеродистые соединения, в кото- рых металл непосредственно связан с углеродом, например CH3Na, Zn(CH3)2. Они суть производные углеводородов, происшедшие через замещения водорода на ме- талл . Металлоорганические соединения открыты были Франкландом в 1849 году. Откры- тие это имеет то важное значение, что, благодаря легкой летучести этих соеди- нений, получилась возможность определять плотность их пара и частичный вес, а отсюда валентность и атомный вес металлов, входящих в их состав. Кроме того, металлоорганические соединения весьма легко вступают в различные реакции и потому часто применяются для синтезов различных органических соединений. Способы получения 1) Действием галогенопроизводных на металлы: 2Zn + 2CH3I = Zn(CH3)2 + Znl2. Способ этот применяется для получения соединений цинка, магния и ртути. Ес- ли действовать магнием на эфирный раствор, например СН31, то получается Mg(CH3)I. Для получения Нд(СН3)2 Фукс предложил следующий способ: взбалтывают смесь диметилсульфата с амальгамой натрия в присутствии катализатора — уксусно-
метилового эфира; происходит самонагревание и получается Нд(СН3)2. Т. кип. 92 С. 2) Действием металлов на готовые металлоорганические соединения; так, на- пример , из ртутных соединений получают кадмиевые: Нд(С2Н5)2 + Cd = Cd(C2H5)2 + Нд. Так же образуются и натриевые соединения. 3) Действием на цинкорганические соединения хлористых солей металлов; на- пример 2Zn(C2H5)2 + SnCl4 = Sn(C2H5)4 + 2ZnCl2, или 2Zn(C2H5)2 + 2РЬС12 = Pb + Pb(C2H5)4 + 2ZnCl2. В последней реакции двухвалентный (в РЬС12) свинец при образовании органи- ческого соединения переходит в четырехвалентный. Общие свойства Большинство металлоорганических соединений — легкоподвижные жидкости, кипя- щие, сравнительно с самыми металлами, при низкой температуре. Некоторые (Zn, Al, Mg) легко разлагаются водой и на воздухе воспламеняются; другие же (Нд, Pb, Sn), наоборот, постоянны. Между металлоорганическими соединениями извест- ны и такие, в которых, кроме радикала, есть еще галоген, например Mg(CH3)I, Hg(C2H5)I, Hg(C2H5)Cl; продукты замещения галогена этих соединений на гидро- ксил обладают основным характером, например Нд(С2Н5)'ОН. Наиболее важны цинкорганические и магнийорганические соединения. Первые по- лучаются действием цинка на иодюр. Реакция протекает в две фазы: сначала цинк соединяется с иодюром, образуя иод-цинк-органическое соединение: С2Н51 + Zn = Zn(C2H5)I; потом при повышении температуры полученный продукт распадается 2Zn(C2H5)I = Znl2 + Zn(C2H5)2. Получение и свойства цинк-этила В колбе емк. 150 см , погруженной в водяную баню и снабженной вертикальным холодильником, верхний конец которого соединен с газоотводной трубкой, опу- щенной в ртуть, нагревают при 80—84 С смесь 100 г промытой слабой кислотой, потом водой и тщательно высушенной в струе С02 цинковой пыли с 100 г сухого С2Н51 и с таким количеством цинковых стружек (обработанных серной кислотой, промытых водой и хорошо высушенных), чтобы они выступали над слоем йодистого этила. Нагревание ведут до тех пор, пока прекратится стекание капель С2Н51 из холодильника, т. е. когда С2Н51 сполна превратится в Zn(C2H5)I, что наступает через 1,5 часа. После этого разнимают аппарат; колбу закрывают пробкой с дву- мя отверстиями; через одно из них соединяют колбу с холодильником, а в другое вставляют газопроводную трубку; колбу помещают в железную чашку, обложив ее ровным нетолстым слоем измельченного асбеста; через газопроводную трубку про- пускают сухой С02 и нагревают чашку на голом огне; перегоняется цинк-этил.
Выход — около 35 г. Успех опыта вполне зависит от тщательности сушения как материалов, так и прибора. Цинк-этил — бесцветная жидкость, с удельным весом 1,18 при 18 С и с т. кип. 118 С; при соприкосновении с воздухом тотчас воспламеняется и горит голубова- тым пламенем, образуя при этом окись цинка, воду и угольный ангидрид. Поэтому сохраняют цинк-этил в атмосфере углекислоты. При действии воды разлагается с образованием этана и гидроокиси цинка: Zn(C2H5)2 + 2Н20 = 2С2Нб + Zn(OH)2. Применяется для синтеза углеводородов, спиртов, нитро-соединений, кетонов и др. Запаянный стеклянный шарик с Zn(C2H5)2 бросают на дно широкого стеклянного цилиндра так, чтобы шарик разбился; цинк-этил загорается. Шарик с Zn(C2H5)2 завертывают в медную сетку и, взяв в щипцы, раздавливают его под цилиндром с водой; собравшийся в цилиндре этан зажигают. Магний-органические соединения с общей формулой MgR2 в чистом виде не из- вестны и практического значения не имеют; галоген-магний - органические со- единения с общей формулой MgRx (где R есть углеводородный радикал, ах— один из галогенов), наоборот, имеют чрезвычайно широкое применение в органических синтезах. Получаются они при действии галогенопроизводных углеводородов на магний (в виде ленты, порошка или стружек) в присутствии сухого эфира; например C2H5Br + Mg = С2Н5МдВг. При достаточном количестве эфира продукт реакции будет в растворе. Обыкно- венно реакция идет очень легко и часто требует охлаждения, а иногда для нача- ла реакции нужно прибавить к смеси кристаллик йода или магний, предварительно активировать эфирным раствором CH3MgI. Бромистые и йодистые соединения реаги- руют легче хлористых. При испарении эфира получается комплексный продукт, со- держащий одну или две молекулы эфира, например CH3MgI'0 (C2H5) 2 или CH3MgI' [О (С2Н5) 2] 2 • Когда реакция требует повышенной температуры, то обыкновен- ный эфир заменяют или амиловым или анизолом. Если при реакции не приняты меры против доступа влажности, то вода разлагает продукт реакции с выделением уг- леводорода , например C2H5MgI + Н20 = С2Нб + Mg(OH)I. Даже следы воды могут направить реакцию в иную сторону, например С2Н5МдС1 + С2Н5С1 = С2Н5-С2Н5 + МдС12; здесь вода послужила как катализатор. При помощи магнийорганических соединений синтезируются самые разнообразные соединения, как то: углеводороды, спирты, фенолы, кислоты и др. Кремний, как и углерод, принадлежит к четвертой группе менделеевской систе- мы; он так же, как и последний, четырехвалентен, и потому его органические производные сходны как по составу, так отчасти и по свойствам с углеродистыми соединениями; например, пропионовой кислоте СН3'СН2'СООН отвечает силико- пропионовая кислота CH3'CH2'SiOOH, три-этил-карбинолу (С2Н5)3С'ОН отвечает три- этил-силикол (С2Н5) 3Si'OH; первая дает соли, а второй — аналоги алкоголятов. Окись кремний-диметила (CH3)2SiO по формуле отвечает ацетону (СН3)2СО; извест-
ны и аналоги углеводородов, например Si(CH3)4. Действие цинк-органических и магний-органических соединений на галогенные соединения кремния приводит к образованию органических производных последне- го , например SiCl4 + 2Zn(C2H5)2 = 2ZnCl2 + Si(C2H5)4. Водородные соединения кремния, кремневодороды, сходны с углеводородами. При действии соляной кислоты на кремнистый магний SiMg2 образуются следующие кремневодороды: SiH4 (темп, кип. —112 С) , Si2H6 (т. кип. —15 С) , Si3H8 (т. кип. +53 С), Si4Hio (т. кип. 109 С) и др. Все они самовоспламеняются. При дей- ствии на них галогенов водород замещается на галоген; одногалогено- производные при действии воды дают сначала аналоги спиртов, которые сейчас же теряют воду и превращаются в аналоги простых эфиров: 2SiH3Cl + Н20 = SiH3OSiH3 + 2HC1 Двугалогенопроизводное SiH2Cl2 с водой дает аналог муравьиного алдегида SiH20, легко полимеризующийся, a SiHCl3 с водой дает S±H(OH)3, легко теряющий воду. АЛДЕГИДЫ И КЕТОНЫ Алдегиды и кетоны характеризуются содержанием двувалентной группы >С:0, ко- торая в алдегидах связана одной единицей углеродного сродства с углеводород- ным радикалом, а другой — с водородом; например СНз\ >С:0; W иначе пишут так: СН3'СН:0 или СН3—СО—Н; таким образом характерной для алде- гидов группой является —СН:О. В кетонах обе единицы сродства группы СО связа- ны с углеводородными радикалами, например снзч >С:0; сн3/ Обыкновенно пишут так: СН3—СО—СН3. Как алдегиды, так и кетоны суть первые продукты окисления спиртов: алдегиды — первичных, а кетоны — вторичных. Группа СО носит название карбонила или карбонильной группы. Доказательством присутствия ее в алдегидах и кетонах служит следующее. При действии пятихло- ристого фосфора на кетон или алдегид не выделяется НС1, как это наблюдается при спиртах и других гидроксильных соединениях, и образуется не одно-, а дву- галогенопроизводное. Отсюда заключаем, что в изучаемых соединениях нет гидро- ксила, и следовательно, кислород обеими единицами сродства связан с углеро- дом. При таком условии для уксусного, например, алдегида С2Н40 возможны две формулы: уСНг СНд 0<( | , или | ХСН2 СН:0 Но соединение, отвечающее первой формуле, есть изомерная с алдегидом окись этилена, которая с РС15 дает хлористый этилен СН2С1—СН2С1, между тем как из алдегида получается другой изомер двух-охлоренного этана; а так как для него возможна одна только формула СН3—СНС12, то и алдегиду следует приписать вто-
рую формулу, т. е. СН3—СН=0. При такой формуле понятен и переход уксусного алдегида в уксусную кислоту СНз' СООН: в том и в другой есть радикал метил. Наименование Кетоны называются по тем радикалам, которые в них входят; например (СН3)2СО — диметил-кетон, СН3—СО—С2Н5 - метил-этил-кетон и т. д.; алдегиды же вследст- вие близкой связи их с кислотами заимствуют свои названия от названий этих кислот; например СН3' СН: О называется уксусным алдегидом, потому что он легко и превращается в уксусную кислоту и получается из нее. По женевской номенклатуре для алдегидов характерно окончание «ал», а для кетонов «он»; то и другое прибавляется к названию углеводорода с тем же чис- лом углеродных атомов, например СН3'СН:0 — этанал, С2Н5СОС3Н7 — гексанон-3. Алдегиды и кетоны могут быть предельными и непредельными: кетоны, кроме то- го, простыми (т. е. с одинаковыми радикалами) или смешанными (с разными ради- калами) ; диметил-кетон — простой кетон, а метил-этил-кетон — смешанный. Изомерия алдегидов и кетонов обусловливается изомерией входящих в состав их радикалов. При кетонах возможна также метамерия; например метамерны СН3СОС3Н7 и С2Н5СОС2Н5. Общие способы получения Сходством алдегидов и кетонов по строению обусловливается существование об- щих способов их получения. 1) Окислением первичных спиртов получаются алдегиды (1), а окислением вто- ричных — кетоны (2). (1) | +0= | + Н20. (2) сн2*он сто сн - он + о = С:о + нго. I I сн3 сн3 Получение кетонов из вторичных спиртов практического значения ие имеет вследствие малой доступности этих последних. Для получения алдегидов спирт окисляют или хромовой смесью, или перекисью марганца с серной кислотой, или же иногда — воздухом в присутствии платины или меди. 2) При пропускании паров спирта через нагретые железные трубки с цинком из первичных спиртов получаются алдегиды, а из вторичных — кетоны (Ипатьев): СН3СН2(ОН) = СН3СН:0 + Н2 ; СН3СН(0Н) СН3 = СН3СОСН3 + Н2 Вместо цинка лучше применить мелко раздробленную медь. 3) Карбоновые кислоты служат обыкновенным источником для получения кетонов и алдегидов. Так, если подвергнуть уксусно-кальциевую соль сухой перегонке, то она распадается на кетон и углекислый кальций:
(CH3C002)Ca = СН3 СО CH3 + СаС03. Если взять смесь эквивалентных количеств кальциевых солей двух разных ки- слот, например уксусной и пропионовой, то получается смешанный кетон: (СН3СОО)2Са + (С2Н5СОО)2Са = 2СН3СОС2Н5 + 2СаС03. Если же вместо пропионовокальциевой соли взять муравьино-кальциевую соль и нагревать ее с уксуснокислым кальцием, то получается уксусный алдегид: (СН3СОО)2Са + (НСОО)2Са = 2СН3СН:0 + 2СаС03, т. е. на счет второй соли к группе СО присоединяется водород (муравьиная кислота вместо углеводородного радикала содержит водород), а на счет первой — радикал СН3. Итак, для получения алдегидов берется всегда смесь солей двух карбоновых кислот, и одна из них должна быть обязательно муравьиная. При пропускании паров карбоновой кислоты через нагретые до 460—470 С ката- лизаторы (окислы тория, железа, марганца) получаются кетоны: 2СН3СООН = СН3 СО СН3 + С02 + Н20. 4) Действием воды в присутствии оснований на такие двугалогенопроизводные углеводородов, в которых оба атома галогена стоят при одном и том же углерод- ном атоме: так, если нагревать с водой хлористый этилиден СН3'СНС12, то должен бы был образоваться двухатомный спирт СН3'СН(ОН)2, но он теряет воду и дает уксусный алдегид СН3'СН:0; если же данное двугалогенопроизводное содержит га- логенные атомы не при крайнем углеродном атоме, как здесь, то при тех же ус- ловиях образуется кетон: СН3СС12СН3 -> СН3С(ОН)2СН3 -> СН3СОСН3. Эта реакция позволяет рассматривать алдегиды и кетоны как производные дву- атомных спиртов, в которых оба гидроксила стоят при одном углеродном атоме. 5) Из ароматических (Фридель и Краффтс) и полиметиленовых (Зелинский) угле- водородов кетоны получаются действием хлорангидридов кислот в присутствии А1С1з; например метил-фенил-кетон или ацетофенон1 получается из бензола и хлористого ацетила: СбНб + СН3СОС1 = СбН5СОСН3 + НС1 Получение ацетофенона В колбу емк. 350 см вносят 20 г чистого А1С13 и смесь 30 г бензола с 100 г сероуглерода. Колбу снабжают обратным холодильником н небольшой воронкой с краном; и холодильник н воронку соединяют с хлоркальциевыми трубками. Сухость аппарата н материалов обязательна. В воронку вливают 13 г свежеперегнаиного хлористого ацетила. Его небольшими порциями приливают к смеси в колбе, при постоянном взбалтывании и охлаждении колбы холодной водой. По окончании при- ливания колбу слабо нагревают на водяной бане до прекращения выделения НС1; газ отводят в колбу с водой, укрепляя отводную трубку над водой. По окончании выделения НС1 отгоняют CS2 на водяной бане; оставшуюся массу по охлаждении 1 Ацетофенон под названием гипнона употребляется как усыпляющее средство. Пахнет че- ремухой .
осторожно вливают в воду (около 300 см3) со льдом при перемешивании. Затем приливают сюда же 6—7 см3 конц. НС1 [для растворения А1(0Н)з] и отгоняют аце- тофенон водяным паром. Сперва будут отгоняться остатки CS2 и СбНб. Потом пере- меняют приемник. Когда начнет собираться в приемник только вода, без следов масла, перегонку прекращают. Из дистиллята извлекают эфиром ацетофенон, эфир- ный раствор сушат хлористым кальцием, отфильтровывают, эфир отгоняют н остав- шееся масло перегоняют с термометром. Температура кипения ацетофенона 202 С. Выход — 12 г. Чтобы вызвать кристаллизацию, в хорошо охлажденный ацетофенон бросают кри- сталлик твердого ацетофенона. Т. пл. 20,5 С. Получение метил-толил-нетона СбН4 (СН3) СОСН3 В сухой 1/2-литровой колбе отвешивают 30 г А1С13, приливают 40 г (вм. 21) толуола и закрывают пробкой с двумя отверстиями; через одно вставлена дели- тельная воронка, а через другое — газоотводная трубка, соединенная с сосал- кой, действующей во все время хода реакции. Для устранения возможности пе- ребрасывания воды из сосалкн в колбу между ними помещают пустую промывалку. Из воронки,приливают понемногу (чтобы не сильно пенилось), в течение 1/2 ча- са, 20 г СН3СОС1. Затем продукт понемногу выливают в лед и извлекают эфиром; для удаления А1С13 эфирный раствор промывают водой (пока Na2C03 в промывной воде перестанет давать осадок), сушат на СаС12 и, отогнав эфнр, перегоняют с термометром. Т. к. 221—223 С. Выход — 18 г. Для получения по этой реакции алдегидов нужно было бы взять хлорангидрид муравьиной кислоты: СбНб + НСОС1 = СбН5СН:0 + HC1, но он не существует, так как при образовании распадается на НС1 и СО; по- этому Гаттерман применил в реакцию продукты распада; для этого в смесь угле- водорода, А1С13 и CuCl (для удержания СО) он пропускал хлористый водород и окись углерода, и алдегид получился: СбН5СН3 + НС1 + СО = СбН4(СН3) СН:0 + HC1. Можно в этой реакции исключить НС1, если вести ее при 50—90 атмосферах дав- ления . С бензолом эта реакция идет лишь при замене хлористого алюминия бромистым (А. Реформатский). Реакция Фриделя и Краффтса объясняется следующим образом - сначала из хло- рангидрида и А1С13 получается комплексное соединение СН3'СОС1'А1С13, на кото- рое затем действует углеводород: СН3СОС1А1С13 + СбНб = НС1 + СН3СОСбН5А1С1зл по разложении же водой этот комплекс распадается на кетон и водный хлори- стый алюминий. Бёзекен объясняет каталитическую роль хлористого алюминия тем, что послед- ний нарушает равновесие, существующее между атомами в хлор-ангидриде, и тем повышает его реакционную способность. По мнению Шааршмидта, хлористый алюминий активирует ароматический углеводо- род, т. е. делает его способным к присоединению хлоран-гидрида и др. соедине- ний. Это активирование состоит в том, что А1С1з связывается с углеводородом посредством побочных его валентностей, а главные валентности при этом активи-
руются и обусловливают присоединение хлор-ангидрида. Получаемый промежуточный продукт неустойчив, выделяет НС1, а вследствие этого валентная система угле- водорода опять восстанавливается, хлористый алюминий регенерируется, и таким образом получается каталитический процесс. Кетоны получаются еще действием галогенных магний-органических соединений на нитрилы, а также обмыливанием кислотами эфиров р-кетоно-кислот. Для получения алдегидов предложены еще следующие реакции: 1) действие А1С13 на смесь бензольного углеводорода с никелькарбонилом Ni(CO)4, 2) действие MgRI на муравьиный эфир, на ортомуравьиный эфир (А. Чичибабин) и на самую муравьиную кислоту, 3) ароматические алдегиды получаются при восстановлении хлорангидридов ки- слот в присутствии особых катализаторов. 6) Для кетонов применяется еще способ аналогичный бутлеровскому способу по- лучения третичных спиртов; именно, если брать в указанной реакции избыток не цинк-органического соединения, а кислотного хлорангидрида, то получается ке- тон: СН3С0С1 + Zn(CH3)2 = (CH3)2CCl(OZnCH3) (CH3)2CCl(OZnCH3) + СН3С0С1 = ZnCl2 + 2СН3СОСНЗ Общие свойства Низшие представители алдегидов и кетонов — летучие, растворимые в воде жид- кости (муравьиный алдегид — газ) , характерного запаха. С усложнением состава растворимость в воде уменьшается, температура кипения повышается (см. табл. ниже) , и высшие представители без разложения перегоняются только в раз- реженном пространстве. В спирте и эфире все легко растворимы. По химическому характеру алдегиды и кетоны — тела нейтральные. Свойства их обусловливаются, во-первых, способностью кислорода карбонильной группы отщеп- ляться от углерода одною единицею сродства, причем сделавшиеся свободными сродства углерода и кислорода могут насыщаться различными атомами или группа- ми, т. е. возникает ряд реакций присоединения. Во-вторых, водород радикала замещается на галоген. В-третьих, кислород карбонила может замещаться различ- ными атомными группами. Алдегиды и кетоны. Названия Формула Т. кип. С Удельный вес Алдегиды Муравьиный алдегид Уксусный Пропионовый Масляный Изомасляный Бензойный неон СН3СОН С2Н5СОН СН3СН2СН2СОН (СН3)2СНСОН С3Н5СОН -21 20,8 49 74 63 179 0,815 при -20 С 0,801 при 0 С 0,832 при 0 С 0,817 при 20 С 0,794 при 20 С 1,05 'при 15 С Кетоны Ди-метилкетон Ди-этилкетон Ди-пропилкетон Ди-изопропилкетон Ди-изобутилкетон СН3СОСН3 С2Н5 СО" С2Н5 с3н7сос3н7 с3н7сос3н7 [(СНзЬСН'СНгЬСО 57,5 101 144 124 181 0,812 при 0 С 0,833 0,820 при 20 С 0,825 при 17 С 0,833 при 20 С
Бензофенон Метил-этилкетон Метил-пропилкетон Метил-изопропилкетон Этил-пропилкетон Ацетофенон СбН5 СО СбН5 сн3сос2н5 СН3СОС3Н7 СН3СОС3Н7 С2Н5СОСзН7 СН3СОС6Н5 303 78,6 102 92,4 124 202 0,824 при 0 С 0,828 0,822 0,833 1.0281 Реакции присоединения 1) Алдегиды и кетоны присоединяют два атома водорода, образуя спирты; из алдегидов получаются первичные спирты, а из кетонов — вторичные. 2) Присоединяют частицу кислого сернистокислохю натрия NaHS03 или иначе HO'SO'ONa, причем водород становится к кислороду, а группа O'SO'ONa к углеро- ду ; в результате получаются так называемые бисульфитные соединения2: СН3СН:0 + NaHS03 = СН3СН(ОН) (O'SO'ONa) ; они обыкновенно хорошо кристаллизуются, а потому легко могут быть получены в чистом виде; при нагревании с разбавленными кислотами или с углекислыми ще- лочами они вновь распадаются с образованием алдегидов и кетонов, а потому и применяются для очищения последних. 3) Присоединяют элементы синильной кислоты HCN, причем водород становится к кислороду, a CN — к углероду; например СН3СН:0 + HCN = СН3'СН (ОН) CN; получаются нитрилы окси-кислот (циангидрины). 4) Присоединяют частицу галогенного металлоорганического соединения: СН3СН:0 + CH3MgI = СН3СН (OMgl) CH3. По разложении таких соединений водою получаются спирты. 5) К реакциям же прямого присоединения должна быть отнесена реакция конден- сации алдегидов и кетонов. Это такое явление, когда две (или более) частицы алдегида или кетона соединяются друг с другом, образуя соединения двойствен- ной функции — алдегидо-спирты (1) и кетоно-спирты (2): (1) СН3СН:0 + СН3СН:0 = СН3СН (ОН) СН2СН :0 (2)(СН3)2СО + СНз'СО'СНз = (СН3) 2С (ОН) СН2СОСН3 Присоединения эти происходят также на счет карбонила, в котором двойная связь между углеродом и кислородом переходит в одиночную; на счет освободив- шейся таким образом единицы кислородного сродства присоединяется атом водоро- да, заимствуемый из другой частицы, и именно от углерода, связанного с карбо- нилом; а на счет единицы углеродного сродства присоединяется остаток второй частицы, образовавшийся после отнятия от нее атома водорода. 2 Наибольшей склонностью к образованию бисульфитных соединений обладают лишь те ке- тоиы, которые содержат радикал СН3'СО—
Конденсация происходит главным образом под влиянием веществ щелочного ха- рактера (спиртовый раствор КОН, сода, поташ в др.). Верлей так объясняет роль щелочи в реакции конденсации: одна молекула алде- гида присоединяет к себе NaOH, образуя Н СН3.С — ONa; I ОН вторая молекула энолизируется, т. е. переходит в тавтомерную форму СН2^СН; I ОН эта последняя присоединяет к себе по месту двойной связи вышеуказанный про- дукт, и получается СН3 - СН — СН2 — СН. ONa, I I ОН ОН который, теряя NaOH, дает алдоль СН3—СН (ОН)—СН2—СН :0. Продукты конденсации довольно легко (в особенности кетонные) теряют воду, превращаясь в непредельные карбонильные соединения: СН3-СН(ОН)-СН2-СН:0 = Н20 + СН3СН : СНСН :0. Конденсироваться могут не только алдегид с алдегидом или кетон с кетоном, но и алдегид с кетоном, а равным образом алдегиды и кетоны конденсируются с представителями других классов органических соединений (с аминами, углеводо- родами, нитросоеди-нениями и пр. Описан следующий интересный случай конденсации: при хранении бензольного раствора смеси бензофенона с фенилуксуснои кислотой на солнечном свету в те- чение месяца выделились кристаллы трифенилмолочной кислоты S\c:0-f CH2(C6Hs)-COOH= ° S\c(OH);r- CH(CGH5) — СООН. G6H5 QH/ Реакция конденсации имеет очень важное значение: она использована и в тех- нике, и в лабораторной практике; ей же приписывается большая роль в физиоло- гии растений (см. муравьиный алдегид). Реакции замещения 1) При действии хлора или брома водород радикала замещается на галоген: СН3-СН=0 + ЗС12 = СС13-СН=0 + 3HC1 2) Пятихлористый фосфор замещает кислород карбонила на два атома хлора: СН3СН:0 + РС15 = СН3СНС12 + Р0С13. 3) При действии фенилгидразина кислород карбонила уходит из частицы, обра- зуя воду, а на его место становится группа N—ЫН'СбН5; получающиеся соединения носят название гидразонов: СН3СН:0 + NH2-NHC6H5 = CH3CH :N-NHC6H5 + Н20.
Аналогично идет реакция и при действии гидразина NH2'NH2. Гидразоны кетонов при нагревании с платиновой чернью выделяют азот и дают углеводороды (Н. Киж- нер) : (C2H5)2C:NNH2 = N2 + (С2Н5)2СН2 (пентан) . В этой реакции имеется интересный переход от кетонов к углеводородам. Вме- сто платины можно применить в этой реакции алкоголят. 4) Аналогичная реакция происходит при действии гидроксил-амина: СН3СН:0 + NH2OH = CH3CH:NOH + H20 Получаемые соединения носят общее название оксимов, в частности — алдокси- мов и кетоксимов. 5) Так же действует семикарбазид (а) и тиосемикарбазид (Ь), образуя хорошо кристаллизующиеся соединения: (a) СН3СН:0 + NH2NHCONH2 = СН3СН :NNHCONH2 + Н20 (b) СН3СН:0 + NH2NHCSNH2 = CH3CH :NNHCSNH2 + Н20 Реакция с фенилгидразином, гидроксил-амином и семи-карбазидом применяется для доказательства присутствия карбонильной группы в органических соединениях и для получения последних в чистом виде, так как гидразоны, оксимы и семикар- базоны при действии соляной кислоты вновь присоединяют Н20 и распадаются об- ратно на алдегиды и кетоны. Вышеприведенные реакции общи как алдегидам, так и кетонам и обусловливаются присутствием в тех и других карбонильной группы. Но в свойствах алдегидов и кетонов есть существенные отличия, вызываемые неполным тождеством строения их: в то время как карбонил алдегидов стоит в связи с водородом и радикалом, в кетонах место водорода занимает также радикал. АЛДЕГИДЫ Алдегиды в сравнении с кетонами характеризуются более резко выраженной спо- собностью к различным превращениям. Так: 1) Они настолько легко окисляются, что даже на воздухе в присутствии влаж- ности мало-по-малу превращаются в кислоты (с тем же числом атомов углерода), а потому служат прекрасными восстановителями. На этом свойстве алдегидов ос- нована следующая весьма характерная для них реакция: к аммиачному раствору окиси серебра приливают небольшое количество алдегида и смесь подогревают; при этом окись серебра восстановляется в металлическое серебро, выделяющееся на стенках сосуда в виде блестящего зеркала3. 2) Алдегиды присоединяют частицу аммиака, причем к углероду становится группа NH2, а к кислороду — водород; получаются аминоспирты, или так называе- мые алдегид-аммиаки: СН3СН:0 + NH3 = CH3CH(OH) (NH2) . 3 Образование серебряного зеркала вызывается не только алдегидами, но также анили- ном, пиперидином, фенолом, нитробензолом, хиноном и др.
Соединения эти обыкновенно неустойчивы и легко переходят в разнообразные другие тела; так, частица алдегид-аммиака СНз'СН (ОН) (NH2) утраивается и дает гидрат триметил-триметилен-три-амина: СНз-СН—NH-CH-СНз I ! NH — СН - NH + ЗНаО I СН3 Продукт присоединения аммиака к бензойному алдегиду теряет аммиак и воду и дает гидробенз-амид: ЗСбН5СН(ОН) NH2 = NH3 + 3H20 + (C6H5CH)3N2. 3) С фуксиносернистой кислотой (так называют раствор фуксина, обесцвеченный пропусканием в него S02), без нагревания, алдегиды дают фиолетовое окрашива- ние ; некоторые кетоны также дают подобную реакцию4. Фуксиносернистой кислоте приписывают такую формулу строения: NHg-QHi^ ^QtVNHa so3h/ 4cgh4nh.so2h. Фиолетовому же продукту, получаемому при действии ее, например, на уксусный алдегид, дают (Виланд и Шейинг) следующую формулу: -CGH4NH-SOrCH(OH).CH3 NH = CGH4 = с/ CGH4'NH.S02.CH(OH).CH3. 4) Алдегиды вступают в соединение со спиртами (лучше в присутствии разбав- ленной соляной кислоты), образуя ацетали; это — простые эфиры соответствующих алдегидам двуатомных спиртов: СНз'СН: О + 2С2Н5'ОН = СН3'СН (ОС2Н5) 2 + Н20 ди-этил-ацеталь СН2:0+ 2СН3'ОН = СН2(ОСН3)2 + Н20 метилаль Действием кислот (но не щелочей) ацетали разлагаются с выделением алдегида. 5) С ангидридом уксусной кислоты дают двуацетильные производные: СНз'СН (ОСНзСО) 2, которые разлагаются щелочами, кислотами и даже водой (ср. сложные эфиры). 6) Жирные алдегиды легко полимеризуются от действия соляной, серной, серни- стой кислот, хлористого цинка и др. Если вести эту реакцию с уксусным алдеги- дом при охлаждении, то получается кристаллический мет-алдегид, при обыкновен- ной же температуре — жидкий пар-алдегид. Оба эти тела уже не имеют алде- гидных свойств: не реагируют ни с аммиачным раствором окиси серебра, ни с NH3, ни с ЫаНБОз и т. д. Отсюда заключают об отсутствии в их формулах алде- гидной группы СН:О. Паралдегиду, на основании его плотности пара, следует придать утроенную формулу, т. е. СбН120з; строение же его изображают так: сн3 О — СН — О I I СНд-СН — О — СН-СНз 4 Дьяконова-Шульц указывает, что фуксиносернистая кислота дает окрашивание не только с алдегидами, а вообще с соединениями, имеющими кратную связь. Жирные простые эфиры и амины также дают это окрашивание.
При образовании частицы паралдегида произошло сочетание трех частиц алдеги- да при посредстве сродства кислородных атомов. Такая связь дает возможность вновь регенерировать отдельные частицы алдегида, например при нагревании с H2S04. 7) Кроме того для алдегидов характерна способность конденсироваться или уп- лотняться5 с образованием продуктов двойственного характера; так, уксусный алдегид дает алдегидо-алкоголь, или, короче, алдоль (Вюрц), совмещающий свой- ства спирта и алдегида: СН3СН:0 + СН3СН:0 = СН3СН (ОН) СН2СН :0. Алдоли при нагревании их самих по себе, или, лучше, в присутствии ZnCl2, распадаются на воду и непредельный алдегид; напр., алдоль из уксусного алде- гида превращается в кротоновый алдегид: СНзСН(ОН) СН2СН:0 = Н20 + СН3СН: СНСН :0. При алдольной конденсации две частицы алдегида соединились при посредстве сродства углеродных атомов, и потому из полученного соединения не легко вновь регенерировать алдегид (ср. полимеризацию). 8) Алдегиды могуг конденсироваться с самыми разнообразными телами, как-то: углеводородами (а) , аминами (Ь) , нитросоединениями (с) , кетонами, сложными эфирами и др. Напр.: (a) СН3СН:0 + 2СбНб = СН3СН (СбН5) 2 + Н20 (b) СбН5СН:0 + C6H5NH2 == СбН5СН (ОН) NHC6H5 = СбН5СН :NC6H5 + Н20 (c) RCH:0 + CH3N02 = RCH (ОН) CH2N02 = RCH:CHN02 + Н20 Получение бензилиден-анилина В пробирке к 1 см СбН5'СН:0 приливают такой же объем чистого анилина и слегка нагревают; происходит выделение капель воды, а по охлаждении смесь за- стывает в кристаллы бензилиден-анилина C6H5'N:СН'СбН5. Такие соединения носят общее название оснований Шиффа. 9) Особого рода уплотнение испытывают алдегиды при действии на них алкого- лята алюминия (Тищенко); при этом образуются сложные эфиры: 2СН3СН:0 = СН3СООС2Н5. Такое же уплотнение вызывают иногда и щелочи; но образовавшийся эфир от действия той же щелочи обмыливается, распадаясь на спирт и кислоту. 10) С конц. щелочами большинство алдегидов дает смолу, называемую алдегид- ною смолою. Ароматические алдегиды не осмоляются. 5 По способности алдегидов к конденсации Либен делит их на три группы: 1) алдегиды с группой СН2 СН:0 образуют алдоль, а при энергичной реакции — непредельные алдегиды; 2) алдегиды с группой СНСН:0 дают алдоль, но не образуют непредельных алдегидов, и 3) алдегиды, не имеющие указанных группировок, не образуют ни алдоля, ни непредель- ного алдегида: при действии щелочей они превращаются в кислоты и спирты.
Получение алдегидной смолы К конц. едкой щелочи прибавляют немного уксусного алдегида и нагревают. Сначал появляется желтое окрашивание, а затем и смолистый осадок, затверде- вающий при охлаждении. 11) При действии эфирного раствора ди-азо-метана на алдегиды происходит за- мещение Н в группе СИ: О на СН3, и получаются кетоны: СН3СН:0 + CH2N2 = CH3COCH3 + N2. Представители Муравьиный алдегид или формалдегид Н' СИ:О или СН2:0 получается окислением метилового спирта воздухом в присутствии накаленной платиновой или медной спирали или угля. При сгущении водного раствора муравьиного алдегида выделя- ется аморфный продукт его полимеризации три-окси-метилен6, нерастворимый ни в воде, ни в спирте, ни в эфире; плавится при 171—172 С, а при дальнейшем на- гревании превращается в газ, причем частица его будет уже отвечать формуле СН2:0; при охлаждении же опять полимеризуется в твердый окси-метилен. Если же газообразный алдегид пропускать в сосуд, охлаждаемый смесью твердой углеки- слоты с эфиром, то получается бесцветная легкоподвижная жидкость с т. кип. — 21 С (Кекуле). Водный (40%) раствор муравьиного алдегида носит название фор- малина или формола; имеет едкий запах и обладает сильными антисептическими свойствами. Муравьиный алдегид разделяет все свойства алдегидов; с аммиаком он легко образует кристаллический гекса-метилен-амин (CH2)eN4, полученный Бут- леровым . Образование его можно представить так: сначала присоединяется амми- ак: НСН:0 + NH3 = HCH(OH) NH2; затем шесть частиц этого алдегид-аммиака теряют воду и аммиак: 6HCH(OH) NH2 = 6Н20 + 2NH3 + (CH2) 6N4 Реакция эта применяется для количественного определения муравьиного алдеги- да в водных растворах. Гексаметилен-амин под названием уротропина применяется в медицине. Ему приписывают следующую формулу строения: СН, N I ! \ I I ' \ I I / " СИ* / I I / СИ, W Муравьиный алдегид имеет очень широкое применение: 6 Правильнее было бы назвать „поли-оксиметилен". В настоящее время описано до восьми различных полимеров муравьиного алдегида. Пара-форм-алдегид получается при выпарива- нии формалина в виде белой растворимой в воде массы; а-триоксиметилен получается при возгонке технического триоксиметилена; тело кристаллическое, летуче без разложения, по запаху похоже на "хлороформ, кристаллизуется из эфира, плавится при 63 С.
1) для синтезов, 2) для дезинфекции7 , 3) для стерилизации напитков, 4) для консервирования анатомических препаратов, 5) для фотографических пленок (от него твердеет желатина), 6) для быстрого дубления кожи 7) для получения бакелитов. Получение формалдегида В обыкновенную спиртовую лампочку наливают метиловый спирт. Верхнюю часть фитиля накрывают коническим колпаком из платиновой сетки и зажигают лампу. Выждав, пока разгорится, огонь тушат (задувают); сетка остается раскаленной, так как происходит реакция окисления спирта, выделяющая столько тепла, что его достаточно для поддержания сетки в раскаленном состоянии. Спирт окисляет- ся при этом в муравьиный алдегнд СН20, который ясно чувствуется по резкому запаху. Для доказательства СН20 над сеткой держат перевернутый бокал с влаж- ными изнутри стенками; затем обмывают стенки водой и на водный раствор дейст- вуют фуксиносернистой кислотой или аммиачным раствором окиси серебра. В пер- вом случае получают фиолетовое окрашивание, а во втором — выделение серебра. Изготовление зеркала 10 частей AgN03 растворяют в 200 см3 воды и по каплям приливают крепкий раствор аммиака до исчезновения осадка. Избыток аммиака нейтрализуют азотной кислотой до появления осадка, который растворяют в 1—2 каплях аммиака. Приготовляют 1%-ный раствор муравьиного алдегида; для этого 2,5 см3 форма- лина (40%) смешивают в 100 см3 воды. Хорошо очищенное стекло кладут иа дно чистой кюветы и быстро вливают в нее смесь приготовленных растворов. Через 5—6 минут зеркало готово. Промывают его водой, сушат в вертикальном положении» и покрывают лаком. Получение уротропина На часовом стекле выпаривают смесь формалина с аммиаком: получается кри- сталлический гексаметилен-тетр-амин (уротропин). При кипячении уротропина со слабой H2S04 выделяется муравьиный алдегид, уз- наваемый по запаху. Уксусный или обыкновенный алдегид СН3'СН:0 получается окислением этилового спирта и очищается через алдегид-аммиак. Технически получают его, присоединяя воду к ацетилену; для этого ацетилен пропускают в теплую разбавленную серную кислоту, содержащую немного сернокислой ртути. Получение уксусного алдегида В реторте емк. в 1,5 литра, соединенной с шарообразным приемником и охлаж- даемой смесью толченого льда с поваренной солью (3:1), к 100 г К2Сг207, раз- дробленного до размеров горошины, медленно, избегая кипения, приливают охлаж- денную водою смесь 135 г конц. H2S04, 300 см3 Н20 и 100 г С2Н5'ОН (сначала сме- шивают H2S04 с Н20, а потом приливают спирт). Когда вся жидкость прилита, ре- торту закрывают пробкой и удаляют охладительную смесь; тогда содержимое ре- торты закипает и в приемник перегоняются — алдегид, спирт, ацеталь, уксусный эфир и вода; под конец реторту подогревают. Приемник соединен с змеевидным 7 Аутан есть смесь полимеризованного формалдегида с перекисями щелочных металлов и содой; при внесении его в воду выделяется газообразный формалдегид, чем и пользуются для дезинфекции жилых помещений.
холодильником и погружен в теплую (около 50 С) воду, вследствие чего алдегид (его т. кип. 21 С) сейчас же поступает в холодильник, в который налита теплая (30 С) вода; в холодильнике сгущаются пары всех примесей и стекают обратно в приемник, пары же алдегида поступают в соединенные с холодильником две склян- ки, охлаждаемые льдом с солью и содержащие сухой эфир, в котором алдегид рас- творяется . Для очищения алдегид переводят в алдегид-аммиак; для этого в охлаждаемый эфирный раствор его пропускают сухой NH3 до тех пор, пока жидкость не будет иметь сильного аммиачного запаха. Аммиак получают кипячением конц. (25—30%) аммиачного раствора и выделяющийся газ осушают в. колонке, содержащей кусочки NaOH или СаО. Через час шпателем отделяют кристаллы, на фильтре промывают их небольшим количеством сухого эфира и сушат в эксикаторе на пропускной бумаге. Выход — около 30-40 г. Для выделения алдегида в колбе к раствору (1 части) алдегид-аммиака в воде (1 часть) приливают охлажденную смесь конц. H2S04 (1,5 ч.) и воды (2 ч.) и нагревают на водяной бане, соединив колбу с змеевидным холодильником; прием- ник хорошо охлаждают льдом с солью. Свойства уксусного алдегида a) В пробирке, промытой, нагретой щелочью и затем водой, к 2—3 см3 слабого раствора AgN03 по каплям приливают аммиак до растворения образовавшегося осадка и затем 2—3 капли алдегида; при слабом нагревании получается блестящее зеркало (Ад) или черный осадок (Ад). По Толленсу, щелочной раствор окиси се- ребра приготовляют так: смешивают 3 г АдЫОз, 30 г аммиака уд. в. 0,923 с рас- твором 3 г NaOH в 30 г Н2О. b) К 2—3 см3 фуксиносернистой кислоты приливают 2 капли алдегида; при взбалтывании (без нагревания) получается красновато-фиолетовое окрашивание. c) К 5 см3 холодного конц. ЫаНБОз приливают 1 см3 уксусного алдегида; при взбалтывании образуются кристаллы бисульфитного соединения СН3'СН(ОН)S03Na. Реакция производится на холоду. Получение СН3' СН:О в пробирке В пробирку с газоотводной трубкой к небольшому количеству К2Сг207 приливают смесь С2Н5'ОН со слабой H2S04 и нагревают; чувствуется запах алдегида; бумаж- ка, смоченная фуксиносернистой кислотой и поднесенная к отверстию трубки, си- неет . Если конец трубки опустить в пробирку, содержащую небольшое количество раствора иода в KI и NaOH, то образуется йодоформ. Уксусный алдегид — бесцветная, легкоподвижная жидкость характерного запаха, с т. кип. 20,8 С. С водой, спиртом и эфиром смешивается во всех отношениях. Полимеры уксусного алдегида суть мет-алдегид и пар-алдегид. Первый образует нерастворимые в воде иглы или призмы, возгоняющиеся при 1,12—115 С, в спирте и эфире мало растворим. При нагревании превращается в пар, содержащий отчасти неуплотненный алдегид. При долгом сохранении превращается в стереоизомерный с ним пар-алдегид. Пар-алдегид — жидкость с т. кип. 124 С, застывающая при охлаждении в кри- сталлическую массу с т. пл. +12,5 С (кристаллизацией очищают пар-алдегид). В воде несколько растворяется. При перегонке с небольшим количеством серной ки- слоты сполна превращается в обыкновенный алдегид. Частичный вес пар-алдегида в три раза больше по сравнению с уксусным алдегидом. Применяется как усыпляю- щее средство. Свойства пар-алдегида К фуксиносернистой кислоте приливают хорошо очищенный кристаллизацией пар-
алдегид; окрашивание не наступает. К производным уксусного алдегида относятся хлораль и хлораль-гидрат. Хло- раль или трихлор-алдегид СС1з~СН:0 получается как промежуточный продукт при добывании хлороформа действием хлора на обыкновенный спирт. Хлораль — масло- образная жидкость резкого запаха, с т. кип. 97,7 С. При сохранении полимери- зуется в твердую белую массу. Разделяет все свойства алдегидов. Кроме того легко, с заметным выделением тепла, присоединяет частицу воды, образуя кри- сталлическое тело — хлораль-гидрат. Хлораль-гидрат не реагирует с фуксиносер- нистой кислотой; из этого заключают, что в формуле его нет алдегидной группы, и потому структурную формулу пишут так: СС1з'СН (ОН) 2. Существование двух водных остатков при одном атоме углерода обусловливается здесь близостью электроотрицательного элемента хлора. Такой же сравнительно редкий случай наблюдается и при некоторых кислотах (см. глиоксиловую и мезо- ксалевую кислоты). Хлораль-гидрат — кристаллическое тело с т. пл. 57 С и т. кип. 96—98 С, при перегонке распадается на воду и хлораль, которые при охлаж- дении вновь соединяются. В воде легко растворяется. Применяется как усыпляю- щее средство. Свойства хлораль-гидрата Взбалтывают 3 г хлораль-гидрата с несколькими см3 конц. H2S04. На поверхно- сти последней появляется маслообразный слой хлораля. Снимают этот слой ма- ленькой пипеткой и в пробирке приливают к нему несколько капель воды: насту- пает заметное разогревание, и образуется кристаллический хлораль-гидрат. К водному раствору хлораль-гидрата приливают фуксиносернистую кислоту: ок- раски нет. Акролеин СН2:СН'СН:0 относится к непредельным алдегидам; это — продукт окисления аллилового спирта; образуется, когда жиры подвергаются действию вы- сокой температуры на счет разложения находящегося в них глицерина; получают акролеин перегонкою глицерина с водоотнимающими веществами (KHS04, В203; реко- мендуют смесь 5 ч. KHS04 с 1 ч. Na2S04.) Жидкость крайне удушливого запаха, раздражающего слизистые оболочки. Неприятный запах только что потушенной сальной свечи или запах пригоревшего сала принадлежит акролеину, образующему- ся при этих условиях. Акролеин кипит при 52 С. При хранении быстро полимеризуется; интересно, что прибавление 0,2% гидро- хинона или резорцина надолго препятствует его полимеризации, что в первую войну было использовано при применении акролеина в качестве удушающего сред- ства . В воде растворяется. За правильность вышеприведенной формулы говорят: 1) реакции присоединения, обусловливаемые двойной связью углеродных атомов 2) реакции, характерные для группы СИ:О (при восстановлении получается ал- лиловый спирт, а при окислении — акриловая кислота: СН2:СН'СООН) . Получение акролеина В пробирке нагревают глицерин с KHS04; образующийся акролеин обнаруживается благодаря своему запаху. Цитрал Ci0Hi6O еще более удален от предела насыщения; находится в лимонном и многих других маслах; образуется при окислении гераниола; интересна его спо- собность превращаться (при действии KHSO4, CH3COOH и др.) в цимол. Цитралу дают следующую структурную формулу: % С = СН — СН, — СН. — С(СН3) = СН — СН: О. си/
Применяется для получения ионона. Известен в двух стереоизомерных формах (объяснено при кротоновых кислотах). Из ароматических алдегидов наиболее важен бензойный алдегид или масло горь- ких миндалей СбН5'СН:0. Последнее название дано ему по старому способу получе- ния его из горьких миндалей. В них (а также в косточках персика, вишни и др.) находится глюкозид амигдалин (продукт сочетания бензойного алдегида, глюкозы и синильной кислоты), который в присутствии воды, под влиянием находящегося в миндалях фермента эмульсина распадается на составные части: C20H27NO11 + 2Н20 = СбН5СН:0 + 2C6Hi206 + HCN. Глюкозидами называются сложные соединения, находящиеся в растительном цар- стве (редко в животном), которые от действия кислот, или щелочей, или фермен- тов распадаются на более простые, и среди последних часто находится глюкоза (виноградный сахар); другим продуктом распада могут быть или спирты, или фе- нолы , или алдегиды и др. Способ сочетания этих тел с сахаром эфирный. Вместо глюкозы иногда получается фруктоза, манноза, дисахариды и др. Амигдалин есть продукт сочетания циангидрина бензойного алдегида с дисаха- ридом гентиобиозой: С6Н3 — СН — О — C12H2iO10. CN В настоящее время бензойный алдегид получают из хлористого бензилидена C6H5'CHC12 нагреванием его с разбавленной серной кислотой или известковым мо- локом, а также и из хлористого бензила C6H5'CH2C1 при кипячении его с водой в присутствии азотносвинцовой или азотномедной соли; последние соли действуют как окислитель; без них получился бы спирт C6H5'CH2 (ОН) . Вместо названных со- лей применяют иногда слабый раствор NaOH + Na2Cr207. Бензойный алдегид — бесцветная, сильно преломляющая свет жидкость приятного горькоминдального запаха с т. кип. 179 С и уд. в. 1,05 при 15 С, затвердевает при —13,5 С. Мало растворим в воде, хорошо — в спирте и эфире. Подобно другим алдегидам он восстановляет аммиачный раствор окиси серебра, реагирует с фук- сино-сернистой кислотой, фенил-гидразином и гидроксил-амином. Настолько легко окисляется, что хранить его нужно в хорошо закрытых (лучше — запаянных) сосу- дах; если же оставить его на воздухе, например на часовом стекле, то уже ми- нут через 10 он начнет выделять кристаллы бензойной кислоты. Полимеров для него неизвестно. С аммиаком дает гидро-бенз-амид: ЗСбН5СН:0 + 2NH3 = (C6H5CH)3N2 + 3H20. Формула строения гидро-бенз-амида: q,Hb-CH:NCH N:CH^H5. С6Н5 Известны два стереоизомерных бенз-алдоксима: ос-оксим с т. пл. 35 С и р- оксим с т. пл. 126 С: a)CeH, —C-H н flC,H, — C-H; ' !! II OH — N N —ОН в жирном ряду известны только (3-оксимы (или син-оксимы) ; они отличаются от а-оксимов (иначе анти-оксимов) способностью терять легко воду и давать таким образом нитрилы С6Н5 CN; такой реакции способствует близкое соседство гидро- ксила и атома водорода, чего нет у а-оксимов.
р-Бензалдоксим получается при действии соляной кислоты на ос-оксим. Бензойный алдегид, как и другие ароматические алдегиды, легко конденсирует- ся с ди-метил-анилином и с фенолами, превращаясь в производные трифенил- метана: СбН5СН:0 + 2СбН5ОН = СбН5СН (СбН4ОН) 2 + Н20 При действии хлора бензойный алдегид превращается в хлористый бензоил СбН5'С0С1; жидкость с т. кип. 194 С. При действии озона на смесь бензойного алдегида с уксусным ангидридом полу- чается перекись бензоила СбН5'СО'0'0'СО'СбН5. Она же легко получается при дейст- вии СбН5'С0С1 на Н202. Свойства бензойного алдегида К смеси 5 капель фенил-гидразина и 5 см3 Н20 приливают 3 капли ледяной ук- сусной кислоты; затем сюда же —2 капли СбН5'СН:0 и взбалтывают. Сначала полу- чается молочная муть, которая скоро превращается в хлопчатый осадок гидразо- на. К аммиачному раствору окиси серебра прибавляют две капли бензойного алдеги- да ; при слабом нагревании образуется серебряное зеркало. КЕТОНЫ Кетоны отличаются от алдегидов большею стойкостью по отношению к слабым окислителям, а потому они не способны восстановлять аммиачный раствор окиси серебра. Энергичные окислители, как например, хромовая смесь, окисляют их с образованием кислот с меньшим числом атомов углерода, чем было в кетоне. При этом распадение кетона происходит между карбонилом и радикалом (Попов, 1874 г., и Вагнер, 1884 г.). Простые кетоны дают при окислении лишь две кислоты: так, ацетон СН3'СО'СН3 дает на счет СН3СО — кислоту уксусную, а на счет остав- шегося радикала СН3 — муравьиную или продукт ее дальнейшего окисления — ки- слоту угольную; ди-этил-кетон С2Н5СОС2Н5 дает пропионовую С3Нб02 и уксусную С2Н402. Если же радикалы, связанные с карбонилом, различны (кетоны смешанные), то получаются две пары кислот, потому что при распадении кетона группа СО ос- тается связанной то с одним радикалом то с другим; например из этил-изобутил- кетона С2Н5'СО'СН2'СН (СН3) 2 получаются пропионовая С3Нб02 и изомасляная С4Н802, а также уксусная С2Н4О2 и изопропил-уксусная С5Н10О2. Преобладание той или другой пары кислот зависит от строения и величины радикалов. Если один из радикалов будет СН3, то он по преимуществу окисляется с карбонилом, образуя кислоту ук- сусную; пинаколин представляет исключение из этого правила (Вагнер). С аммиаком кетоны реагируют так же, как и ароматические алдегиды: 3R2CO + 2NH3 = (R2C)3N2 + 3H20 Эти соединения имеют характер третичных оснований. При нагревании с кисло- тами они распадаются вновь на свои компоненты. Вероятно и при кетонах в пер- вую фазу действия аммиака образуется продукт его присоединения, который уже затем теряет воду и аммиак. И действительно, при действии жидкого аммиака на ацетон (СН3)2СО при —65 С получается кристаллический продукт состава C3H9ON, вероятная формула которого такая: (СН3) 2С (ОН) NH2 . По сравнению с алдегидами, кетоны вообще менее способны к превращениям. По- лимеры для них неизвестны, но продукты конденсации получаются легко. У кетоксимов нередко замечается следующая интересная перегруппировка (бэк-
мановская), например при действии на них хлористого ацетила: R-C-R' RC-OH R-CO М —► II —> I N-OH N-Rf NH>R\ т. е. в результате получается амид кислоты RCO'NH2, в аминной группе кото- рого атом водорода замещен на радикал; в первой же стадии перегруппировки происходит обмен местами у гидроксила и радикала. Простейший кетон — ацетон или диметил-кетон СН3'СО'СН3 — находится в продук- тах сухой перегонки дерева и получается одновременно с древесным спиртом из древесного уксуса; для очищения от примесей (СН3'ОН) продажный ацетон перево- дят , в кристаллическое соединение с NaHS03. Кроме того ацетон получается при сухой перегонке уксуснокальциевой или бариевой соли. Находится в небольшом количестве в нормальной моче; в некоторых патологических случаях количество его в моче значительно увеличивается (ацетонурия). Получение ацетона В металлической реторте, соединенной с холодильником и приемником, нагрева- ют (сначала слабо, а под конец сильнее) на большой горелке 100 г обезвоженно- го уксуснокислого бария. Собравшийся в приемнике продукт реакции из вюрцев- ской колбы перегоняют, собирая в пределах 55-53,5 С. Выход — 15 г. Получение ацетона в пробирке В пробирке с отводной трубкой накаливают уксуснокальциевую соль. Конец трубки погружают в другую пробирку с водой. Но окончании реакции фильтруют и к фильтрату приливают раствор иода в KI + NaOH; получается йодоформ: СН3СОСН3 + 3I2 + 4NaOH = CHI3 + CH3COONa + 3NaI + 3H20 Ацетон — бесцветная легкоподвижная жидкость, характерного запаха и острого вкуса, кипящая при 57,5 С. С водой, спиртом и эфиром смешивается во всех от- ношениях. Марганцовокалиевая соль на холоду не окисляет его, а хромовая смесь дает уксусную и угольную кислоты. С фуксиносернистой кислотой дает красно- вато-фиолетовое окрашивание. При действии иода в присутствии щелочи образует йодоформ. Эта реакция служит и для качественного и для количественного опре- деления ацетона. Хлор дает продукты замещения. При нагревании ацетона с СН31 в присутствии КОН или NaNH2 получается гексаметил-ацетон: (СН3) 3С-СО-С(СН3) 3 . Свойства ацетона a) Взбалтывают 6 см3 ацетона с равным объемом очень концентрованного рас- твора NaHS03; получается кристаллическое соединение, в избытке воды раствори- мое. b) К фуксиносернистой кислоте прибавляют несколько капель ацетона: красно- вато-фиолетовое окрашивание. c) К водному раствору ацетона прибавляют кристалл иода и понемногу едкой щелочи; при подогревании образуется желтый осадок йодоформа. Ацетон обнаруживает большую склонность к реакциям конденсации. Так, от дей- ствия щелочей, газообразной НС1, конц. H2S04 несколько частиц его вступают, во взаимодействие с выделением воды; при этом получаются непредельные кетоны. При конденсации двух частиц ацетона выделяется одна частица воды и получается окись мезитила: СНЗЧ СИа 3\сО + СН3-ССкСН3= 3\с:СН-СО*СН3 + Н30, СН/ СНз
При выделении двух частиц воды из трех частиц ацетона получается форон: /СН3 CO(CHs)a /CH:C(CH3)S СО/ + = СО<Г +2Нг0. ХСН3 СО(СН3)2 VCH:C(CH3)., Если действовать на ацетон холодным раствором NaOH, то получается продукт алдольной конденсации — кетоно-спирт: СНзч х^ОН)-СН3-СО-СН3. сн/ Когда три частицы ацетона теряют ЗН20, то получается мезитилен: 3(СН3)2СО = ЗН20 + СбН3(СН3)з. Последняя реакция служит примером перехода от соединения жирного ряда к ароматическому). Мейервейн, пропуская диазометан в ацетон, содержащий 10—15% воды, получил днметил-этилен-оксид н метил-этил-кетон. Без воды реакция не идет; ее он счи- тает катализатором. При взаимодействии азот выделялся сейчас же. Так объясня- ется эта реакция: сначала идет соединение ацетона с диазометаном СН3. .N СНК .О N >С:0 + СН,2/Л - >С< СН/ NN СН/ СН2 —N Затем наступает разложение полученного продукта с выделением азота н полу- чается окись: CHj4 /0 —N CHj4 70 СН3ч О сн/ чсн*— n сн/ чсн2— сн/ хсн2 Переход второго продукта в метил-этил-кетон СН3—СО—СН2—СН3 связан с переме- щением радикала СН3. Ацетон применяется как растворитель при получении бездымного пороха, для синтеза каучука, для получения хлороформа, йодоформа, сульфонала, ионона и для растворения ацетилена. Сульфонал с 3\г/ * 2 5 сн/ xso2c2h5 получают так: при действии соляной кислоты на смесь ацетона с этиловым меркаптаном получается меркаптол, т. д. продукт конденсации названных ве- ществ : СНЗХ HS*C2H& CHS4 /S-CjjHg )СО+ = )с< +Н20; сн3х hs*c£h5 сн/ хсс2н& последний при окислении марганцовокалиевой солью присоединяет четыре атома кислорода и превращается в сульфонал. Сульфонал образует бесцветные, без вку- са и запаха, листочки, трудно растворимые в холодной воде, легче в горячей, а еще легче в спирте, плавится при 126 С. Применяется как усыпляющее средство. Камфора CioHi60 относится к кетонам с замкнутой группировкой углеродных ато- мов; она имеет близкую связь с терпенами, а следовательно и с цимолом; так, образуется она при окислении камфена, а при перегонке с фосфорным ангид- ридом превращается в цимол. Кетонныи характер камфоры доказывается следующими реакциями: a) при восстановлении образуется борнеол — спирт вторичный, b) с гидроксил-амином получается кристаллический камфор-оксим,
с) с РС15 образуется двухлористая камфора Ci0Hi6Cl2. Формула строения камфоры такова: СН3 —С(СН3) —СО С(СНЛ сн, сна—сн — Камфора известна в трех стереохимически изомерных формах: двух деятельных и одной недеятельной. Наиболее изучена правая, или японская, камфора. Она полу- чается при перегонке с водой измельченных частей камфорного лавра. Искусст- венно может быть получена так: присоединением к пинену НВг получают бромгид- рат пинена Ci0Hi7Br; последний при действии магния превращается в магний-бром- органическое соединение CioHiv'MgBr, которое с кислородом дает CioHiv'OMgBr; a это соединение с НС1 дает борнеол (смесь изомеров) CioHiv'OH; борнеол же, как вторичный спирт, при окислении превращается в камфору СюН^О. Один из применяемых в технике способов получения камфоры следующий. Нагре- вают скипидар (пинен) с безводной щавелевой кислотой; получается эфир борнео- ла; его обмыливают известью и полученный борнеол окисляют в камфору хромовой смесью: СН — С(СН3) = СН СН2 — С(СН3) — СН(ОН) СН2 — С(СН3)—СО \ с<снл С(СНа)а С(СНД СН3-СН ■СН. СН,—СН СНЧ СНЙ — СН< СН, Пинен Борнеол Камфора Другой фабричный способ получения камфоры состоит в следующем. Присоединяя к пинену хлороводород, получают искусственную камфору Ci0Hi6HCl; нагревая по- следнюю с фенолятом свинца, получают камфен: 2CioHi7Cl + (СбН50)2РЬ = РЬС12 + 2СбН5ОН + Ci0Hi6 Камфен иногда прямо окисляют в камфору: CioHi6 + О = СюН1бО, а чаще переводят его в эфир или уксусной кислоты или муравьиной нагреванием камфена с названными кислотами в присутствии катализаторов; например при му- равьиной кислоте катализатором служит фталевый ангидрид: CioHi6 + НСООН = HCOOCioHiv. Эфир затем обмыливают и получают изоборнеол: НСООС10Н17 + NaOH = HCOONa + HCOOCi0Hi7. Наконец окислением изоборнеола получают камфору: HCOOCioHiv + О = Н20 + CioHi60. Камфора образует бесцветные прозрачные гексагональные кристаллы, возгоняю- щиеся уже при обыкновенной температуре. Т. пл. 177 С, т. кип. 209 С. В воде растворяется очень трудно, в спирте и эфире легко. Спиртовый раствор ее вра- щает плоскость поляризации вправо. При окислении камфоры азотной кислотой по-
лучается двуосновная камфорная кислота C8Hi4 (COOH)2. Около 2/3 добываемой кам- форы идет на приготовление целлюлоида. Получение камфоры из камфена Три стадии проходит этот опыт: 1) получение из камфена уксусного эфира изоборнеола, 2) обмыливание этого эфира для выделения изоборнеола, 3) окисление изоборнеола в камфору. 1) Смесь 20 г камфена, 50 г ледяной уксусной кислоты, 1 г конц. H2S04 и 1 г Н20 тщательно перемешивают и оставляют на сутки при обыкновенной температуре. Затем приливают к смеси воду, всплывший слой эфира отделяют при помощи дели- тельной воронки, промывают несколько раз водой и сушат на СаС12. Перегоняют под уменьшенным давлением. При 12 мм до 95 С отгоняется камфен, а от 95 до 103 С перегоняется эфир. Выход — 24 г. 2) Раствор 20 г эфира изоборнеола в 35 г спирта с 8 г КОН кипятят в течение часа на водяной бане с обратным холодильником. Затем выливают в холодную во- ду, причем изоборнеол выделяется в виде полутвердой бледножелтой массы; ее в течение двух часов перебалтывают с водой; полученный белый кристаллический продукт отсасывают, промывают водой, отжимают и сушат на неглазурованной та- релке. Выход — 15 г. Очищенный кристаллизацией из нефтяного эфира плавится при 212 С. 3) 15 г неочищенного изоборнеола медленно малыми порциями при постоянном помешивании вносят в смесь 30 г НЫОз уд. в. 1,4 и 6 г НЫОз уд. в. 1,5. Так как при этом выделяются окислы азота, то работать надо под хорошей тягой. По- лучается желтоватая маслообразная смесь камфоры с HN03. Перемешивание продол- жают еще около получаса и затем медленно выливают на лед. Получают камфору в виде белых комков. Ее перегоняют водяным паром, прибавив предварительно сла- бого раствора 2 г NaOH и 2 г Кмп04. Трубка холодильника должна быть широкая. В случае закупорки трубки кристаллами их нужно проталкивать стеклянной палоч- кой. Кристаллы отделяют и сушат на тарелке. Выход — 12г. Т. пл. 172—173 С. Свойства камфоры Бросают маленький кусочек камфоры на воду; ои сейчас же приходит в быстрое вращательное движение. Объясняется это явление различной упругостью пара на разных поверхностях кристалла камфоры. Присутствие следов жира на поверхности воды останавливает движение: так, если взять металлическую шпильку и, проведя ею по волосам головы, опустить в воду, иа которой вращается кристаллик камфо- ры, то движение сейчас же прекращается. Поэтому предназначенный для опыта кристалл брать пальцами нельзя: на них всегда есть жир. Кроме камфоры известен ряд кетонов, имеющих замкнутую группировку углерод- ных атомов, как то: ментон CioHi80, пулегон СюН^О — изомер камфоры, карвон CioHi40 и др. Формулы строения их следующие: СНа — СН(СН3) — СНЙ СН3 — СН(СН$) ~ СН.> СН — С{СНа^ - СО ! ! ! I - [ | СНа- СН СО СНЯ — С СО СН2^СН СН* ! II I СНз - СН — СН3 СН» - С - СН, CHft-Cz: СНа Ментон Пулегон Карвон Оии стоят в близком отношении к терпенам и потому называются терпенными ке- тонами.
Ионон Ci3H2oO получается при кипячении изомерного с ним псевдо-иоиона с сла- бой H2S04 или Н3Р04; а псевдоионон есть продукт конденсации цитрала с ацетоном при посредстве едкого барита: CioHi60 + С3НбО = Н20 + Ci3H20O. Вместо барита применяют C2H5'ONa. Ионон — маслообразная жидкость с т. кип. 123—128 С при 12 мм. Пахнет фиал- ками и идет иа приготовление духов. Кроме ацетона конденсируют с цитралом и другие кетоны, но лишь те, которые содержат радикал СН3'СО—; получают таким образом гомологи ионона также с за- пахом фиалки; однако продукт конденсации цитрала с ацетофеионом CH3'CO'C6H5 уже лишен этого запаха. Штаудингер при действии цинка на эфирный раствор хлорангидридов галогено- кислот получил соединения, содержащие, как и кетоиы, карбонил, но стоящий в связи с двувалентным радикалом, и назвал их кетенами: (СбН5)2СС1СОС1 + Zn = ZnCl2 + (СбН5)2С:СО. Дифенил-кетен с водой дает дифенил-уксусную кислоту, а с НС1 — ее хлоран- гидрид. Простейший кетон СН2:СО образуется под влиянием раскаленной платиновой про- волоки из уксусного эфира, ацетона, уксусного ангидрида, а также при действии цинка на бромангидрид бромоуксусной кислоты СН2Вг' СОВг. Это — газ, дающий с Н20 уксусную кислоту, с С2Н5'ОН — ее эфир. (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Ликбез ЛЮБОПЫТНЫЕ ФАКТЫ О ГРИБАХ Роберт Хофрихтер (окончание) СТАРЫЕ ЗНАКОМЫЕ И СОМНИТЕЛЬНЫЕ ДРУЗЬЯ ...ядовитый это гриб или нет? Захватывающий вопрос... Мы увидим, что существует великое множество по- граничных случаев, когда трудно определить разни- цу между съедобным и ядовитым грибом. Так, напри- мер, некоторые грибы, вызывающие желудочно- кишечные расстройства, хорошо переносятся отдель- ными людьми - я говорю, правда, грубовато, о лю- дях с лошадиным здоровьем и дублеными желудками... Лотар Кригльштайнер Из предыдущих глав мы уже знаем, что наши отношения с грибами имеют весьма и весьма почтенный возраст. Как и все многолетние отношения, они тоже подвер- жены превратностям судьбы: если раньше мы были готовы дать голову на отсече- ние, что доверие и симпатия никогда не иссякнут, то по прошествии времени вдруг в ужасе застываем перед тем фактом, что, оказывается, все давно измени- лось и о прежнем доверии уже не может быть и речи. Близкий человек превратил- ся в чужака, показав те стороны своей личности, о которых мы прежде даже не подозревали. То, что верно для человеческих отношений, верно и для взаимоотношений с грибами. В нашем милом микологическом кругу знакомств в последние годы обна-
ружилось, что некоторые старые друзья оказались ядовитыми и весьма неприятны- ми субъектами. Виной этой драмы в наших отношениях с грибами стал прогресс науки. Микологи все лучше и лучше понимают связь между грибницами и плодовыми телами. Расши- ряются и наши представления о таинственном подземном мире сплетений гиф. Ста- новится ясно: многое из того, что нам встречается, оказывается не таким, как мы думали раньше. Друг-гриб сам заботится о том, чтобы мы отказались от ста- рых убеждений и от того, что «все всегда делали». Дело в том, что и в отноше- ниях с грибами очень важно время от времени менять старую колею. Надо прини- мать новшества и подчас навсегда прощаться с прошлым. Тихий убийца - тонкая свинушка Один из грибов, наглядно подтверждающих такое положение вещей, - свинушка тонкая с ее коричневой шляпкой с завернутыми краями. Было давно известно, что этот образующий эктомикоризу гриб живет в симбиозе со многими лиственными и хвойными деревьями и что употребление его внутрь в сыром виде, из-за действия содержащихся в нем гемолизинов и гемагглютининов, может привести к тяжелому, иногда смертельному отравлению, сопровождающемуся рвотой и поносом. Тем не менее, в отварном виде он всегда считался съедобным. Начиная с 60-х годов стали накапливаться данные о том, что после его употребления в пищу могут происходить необъяснимые случаи отравления. Несмотря на это, потребовалось еще много лет, чтобы любители грибов и широкая публика, наконец, обратили внимание на эту опасность, а в определителях грибов появились соответствующие предостережения. Свинушка тонкая. В моем детстве свинушки повсеместно считались съедобными грибами. Некоторые знатоки ценили их выше белых, так как свинушки ароматнее и из них можно было готовить блюда, не уступающие по вкусу гуляшу. Мы сейчас можем исходить из того, что многие из тех, кто наслаждался этим блюдом, умерли, причем ни род- ственники, ни врачи не догадывались об истинной причине их смерти. Дело в том, что тонкая свинушка - тихий и молчаливый убийца, она работает медленно,
но верно, и убивает не сразу, а спустя месяцы, а иногда и годы после употреб- ления ее в пищу. Только в 1971 году в Ганновере при лечении двух пациентов коллективу врачей удалось установить механизм такого отсроченного отравления. Ученые тогда вступили в неизведанную область, потому что действие свинушки оказалось совершенно отличным от действия других ядовитых грибов. Только бла- годаря этой особенности свинушке долго удавалось сохранять личину безвредного и даже вкусного гриба. Синдром отравления тонкой свинушкой возникает после многократного употребления гриба в пищу. Заболевание вызывается токсином не непосредственно, а вследствие формирования аллергена, который приводит к об- разованию в крови больного антител. Если это происходит, то комплексы «анти- ген - антитело» откладываются в эритроцитах, что приводит к их разрыву и на- ступлению гемолитической анемии, которая, в конце концов, может привести к смерти пациента. Туманные свойства дымчатой и других говорушек Я очень хорошо помню, что во времена моей юности опытные грибники в конце лета и в начале осени охотно собирали говорушки, грибы рода Clitocybe. В от- ношении говорушек тоже постепенно накапливались данные о том, что употребле- ние в пищу грибов этого рода и родственных ему групп может вызывать серьезные проблемы со здоровьем из-за содержания в некоторых из них мускарина. Проблема заключается в том, что грибник часто не способен определить, какая именно пе- ред ним говорушка - съедобная или ядовитая. Дымчатая говорушка (Clitocybe nebularis). Этот род охватывает большое количество видов, из которых в одной только Ев- ропе встречается более пятидесяти. Отличить их друг от друга может только специалист, и то лишь с помощью тонкого молекулярно-биологического анализа, так как границы этого рода очень размыты. К говорушкам, таким образом, отно- сится в полной мере все, что было сказано о маленьких коричневых грибах: лю-
бителям не следует прикасаться к средним и крупным белым грибам с окраской пластинок от белой до желтой. То же самое касается и грибов, темнеющих на срезе: часто образующий кольцевые группы гриб дымчатая говорушка (Clitocybe nebularis), который в народе называют шапкой-невидимкой, при употреблении в пищу хорошо переносится многими людьми, но в некоторых случаях может вызвать тяжелое желудочно-кишечное расстройство. Из говорушек был выделен токсичный и термостабильный яд небулярин. По этому поводу специалист-миколог Лотар Кригльштайнер замечает: «Дымчатая говорушка часто приводит к отравлениям, хо- тя некоторые люди неплохо ее переносят. Я советую не брать ее ни в коем слу- чае» . Рядовка (Ritterling) не всегда ведет себя по-рыцарски Богатые видами роды, включающие в свои ряды мрачных героев, не ограничива- ются одними только говорушками. Есть, например, грибы рода Tricholoma, 50 ви- дов которого встречаются в одной только Европе (всего в мире насчитывают бо- лее 200 видов рядовок). Очень многие из них подозреваются в высокой ядовито- сти, некоторые и в самом деле ядовиты, а есть виды, которых надо просто бо- яться, например рядовка тигровая. Рядовка тигровая (слева) и зеленушка (Tricholoma equestre). Примером того, как могут изменяться взгляды на пищевую ценность «отличных грибов», служит отношение к зеленушке, которой в прежние времена были завале- ны лотки грибных рынков. Больше десяти лет назад даже в серьезных книгах, на- писанных ведущими микологами, этот гриб называли съедобным и очень вкусным. Теперь же в информационном бюллетене для врачей можно прочесть следующее: «Во Франции период между 1992 и 2000 годами после употребления в пищу известного у нас под названием зеленушки дикорастущего гриба Tricholoma equestre тяжело заболели двенадцать человек, трое из которых скончались... Исследования фран- цузских ученых указывают на то, что у восприимчивых лиц этот гриб может вызы- вать рабдомиолиз». Рабдомиолизом врачи называют разрушение поперечно- полосатой мускулатуры - то есть скелетных мышц, сердечной мышцы и диафрагмы. Ученые исходят из того, что у некоторых людей существует генетическая пред- расположенность к заболеванию, в этом случае грибы, которые они употребляют в пищу, проявляют свои патогенные свойства. Этот пример наглядно показывает, что мы не всегда можем доверять даже нашим старинным и, казалось бы, безвред- ным друзьям.
Моховики и их коварный гость Друг моей юности, который любил ходить по грибы в конце лета и осенью, предпочитал вид трубчатых грибов, который было невозможно спутать ни с одним ядовитым грибом, - он собирал пестрые моховики. Обычно стараются срезать мо- лодые плотные экземпляры, обладающие сильным, слегка кисловатым грибным вку- сом. Все знали, что старые плодовые тела этих грибов размягчаются и расплыва- ются , и поэтому оставляли их на месте. Тем не менее и эти грибы не вызывали никаких подозрений. Так продолжалось до тех пор, пока один чешский миколог не выдвинул против моховика тяжкое обвинение: паразитический аскомицет Hypomyces chrysospermus, так называемая золотистая плесень, заражает моховик самое позднее тогда, когда на ворсистой шляпке образуются трещины. Опытные грибники знают, что такие трещины у моховиков - вполне обычное явление. Следствием об- народования информации о золотистой плесени стала возросшая неуверенность грибников и ожесточенная перепалка в интернете, но сбор грибов - занятие в высшей степени эмоциональное. На данный момент эти сведения включены лишь в небольшое количество популярных определителей. Моховик трещиноватый (пёстрый). Проблема заключается в следующем: продукты обмена веществ золотистой плесе- ни ядовиты, а кроме того, есть подозрение, что они провоцируют рост злокаче- ственных опухолей. Моховики часто служат приютом для коварного гостя, и чело- век, съедающий этот зрелый и безвредный гриб, невольно принимает внутрь и яд золотистой плесени. Что делать? Специалисты советуют брать только юные плодо- вые тела. Шампиньоны - конец долгих и счастливых отношений? В молодости моя микологическая картина мира была устроена очень просто: су- ществует чудесная группа грибов, растущих в лугах, полях, лесах и даже в на- ших приусадебных садах. Если они растут, то растут массово. Все эти грибы вы- глядят словно сошедшими с иллюстраций грибных определителей. Agaricus, или,
как его по-французски называют, шампиньон, является одним из самых известных и любимых съедобных грибов. Для специалистов по здоровому питанию шампиньон - это звезда грибного царства: содержание жира в нем меньше 1 %, белка всего 4 %, но зато в этом белке много незаменимых аминокислот, кроме того, шампиньон богат витаминами К, D, Е и В, а также ниацином и такими минеральными вещест- вами, как калий, железо и цинк. Да это же просто король здорового, обезжирен- ного и безбелкового питания! Правда, я еще в детстве понял, что во вкусовых качествах будущего плодового тела решающую роль играет место роста мицелия. Так, однажды я нашел сказочно великолепные шампиньоны вблизи крестьянского хутора. Как я радовался! Радость продолжалась ровно до того момента, когда я бросил эти шампиньоны на сково- родку . Мне показалось, что квартира превратилась в компостную яму, так сильно завоняло в ней коровьим навозом. Причину я вычитал в одной умной книжке: «Шампиньоны являются сапробиотическими обитателями почвы (также и унавожен- ной) или компоста, встречающиеся в лесах, лугах, в садах и степях». Очевидно, шампиньоны обладают склонностью впитывать ароматы окружающей их почвы. Это стало для меня большим открытием, хотя я уже тогда считал себя знатоком шам- пиньонов . Белые мухоморы в стаде шампиньонов Мои родители с младых ногтей настойчиво внушали мне, что сбор шампиньонов может стоить мне жизни, если я не научусь достоверно отличать их от других грибов, а самое главное, от их смертоносного двойника - белого мухомора. Род- ная сестра этого монстра - бледная поганка - имеет зеленоватый оттенок, но белый мухомор на самом деле девственно белый. Плодовые тела шампиньонов и бе- лых мухоморов издалека вообще практически неразличимы. Для различения их надо внимательно рассматривать вблизи. Являются ли пластинки снежно-белыми (мухо- мор) или имеют коричневатый или розоватый оттенок (шампиньон)? Имеет ли гриб неприятный запах (мухомор) или приятно пахнет анисом (шампиньон)? Для того чтобы я научился различать эти грибы, родители с самого нежного возраста, с восьми лет, начали брать меня с собой. И они действительно научили меня в ка- ждом случае внимательно рассматривать грибы, прежде чем их срезать! Во многих руководствах говорится, что белые разновидности мухоморов встречаются только в определенных местах и только в определенные времена года, но я лично два раза натыкался на единичные мухоморы, растущие среди шампиньонов. Именно мас- совое скопление тех или иных грибов приводит к ошибочному допущению, что сре- ди такого количества добрых молодцев не может затесаться враг. Почему желтокожий шампиньон называют ядовитым белым грибом Сами же шампиньоны разочаровали меня за много лет не только запахом навоза. Я до сих пор хорошо помню, как поразил меня в десятилетнем возрасте тот факт, что не все шампиньоны являются хорошими грибами: желтокожий шампиньон называ- ют также ядовитым белым грибом. Это воплощенное зло в белых одеждах невинного ангела. Я узнал, что желтокожий шампиньон в местностях, где он часто встреча- ется и нагло высовывает из земли свою голову рядом с луговыми шампиньонами, оказывается самой частой причиной грибных отравлений. Согласно описанию, дан- ному в одном медицинском словаре, «через 2-4 часа, намного реже через 6 часов возникают тошнота, рвота, понос и схваткообразные боли в животе; симптомы эти продолжаются много часов кряду; в редких случаях наблюдают также головокруже-
ние и покраснение лица». Но нет никакой необходимости испытывать эти муки. Ядовитый гриб очень легко отличить от съедобного собрата, так как желтокожий шампиньон отчетливо пахнет карболовой кислотой. Со временем я как-то смирился с карболовым вонючим шампиньоном. В конце концов, род Agaricus включает более 200 видов или даже больше, из которых в наших широтах встречаются только 60. Одна паршивая овца в стаде из 200 голов - это пустяк, думалось мне. Но как быть, если хорошо знакомый злодей, желтокожий шампиньон, является лишь одним из длинного списка подобного сброда, своих многочисленных сороди- чей, не уступающих ему в злодействе? В этом списке окажется гриб с таким труднопроизносимым научным названием, как Agaricus praeclaresquamosus, есть там еще и Agaricus pilatianus, Agaricus phaeolepidotus или Agaricus romagnesii. Эти коварные создания грибного царства определяются по ножкам и основанию, кроме того, в месте надавливания на тело гриба появляются желтова- тые пятна. Так что моя юношеская радость по поводу однородности мира шампинь- онов несколько угасла перед лицом коварства некоторых представителей этого славного рода. Агаритин - канцероген или лекарство от рака? Наверное - и это по-настоящему страшно, - справедливо и то и другое. Неко- торое время тому назад в мире исследователей шампиньонов появилось новое сло- во - агаритин. Оно одновременно пугало и восхищало. Агаритин - это содержа- щееся во всех шампиньонах вещество или, точнее, образующиеся из него в про- цессе переваривания продукты расщепления, которые могут, как считали исследо- ватели , производить канцерогенный эффект. Другие ученые обнаружили, что ага- ритин оказывает противоопухолевое действие и способен уничтожать злокачест- венные клетки при лейкозах. Что прикажете делать? Чтобы разобраться в этих противоречивых сведениях, я беседовал со многими специалистами-микологами, расспрашивая их о свойствах агаритина. Лотар Кригльштайнер заметил по этому поводу следующее: «Я не врач, и по этому пово- ду у меня нет обоснованного мнения, я не могу высказывать собственные сужде- ния. Продукты расщепления агаритина, якобы стимулирующие злокачественное пе- рерождение клеток, в Германии практически не исследуются и не изучаются. Шам- пиньоны считаются съедобными грибами и поступают в продажу без всяких ограни- чений. Агаритин при этом оценивают неоднозначно, но в целом позитивно (благо- даря противоопухолевой и стимулирующей иммунитет активности). Проблемой, ско- рее, являются желтеющие виды; они накапливают тяжелые металлы. Часто все за- висит от того, где, в какой местности их собирают. Ошибочного употребления в пищу желтокожих шампиньонов можно легко избежать, если уметь различать грибы. Безусловно съедобными (пока) считаются краснеющие шампиньоны, в которых, оче- видно, отсутствует агаритин. Когда я был молод, эти грибы в абсолютном боль- шинстве считались съедобными за исключением одного вида, по-настоящему ядови- того . Затем были открыты новые вещества, которые можно назвать скорее вредны- ми, нежели ядовитыми - то есть грань между ядовитыми и съедобными грибами стала во многих отношениях более размытой. Создается впечатление, что в мире скоро вообще не останется съедобных грибов. Вместе с тем мне лично кажется следующее: если бы люди начали изучать другие продовольственные товары с той же тщательностью, что и грибы, то мы в скором времени не стали бы покупать ни клубнику, ни брокколи...» Словацкий миколог Ладислав Хагара говорит, что все шампиньоны содержат ага- ритин, а кроме того, в мире увеличивается количество приятно пахнущих полевых шампиньонов. Не рекомендуется слишком частое и регулярное употребление в пищу сырых грибов из-за канцерогенного и мутагенного действия продуктов расщепле-
ния агаритина, но редкое сыроедение здоровью не вредит. В искусственно выра- щиваемых шампиньонах содержание агаритина, должно быть, довольно низкое. При замораживании грибов содержание агаритина уменьшается на 70 %, при обработке уксусной кислотой - на 90 %, а после длительной термической обработки это ве- щество практически полностью разлагается и исчезает. Специалисты не рекомен- дуют добавлять в салаты сырые грибы, но в остальном шампиньоны совершенно безопасны и бояться их не стоит. Задал я несколько вопросов о любимых шампиньонах и первопроходцу микотера- пии в Германии Францу Шмаусу. Он ответил: «Естественно, ученые пытаются выде- лить все без исключения вещества, содержащиеся в грибах. При этом обнаружива- ются и такие соединения, которые, если рассматривать их изолированно, могут оказаться ядовитыми или вредными. В природе, точнее, в грибах эти вещества не содержатся в чистом виде, не существуют отдельно от других веществ, а, наобо- рот, всегда тесно с ними соединены и связаны. Следовательно, их действие мо- жет как усиливаться, так и ослабляться. Все это в полной мере относится и к чистой форме опасного в таком виде агаритина, содержащегося в шампиньонах. Употребление шампиньонов, насколько нам известно, до сих пор не принесло ни- кому вреда; наоборот, ученые установили, что шампиньон является одним из са- мых богатых источников витамина D. Кроме того, шампиньоны регулируют и гормо- нальный баланс: за счет подавления активности фермента ароматазы они тормозят превращение тестостерона в эстроген, который в избыточном количестве нарушает процессы роста. Это очень важно, в особенности для женщин из группы риска по раку молочной железы, а также для мужчин в возрасте старше 60 лет, которые часто страдают гипертрофией предстательной железы». Тяжелые металлы в дикорастущих шампиньонах Вопрос о том, является ли содержащийся в шампиньонах агаритин вредным или полезным, - спорный. Но зато с уверенностью можно сказать, что в грибах, даже растущих в лесах и полях, содержатся вредные для здоровья тяжелые металлы - кадмий, свинец и ртуть. Эти элементы в немалом количестве выделяются в окру- жающую среду автомобилями и промышленными предприятиями. Грибы же охотно на- капливают тяжелые металлы в своих плодовых телах. Особенно это касается неко- торых восхитительных лесных и полевых шампиньонов. Именно в них тяжелые ме- таллы обнаруживаются в изрядном количестве. Этот яд содержится также и в под- березовиках, каштановых моховиках и белых грибах. В зависимости от видовой принадлежности и места произрастания грибы накапливают ядовитые элементы в различных количествах. По этой причине не следует собирать грибы вблизи про- мышленных предприятий и оживленных автомагистралей, однако мнения любителей грибов в этой связи разделились. Подавляющее большинство не стало по этому поводу сходить с ума и покорилось фатализму, полагая, что мы в принципе все равно не знаем, сколько тяжелых металлов попадает в наш организм другими са- мыми разнообразными путями. Кроме того, многие считают, что тяжелые металлы в грибах связаны с теми частями плодового тела, которые не перевариваются и не усваиваются в кишечнике, а значит, в неизменном виде выводятся из организма. Да, и что прикажете делать с рекомендациями Всемирной организации здравоохра- нения и Немецкого диетологического общества, согласно которым надо съедать не меньше 250 граммов грибов в неделю? В грибной сезон такое количество для на- стоящего грибника просто смехотворно и может служить только как затравка для возбуждения аппетита. Совет же газеты Suddeutsche Zeitung выращивать грибы в культурах на средах, не содержащих тяжелые металлы, едва ли удовлетворит ку- линарные запросы истинных любителей грибов.
Почему в Германии ежегодно 10 000 человек отравляются грибами Кстати, о кулинарных предпочтениях! Наверняка и вы знаете старую кулинарную заповедь - ни в коем случае не разогревать вчерашние грибные блюда. Однако этот совет зародился еще во времена наших прабабушек и не потерял ли он из-за этого свою актуальность? Сейчас мы разберемся в этом вопросе. Осенью, в разгар грибного сезона, начинают распространяться новости о мно- жестве случаев отравлений грибами. Чаще всего виной всему наивность и невеже- ство грибников, но нельзя исключить, что причина отчасти заключается в том, что к нам все чаще приезжают люди из других регионов, где съедобными считают- ся грибы, похожие на наши ядовитые, и это приводит к трагической путанице. Правда, при этом упускают из вида одно важное обстоятельство: существуют ложные отравления грибами. Ложные отравления? Неужели рвота, понос, потрясающий озноб, лихорадка и па- дение артериального давления могут быть «ложными» и мнимыми? Ложное отравле- ние - самое настоящее отравление! Разница заключается в том, что оно вызыва- ется не ядовитыми грибами, такими как мухоморы или поганки, а съедобными, ко- торые мы знаем и любим. Трупные яды и старая мудрость Дело в том, что грибы богаты белками, то есть источниками аминокислот, из которых затем образуются белки нашего организма. Среди этих аминокислот есть и незаменимые, те, которые наш организм не способен синтезировать, а значит, мы должны получать их с пищей. К этим незаменимым аминокислотам относят трео- нин, лизин, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан, метионин, а с недавних пор еще и гистидин. У этих аминокислот есть одно свойство: при не- благоприятных условиях хранения они становятся питательной средой для бакте- рий. В отличие от многих фруктов, вещество которых имеет кислую среду, веще- ство гриба имеет почти нейтральное значение рН, а нейтральная среда способст- вует беспрепятственному размножению бактерий. В процессе бактериального раз- ложения грибов образуются продукты обмена, которые могут оказаться для нас ядовитыми. Значимую роль при этом играют так называемые биогенные амины: они возникают в ходе обмена веществ в микроорганизмах, а также в организмах рас- тений, животных и людей и часто являются предшественниками (или строительными блоками) алкалоидов, гормонов, коферментов, витаминов, фосфолипидов и собст- венно нейромедиаторов. Один из таких биогенных аминов, возникающий при разло- жении грибов, - это кадаверин, который в плане химического строения представ- ляет собой 1,5-диаминопентан, образующийся при микробном разложении белков из аминокислоты лизина. Уже из самого названия следует, что кадаверин - это трупный яд (от лат. cadaver - «труп»). Именно кадаверин отвечает за возникно- вение трупного запаха при гниении умерших организмов. К той же когорте отно- сится еще один биогенный амин, путресцин, и предположительно еще несколько столь же неаппетитных соединений, которые пока еще нами не открыты. Повышен- ная потливость, схваткообразные боли в животе, ощущение переполнения желудка, лихорадка, головокружение, покраснение лица, чувство жара, нарушения кровооб- ращения, озноб и другие неприятные симптомы, таким образом, часто являются следствием не отравления ядовитыми грибами, а следствием употребления в пищу испорченных съедобных грибов. Усвоив только что сказанное, мы лучше поймем старую мудрость относительно нежелательности разогревания вчерашних грибов. В те времена, когда охлаждение
продуктов было куда более проблематичным, чем сейчас, люди поступали правиль- но, что не разогревали скоропортящиеся грибы. Сегодня, в эпоху, когда возмож- но нормальное охлаждение пищевых продуктов, нет ничего плохого в том, чтобы долгое время хранить в холодильнике свежие или только что сваренные грибы. Искусственно выращенный свежий гриб лучше испорченного дикого гриба Вероятно, ложные отравления грибами встречаются столь часто, потому что на рынках продают некачественный товар. На пике грибного сезона рынки и супер- маркеты получают большие партии грибов, собранных в отдаленных местах, и гри- бы эти отнюдь не благоухают свежестью. Лично я предпочел бы свежий искусст- венно выращенный шампиньон или шиитаке из окрестностей Зальцбурга несвежим лисичкам из Молдовы. Бывают случаи, когда грибы доходят до потребителя через несколько недель после сбора! Если такие грибы попадают в торговую сеть, то не стоит удивляться росту числа «отравлений грибами»! Грибное наслаждение для людей с чувствительным желудком Однако употребление в пищу грибов даже наивысшего качества может привести к неприятным последствиям у людей с повышенной чувствительностью. Если большие куски грибных деликатесов непрожеванными попадают в желудочно-кишечный тракт, то у чувствительных людей могут возникнуть вздутие живота, недомогание, рвота и понос. Причиной является одно типичное свойство грибов, которое уже было упомянуто выше: в отличие от животных клеток, клетки грибов обладают клеточ- ной стенкой, но, не в пример растительным клеточным стенкам, грибные состоят не из целлюлозы, а из другого полисахарида, называемого хитином. Это вещество не переваривается, то есть является балластом. Измельчение грибов на мелкие кусочки, употребление за один присест небольших порций и основательное пере- жевывание - это важные меры, которые необходимо принимать, чтобы регулярно наслаждаться грибными блюдами. Многие специалисты советуют сдабривать грибы зернышками тмина или фенхеля, чтобы сделать грибы более удобоваримыми. Кроме того, тот, кто регулярно или просто часто ест грибы, реже сталкивается с та- кими проблемами. Видимо, наш пищеварительный тракт привыкает к грибной на- грузке . Например, я за свою долгую гастрономическую микологическую практику никогда с подобными расстройствами не сталкивался. Сейчас я с благодарностью вспоминаю маму. Она - мне было тогда пять или шесть лет - запрещала мне есть много грибов-зонтиков, поскольку они плохо пе- ревариваются. Как тяжело я тогда воспринимал эти наставления и ограничения! Но сегодня я знаю: в этом было доброе зерно истины. ГРИБЫ КАК ЧУДО-ЛЕКАРСТВО Скепсис, с которым часто и теперь сталкивается ми- котерапия, обусловлен либо незнанием, либо воинст- вующим невежеством. Тем самым нам хотят внушить, что только фармакологическая медицина может ле- чить, а природная медицина должна уступить ей ме- сто , так как давно отслужила свое. Франц Шмаус
Представим себе, что на дворе 3200 год до н. э. Неолит, поздний каменный век, впереди - бронзовый век. В долинах уже пахнет весной. В горах, в Этц- тальских Альпах, на высоте 3208 метров над уровнем моря некий человек решил подкрепиться жареным мясом горного козла и заодно немного отдохнуть. На голо- ве у человека шапка из меха бурого медведя, согревает Этци куртка в продоль- ную полоску из бурого и белого меха. На нем штаны из меховых лоскутов, сшитых жилами животных. Таким образом, для своего времени этот человек одет очень неплохо. Весомую часть его амуниции составляют бронзовый топор, лук, стрелы и кремневый кинжал, а также наплечный мешок и жаровня. На поясе у человека сум- ка, а в сумке довольно интересные вещи. Наш Этци не подозревает о грозящей ему опасности, но у него есть враг, стремящийся лишить его жизни и вниматель- но следящий за беспечным противником. Стрела поражает его в тот момент, когда он намеревается снова отправиться в путь. Враг добивает его сильным ударом камня по голове, а потом бросает на месте труп и всю амуницию. Снег покрывает место произошедшей трагедии, но 5200 лет спустя этот убитый получил имя Этци, став человеком из Тизеньоха, человеком из Хауслабьоха, ле- дяным человеком или Симилаунской мумией. Известен он и под другими именами и прозвищами. Обнаруженная в Этцтальских Альпах мумия стала мировой знаменито- стью. Этци (реконструкция). Грибы Этци События далекого прошлого предстают перед нами так живо, словно они про- изошли только вчера, а содержимое поясной сумки Этци рассказывает еще одну захватывающую историю, историю о грибах. В сумке обнаружены два вида грибов, и один из них - это испокон веков применявшийся трутовик. На трутовике найде- ны следы пирита, то есть второго элемента тогдашней «зажигалки», а гриб бере-
зовая губка, из той же сумки, до сего дня служит не только любимым лекарст- венным средством натуропатов, но и предметом исследования ведущих лабораторий мира. Этот гриб считают вместилищем жизненной силы: если выпить отвар этого гриба, облегчается боль в желудке. Похоже, что он благотворно действует на кожу и помогает бороться с опухолями разных типов. Кроме того, березовая губ- ка обладает противовоспалительными, антибактериальными и противовирусными свойствами, а также эффективна при глистных и других кишечных паразитарных инвазиях. Этот гриб считается эффективным и в наши дни: 100 миллилитров ка- пель, что соответствует концентрату, приготовленному из того количества бере- зовой губки, что находилось в сумке Этци, стоят в интернет-магазине 29,99 ев- ро (включая НДС). Трутовик берёзовый. Ледяной человек носил с собой не флакончик с концентратом березовой губки, а всего лишь ломтик гриба, который висел на кожаном ремешке, как пакетик чая на ниточке. Может быть, этот ломтик прикладывали к ране для остановки крово- течения, а заодно использовали и антибактериальные, антибиотические, свойства гриба? Или Этци опускал ломтик в горячую воду, готовил отвар, а потом пил его? В 2016 году в желудке Этци был обнаружен микроорганизм Helicobacter pylori, и многое говорит о том, что этого древнего человека донимали еще и глисты. Возможно, его мучили боли в желудке и нарушение пищеварения; березо- вая губка служила ему лекарством. Это знание и традиция, которые до сих пор бытуют у саамов, финно-угорского народа, живущего на севере Европы. Гриб чага в народной медицине Когда обнаружили Этци, ученые поначалу считали, что найденный при нем гриб - это Inonotus obliquus, трутовик скошенный, известный среди поклонников на- родной медицины под названием чаги. На первый взгляд этот узловатый нарост на березовом стволе трудно принять за гриб; скорее он похож на какое-то опухоле-
вое образование на дереве. В Сибири, в странах Балтии, а также в Финляндии эти черные наросты издавна применяли как средство от рака. Кроме того, счита- ли, что чага стимулирует иммунную систему, оказывает противовоспалительное действие, а также защищает поджелудочную железу и печень. Действительно, ла- бораторные исследования и опыты на животных подтвердили противоопухолевое действие чаги, но остается вопрос: как это работает? Из скошенного трутовика к настоящему времени было выделено около 200 биологически активных веществ, в том числе полифенолы, тритерпены и полисахариды. Для того чтобы выяснить их изолированное действие, а также действие их совместно друг с другом, требуют- ся весьма трудоемкие и дорогостоящие клинические исследования. Выполнить та- кие исследования в реальности практически невозможно. По этой причине приме- нение грибов в качестве лекарственных средств, даже в тех случаях, когда ле- чебный эффект наблюдают и подтверждают в научных лабораториях, еще долго ос- танется уделом альтернативной медицины и лишь в исключительных случаях будет использоваться в медицине научной. Трутовик скошенный (чага). Гриб связывает свободные радикалы Сибирские шаманы используют чагу в качестве лекарства с незапамятных вре- мен. Шаманы ручаются, что при регулярном приеме настоя этого гриба общее со- стояние здоровья людей улучшается. Действительно чага отличается высоким по- казателем способности связывать свободные радикалы. Чем выше этот показатель, тем больше выражены антиоксидантные свойства вещества или продукта питания. Для зеленого чая показатель этот равен 1300, у сырой моркови - 700, а у высу- шенного порошка чаги - 65 000! Высокое значение показателя означает, что один грамм вещества нейтрализует больше свободных радикалов, которые способны вы- зывать повреждение клеток. В самом деле чага скрывает в себе очень многое! Знаменитый русский писатель, драматург, нобелевский лауреат и критик совет- ского режима Александр Солженицын (1918-2008) писал об этом грибе в романе «Раковый корпус» (сам автор называл его повестью): «Если ты помнишь, бывают
на старых березах такие... уродливые такие наросты - хлебтовидные, сверху чер- ные, а внутри - темно-коричневые... Так вот Сергею Никитичу Масленникову и при- шло в голову: не этой ли самой чагой русские мужики уже несколько веков ле- чатся от рака, сами того не зная?.. Но догадаться было мало, вы понимаете? Надо было все проверить. Надо было многие-многие годы еще наблюдать за теми, кто этот самодельный чай пьет и кто не пьет. И еще - поить тех, у кого появ- ляются опухоли, а ведь это - взять на себя не лечить их другими средствами. И угадать, при какой температуре заваривать и в какой дозе, кипятить или не ки- пятить , и по скольку стаканов пить, и не будет ли вредных последствий, и ка- кой опухоли помогает больше, а какой меньше». Финский национальный поэт и создатель современного литературного финского языка Алексис Киви (1834-1872) тоже писал о чаге, которую в Финляндии называ- ют труднопроизносимым именем Pakuriaapa. В своей самой известной книге «Семе- ро братьев» он писал, что во время войн финские солдаты в качестве заменителя кофе пили настой гриба под названием «чай тикка». Многие ветераны были убеж- дены в том, что смогли пережить войны только благодаря этому грибному напит- ку. Рейши - гриб вечной жизни Если чага - это северный гриб, то азиатским лечебным грибом можно с полным правом назвать рейши. Он считается королем целительно действующих грибов и в китайской народной медицине уже в течение 4000 лет сохраняет свое выдающееся значение как «лин-чжи». У нас этот гриб известен под названием трутовика ла- кированного, и едва ли кому-нибудь пришло бы в голову употребить внутрь годо- валое плодовое тело этого гриба - настолько оно прочное и твердое, горькое на вкус и к тому же покрыто малоаппетитной темнеющей смолистой пленкой. Этот растущий преимущественно на лиственных деревьях вид - его любимым деревом яв- ляется дуб, - вероятно, широко распространен во всем мире, и, как и вообще в биологии, существует проблема его отличия от ближайших родственников - сход- ных форм. Род живущих на древесине грибов Ganoderma представляет собой ком- плекс близко родственных между собой видов. Грибы являются сапрофитами, живу- щими на омертвевшей древесине, или слабыми паразитами, живущими на уже пора- женных болезнями деревьях; однако в повреждении тканей дерева грибы эти за- метной роли не играют. С тем большим вниманием исследуют ученые гриб рейши. Считается, что этот гриб эффективен в лечении злокачественных опухолей, и в традиционной китайской медицине рейши даже называют грибом вечной жизни. Что ж, это благородный титул для благородного гриба. Но в мире грибов есть еще несколько аристократов! ТРЮФЕЛЬ И КОМПАНИЯ У грибов тоже есть общественные классы, над- менные в своей сдержанной аристократической красоте цесарские грибы - тщеславные и само- влюбленные господа - всегда высокомерны, но ни на что не годные. Белые грибы, напротив, разумны и дружелюбны, просты и старательны и скромно одеты. Есть отдельное воинство про- летарских грибов... Есть, конечно, пьяницы и преступники - как же без них. Пьеро Каламандреи
Что бы вы предположили, увидев в осеннем лесу человека, ведущего на поводке свинью? Человек, несведущий в грибах, наверное, подумает, что здесь, вдали от проторенных тропинок, какой-то чудак выгуливает странное домашнее животное, с которым они на пару ломятся сквозь кустарник. На всякий случай такой свиде- тель постарается свернуть в сторону, чтобы избежать непосредственного контак- та. Правда, и хороший знаток грибов постарается отойти в сторону, потому что поймет, что человек со свиньей занят поиском благороднейших обитателей леса - трюфелей. Высокий интеллект свиней и их тонкое обоняние позволяют учуять этот ароматный гриб и помочь хозяину определить место его нахождения. Но, найдя трюфель, свиньи не всегда бывают твердо убеждены в том, что добыча принадле- жит не им, а их хозяевам. Тот, кто хочет сохранить в тайне место произраста- ния трюфелей, поступит разумно, если пойдет за ними не со свиньей, а со спе- циально обученной для поиска трюфелей собакой. Через трещины в почве собаки охотно вытаскивают трюфели наружу, а кроме того, не вызывают удивления и не бросаются в глаза, как свиньи, и любителю этих королевских грибов не придется опасаться, что за ним последуют желающие узнать, где находится заветное ме- сто. Дело в том, что знающий трюфельное место человек может буквально озоло- титься . Несмотря на то что трюфели встречаются по всему миру, они растут, прежде всего, в Северном полушарии. Лучшие экземпляры можно найти в светлых листвен- ных лесах в северном Средиземноморье. Нигде больше не бывают они такими аро- матными, и в богатых трюфелями районах Франции и Италии эти грибы - главные действующие лица осенних праздников с их трюфельными рынками, трюфельными ло- тереями, зваными трюфельными обедами и благодарственными молебнами за богатый урожай трюфелей. О трюфелях, богинях любви и золотом дожде Почитание, которым окружены трюфели, имеет весьма древнюю историю и восхо- дит к временам Римской империи. При этом надо заметить, что древние римляне довольно пренебрежительно относились к грибам и к тем, кто их ел. Грибы счи- тались пищей свиней и бедняков, а состоятельные люди ели их только при край- ней необходимости и только в исключительных случаях. По поводу пищевых привы- чек германцев Плиний злословил, что они варят еду с «желудями и грибами» - эти картины он наблюдал, участвуя в походе Германика за Рейн. Но потом это отношение радикально изменилось. Скоро беднякам было разрешено собирать толь- ко малоценные грибы. Аристократы среди грибов шли на стол только богатым лю- дям. К таким аристократам, естественно, были причислены трюфели. Трюфелям приписывали свойства афродизиаков, и тонко пахнувшие клубни трюфе- лей посвящали богине любви Венере, а римляне, как это было в их обычаях, ис- пользовали древнегреческий миф для того, чтобы обосновать это мнение: Зевс, ненасытный сердцеед, так страстно желал Данаю, что превратил себя в золотой дождь, чтобы оплодотворить молодую женщину. Однако каждая капля дождя, не по- павшая в ее лоно, падая на землю, превращалась в трюфель. Так как томление «старика» не знало пределов, он стал каждый год осенью превращаться в золотой дождь, после которого вырастали трюфели. То, что греки и римляне почитали божественным, в Средневековье считалось воплощением греха, ибо клубень, сотворенный злым дьявольским демоном, так сильно околдовывал разум человека, что отвлекал его от пути истинного. И только после того как трюфели все чаще и чаще стали попадать на папский стол, на их греховность просто закрыли глаза, а афродизиак снова назвали афродизиа- ком, забыв о злых демонах греховности.
Настоящие это трюфели или ложные - вот в чем вопрос Но, собственно говоря, что такое на самом деле трюфель? Это слово возводят к латинскому слову tuber, означающему «шишку» или «клубень». Многие грибы, неродственные трюфелям, называли так только потому, что их плодовые тела рас- полагались под землей, образуя там клубни. В Европе произрастают более два- дцати видов оленьего трюфеля, или элафомицеса (род Elaphomyces), которые хотя и относятся - так же как и истинные трюфели - к аскомицетам, но близкими ро- дичами грибов из рода трюфель (Tuber) не являются. Таким образом, чтобы пре- одолеть расплывчатость, с какой употреблялось слово «трюфель», была произве- дена попытка отграничить друг от друга эти грибы, для чего их разделили на «истинные» и «ложные» трюфели. С точки зрения систематики истинные трюфели принадлежат роду Tuber и поэто- му являются исключением среди съедобных грибов, потому что они, как и сморч- ки, относятся к отделу аскомицетов, одной из двух крупнейших эволюционных ли- ний царства грибов (Fungi). Эти грибы имеют характерные трубчатые структуры размножения, в то время как большинство распространенных съедобных грибов от- носятся к отделу базидиомицетов (Basidiomycota). Молекулярно-генетические ис- следования свидетельствуют о том, что эволюционный центр разветвления рода находился в Северном полушарии, в Европе, что ответвление рода Tuber произош- ло 271-140 миллионов лет назад и что все виды, которые мы сегодня относим к Tuber, подразделяются на пять родственных между собой групп. Т. aestivum и Т. excavatum встречаются только в Европе и Северной Африке, а Т. puberulum, Т. melanosporum и Т. ruf um распространены шире и встречаются в Европе, Азии и Северной Америке. Интернет-портал Index Fungorum называл в конце 2016 года в составе рода Tuber 640 наименований: видов, подвидов, разновидностей и, преж- де всего, синонимов. Сейчас в мире насчитывают 70-75 видов трюфелей, из них в Европе - 32 вида. Tuber excavatum.
Колдовской аромат трюфелей Но почему клубень трюфеля так ароматно пахнет? Причина заключается - и мы уже об этом говорили - в изобретательности, с какой трюфели распространяют свои споры. В отличие от других общеизвестных грибов, которые в распростране- нии своих спор полагаются на ветер или - реже - на воду, трюфели пользуются для этого услугами животных, которые вместе с плодовыми телами проглатывают и споры, а затем выделяют их через прямую кишку на расстоянии нескольких кило- метров от места поедания. Спрятанные в почве клубни должны сильно пахнуть, чтобы получить возможность воспользоваться «транспортными услугами» животных, и благодаря этому их свойству сложилось множество легенд о колдовском, возбу- ждающем страсть аромате трюфелей. Феромоны трюфелей сводят с ума кабанов, со- бак , людей и жуков. Фактически в разных трюфелях содержатся бесчисленные - в зависимости от места произрастания и времени года, - испускающие заманчивые ароматы вещества. Справедливость этого утверждения не подлежит обсуждению и давно известна. Дело в том, что молекула, играющая решающую роль в возникно- вении ароматов и запахов трюфеля, - одна из самых распространенных в мире мо- лекул. Речь идет о преимущественно биогенном, содержащем серу веществе, кото- рое в огромных количествах выделяется в атмосферу. Это вещество образуется фитопланктоном и придает воздуху своеобразный морской запах. Им же пахнет на наших кухнях, когда мы готовим выпечку, капусту или морепродукты. Это вещест- во содержится в вагинальном секрете самок золотистого хомячка, а также отчас- ти определяет запах выдыхаемого человеком воздуха - за него отвечают анаэроб- ные бактерии, живущие в полости рта. Речь идет о сравнительно простом вещест- ве, о содержащей атом серы молекуле с формулой (CH3)2S. Вещество это называ- ется диметилсульфидом. Эксперименты французского химика Тьерри Талу уже давно показали, что сви- ней, собак и даже трюфельных мушек привлекает не собственно феромон, а соче- тание нескольких простых пахучих веществ, производных все того же диметил- сульфида. Но разве не могут простые вещи быть великими? Почему бы нам не со- хранить миф о «любовном клубне», очаровательный восточный миф, золотыми бук- вами вписанный в культурную историю человечества? Аромат трюфеля столь силен и необычен, что его можно передать даже сырому яйцу, как сообщает контролер качества грибов из кантона Цюрих Гуго Ф. Риттер. Для этого надо на кусок материи положить трюфель, поместить его в сосуд, а потом уложить туда несколько яиц без непосредственного контакта между ними и трюфелем, расположив яйца вокруг гриба. Сосуд надо плотно закрыть крышкой и оставить на три дня. После этого получается новое блюдо - яйца с ароматом трюфеля, - неповторимый запах проникает в яйца через поры в скорлупе. Трюфель не уравновесить золотом Этот чарующий аромат имеет свою цену. Снова и снова уникальные экземпляры трюфелей продаются за баснословные суммы - на торгах или на аукционах. Во время одного аукциона в Италии два трюфеля ушли с молотка за 90 000 евро. Трюфели общим весом 950 граммов достались участнику из Гонконга. В 2008 году в журнале Spiegel сообщили о китайце Стэнли Хо, который на международном трю- фельном аукционе в Риме отхватил трюфель весом 1080 граммов за каких-то 158 000 евро и тем самым, как и за год до этого, обошел конкурентов - шейхов из Абу-Даби. В сравнении с аукционом 2007 года на этот раз был выставлен и один
товар по особо выгодной цене: на аукционе, проходившем по спутниковой связи между Лондоном, Макао и Абу-Даби, один миллиардер приобрел трюфель весом в полтора килограмма за 330 000 долларов США.. Однако такие фантастические цены не являются все же стандартом. В интернете можно сейчас заказать перигорские трюфели по цене 182,24 евро за 100 граммов, включая расходы на пересылку. Да и как может быть иначе в эпоху тотальной глобализации: трюфели уже продают на Amazon. Трюфели для массового рынка? Разве такое возможно? Выращивание трюфелей или сбор их в лесу? Как грибы, образующие эктомикоризы, как и вообще грибы, живущие в симбиозе с деревьями, трюфели не поддаются искусственному разведению - надо, правда, оговориться, что не поддаются, как правило. Но есть и другие мнения... Правда заключается в том, что в случае успешности массового выращивания трюфелей ценность их уменьшится, а цены полетят вниз. Однако то, что трюфели вообще невозможно выращивать на фермах, не соответствует действительности, хотя и непонятно, стоит ли это делать. Уже в 1810 году такая попытка была осуществлена в Провансе, где эту идею более или менее успешно воплотил в жизнь некий Жозеф Талон. В почву переноси- ли мицеллы трюфеля или высаживали обсыпанные трюфельными спорами деревья и ждали - много лет. Успех не всегда сопутствовал этим попыткам, так что такое же промышленное производство трюфелей, как налаженное производство шампиньо- нов , в настоящее время пока невозможно. Правда, на сегодня уже составлен ка- талог трюфельных деревьев, и в этом каталоге указаны не только деревья разных видов, но и разные виды трюфелей. Например, возможны планомерные поставки бургундских трюфелей, весенних трюфелей и даже особо ценимых перигорских трю- фелей . Можете выбирать на вкус. Деревце с подсаженными спорами за тридцать шесть евро - это не очень дорого. Тот, кто хочет получить целый лес, может заказать тысячу деревьев. Для выполнения таких проектов поставщик настоятель- но рекомендует нанять для консультаций квалифицированного специалиста. Но, может быть, все же не стоит заводить собственный лес с «трюфельными» деревьями, потому что трюфели не так редко встречаются, чтобы их было невоз- можно найти в Центральной Европе. На интернет-портале trueffelbaumschule.de размещена информация о том, что до 1920-х годов Германия была в числе стран- экспортеров этих грибов. Трюфелей было в избытке, а страна имела богатые трю- фельные традиции. После мировых войн - не стоит забывать, что традиционно по- иск трюфелей был мужским занятием, - необходимые знания оказались утрачены. Дело в том, что эти знания, как мы уже знаем, были тайными и передавались в семьях из поколения в поколение. Сегодня искусство поиска трюфелей переживает свое возрождение. В 1993 году миколог Лотар Кригльштайнер сообщил, что в Гер- мании есть всего лишь двадцать мест, где следует искать трюфели. Теперь, 20 лет спустя, мы наблюдаем настоящий трюфельный бум, знания неуклонно распро- страняются и выясняется, что в Центральной Европе просто полно трюфелей. Как сообщает упомянутый интернет-портал, только в Нижней Саксонии известно 2000 таких мест. Обнаруживаются забытые и открываются новые виды трюфелей. Это очень хорошая новость для любителей грибов! Кесарев мухомор и другие экзоты Однако в Европе водятся и другие представители микологической аристократии, причем многие из них стали настолько редкими, что никакой ответственный люби- тель грибов не решится бросить их на сковородку. Как напоминание о головокру-
жительном биологическом разнообразии наименования этих грибов включены в на- циональные и международные Красные книги со списками видов, которым грозит уничтожение. В детстве мне посчастливилось видеть (и даже, каюсь, попробовать на вкус) королевский боровик, более родовитого брата белого гриба. С тех пор я его не ел (о чем очень жалею) и ни разу не видел. Чаще встречались раньше также подберезовики и желто-бурые подосиновики (из рода Leccinum). Список на- ходящихся под охраной видов грибов в Германии, Австрии и других странах Цен- тральной Европы достаточно длинен. Помимо главных героев этой главы, трюфе- лей, надо упомянуть и еще один гриб, название которого вынесено в подзаголо- вок - кесарев мухомор, то есть гриб цезарей, или цезарский гриб. Источником вдохновения для написания этой главы послужил один из наших с женой совместных походов в лес летом 2016 года, после которого мы полакоми- лись несколькими цезарскими грибами. К сожалению, в Зальцбурге эти грибы не растут, и, даже если бы они там росли, мы бы все равно не могли бы их срезать по уже указанной причине. Родиной их являются средиземноморские и умеренно теплые регионы. К северу от Альп они встречаются редко и, между прочим, толь- ко в благоприятных климатических условиях Рейнланд-Пфальца, Баден-Вюртембер- га, Баварии и Гессена, а в Австрии - в Южном Бургенланде и в Южной Штирии. Это, возможно, объясняется скорее культурно-историческими, чем естественными причинами - так как грибы эти были перенесены туда в римские времена, растут они, прежде всего, вдоль старых римских дорог. Наиболее вероятна желанная встреча с парой цезарских грибов не где-нибудь, а на рынке Шранне, который каждую неделю открывается перед дворцом Мирабель в центре Зальцбурга. Каждый четверг там продают самые разнообразные сельскохо- зяйственные товары из окрестных местностей. Так и в тот июльский день нам по- пались хрустящие представители вида Amanita caesarea, привезенные из Италии. Четыре великолепных, еще не раскрытых экземпляра по цене 47 евро за кило- грамм, которые мы ради науки пожертвовали из семейного бюджета. Обычно я не покупаю на рынках грибы, я собираю их сам, но на этот раз мне представилась редчайшая возможность насладиться кесаревым мухомором. Все в масле - соревнование грибов Накануне того дня вечером мы с женой были в лесу южнее Зальцбурга, где на- шли несколько молодых зонтичных и белых грибов. Действительно ли вкус кесаре- вых мухоморов так замечателен, спросили мы себя и воспользовались выпавшим шансом, чтобы приготовить некий кулинарный изыск: мы слегка обжарили в масле грибы всех трех видов - в одинаковых условиях и в течение одного и того же времени. Это была олимпиада трех вкусов грибных титанов! Результат соревнования был непредсказуем. Никто не может сказать ни одного худого слова по поводу несравненного вкуса Boletus edulis, белого гриба. Но соревнование есть соревнование, и победителем мог стать только один гриб. В своем решении мы с женой были единодушны. Золото получил кесарев мухомор, се- ребро - гриб-зонтик, а бронзу - белый гриб. Я понимаю, что о вкусах можно и поспорить. В интернете я наткнулся на один блог, в котором о кесаревом мухоморе было сказано следующее: «Никакой цесар- ский гриб не может по вкусу сравниться с салатом из белых грибов». Но мы ос- тались верны своему решению. Наши траты, можно сказать, окупились, потому что мы смогли обогатить свой кулинарный опыт. Тем не менее, 47 евро за килограмм грибов - это, конечно, королевская цена для обычных смертных, которые не могут даже помечтать о том, чтобы купить маленький клубенек трюфеля.
Но и это еще не предел! Есть микологические экзоты, за килограмм которых люди отстегивают 20 000, а то и 35 000 евро. Высоко ценимый за свои целебные свойства китайский, а точнее, если учитывать географическое распространение, тибетский кордицепс может по праву считаться одним из самых дорогих в мире грибов. Этот гриб, родиной которого является тибетское высокогорье, проникает в личинки бабочек рода Thitarod.es. Пораженные гусеницы зарываются с почву не так глубоко, как здоровые. Весной из голов гусениц вырастают обладающие нож- кой, окрашенные в коричневый цвет тонкие клиновидные плодовые тела, так назы- ваемые стромы, достигающие 12-15 сантиметров, то есть они в 2-4 раза длиннее пораженного хозяина. Тибетцы называют этот гриб «ярца-гунбу» - «летом - тра- ва, зимой - червь». В конце концов от гусеницы не остается ничего, кроме по- кровов, так как мицелий гриба полностью съедает ее внутренности и заполняет всю полость. Кордицепсы как экономический фактор Когда именно чью-то светлую голову посетила блестящая идея использовать па- разитирующий на гусеницах гриб в качестве лекарства, мы, скорее всего, не уз- наем никогда; есть свидетельства, что в Тибете эта практика имеет более чем тысячелетнюю традицию. Тибетцам гриб служил средством обмена на чай и шелк и до сих пор считается универсальной валютой. В горах Тибета вся эта история с гусеницей и грибом воспринимается как феномен большого экономического значе- ния. Такие грибы - важный источник дохода для части населения и огромный эко- номический фактор для всего региона. Торговля грибом составляет 8,5 % от ва- лового внутреннего продукта Тибета. Многие препараты, применяемые в традици- онной китайской медицине, можно считать весьма сомнительными - чего стоят, например, лекарство из яичек тигра или порошки из рога носорога. Однако, что касается кордицепса, есть некоторые научные данные, которые подтверждают мно- гие полезные лекарственные свойства этого гриба. Он содержит бета-глюкан и кордицепин, которые положительно влияют на иммунную систему и - ну куда же без этого! - помогают бороться с эректильной дисфункцией. Правда, скептики считают научно-исследовательские методы китайских ученых спорными, а число испытуемых недостаточным. Специалисты-микологи предупреждают, что как гусени- цы, так и «ярца-гунбу» могут поражаться плесневыми грибами. Тем самым лекар- ство может превратиться в яд, но эти предостережения не подрывают неистреби- мую веру в целительные свойства кордицепса. С тех пор как китайская экономика пошла вверх, и вырос спрос на «ярца-гунбу», цены на этот гриб стали просто сумасшедшими, как сообщает Майкл Финкель в журнале National Geographic. Еще сорок лет назад фунт кордицепса при пересчете на современные цены стоил от одного до двух евро, а в начале 1990-х цена выросла приблизительно на 100 ев- ро. Сегодня за кордицепс высшего качества (согласно рекламе) платят по 80 000 евро за килограмм. Стань редкостью, и тогда тобой заинтересуются Любимый в Японии и высоко ценимый гурманами мацутакэ, родич рядовковых гри- бов, тоже не особенно дешев - по дороговизне он стоит на третьем месте после трюфеля и кордицепса. Грибы импортируют из Китая, Кореи и даже из США, не- смотря на это, цена за килограмм составляет в среднем «всего» 90 евро, одна- ко, в зависимости от места сбора, времени года и качества грибов, она может
достигать 2000 евро за килограмм , особенно если место происхождения - Япо- ния. Этот гриб уже в течение тысячи лет удерживает ведущие позиции в высокой японской кухне, чему способствует сохранение изысканных японских традиций, согласно одной из которых в знак глубокого уважения человеку могут преподне- сти в дар грибы. Как многие другие легендарные дикие грибы, мацутакэ считается символом сча- стья, плодовитости и радости. Гриб обладает приятным коричным ароматом и об- разует прочную микоризу с соснами, поэтому его нельзя вырастить искусственным путем. Природа производит не более тысячи тонн мацутакэ в год по всему миру. Теперь нам все ясно. Большинство грибов-деликатесов не поддается искусст- венному разведению. У них есть свои особенности: потребность в симбиозе с оп- ределенным растительным партнером, в определенных климатических условиях и в определенных местах произрастания. Их распространение, таким образом, ограни- чено, и к тому же они появляются на свет только в теплое время года. Так ли это? Давайте посмотрим, не найдем ли мы в снегу шляпку какого-нибудь вкусного гриба... САМЫЕ ТРУДНЫЕ МЕСЯЦЫ ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЕЙ ГРИБОВ Думать надо в любое время года. Приписывается Жан-Жаку Руссо Когда растут съедобные грибы? Некоторые грибы не соблюдают сроки, предпи- санные им в книгах об их росте, поскольку важнее всего - особенно в периоды климатических изменений - условия, в которых могут развиваться подземные ми- целии до появления плодовых тел. Хватило ли в этом году воды? Соответствует ли норме среднегодовая температура воздуха? Это очень важные факторы, от ко- торых зависит, будет в этом году хороший грибной сезон или нет. Помимо этого, грибам присущи также таинственные внутренние циклы, обуслов- ленные факторами, далеко не все из которых нам известны. Каждый любитель гри- бов знает об этом на своем печальном опыте: иногда грибы растут интенсивно, а потом их снова нет... Каждого в конце лета и осенью снедает тревога и желание не упустить возможности, которые неостановимо утекают и которые снова пред- ставятся только в следующем году или даже позже. Между тем наступает холодное время года, время микологической спячки, когда грибов в принципе нет. Или... все же надежда есть? Со времен юности мне в душу запала книга чешского миколога Антона Пршигоды о календарном годе грибника. Его описания походов за грибами в разные времена года настолько поэтичны и пронизаны такой любовью к грибам, что это издание вдохновляет меня до сих пор. Чтение в конце зимы его книги, почти все страни- цы которой оторвались от переплета, стало для меня излюбленным ритуалом. Том- ление по скорому пробуждению природы становится особенно сильным - в воздухе витает пророчество о лучших микологических временах. «Так же как старые охот- ники в начале охотничьего сезона в конце октября снова чувствуют себя молоды- ми, заслышав пение дроздов в зарослях дрока, я забываю о моих летах и забо- тах, когда думаю о запахе грибов, которых сентябрьское солнце выманивает из мха после первых осенних дождей», - восторгается Пьеро Каламандреи. Точно так же, как голод - лучший повар, томление - наилучшая психологическая помощь, потому что предчувствием радости от встречи с чем-то любимым оно помогает 1 Между прочим, продукты питания более дорогие, чем трюфели, кордицепсы и мацута- кэ, - это икра белого осетра по цене 25 000 евро за килограмм и чай из экскрементов панды, за то же количество которого некоторые готовы заплатить 54 000 евро.
подняться над болотом рутины. Правда, иногда это томление охватывает любителя грибов слишком рано, я бы сказал преждевременно. Чудесный зимний гриб 24 декабря 2015 года, корда я уже мысленно составлял план этой публикации, я гулял по пойме Дуная близ Вольфсталя, к востоку от Вены. На противоположном берегу Дуная находится Словакия и ее столица Братислава, бывший Прессбург. Стоял тихий рождественский день без снегопада. Такими днями мы в последнее время наслаждаемся все чаще и чаще. Пойменный лес во многом утратил свой бы- лой характер. Сток Дуная здесь регулируется с XIX века, и здесь теперь растут гибридные тополя и однообразные сосны. Правда, остался и один участок, кото- рый сохранил прежние природные черты пойменного леса. Гуляя, я главным образом рассматривал деревья. В это время года плодовые тела грибов чаще всего можно обнаружить на древесине стволов. В некотором от- далении я заметил ясень, ствол которого отливал желтизной. Любителям грибов знакомо это предчувствие, этот момент смутного прозрения, когда из первого впечатления возникает абсолютное знание о непременной находке. Весь ствол очевидно здорового ясеня был от подножия до высоты приблизительно четырех метров покрыт сочными, блестящими, молодыми плодовыми телами вкуснейших зим- них опят. Это был полный рождественский ужин для всей семьи, да что там гово- рить , для лукуллова пира в виде деликатесного грибного супа. Бархатисто- войлочная одежка темной у основания жесткой волокнистой ножки была настолько типичной, что перепутать этот гриб с каким-то другим не было решительно ника- кой возможности. Тем не менее, неопытным грибникам лучше соблюдать осторож- ность : ядовитая окаймленная галерина может расти на деревьях до декабря, а в теплые зимы и круглый год. По большей части этот гриб растет поодиночке, но иногда может образовывать и большие скопления на лиственных деревьях. Под желтыми шляпками иногда прячутся гифоломы, среди которых встречаются как съе- добные, так и ядовитые виды. Намного безопаснее перепутать зимний опенок с вкусным летним опенком. Все упомянутые виды при благоприятных условиях и теп- лой погоде могут встречаться до самого конца года. Все они растут на древеси- не, которая иногда скрывается под поверхностью почвы или под слоем мха, так что грибы невозможно увидеть. Зимние опята начинают появляться в октябре, и в мягкие зимы их можно обна- ружить в лесу вплоть до апреля. Этот гриб - самый крепкий парень, он настоя- щий зимний гриб в истинном смысле этого слова. До первых морозов он вообще не появляется, потому что для стимуляции роста плодового тела должен пережить холодный шок. Тем самым он находится в хорошем обществе других грибов поздней осени и зимы, таких как поздний гигрофор и другие виды того же рода, которые либо являются морозоустойчивыми, либо нуждаются в низкой температуре для по- явления плодового тела. Иве, тополю, бузине, ясеню и некоторым другим лиственным деревьям появление на их стволах разрушающих древесину зимних опят не сулит ничего хорошего. Лю- бителям же грибов опята приносят только радость. Не надо продираться сквозь густые заросли и утопать в болотистой почве пойменного леса, - зимние опята часто растут вблизи населенных пунктов в садах, а также вдоль мелких ручьев и дорог. Медовые, оранжевые и желтые, по большей части кучно растущие пластинчатые грибы известны, это можно утверждать без преувеличения, во всем мире. Этот гриб - частичный космополит и встречается повсеместно от Европы до Японии, но растет и в Южном полушарии, например в Австралии. Это необычный пример такого
широкого распространения. В Японии почти каждый знает такой гриб, как эноки- таке, или зноки; его можно найти на полках любого супермаркета. В год японцы выращивают и съедают до 100 000 тонн энокитаке, а следовательно, этот гриб - второй по значимости съедобный японский гриб после шиитаке. Искусственное вы- ращивание этого гриба - не новость для Восточной Азии: зимние опята - это, вероятно, первые грибы, которые человек начал разводить как культуру. Их вы- ращивали уже в эпоху китайской династии Тан (618-907). Согласно преданию, для разведения гриба не нужны никакие особые премудрости: надо всего лишь втереть плодовое тело в предварительно сделанный надрез на стволе. Можете попробовать сами, если у вас есть сад с больными или засохшими растениями. Но будьте ос- торожны, гриб может поразить здоровые кусты и деревья. Опёнок зимний (лат. Flammulina velutipes). Практически все окультуренные грибы - сапрофиты, то есть они питаются от- мершими растительными тканями. Правда, грань между сапрофитностью и парази- тизмом зыбка и неотчетлива. Паразит, в отличие от сапрофита, поселяется на еще живом организме. Грибы нельзя назвать разборчивыми или осмотрительными организмами. Они подстерегают своих будущих жертв, как охотники из засады, и не ждут их естественной смерти. Скорее всего, они используют свой шанс овла- деть ослабленным растением в первый же подходящий момент. Те симпатичные зим- ние опята, которые, как правило, селятся на мертвых корягах и засохших ство- лах и при этом являются одним из самых эффективных видов пластинчатых грибов, поселились на «моем» ясене в качестве слабых паразитов и, как первопроходцы, инфицировали его здоровую древесину. Дерево выглядело совершенно здоровым, но
было поражено и обречено на гибель. Однако, несмотря на свою способность заселять еще живую древесину, зимние опята не должны считаться страшными лесными вредителями. Дело в том, что они предпочитают лиственные деревья, не имеющие большого народно-хозяйственного значения, а их агрессивность в сравнении с некоторыми другими видами грибов может считаться достаточно скромной. Как плодовым телам грибов удается избежать повреждений, вызванных морозом? Знатоки грибов наблюдают определенные деревья и мертвые пни, облепленные зимними опятами иногда в течение всей зимы. Пока нет морозов, плодовые тела растут и чувствуют себя великолепно. Когда же морозы приходят, рост плодовых тел прекращается. Создается впечатление, что они погибли и с наступлением весны оттают и сгниют. Но мороз эти грибы не берет. Как только морозы ослабе- вают, грибы возобновляют свой рост даже после долгого периода заморозки. Ученым удалось понять, почему так происходит: они нашли в грибах и бактери- ях противоморозный белок (anti-frost-protein), после чего начался интенсивный поиск таких белков в других организмах. Они относятся к группе белков с поис- тине замечательными свойствами связывать кристаллы льда, препятствовать рек- ристаллизации и росту кристаллов. Все знают об этом феномене по замороженной клубнике: она пахнет не так, как свежая, и имеет совершенно иную консистен- цию, потому что клетки ягод повреждены кристаллами льда. Неконтролируемое об- разование и рост кристаллов в тканях и клетках неизбежно приводит к гибели живого существа. По этой причине многие организмы независимо друг от друга в ходе эволюции выработали средства защиты от мороза. Все они функционируют одинаково, но не так, как работают защитные средства, созданные благодаря че- ловеческой изобретательности, ибо последние должны находиться в защищаемой жидкости в относительно высоких концентрациях. Для осуществления защитного действия противоморозных белков или белков, структурирующих лед, достаточно соотношения белка и субстрата, равного 1:300-1:500. Каким-то непостижимым об- разом эти белки связываются с поверхностью образующихся кристаллов и препят- ствуют их объединению, понижая таким способом точку замерзания. К настоящему времени структурирующие лед белки (ice-structuring proteins) были обнаружены в клетках различных позвоночных животных, растений, грибов и бактерий. Помимо низкой концентрации, большое преимущество их активности за- ключается в минимальном влиянии на осмотическое давление внутри клеток. Механизм действия противоморозных белков - в настоящее время предмет интен- сивного изучения. Механизм действия варьирует от одного биологического вида к другому и пока до конца непонятен. Достоверно известно только следующее: по- вреждения сводятся к минимуму, происходит стабилизация клеточных мембран и подавляется рекристаллизация. Первичная структура белков разных видов тоже разная, но трехмерная структура, так называемая третичная, практически одина- кова у всех. Этим объясняется схожесть биологической функции. Поиски разгадки этой головоломки начались в 1950-е годы, когда Пер Фредрик Шоландер задал вопрос: как арктические рыбы выживают в воде, температура ко- торой ниже точки замерзания крови этих рыб? Теперь мы знаем, что и грибы рас- полагают такой же защитой. Вообще зимний опенок - излюбленный объект научных исследований. Этот гриб даже побывал в космосе - в 1993 году принял участие в миссии SpaceLab и помог своим коллегам-людям понять, как сила тяжести - точ- нее , ее отсутствие - влияет на рост высших грибов. Оригинально окрашенная фиолетовая рядовка тоже может расти до глубокой зи- мы. Цвет этого гриба прямо-таки подстрекает к тому, чтобы нарезать его в са- лат взамен красной капусты. Правда, делать это категорически нельзя: фиолето- вая рядовка, как и многие другие грибы, в сыром виде ядовита. Однако ее ток- сины термолабильны и разрушаются при термической обработке. Отваренная и ох- лажденная рядовка будет прекрасным ингредиентом для салата.
Об иудиных ушах и устричном грибе При всей эйфории, вызванной исключительными грибами, растущими в холодное время года, надо все же признать, что в этом сезоне микологическим приключе- ниям наступает конец (или почти наступает). Едва ли найдется смельчак, кото- рый будет в двадцатиградусный мороз искать грибы под метровым слоем снега. Видимыми остаются только многолетние или долгоживущие древесные грибы, укра- шенные снежными шапочками. Они непригодны для еды и в лучшем случае годятся для лечебных целей или для разведения огня. Во всяком случае мы уже знаем, что впечатление о том, будто грибы исчезают из морозного зимнего пейзажа, является неверным или, точнее, неверно сформу- лированным. Грибы, которые мы любим, а также их ядовитые двойники, все они здесь, они никуда не делись и остаются, как и в самый разгар грибного сезона. Правда, это знание мало утешает грибников. Они с нетерпением ждут окончания зимнего сезона и первых признаков весны. Но надо сказать, что помимо зимних опят мы можем в январе и даже в феврале найти замечательные грибы и пригото- вить из них что-нибудь вкусное. Таковы, например, гун-бао-чжи-тин, лучше из- вестные под названием кун-бао, которые можно приобрести в азиатской лавке. Едва ли можно представить себе азиатскую кухню без распространенного во всем мире гриба, называемого иудины уши (аурикулярия уховидная). Может быть, в меню китайских ресторанов вы найдете еще и своеобразные темные грибы? Этот утешительный зимний гриб китайцы называют му-эр, что означает «древесное ухо» или «деревянное ухо». Его форма и строение настолько своеобразны, что и в Азии, и в Европе его называют сходными именами. Христианского первооткрывате- ля, описавшего этот гриб, вдохновил человек, предположительно предавший Спа- сителя - Иуда Искариот, так как этот апостол, согласно одной из версий леген- ды , повесился на бузине после гибели Иисуса на кресте. Так как иудины уши очень часто встречаются именно на этом растении и формой напоминают уши, на- звание перекочевало и в немецкий язык из латинского - научное наименование гриба Auricularia auricula-judae. В каталогах при этом названии часто встре- чается загадочная аббревиатура (Bull.: Fr) Quel., понять которую люди, дале- кие от биологии, как правило, не в состоянии. На самом деле все очень просто - это сокращенная запись имен тех ученых, которые, руководствуясь запутанными правилами таксономии и номенклатуры, участвовали в описании и наименовании этого древесного гриба. В данном случае за этими сокращениями скрываются из- вестные микологи: Жан Батист Франсуа Пьер Бюйяр, Элиас Магнус Фриз и Люсьен Келе.
Сушеные иудины уши, которые можно найти в любом приличном супермаркете, продаются обычно в комплекте с азиатскими приправами. В воде сушеные грибы набухают и увеличиваются в объеме - чем сильнее они были высушены, тем больше увеличиваются. В размоченном виде иудины уши сильно напоминают морские водо- росли. Сами по себе эти грибы довольно безвкусные и поэтому при обработке требуют добавления соуса и приправы. Китайские иудины уши находят применение не только в кулинарии, но и в меди- цине . Утверждают, что этот гриб снижает уровень холестерина в крови, оказыва- ет противовоспалительное действие и помогает при нарушениях кровообращения, так как уменьшает вязкость крови, а кроме того, укрепляет иммунную систему. Гриб иудины уши - возбудитель белой гнили, паразитирует на живых деревьях, но может расти и на отмершей древесине. Любимое растение этого гриба, как уже было сказано, - бузина, и зимой его можно встретить в пойменных лесах. Обна- руживаются иудины уши и в сильно заснеженных местах: гриб этот морозоустойчив и может перезимовать под снегом. Что одному радость, другому - горе Еще один вид, который может обрадовать любителей грибов посреди зимы, - это распространенный почти по всему миру устричный гриб. Он может быть как сапро- фитом, так и слабым паразитом, живущим преимущественно на лиственных деревь- ях. Это истинный зимний гриб, и для развития плодового тела он нуждается в холодовом стимуле - снижении температуры до -11 С, а споры его могут образо- вываться только при минусовой температуре. Конечно, искусственно выращиваемые устричные грибы можно сейчас найти во многих супермаркетах (иногда под назва- нием телячьего гриба или под каким-нибудь другим креативным наименованием), но совсем другое дело - собственноручно срезать его в лесу. Вёшенка обыкновенная, или устричный гриб (лат. Pleurotus ostreatus)
Насколько устричные грибы радуют грибников, настолько же они не нравятся лесникам, не говоря уже об угрицах. Не подумайте, что речь идет о маленьких угрях, нет, угрицами называют род круглых червей, нематод, - важнейшие орга- низмы , обитающие в почве. Мы уже знаем о способности некоторых грибов накиды- вать лассо из гиф на круглых червей. Большой специалист в этом искусстве и устричный гриб: он вырабатывает токсин, который парализует нематоду или про- сто ее убивает; после этого гриб беспрепятственно прорастает в труп червя и буквально высасывает его. Эти бесчисленные маленькие трагедии ежедневно ра- зыгрываются под замерзшей почвой зимнего леса, пока мы топчем ее во время прогулок на природе. При искусственном разведении устричные грибы паразитиру- ют, разумеется, не на круглых червях. Гриб этот неприхотлив и удовлетворяется практически любым органическим субстратом - древесиной, соломой, опилками, различными растительными отходами, жмыхом кофейных зерен, кофейным осадком, зернами злаков и даже бумагой. Наряду с шампиньонами и шиитаке устричные грибы являются важнейшими куль- турными съедобными грибами, годовое производство которых достигает нескольких миллионов тонн. Эти грибы не только идут в пищу; их охотно используют пред- ставители альтернативной медицины. В принципе вы можете сэкономить на хожде- нии в супермаркет или на поисках грибов в лесу, если всего за 23,5 евро зака- жете культуру устричных грибов. Реклама обещает: «Подготовленная зрелая куль- тура даст вам возможность быстро и без проблем приступить к выращиванию гри- бов этого вида». Если бы я начал перечислять все съедобные и несъедобные грибы, с которыми мы можем столкнуться зимой, объем этой публикации увеличился бы в разы. Я упомяну еще один ярко-красный гриб, который украшают довольно часто голую почву зимнего пойменного леса - это саркосцифа алая, она же алая эльфова чаша или просто алая чаша. Есть ее нельзя. О ней можно сказать то, что пишут о многих других грибах в определителях, - «пищевая ценность неизвестна», или «несъедобный гриб». Вероятно, его пока никто не пробовал. Вполне возможно, что желающих отпугивает ярко-алая окраска гриба. Весной природа оживает, и грибы пробуждаются к жизни Первый поход за грибами робкой ранней весной, когда на теплых склонах под снегом появляются первые беловатые или темно-серые плодовые тела раннего гиг- рофора, или гигрофора мартовского, или снежного гриба (Hygrophorus marzuolus), пробуждает в нас дух жизни. Появляется возможность порадовать се- бя первым настоящим грибным обедом. С родичами снежного гриба, поздними гиг- рофорами, мы уже познакомились зимой, но к этому роду относят и целый ряд других видов, которые отличаются большим содержанием воды в плодовых телах: hygrophorus означает «несущий влагу». Когда мы ищем первые грибы весеннего сезона, не стоит волноваться, что мы можем их с чем-то перепутать: снежный гриб - единственный, который появляется весной, и перепутать его с другими грибами невозможно, потому что соперников у него нет. Этот образующий микоризу гриб в мягкие зимы может появиться уже в январе, но, как правило, это происходит только во второй половине марта, непосредст- венно после таяния снега. В разных регионах его можно встретить в смешанных горных лесах под хвойными и лиственными деревьями - такими как белая пихта, сосна, ель и лесной бук; в более теплых областях снежный гриб растет под каш- танами, дубами и кедрами. Во время мягких зим, самое позднее, однако, во время таяния снега в конце февраля, часто появляются грибы, называемые стробилюрусом съедобным. Действи-
тельно, этот гриб мало того что съедобен, он еще и отличается мягким вкусом. Этот вид в Европе растет везде, где есть еловые шишки и достаточная влаж- ность. Однако, для того чтобы собирать эти грибы, надо обладать кое-какими микологическими познаниями, потому что на том же субстрате и в то же самое время появляются мицены шишколюбивые, которые неприятно пахнут хлором и абсо- лютно несъедобны. Hygrophorus marzuolus. Наш путеводитель по зимним грибам можно было бы продолжить. Особую пикант- ность зимним вылазкам за грибами придает то обстоятельство, что в это время года съедобные грибы встречаются относительно редко. Поиск надо тщательно спланировать на основании недюжинных экологических познаний. В следующей гла- ве мы обратимся к еще более необычным видам поиска грибов. Запаситесь маской и трубкой. В жизни грибов, которыми мы сейчас займемся, времена года не игра- ют никакой роли. Они вездесущи, но мы их, как правило, не знаем и не видим. Если вы готовы нырнуть в море или в озеро, то я доверю вам одну тайну: грибы можно обнаружить в любом водоеме. МОРСКИЕ ГРИБЫ Мы уверены, что морские грибы не только в толще воды, но и на морском дне являются важной составной частью морских экосистем. Магнус Иварссон, Шведский музей естествен- ной истории Большинство людей - и это касается в том числе заслуженных биологов и про- фессоров - ничего не слышали о морских грибах. Тем не менее, грибы живут в морях так же, как и везде, причем в невообразимом количестве. Там они участ- вуют в круговороте веществ и в пищевых природных сетях столь же эффективно, как и на суше. Магнус Иварссон даже считает, что «они составляют большую часть сложных одноклеточных существ морского дна... и даже существуют в подвод- ных базальтовых породах. Они, возможно, являются частью глубинной биосферы, а
значит, эти экосистемы куда более сложны, чем мы думали». Понятно, что нельзя представлять себе морские грибы просто как водные эквиваленты белых грибов, грибов-зонтиков или лисичек. Рассмотреть эти мельчайшие организмы можно толь- ко под микроскопом, да и удастся это лишь специалисту, вооруженному знаниями о том, где и как искать морские грибы. В отличие от самих морских грибов, та- кие специалисты встречаются исключительно редко. Мастера выживания в Мертвом море Мертвое море, поверхность которого располагается на 430 метров ниже уровня Мирового океана, не является морем в буквальном смысле этого слова, на самом деле это внутренний соленый водоем. Этот водоем может помочь нам понять, в каких экстремальных условиях, по крайней мере, временно, могут существовать грибы. Даже из его вод были выделены такие виды, как Gymnascella marismortui, и можно лишь удивляться тому, как они могут жить в среде с такой невероятной соленостью, в среде, «более непригодной для жизни». Дело в том, что содержа- ние соли в Мертвом море достигает 34 % - то есть оно в десять раз больше, чем в обычной морской воде, а рН составляет 6,0. Упомянутый род Gymnascella энде- мичен для Мертвого моря и предположительно нигде больше не встречается. Между тем из экосистемы «Мертвое море» к настоящему времени выделено уже более 70 видов грибов, что делает древнее название водоема весьма относительным. Давно известно, что происходящее время от времени «цветение» в водах моря вызывает- ся одноклеточными зелеными водорослями (род Dunaliella) и окрашенными в крас- ный цвет археями. Такие цветения имели место в 1980 и 1992 годах, но в то время никто не знал, что в них принимали активное участие 70 видов оомикот (царство Chromista), мукоромикотин, аскомикот и базидиомикот (базидиомицет). В ложно называемом мертвым море были обнаружены следующие виды грибов: Aspergillus terreus, Penicillium westlingii, Cladosporium cladosporioides, Eurotium herbariorum и многие другие. Чем меньше концентрация соли в воде, например, в местах ограниченного притока, тем легче выживать грибам и тем дольше они живут. Но даже в чистой воде Мертвого моря некоторым видам удается выживать до восьми недель! Только на рубеже 3-го тысячелетия в солеварнях - предприятиях, где выпари- вают морскую воду и добывают соль, - были открыты такие грибы, как Debaryomyces hansenii, Hortaea werneckii и Wallemia ichthyophaga, а также грибы хорошо известных родов Cladosporium, Penicillium и Aspergillus, кото- рые, как выяснилось, тоже могут переносить условия концентрированного солево- го раствора. До самого недавнего времени господствовало мнение о том, что только прокариоты (бактерии и археи) могут справляться с таким содержанием соли и настолько высоким осмотическим давлением. Рекордсменом выживания в средах с высоким осмотическим давлением, согласно современным данным, счита- ется базидиомицет Wallemia ichthyophaga, который хорошо чувствует себя при концентрации соли начиная с 15 % и выше. Благодаря этому свойству данный гриб играет важную роль в биологических исследованиях как модельный организм. Один шляпочный гриб под водой Из правила, согласно которому водные грибы совершенно не похожи на белые грибы, грибы-зонтики или лисички, существуют, однако, и исключения. В 2005 году был открыт удивительный представитель подводного грибного царства, кото- рый выглядит как «нормальный» гриб и действительно живет под водой. Пять лет спустя Роберт Коффен назвал необычный вид Psathyrella aquatica. Молекулярные
исследования подтвердили самостоятельность этого вида, и ученые из Междуна- родного института исследования видов поместили его на первое по важности ме- сто в десятке других видов, описанных в 2011 году. Psathyrella aquatica на первый взгляд ничем не отличается от прочих шляпочных грибов, но он - единст- венный известный науке вид гриба, который на полуметровой глубине в проточной воде образует плодовые тела. Они существуют под водой долго, а значит, спо- собны выдерживать напор течения. Под водой они выделяют темные споры. Psathyrella aquatica. Многие ученые сегодня считают, что грибы изначально появились в море, но среди них надо различать первично морские и вторично морские виды. Первые в ходе эволюции не покидали морскую среду, в то время как вторые вышли из моря на сушу, но потом снова вернулись в море. Такие превращения претерпевали в ходе естественной истории не одни только грибы. В качестве примера можно при- вести некоторых черепах, которые в ходе эволюции неоднократно мигрировали с суши в море и обратно. Размеры клеток морских грибов варьируют от 2 до 200 микрометров; редко фор- мируются плодовые тела и продолговатые многоклеточные гифы длиной несколько миллиметров. Структуры водных грибов значительно меньше, чем аналогичные структуры их наземных родственников, но впечатляет не их физический размер, а значимость для экосистем, которая не уступает значимости земных грибов. Плот- ность встречающихся в море грибов или их стадий достигает весьма больших ве- личин - от двух до многих сотен тысяч организмов на один литр морской воды или донных отложений. Морские грибы - не плод воображения Тернист, однако, был путь ученых, которые решили добывать знания о морских грибах, так как большинство их коллег считало морские грибы порождениями буй- ной фантазии. Первопроходцы морской микологии должны были для начала убедить коллег из своего окружения в справедливости своих утверждений. В немецкоязычных странах первым ученым в этой области стал Карстен Шауманн, который в 1969 году, будучи уже дипломированным биологом, сообщил о «высших морских грибах, обитающих на древесных субстратах острова Гельголанд в Север- ном море». Обсуждение его работы внутри научного сообщества стало, по его признанию, самым трудным этапом исследования. «Так как на эту тему в то время
не существовало публикаций других авторов, - писал Шауманн, - то сравнить мою статью было не с чем, а значит, не было критериев для конструктивной крити- ки» . В своей работе Шауманн гордо представил 2 6 видов высших морских грибов, из которых, за немногими исключениями, все были новыми. Среди них было 18 ас- комицет и 8 дейтеромицет. Очень скоро были описаны 450 видов морских грибов, из них, в частности, семь родов и десять видов базидиомицет, а также 177 ро- дов и 360 видов аскомицет. Будучи тогда молодым биологом, я, несмотря на изучение океанографии, знал о морских грибах ровно столько же, сколько и мои коллеги, то есть фактически ничего. Именно Карстен Шауманн, который положил начало этому направлению - морской микологии, - в 2000 году приобщил меня к тайнам морских представите- лей царства Fungi. Я очень гордился, что мне было позволено участвовать вме- сте с мэтром в написании главы о морских грибах в книге, посвященной биологии Средиземного моря. С тех пор морские грибы прочно держат меня в плену, и по- этому нет ничего удивительного, что я должен был хотя бы вкратце упомянуть их в моей публикации - именно потому, что они выглядят совершенно не так, как мухоморы, которых мы видим во время лесных прогулок, и прежде всего потому, что большинство читателей узнает об этих грибах впервые. По состоянию на 2016 год обнаружено 1370 видов морских грибов, из них 979 аскомицет, 56 базидиоми- цет, 40 хитридиомицет и других не определенных пока таксонов. Грибы в безднах биосферы О том, какие тайны в этой связи все еще ждут открытия, регулярно сообщает Магнус Иварссон, работающий в Шведском музее естественной истории в Стокголь- ме. Ученым, исследующим буровые керны, добытые из морского дна возле Гавай- ских островов, удалось обнаружить микроскопические окаменелости нитчатых ор- ганизмов, которые они приняли за бактерии: «В конце концов дошли до базальто- вого основания, откуда были взяты пробы - с глубины от 150 до 900 метров ниже уровня дна. Теперь, исследовав эти ископаемые остатки с помощью синхротронной томографии и специального окрашивания, мы пришли к выводу, что это не бакте- рии , а, скорее всего, грибы». Если уж лес с его грибами навевает мистическое настроение, то что можно сказать о так называемой глубинной биосфере, которую исследует Иварссон? Глу- бинная биосфера - это обширная, но совершенно неизученная биосфера земной ко- ры. До середины XIX века даже самые передовые ученые на основании «азойской теории» считали океанские глубины безжизненными. Согласно этой теории, в та- ком холодном глубинном регионе при высоком давлении и полном отсутствии света не может существовать ничто живое. Однако теперь известно, что в верхних сло- ях отложений океанского дна жизнь существует. Но еще удивительнее то, что она существует в форме эндолитических микроорганизмов, обитающих в граните или даже в базальте морских глубин. Эта жизнь глубинной биосферы представлена главным образом бактериями, археями и вирусами. И, как мы сегодня уже знаем, грибами. В преисподней океана Новые открытия позволили нам заглянуть в преисподнюю. Жизненное пространст- во простирается на километр в глубь земной коры, о чем мы до недавнего време- ни не имели ни малейшего представления. Здесь живут термофильные археи при максимальной температуре свыше 110 С. Только на глубинах от пяти километров в
океанической земной коре и от десяти километров в континентальной коре жизни гарантированно не существует. Однако где-то проходит граница биосферы. В этом мрачном подземном мире, по некоторым оценкам, сосредоточено от 30 до 50 % всей биомассы планеты. Магнус Иварссон поясняет: «Мы считаем, что морские грибы обитают не только в толще воды и на морском дне, где они составляют нормальную и важную часть морских экосистем. Исследования ДНК показывают, что грибы могут быть наиболее часто встречающимися одноклеточными организмами морского дна. На основании наших исследований мы полагаем, что грибы распространены и в базальтовых по- родах. Таким образом, грибы, возможно, являются частью глубинной биосферы, и эти экосистемы намного сложнее, чем думали раньше. Там, внизу, живут не толь- ко бактерии и археи». Нам почему-то легче представить себе, что архаичные прокариоты, лишенные клеточного ядра, то есть бактерии и археи, только и могут выжить в преиспод- ней подземного мира, ибо они были первопроходцами жизни на этой планете, ко- гда Земля выглядела совсем иначе. Но грибы - сложные эукариоты, живые сущест- ва с клеточным ядром, и мы уже много раз слышали о том, что они ближе к жи- вотным, нежели к растениям. Новые сведения ошеломляют: не только подземный мир лесов полон грибов, но и подземный мир океанов. Как показывают буровые керны, они жили миллионы и мил- лионы лет назад в заполненных известью трещинах в вулканическом базальте вблизи от источников гидротермальной активности. Теперь мы пытаемся найти больше живых представителей таких грибов. О том, что грибы существуют, по меньшей мере, вблизи от гидротермальных источников морского дна, известно давно. И то, что в экстремальных условиях обнаружились различные представите- ли хитридиомикоты и другие их первозданные древнейшие родственники, уже не удивляет. Эти открытия могут пролить свет на раннюю эволюцию грибов и углу- бить наши знания об экологических и физиологических приемах, с помощью кото- рых выживают эти экстремофильные эукариоты. Симбиозы и враждебные заимствования Но вернемся на поверхность океана: те, кто эксплуатирует водные культуры, тоже вынуждены заниматься грибами. Дело в том, что среди родов Lagenidium, Haliphthoros, Halocrusticida, Halioticida, Atkinsiella и Pythium скрываются патогенные формы, поражающие моллюсков и улиток, которых разводят в качестве пищевых продуктов. Грибы родов Fusarium, Ochroconis, Exophiala, Scytalidum, Plectosporium и Acremonium поражают также и рыб. Хочется нам этого или нет, будь мы ученые или производители морепродуктов, мы не можем пройти мимо мор- ских грибов. Все больше обращают внимание на грибы также и те, кто занимается столь важ- ными для экологии морскими водорослями: бурые, красные и зеленые водоросли - главные первичные продуценты морских экосистем. Дело в том, что до недавнего времени не было известно, что крупные водоросли содержат грибы в качестве эн- досимбионтов. Хотя исследования в этой области только начались, уже сейчас ясно, что здесь кроются огромные возможности, ибо грибы служат своим партне- рам, среди прочего, тем, что продуцируют подавляющие опухолевый рост антибак- териальные , противогрибковые, противоличиночные, антиоксидантные и другие биологически активные вещества. В Южной Индии в одной морской водоросли обна- ружили гриб из рода Fusarium, который продуцирует метаболит, подавляющий жиз- недеятельность циркулирующего в крови больных малярией микроорганизма Plasmodium falciparum. Помимо этого, из морских водорослей были выделены и
другие грибы-симбионты. Это необозримое поле для исследований, на котором от- крывается потрясающая картина: природа зиждется не только на поглощении одних видов другими, природа во многих отношениях опирается и на взаимовыгодное со- трудничество разных организмов. Грибы в коралловых рифах Не менее значима роль грибов в жизни красивых и богатых видами коралловых рифов. Здесь грибы выступают в нескольких ролях: как эндобионты, патогенные для кораллов, как часть эндолитионов (организмов, живущих в известковых отло- жениях) и как сапрофиты, существующие за счет отмерших органических тканей. Хотя эндолитические грибы были описаны еще в 1973 году, их значение для эко- систем рифов начинает полностью открываться нам только теперь. Грибы рифов играют важную роль во всех мыслимых симбиотических и паразитических взаимо- влияниях. Уже в течение нескольких десятилетий известно заболевание кораллов, при котором каменистые кораллы, образующие остов рифа, приобретают белый цвет. Это большая проблема для охраны морской экологии, однако, такой непри- ятный феномен связан не только с повышением температуры воды. Когда у корал- лов ослабляется иммунитет - обычно под влиянием рукотворных изменений окру- жающей среды, их атакуют многочисленные патогены, к числу которых принадлежат и микроскопические грибы. Морские грибы в медицине Во всем мире многие авторитетные институты занимаются поиском фармакологи- чески активных веществ в морских грибах. Грибы часто образуют ассоциации с губками и другими беспозвоночными организмами. Так же как и на суше, этот симбиоз может приносить организмам обоюдную пользу, поэтому иногда бывает трудно определить, какой из партнеров вырабатывает то или иное активное веще- ство . Были выделены и исследованы многие многообещающие вещества, но их путь в клиническую практику долог и тернист. Даже в тех случаях, когда доподлинно известно, что экстракты морских грибов проявляют биологическую активность, попытка выделить какое-то определенное вещество с нужным действующим началом - сизифов труд. Ученые Кильского университета им. Кристиана Альбрехта, работающие в Среди- земном море, сообщают, что им удалось выделить из одной губки гриб Scopulariopsis brevicaulis. Его пептиды в лабораторных экспериментах подавля- ют рост клеток рака поджелудочной железы и рака толстой кишки. Путем геномно- го анализа ученым удалось идентифицировать соответствующие гены, и теперь эти пептиды можно синтезировать и произвольно модифицировать. Европейский союз давно финансирует это исследование морских грибов. Возможно, этим потенциаль- но противораковым веществам из морских грибов суждено большое будущее. Однако если вы откроете любой учебник по биологии и попробуете найти раздел «Морские грибы», то ничего не найдете. Такой самостоятельной, отдельной так- сономической группы просто не существует. Эти таинственные крошечные сущест- ва, скорее, представляют собой очерченную с точки зрения экологии и физиоло- гии группу видов грибов, которые, не являясь близкими родственниками, обитают в море и активно участвуют в обмене веществ с окружающей средой. Существуют «облигатные морские грибы», которые растут и размножаются только в море, и «факультативные морские грибы», которые помимо моря могут осваивать и другие среды обитания; еще одна, последняя, группа включает грибы с довольно сложным
названием - «грибы, выделенные из морской воды». Живых и способных к размно- жению представителей этой группы выделяют из морской воды, но пока нет убеди- тельных данных об их участии в функционировании морских экосистем. Ветер и вода в больших количествах переносят в море споры типичных наземных и пресноводных грибов - мы уже знаем об астрономических количествах спор в атмосфере, и они, как авиационные грузы, пересекают океаны, преодолевая ог- ромные расстояния. Эти споры обнаруживаются в морях повсеместно. Они могут долго сохраняться в морской воде. Но эти грибы нельзя назвать морскими, пото- му что они не способны расти и размножаться в море, а также не участвуют в круговороте веществ в морских глубинах. Давайте покинем море, отложим в сторону маски и трубки и перенесемся в аф- риканские саванны и в тропические леса Южной Америки. Речь снова пойдет о симбиозе, но теперь мы увидим, что у грибов могут быть самые разнообразные партнеры. Помимо растений - деревьев и морских водорослей - симбиотическими партнерами грибов становятся также муравьи и термиты. МУРАВЬИ И ТЕРМИТЫ КУЛЬТИВИРУЮТ ГРИБЫ Это подтверждается одним тем фактом, что це- ленаправленное выращивание грибов происходит только в странах с высокоразвитой государст- венной организацией. Г. фон Натцмер. Конвергенция в жизни муравьев и термитов, 1915 год Кто такие муравьи, знает каждый ребенок. Куда менее известны многообразные стратегии питания этих насекомых. Всеядными муравьи бывают редко; как прави- ло, способы питания их в той или иной степени специализированы. Многие навер- няка хотя бы один раз слышали о том, что муравьи защищают от врагов колонии тлей, чтобы «доить» их, получая сладкую медвяную росу. Другие муравьи питают- ся падалью. Немало существует хищников, «разбойников», среди которых наиболее известны кочевые муравьи, которые, помимо беспозвоночных, охотятся на мелких рептилий, птиц и млекопитающих. Есть собиратели и пожиратели семян; муравьи, делающие запасы зерна; муравьи, время от времени промышляющие воровством; профессиональные воры. В мире муравьев существует рабство, социальный парази- тизм и многое-многое другое. Представители некоторых видов устраивают подзем- ные грибные фермы - муравьи занимаются этим миллионы лет, они начали строить такие фермы, когда не существовало ни людей, ни их далеких предков, и задолго до того, как людям пришла в голову идея последовать в этом отношении примеру насекомых. Муравьи- листорезы Как утверждает энтомолог Тед Шульц из Смитсоновского национального музея естественной истории, «сельскохозяйственная деятельность в животном мире встречается крайне редко... нам известны только четыре группы животных, зани- мающихся такой деятельностью: муравьи, термиты, короеды и люди». Выращивающие грибы термиты, о которых мы скоро узнаем, существуют уже 30 миллионов лет. Изобретательная форма совместной жизни с грибами существует у общественных насекомых, а именно муравьев, несколько дольше. Применение современных моле- кулярно-биологических методов показывает: выращивание грибов восходит к обще- му предку муравьев и термитов, жившему около 50 миллионов лет назад. Различ-
ные «сельскохозяйственные» стратегии были развиты в особенности за последние 25 миллионов лет. Самую известную из этих стратегий используют муравьи- листорезы. Эти муравьи срезают листья и уносят их в муравейник, где питают листьями грибы. Один муравейник в течение дня заготавливает столько листьев, сколько съедает за тот же промежуток времени взрослая корова. Колонии муравь- ев рода Atta могут включать до восьми миллионов особей, что в сумме и состав- ляет биомассу, равную по весу одной корове. Существует очень много муравейни- ков такой величины! Неудивительно, что людям приходится отбиваться от этих шестиногих крестьян с помощью химических инсектицидов. Муравьи Acromyrmex echinatior в своей грибнице. Методы микологического сельского хозяйства весьма разнообразны - приблизи- тельно так же, как разнообразны сельскохозяйственные техники человека в зави- симости от условий того или иного региона. Мы знаем муравьев-листорезов, ко- торых науке известно больше 200 видов, принадлежащих к двум родам - Atta и Acromyrmex, но есть еще и траворезы, специализирующиеся на траве. То, что са- ми муравьи не едят листья, а используют их как субстрат для одного конкретно- го гриба, открыл натуралист Томас Бельт в 1874 году. Только после этого стали постепенно выясняться истинные размеры муравейников. До 150 миллионов рабочих самок сохраняют жизнь муравьиной матке, в каждый момент времени активны от двух до трех миллионов рабочих муравьев. Для того чтобы больше узнать о внут- реннем устройстве муравейников и выявить камеры разведения грибов, бразиль- ские ученые залили муравейник жидким гипсом, а потом извлекли из земли огром- ный затвердевший слепок. Муравейник оказался гигантским разветвленным соору- жением площадью 50 квадратных метров и глубиной 8 метров. Было обнаружено до тысячи камер разной величины, из которых в 390 были обнаружены устроенные му- равьями грибные огороды. В других ячейках находились остатки использованных листьев и отмершие части мицелиев. Нашлись и могилы, где муравьи хоронили своих собратьев. Такая оживленная строительная деятельность имеет далеко идущие экологиче- ские последствия. Муравьи перемещают огромные объемы грунта, аэрируют почву и стимулируют круговорот питательных веществ, что важно для других организмов, и таким образом составляют существенную часть экосистемы. Почвы джунглей очень бедны питательными веществами, но работа муравьев-листорезов может уве- личить их плодородие почти в десять раз!
Треугольник взаимоотношений на грибной ферме Южноамериканские муравьи-листорезы родов Atta и Acromyrmex культивируют плесневый гриб Attamyces bromatificus. Теперь нам доподлинно известно, что в этом культивировании принимает участие и некая бактерия, так что в результате возникает тройной симбиоз. Муравьи приносят листья и другие фрагменты расте- ний в муравейник и пережевывают добычу, превращая ее в кашицеобразную массу; она служит питательной средой для грибов, которые расщепляют целлюлозу, со- держащуюся в тканях растений. Партнеры вынуждены очень осмотрительно общаться друг с другом, поскольку субстрат для грибов должен быть по возможности сво- бодным от фунгицидов; кроме того, необходимо, чтобы продуцируемое грибами пи- тание для муравьев было свободно от инсектицидов, и муравьи могли бы усваи- вать его с легкостью. Значит, необходимо, чтобы вредные для насекомых вещест- ва были заботливо расщеплены и разложены грибами. Attamyces образует на концах своих гиф богатые белком утолщения, называемые гонгилидиями или броматиями; эти утолщения поставляют муравьям питательные вещества и белки. Но что делает в муравейнике третья сторона этого тройствен- ного союза, бактерия из рода Streptomyces? Мы уже знаем, что антибактериаль- ные и противогрибковые вещества не допускаются в систему, так как могут по- вредить двум участникам этого триумвирата. Но только этого и ждут сумчатые грибы рода Escovopsis, высокоспециализированные паразиты для грибов, исполь- зуемых муравьями. Чтобы бороться с этой неприятностью, муравьи носят на своих брюшках колонии стрептомицетов, которые продуцируют специфические антибакте- риальные и противогрибковые вещества. Эти вещества не вредят партнерам по коалиции, но очень эффективно уничтожают незваных пришельцев, которые всегда рядом и готовы напасть. Таким образом, муравьи не только рационально ведут сельское хозяйство, но и с помощью полезных бактерий осуществляют целенаправ- ленные гигиенические мероприятия. Есть, правда, и обратная сторона медали: муравьи становятся зависимыми от своих помощников - без грибов и бактерий ко- лонии погибают. В течение последних 20 миллионов лет сельское хозяйство муравьев станови- лось все более совершенным и специализированным. Эволюция и отбор - непрерыв- ные процессы; они продолжаются в каждый момент в каждом месте, а в муравейни- ках, где насекомые выращивают грибы, эти процессы привели к возникновению вы- сокоразвитых и сложных социальных структур. С любовью и неустанно различные касты муравейника-государства исполняют предписанные им обязанности по под- держанию порядка на грибной ферме. Эта ферма постоянно достраивается и совер- шенствуется , за ней преданно ухаживают. Наружные рабочие самки, разведчики, которые разыскивают подходящие кусты и деревья и оставляют на них пахучие метки, куда затем начинает тянуться бесконечная череда листорезов, - все это принадлежит государству-муравейнику, так же как рабочие самки, ухаживающие за урожаем, и мелкорослые солдаты-телохранители. Они сидят на обрывках листьев и защищают муравьев, несущих листья, от нападений других насекомых с воздуха. Специальные муравьи транспортируют листья, размельчают и пережевывают их, формируют из массы шарики, закладывают новые грибные огороды, контролируют состояние поверхностей, которые покрыты, как хлебной плесенью, нужными гриба- ми. Состояние огородов постоянно контролируют и проверяют, чтобы на ферме все было в полном порядке; при необходимости муравьи очищают грибы от спор и гиф чужеродных плесневых грибов. Садовники откусывают концы гиф, чтобы образовы- вались не плодовые тела, а утолщения, содержащие белок, - гонгилидии. Отку- шенные куски гиф съедают другие рабочие самки или, как и в условиях настояще- го садоводства, их пересаживают в новые места, туда, где грибов пока не хва-
тает. Муравьи и грибы уже давно не могут обходиться друг без друга. Это на- стоящий , образцовый, можно сказать хрестоматийный, симбиоз. Термиты и парниковый эффект Те же порядки существуют не только у муравьев, но и у других, образующих сообщества-государства насекомых, которых часто и неправильно именуют «белыми муравьями», - у термитов. Эти общественные насекомые творят свои бесчинства в теплых регионах планеты, до 40° северной и южной широты. Благодаря своей мно- гочисленности, широкому распространению и неустанной деятельности, эти насе- комые влияют даже на парниковый эффект, так как при строительстве своих тер- митников в процессе переработки древесины они выделяют в атмосферу очень мно- го метана. По своей морфологии, размерам и устройству общественной жизни они могут показаться любителю-зоологу близкими родственниками муравьев. И те и другие насекомые и, более того, крылатые насекомые (подкласс Pterygota), но, невзирая на это, они представляют разные ветви эволюции: муравьи принадлежат к отряду перепончатокрылых, то есть являются родичами ос и пчел, в то время как термиты, согласно современным молекулярно-генетическим исследованиям, родственны тараканам2. -Л*.£ ■#* . -— ■#№v. ъ/* У&Ш£Я (^- . ■'-" 4 1 v V4 ''':*:. '\мъ Термиты выращивают грибные сады. В отличие от разводящих грибы муравьев, термитов невозможно содержать в не- воле . Они создают невероятно огромные и сложные сооружения, в то время как муравьи-листорезы, со всеми своими норками и ячейками, содержатся для демон- страции посетителям в большинстве крупных зоопарков мира. Мастера создает опыт «Ясно, что образующие сообщества насекомые получают большое преимущество, В настоящее время таксономический статус термитов признается дискуссионным в рам- ках принадлежности к отряду таракановых.
если источник их питания находится внутри колонии, и поэтому такие насекомые могут не покидать свои гнезда для добычи пищи, - писал Г. фон Натцмер в своей работе о конвергенции муравьев и термитов еще в 1915 году. - Во-первых, таким образом они становятся в значительной степени независимыми от внешнего мира, где их подстерегают разные неприятные случайности, а во-вторых, они могут на- править на нужды сообщества ту энергию, которую бы потратили на поиски источ- ников пропитания за пределами колонии». Однако Натцмер идет еще дальше в своих рассуждениях, говоря о связи между образованием государств и искусственным выращиванием грибов. Первые государ- ства в истории человечества начали возникать не более 10 000 лет назад, а му- равьи и термиты обладают подобного рода организационным устройством уже на протяжении многих миллионов лет: «Если принять во внимание, что для государ- ствообразующих насекомых наивысшее развитие может заключаться в усовершенст- вовании государственного устройства, то есть достижения, в конечном счете, обеспечения обильного питания, становится понятным, что поступательное разви- тие государственной жизни у муравьев и термитов должно было все в большей степени соответствовать необходимости отделиться в этом отношении, насколько возможно, от окружающего мира. То, что столь многие из насекомых совершенно независимо друг от друга приступили к искусственному выращиванию грибов, объ- ясняется тем, что в недрах их гнезд, питаясь запасенным растительном кормом, грибы нашли необходимые им жизненные условия и стали буйно разрастаться. Вполне естественно, что у муравьев и термитов постепенно сформировалась при- вычка питаться подходящими для этого грибами». Иными словами и проще эту мысль можно выразить так: уровень эволюционного развития, соответствующий определенной общественной зрелости, практически не- избежно сопровождается формированием искусственного разведения и выращивания грибов. Это очень интересное для любителей грибов рассуждение. Натцмер про- должает : «Было бы слишком поверхностно думать, будто искусственное выращива- ние грибов можно объяснить лишь только наличием грибов в запасах растительной пищи, то есть чистой случайностью. Истинная причина лежит гораздо глубже и теснейшим образом связана с развитием общественной жизни. Это подтверждается уже тем, что искусственное выращивание грибов практикуется только в странах с высокоразвитой государственной организацией». Чему стоит поучиться у муравьев и термитов Если эти соображения верны, то высшая форма государственной организации бы- ла достигнута человеком разумным в Европе только при дворе Людовика XIV в се- редине XVII века. Именно тогда в темных подвалах и погребах французской сто- лицы началось целенаправленное выращивание парижских шампиньонов, которые очень скоро стали модным деликатесом. В Азии, судя по всему, государствен- ность созрела раньше, потому что интенсивное использование шиитаке в медици- не, так же как и его выращивание, судя по всем данным, начались там задолго до наступления XVII века. Разница в несколько сотен и даже тысяч лет не играет в этой гонке сколько- нибудь значимой роли. Как Азия, так и Европа отстали в этом отношении от му- равьев и термитов совершенно безнадежно и навсегда. Муравьи работают грибными фермерами - мы уже упоминали об этом, - вероятно, уже добрых 50 миллионов лет, не сильно проиграли им и термиты. В Танзании был раскопан термитник, возраст которого оценивают в 25 миллио- нов лет, и это было первым настоящим доказательством существования сельскохо-
зяйственной деятельности у животных. Воодушевленные ученые из Университета Джеймса Кука в австралийском городе Таунсвилл (Квинсленд) нашли в этом тер- митнике законсервированные плантации тех искусственно разведенных грибов, ко- торые до настоящего времени считаются древнейшим ископаемым доказательством данного феномена. Правда, молекулярно-генетические исследования партнеров - термитов и грибов - показали, что симбиоз между ними на самом деле еще древ- нее . «Очевидно, эта форма совместного существования сохраняла обоюдную пользу для заинтересованных видов на протяжении всей их общей эволюции», - заметил Эрик Роберте, руководитель этой группы ученых, после опубликования данных. Приручение термитных грибов предками термитов (из подсемейства Macrotermiti- пае) произошло приблизительно 31 миллион лет назад. Термитные грибы оказывают своим беспозвоночным друзьям исключительно ценную услугу: они расщепляют пло- хо перевариваемые растительные вещества и производят для термитов более лег- коусвояемые, богатые белком питательные вещества, то есть выполняют ту же ра- боту, что и кишечные бактерии в организмах травоядных животных. Термиты для этой цели разводят грибы. Нужда делает изобретательным Ученые пытаются понять, как вообще мог родиться такой удивительный и свое- образный симбиоз. Исследователи полагают, что причиной стал Восточно- Африканский разлом и связанные с ним геологические обрушения и изменения ландшафта. Условия засушливой саванны не слишком благоприятны для жизни. По- требовались новые стратегии, как миллионы лет спустя они потребовались людям, окультуренным ими растениям и прирученным животным. Ведение сельскохозяйст- венной деятельности увеличило для термитов, а также для их грибов число воз- можных стратегий. Однако, как это всегда бывает в природе, ничто не остается без последствий. В движение пришла непрерывная цепь дальнейшего экологическо- го развития. Другие организмы воспользовались строениями термитов, микрокли- матическими условиями внутри и вокруг них. В термитниках концентрировались питательные вещества и вода, так как грибы - настоящие мастера по извлечению их из почвы. Этот беспримерный симбиоз двух партнеров наложил неизгладимый отпечаток на дальнейшее развитие окружающей среды, изменив условия существо- вания бесчисленных биологических видов. Долгое время недоставало краеугольного камня теории, которая позволяла бы исчерпывающе объяснить эти феномены. Теперь появились все основания полагать, что он обнаружен, так, во всяком случае, считает эколог Микаэль Поулсен из Копенгагенского университета: «Мы искали гены специфических ферментов, важных для расщепления растительных веществ, таких, например, как целлюлоза. Оказа- лось , что термиты вырабатывают относительно мало подобных ферментов. Напро- тив, грибы обладают их обширным набором. Но у них нет генов, отвечающих за синтез ферментов, осуществляющих окончательное расщепление простых Сахаров до глюкозы. Однако именно эти гены мы обнаружили в геноме бактерий, обитающих в кишечнике термитов». Трое могут больше, чем двое Все это означает следующее: в кишечнике термитов обитают симбиотические бактерии, и то, что мы наблюдаем у выращивающих грибы термитов, является не чем иным, как наметившимся уже у муравьев-листорезов тройным симбиозом: у термитов отсутствуют некоторые ферменты, необходимые для расщепления слож-
ных полисахаридов, и даже вместе с грибами термиты окончательно справиться с этой проблемой не могут. Но это становится возможным при участии бактериаль- ного партнера. О существовании таких бактерий знали давно, но об их решающей роли в питании термитов не знал никто. Влажные, прохладные углубления, наполненные отмершей растительной биомас- сой, в тропической саванне мало отличаются от ферм по разведению грибов, обо- рудованных людьми. Такова же и роль партнеров, выступающих в качестве специа- листов по логистике: и там, и здесь надо лишь немного помочь, подправить, чтобы позаботиться о грибном саде или шампиньонной ферме. Рабочие особи- термиты неутомимо носят в термитник листья, траву, древесину и другие расти- тельные субстраты, недоступные перевариванию в кишечнике термитов; далее, в недрах термитника другие собратья рабочих насекомых измельчают и поедают эти субстраты. Одновременно поедаются грибы рода Termitomyces и их споры, которые находятся в термитниках повсюду. Эта смесь не переваривается, так как слишком сложна. Она выделяется из кишечника не до конца расщепленной, но это не сти- хийное действо, а целенаправленная стратегия. Гриб становится переваривающим аппаратом термитов; он отвечает за основную долю расщепления. После первого прохождения через пищеварительный тракт термитов получается хорошо перемешан- ный субстрат, компост, на котором буйно растут грибы. После этого в игру сно- ва включаются термиты. Они поедают культуру грибов вместе с субстратом, но при втором прохождении по кишечнику в дело вступают бактерии, для того чтобы расщепить сложные олигосахариды на простые сахара. Система эта настолько со- вершенна, что человеку, для того чтобы повысить эффективность работы биореак- торов, следовало бы к ней присмотреться. Ученых в этой связи главным образом интересует, какие еще ферменты надо позаимствовать для этого у природы. Почти лучшие друзья Лучший друг выращивающих грибы термитов, в истинном смысле слова, - это уже упомянутый Termitomyces, термитный гриб, впервые научно описанный французским ботаником Роже Эймом в 1942 году. С микологической точки зрения это гриб по- рядка агариковых (Agaricales), в который входят также семейства шампиньоновые (Agaricaceae) и лиофилловые (Lyophyllaceae), то есть он принадлежит к совер- шенно иной группе грибов, нежели гриб муравьев-листорезов. Гриб по праву называется именно так, поскольку все виды этого рода встреча- ются исключительно в термитниках или поблизости от них. Это облигатный для данных грибов симбиоз. Обитатели термитника яростно обороняют его от других грибов и паразитов. Различные виды термитов культивируют собственные виды ро- да термитного гриба. Это поразительный пример совместной эволюции двух абсо- лютно разных организмов: генеалогический ствол и его разветвления в обеих группах и скорость образования видов практически полностью соответствуют друг другу. Биологи в таких случаях говорят о совместном кладогенезе. Эволюция обоих партнеров идет рука об руку: если один партнер развивается, то второй не может от него отставать. Termitomyces titanicus образует шляпку диаметром до одного метра, а его плодовое тело считается одним из самых крупных среди пластинчатых грибов. Большинство видов произрастают в странах Южной Африки, таких как Намибия, Замбия и Танзания, другие, однако, процветают в Юго-Восточной Азии и Колум- бии. Эти грибы - мечта любого грибника. Плодовое тело не слишком большое, гриб по большей части вкусен и поэтому в некоторых районах Африки имеет важ- ное экономическое значение. Огромные шляпки означают, что гриб производит не- вероятное количество спор, которые разносятся от термитников ветром во всех
направлениях. «На материале, который термиты собирают за пределами термитни- ка, присутствуют, естественно, и споры термитного гриба, - поясняет Кристина Бемельманс из Института исследования природных материалов и инфекционной био- логии им. Ганса Кнёлля (Ассоциация исследовательских институтов им. Лейбни- ца) . - Затем вместе с пищей споры попадают в пищеварительный тракт термитов, но там не перевариваются. Так, после выделения экскрементов гриб окончательно попадает в термитник». Мы познакомились с муравьями и термитами как с главными действующими лицами впечатляющего тройственного симбиоза. Теперь обратимся к другому преобразив- шему мир симбиозу в лице лишайников. Недавно представления о нем пережили на- стоящую революцию! ЛИШАЙНИКИ И ПРИГОВОР ДАРВИНА Лишайники - симбиоз водоросли с грибом; из этого научного факта исходили все последние 150 лет. Теперь учебники при- дется переписывать: ученые дамы доказа- ли, что у наиболее часто встречающихся в мире видов лишайников есть партнер - дрожжевой гриб. Innovation-reports, июль 2016 года Мы уже знаем, что наука о грибах не считается частью ботаники. Микология - это самостоятельная научная дисциплина. Существует одна группа живых организ- мов, которая ставит в науке все с ног на голову, - это лишайники. Когда мы внимательнейшим образом рассмотрим в этой главе лишайники, или Lichenes, то поймем, что имеем дело отнюдь не с какими-то малозначительными, влачащими незаметное существование созданиями, не бросающимися людям в глаза, как это обычно бывает с микроорганизмами. Лишайники господствуют, занимая ог- ромные жизненные пространства и участки суши. Правда, нам придется отправить- ся в экстремальные климатические зоны. По всему миру распространено 25 000 видов лишайников. Они обитают в самых неприветливых местах планеты. Но на- сколько адекватно специалисты описывают эти смешанные существа, состоящие из двух, а иногда и из трех организмов? Уже беглый обзор заглавий материалов в интернете показывает, что в этом вопросе наблюдается изрядная путаница: «Низ- шие целительные растения. Грибы - водоросли - лишайники» (Die niederen Heilpflanzen. Pilzen - Algen - Flechten), или «Мхи, папоротники и лишайники» (Moose, Fame und Flechten), или даже «Лишайники. Двойные существа из гриба и водоросли» (Flechten Doppelwesen aus Pilz und Alge). При внимательном рас- смотрении выясняется, что с научной точки зрения эти названия неточны: обо- значать лишайники как «низшие целительные растения» попросту неверно, по- скольку лишайник - это не растение, потому что на 90 % состоит из гриба. Бро- сить в один горшок мхи, папоротники и лишайники - значит создать впечатление, что эти биологические организмы систематически близки друг другу, что никак не соответствует действительности. И, наконец, последнее название: «Лишайни- ки. Двойные существа из гриба и водоросли», тоже не соответствует (уже!) дей- ствительности. Во-первых, приведенная в эпиграфе к этой главе цитата указыва- ет на то, что в случае лишайников речь идет о тройном существе, а во-вторых, в заголовке стоит слово «водоросль», но что это за водоросль? «Вторая полови- на» лишайника (меньшая, заметим, половина) является в некоторых случаях циа- нобактерией, а это не водоросль и не растение, а микроорганизм без клеточного
ядра, прокариот. В других случаях партнер гриба в составе лишайника - зеленые водоросли, но и их не стоит уравнивать с «высшими растениями». Эти водоросли (то есть либо зеленые водоросли, либо цианобактерии) или равномерно распреде- лены по массе лишайника, или образуют отчетливый слой между внешней корой и мозговым веществом тела лишайника. Теснейшая связь Биологи обозначают лишайники как организационный тип, то есть лишайник - это нечто большее, чем какое-то живое существо. В этом суперорганизме скрыва- ются радикально отличающиеся друг от друга партнеры, или, иными словами, сим- бионты. Их общее «тело» по-научному называется слоевищем, или талломом. Парт- неры живут, тесно сплетаясь в этом общем теле, и образуют анатомическое, мор- фологическое и физиологическое единство. Ради простоты изложения мы пока оставим в стороне новые открытия и будем исходить из наличия только двух партнеров: каждый вид лишайника содержит спе- цифический, характерный только для него вид гриба, который представлен в этом партнерстве определенным микобионтом. Вегетативные тела лишайников состоят из сплетений грибных нитей (гиф), будь то корковые, листоватые, кустовидные или пенистые лишайники, в которых партнерами гриба выступают цианобактерии. Эти микобионты являются гетеротрофами: как и все грибы, они не способны к фото- синтезу и должны поэтому «питаться». Составляя остов лишайника и формируя большую часть его массы, микобионты поставляют лишайнику воду и необходимые питательные вещества, защищают его от высыхания и механических повреждений, а также предохраняют весь организм от избыточного действия светового излучения. Строение лишайника. В большинстве своем лишайники состоят из многих слоев; во внутреннем слое живут фикобионты, или фотобионты, - зеленые водоросли или цианобактерии, ко- торые, как истинные фотосинтезирующие автотрофные организмы, осуществляют фо- тосинтез . Листовидные выросты листоватых лишайников оптимально приспособлены для улавливания света. С помощью солнечного света фикобионты синтезируют ор- ганические вещества из неорганических. В основе каждого симбиоза лежит то, что партнеры получают преимущества от совместной жизни.
Мы можем выжить только вместе Лишайники могут обитать в таких местах, которые непригодны для жизни каждо- го из партнеров (составных частей) по отдельности. Они хорошо чувствуют себя там, где не смогут выжить порознь ни грибы, ни водоросли. Для примера возьмем морское побережье: лишайники обнаруживаются на скалах, на которых вообще ни- что не может расти. Условия окружающей среды здесь весьма суровы: огромное механическое, физическое и химическое воздействие на лишайник оказывают вол- ны, ветер, солнце, вода, холод, ультрафиолетовое излучение и соль. Тем не ме- нее, не имея конкурентов, некоторые лишайники процветают в подобных жестких условиях. Лишайники можно принять за пятна смолы, но они производят неизгла- димое впечатление своим долгожительством. От потенциальных голодных врагов они защищены содержащимися в них веществами, которые едва ли могут прийтись кому-то по вкусу. Если условия становятся совсем жесткими, эти мастера выжи- вания переносят засушливый период, впадая в состояние абсолютного физиологи- ческого покоя. Что касается питательных веществ - или питания для грибов, - то здесь ли- шайники выходят из положения поразительно легко. Обмен веществ в их организ- мах в большой степени независим от субстрата; питательные вещества лишайник получает из пыли, морской пены и дождевых капель и лишь небольшую долю - из собственно субстрата. Лишайники как биологические индикаторы Так как невзыскательные и неприхотливые лишайники растут очень медленно, в густой растительности, из-за конкуренции мхов, травы и других высоких расте- ний, у них нет шансов выжить в борьбе за свет и источники питания. В экстре- мальных условиях и в пограничных экологических нишах, где другие виды чувст- вуют себя неуютно, лишайники непобедимы. Массовое разрастание лишайников или, наоборот, их отсутствие в тех или иных местах предоставляет специалистам об- ширную информацию. По причине долгожительства, отсутствия защитных механизмов на поверхности и выживания в подверженных действию неблагоприятных факторов местах лишайники являются превосходными биоиндикаторами, указывая на долго- временные влияния окружающей среды. Одного этого уже достаточно, чтобы внима- тельно изучать лишайники, а показания этих индикаторов не внушают оптимизма, что, собственно говоря, неудивительно. Почти все микобионты, живущие в лишайнике грибы, приспособлены для совмест- ной жизни с фотоавтотрофными партнерами. Самостоятельно такие грибы в природе не живут, их симбиоз является облигатным. По-другому обстоит дело с фикобион- тами - водорослями и цианобактериями. Эти организмы могут жить в природе и самостоятельно. Будучи материнским организмом, гриб размножается в составе лишайника поло- вым и вегетативным путем. После полового оплодотворения в плодовом теле гриб- партнер образует споры, которые после прорастания должны найти подходящую во- доросль , для того чтобы сформировать новый лишайниковый симбиоз. Еще проще происходит вегетативное размножение: небольшие фрагменты таллома могут отры- ваться и переноситься в другие места, где благодаря регенерации образуются новые лишайники. Иногда могут образовываться так называемые соредии: отдель- ные водоросли с фрагментами гиф переносятся с водой или ветром на новое ме- сто , где начинают расти и «заботиться о потомстве».
Симбиоз как концепция выживания То, что лишайники состоят из двух совершенно разных организмов, а именно гриба (микобионта) и водоросли (фикобионта), известно давно, с XIX века. По- степенно становилось все яснее, что эта совместная жизнь дает преимущества обоим партнерам и что речь в данном случае идет о симбиозе в истинном смысле этого слова. Долгое время ученые придерживались простого уравнения 1 гриб + 1 водоросль = лишайник; оно считалось гарантией успешной жизни симбионта. То, что все не так просто, стало ясно с 2016 года благодаря исследованиям Инсти- тута микологии Грацкого университета им. Карла и Франца, ведущего центра ми- кологических исследований мирового уровня. В опубликованной в 2016 году в авторитетном журнале Science статье ученые сообщили, что у представителей 52 родов лишайников есть и третий партнер в форме дрожжевых грибов. Для тех, кто разбирается в лишайниках, это стало большой сенсацией, а у СМИ появился повод для двусмысленных заголовков типа «Тайный треугольник отношений». Дрожжи - это одноклеточные грибы, а следовательно, микроорганизмы, которые размножаются почкованием или простым делением. Поэтому их называют почкующи- мися дрожжами, или почкующейся плесенью. В большинстве своем дрожжи принадле- жат к сумчатым грибам (аскомикотам), одной из двух крупных эволюционных линий грибов, к которой относятся до 98 % всех образующих лишайники грибов, поэтому в научной литературе принято простое наименование: «лихенизирующие аскомице- ты» (в переводе: сумчатые грибы, превращающиеся в лишайник). Незначительное меньшинство лишайников образуется базидиомикотами, которые в таких случаях выступают в роли опорного микобионта. Именно по этой причине было так велико удивление специалистов, когда удалось установить, что есть и третий партнер- гриб - дрожжевой гриб рода Cyphobasidium. Согласно данным исследований, про- веденных на самых разнообразных лишайниках в самых разнообразных частях мира, Cyphobasidium обнаруживается всегда. Вероятно, читатель уже испытывает легкое раздражение от корня basidium в названии гриба, потому что он только что про- читал, что большинство дрожжей принадлежит к сумчатым грибам, аскомицетам. Но это не относится к Cyphobasidium, поскольку он является базидиомицетом из группы, родственной грибам порядка ржавчинных грибов. Большинство представи- телей этой группы являются паразитами растений, животных и грибов, но из их среды «вынырнул» один симбиотический партнер. Тоби Шприбилле, биолог из Института микологии Грацкого университета, зани- мающийся проблемами эволюции, с восторгом отозвался о новом открытии своей международной команды, которая исследовала геномы многочисленных лишайников со всего мира: «Эти данные потрясли до основания наши фундаментальные знания о лишайниках. Нам надо заново изучать, как возникли эти живые существа и кто и какую функцию выполняет в симбиотическом партнерстве». С точки зрения эво- люции дрожжевые грибы уже давно участвуют в этом симбиозе. Специалисты пред- полагают, что они помогают защищать от микробов «суперорганизм лишайник», со- ставной частью которого являются. Важную роль в этих исследованиях сыграл ли- шайник Vulpicida canadensis, который часто растет на древесной коре в Север- ной Америке. Наименование Vulpicida было введено в систематику в 1993 году, причем название было составлено из двух латинских корней - Vulpes (лисица) и cida (убийство) . То есть Vulpicida в переводе с латинского означает «убийца лис». Действительно, еще великий миколог Фриз сообщал, что в Швеции этот ли- шайник применяют для отравления лисиц.
Кто третий в этом союзе? Первые подозрения возникли при изучении лишайников Bryoria tortuosa и Bryoria fremontii, в составе которых один и тот же гриб и одна и та же водо- росль . Первый лишайник окрашен в желтый цвет и в большом количестве вырабаты- вает токсичную вульпиновую кислоту, которая и придает ему этот цвет. Bryoria fremontii имеет коричневую окраску и не содержит вульпиновой кислоты. Как мо- гут два одинаковых партнера создать лишайники с абсолютно несхожими свойства- ми? Почему один лишайник ядовит для млекопитающих, а другой - нет? Этот вопрос вдохновил Тоби Шприбилле на дальнейшие исследования. Содержа- щуюся в лишайниках ДНК проанализировали самым тщательным образом, начались кропотливые и трудоемкие поиски в «генном супе» лишайников. Только после того как возникла гипотеза о том, что здесь предстоит открыть что-то совершенно новое, был обнаружен дрожжевой гриб Cyphobasidium. Новое, упрощенное опреде- ление лишайника выглядит теперь так: 1 сумчатый гриб + 1 опорный гриб + 1 фо- тосинтезирующая водоросль или цианобактерия = лишайник. Хорошо сыгранная команда Естественно, встал вопрос: как получилось, что хорошо известный Cyphobasidium мог так долго ускользать от внимания ученых? Без современных молекулярно-генетических методов нам, вероятно, еще долго пришлось бы ждать этого открытия. Больше ста лет множество лихенологов (специалистов по лишай- никам) исследовало названные лишайники, и ученые не смогли открыть неизвест- ное третье, которое представляет собой существенную для выживания лишайника его составную часть. Было известно, что оба сильно различающиеся партнера так хорошо дополняют друг друга, что лишайник обладает свойствами, которых по от- дельности лишены водоросль и гриб. Теперь выяснилось, что речь идет о тройном симбиозе: без этого теперь уже известного третьего остальные два участника жить не могут. Cyphobasidium в составе лишайников был обнаружен по всему миру - от Антарктиды до Японии и от Южной Америки до Эфиопии. Сравнение генетиче- ского материала показало: три члена организма лишайника имеют долгую совмест- ную историю. Согласно теории, участвующий в симбиозе гриб развивался в лишай- нике с самого начала, а не явился «современным» изобретением эволюции. Как мне думается, это открытие должно оказать сильное мотивирующее воздей- ствие на молодых ученых: вопреки широко распространенному ошибочному мнению, не все открытия пока совершены. Загадки природы пока не исчерпаны. Для того чтобы открыть что-то новое, молодым исследователям совершенно необязательно отправляться в дебри тропических лесов. Золотая ариаднина нить нашего путешествия в мир грибов - сотрудничество ме- жду радикально несхожими между собой организмами, ведущее к выгоде для цело- го, симбиоз, подтверждающий максиму о том, что «вместе мы сильнее», - в свете нового открытия засверкала новым блеском. Тоби Шприбилле замечает: «Это новое знание позволяет объединить многое, что, как нам казалось, мы знали об этом симбиозе. Мы должны заново оценить фундаментальные гипотезы о том, как обра- зуются лишайники и кто выполняет в этом составном организме его разнообразные функции». Таким образом, давно известный мир грибов снова и снова удивляет нас откры- тиями, которым не видно конца. Что еще ждет нас впереди? Этим вопросом мы и зададимся, заканчивая наше путешествие в царство грибов.
МИКОФИЛИЯ В следующий раз, отправившись на про- гулку в лес, дайте волю своей фантазии - во многих случаях она бывает не так уж далека от реальности. Петер Вольлебен Как начались наши отношения с грибами? Этот вопрос был задан в самом начале публикации. Начало кроется во тьме доисторической эпохи, и мы никогда не уз- наем подробностей нашего знакомства с этими организмами. Несомненно одно: на- ши предки питались грибами и использовали их с разнообразными целями, среди прочего для проведения шаманских ритуалов и лечения разных болезней. Вероят- но, с началом неолитической революции стали постепенно развиваться биотехно- логические опыты с большой пользой для возникавшей цивилизации. Грибы исполь- зовали для приготовления сыра, хлеба, вина, пива и других продуктов питания. С промышленной революцией и с развитием науки появились и другие способы применения грибов, которые в наши дни стали важнейшей для современных биотех- нологий группой живых организмов. В промышленных масштабах грибы сегодня ис- пользуются для производства продуктов питания и кормов, антибиотиков, фермен- тов , стероидов, алкоголя, органических кислот и витаминов. Многие люди даже не подозревают о том, что в напитках и других продуктах питания вездесущую лимонную кислоту (не путать с лимонным соком!) давно не получают из лимонов, а уже в течение нескольких десятилетий производят с помощью соответствующих грибов, а именно с помощью аспергилла черного (Aspergillus niger). Грибы все чаще используют для производства моющих средств с биотензидами, активными очищающими веществами, которые загрязняют окружающую среду в меньшей степени, чем традиционные моющие средства и стиральные порошки. Естественно, это правда, что грибы часто становятся возбудителями болезней, причиной аллергии, смертельных отравлений, а также могут разрушать дома. Но это всего лишь один аспект их многочисленных свойств, который мы должны нау- читься обходить. Самое главное, грибы - это наши партнеры, без которых жизнь стала бы невозможной. Грибы отвечают за разложение вредных веществ и за реми- нерализацию. Грибы, формируя микоризы, являются партнерами всех наших деревь- ев и главными лесными начальниками. Они помогают снабжать нас питанием и ле- карственными средствами, участвуют в биологическом контроле экологического вреда и в защите окружающей среды. Модное понятие «повторной утилизации» поя- вилось недавно, но грибы применяют этот принцип уже сотни миллионов лет. Зеленая полоса в пустыне Возможно, уже скоро грибы смогут в широких масштабах санировать отравленные людьми почвы и помогут превратить мертвые поля в цветущие сады. Надо надеять- ся, что удастся ограничить расширение пустынь путем высаживания деревьев с микоризами грибов. Эти микоризы смогут высасывать из сухой почвы всю доступ- ную воду и отдавать часть ее деревьям. Грибы пробудят пустыни к новой жизни, распространение пустынь прекратится, как это уже происходит в области Сахель, и, надеемся, будет происходить и дальше, чтобы, в конце концов, зеленый пояс протянулся от Индийского океана до Атлантики. На спутниковых снимках Сахары уже сегодня на фоне всеобщей коричневатой желтизны видны большие зеленые пят- на - маленькое экологическое чудо. Это части крупнейшего панафриканского про- екта, будущей «Великой зеленой стены» длиной 7000 километров, вселяющей наде-
жду в миллионы самых бедных и обездоленных. Началом этого чуда мы обязаны не- которым крестьянам этого региона, которых вдохновила на действия старая мест- ная традиция. Высаживание деревьев на поле - часть векового метода возделыва- ния полей. Там, где есть деревья, просо и другие пищевые растения растут луч- ше, чем на незащищенных угодьях. Помимо симбиоза с бактериями, которые захва- тывают из воздуха азот и в обмен на другие питательные вещества отдают его растениям, грибы тоже играют в стимуляции роста ключевую роль. Незаметная пыль спор, приносимая с песком, помогает расти нежным саженцам. Представители различных видов рода Glomus, например Glomus aggregatum, содержат белок, на- зываемый гломулином, который склеивает мельчайшие частицы почвы в мелкие ша- рики, благодаря чему почва начинает лучше проветриваться и пропитываться во- дой, к тому же такое строение почвы благоприятно для роста растений. Особенно хорошо грибы Glomus чувствуют себя вместе с жужубами, деревьями, в наибольшей степени подходящими для высаживания лесов, не говоря уже об их вкусных пло- дах. Великая общность Стоит только грибу оказаться в почве вместе со своим саженцем, как он тот- час принимается за работу, которую отлично умеет делать, - гриб начинает вет- виться. Гифы распространяются во всех направлениях, чтобы вступить в контакт с другими растениями и другими грибами. Рано или поздно мицелий неизбежно до- берется до других растений. Его клетки внедрятся в корни и вдохнут в него до- полнительные жизненные силы. Через эту сеть гиф будет осуществляться обмен веществ - так же и с садовыми и огородными культурами, возделываемыми людьми. Укрепившись сахаром, полученным от растений, гриб с удвоенной энергией броса- ется на дальнейшие поиски, чтобы убедить и другие растения в обоюдной выгоде сотрудничества. Это действительно чудесное изобретение природы - соединить всех в одну великую общность. Не могут ли грибы стать нашими учителями в меж- дународной торговле ? Будущее началось уже давно Но и этого мало: в медицине будут открыты новые фармакологически активные вещества, причем не последнюю роль здесь сыграют морские грибы, о которых мы пока слишком мало знаем. В многочисленных научных лабораториях всего мира коллективы ученых заняты открытием новых свойств грибов. В проектных бюро слизевые грибы создают эскизы идеальных дорожных и других коммуникационных сетей. Футурологи привлекут богатые белками и бедные жиром грибы к решению проблемы снабжения человечества продовольствием. Экологи будут обнаруживать все больше фактов о том, что наш мир не может обойтись без грибов и что кон- троль за вредоносными организмами можно улучшить именно с их помощью. Клима- тологи еще более интенсивно станут изучать роль грибных спор в атмосферных явлениях, так как вероятно, что именно споры эффективнее всего способствуют конденсации влаги и образованию облаков. Умение выживать Биологически обоснованное сельское хозяйство, при ведении которого не будут отравляться многочисленные микроорганизмы, грибы, дождевые черви и другие су-
щества, живущие в почве, потребует намного меньше энергии, меньше механиче- ской обработки почвы, меньше искусственных удобрений и средств защиты расте- ний. Многие ведущие ученые и мыслители идут еще дальше: биологическое сель- ское хозяйство - с помощью грибов - не только может кормить людей, нет, это, по их мнению, единственная возможность для человечества в будущем накормить всех людей досыта. Помощь грибов сможет порадовать и ценителей хороших вин. Партнерство с об- разующими микоризы грибами делает виноградную лозу более устойчивой к пораже- нию паразитами. Пестициды и другие ядохимикаты станут ненужными. С помощью грибов и растений, растущих вокруг виноградников, вина станут богаче, здоро- вее, да и просто лучше, ибо и виноградная лоза, как и другие растения, тоже вступает в прямой обмен с «интернетом» грибных сетей. Здоровые почвы полны жизни и изобилуют скрытой от нас деятельностью. Необозримая сеть взаимоотно- шений связывает всех обитателей здорового виноградника. Эксперты повторной утилизации Если сбудутся надежды, возлагаемые учеными на гриб Pestalotiopsis microspora, произрастающий в Национальном парке Ясуни, расположенном в эква- дорской сельве, это будет настоящим шагом вперед для всего человечества. Дело в том, что Мировой океан превратился в мировую помойку: ежегодно в океан сбрасывается до 13 миллионов тонн пластика. Если в 2015 году человечество ежедневно производило три миллиона тонн мусора, то, согласно прогнозам, в 2025 году оно станет производить ежедневно больше шести миллионов тонн. Зна- чительная часть мусора состоит из полиуретанов, a Pestalotiopsis microspora - пока что первый и единственный известный организм, который способен разлагать полиуретаны даже в условиях недостатка света и кислорода. Во время своих познавательных прогулок мы убедились, что грибы у нас под ногами, но на самом деле они везде! Некоторые из них - наши опасные враги, но большинство из них - наши друзья. Грибы предоставляют нам так много благопри- ятных шансов, что, вероятно, оценить их мы сможем только в будущем и только обращаясь к прошлому, ибо поразительное развитие отношений людей и грибов не будет стоять на месте. Сотрудничество вместо эгоизма У нас не должно быть больше никаких сомнений в значении грибов в нашей жиз- ни. Но в чем, однако, заключается смысл той философии, которую преподают нам грибы? Прошедшие 150 лет были, с одной стороны, отмечены прорывом в повседневную жизнь научного мышления и разума, а с другой - утверждением капиталистической экономики с ее соперничеством и эгоизмом. В этой связи многие вспоминают Чарльза Дарвина и эволюционное учение, считая, что смысл его в том, что вы- жить могут только сильнейшие. Наше краткое путешествие в мир грибов наводит на мысль, что аспект сотрудничества больше нельзя понимать в таком узком зна- чении, как это делает, например, на мой взгляд, Ричард Докинз, который в сво- ей книге «Эгоистичный ген»3 утверждает, что мы являемся машинами выживания - роботами, которые слепо запрограммированы на то, чтобы сохранять мелкие эгои- стичные молекулы, которые известны в миру под названием генов. 3 Домашняя лаборатория 2023-07-08
Выдающийся американский биолог Линн Маргулис (1938-2011) , в отличие от До- кинза , считала движущей силой эволюции симбиоз. Она поставила в центр своих рассуждений не «эгоистичный ген», а мыслимую внутреннюю форму сосуществования и совместной эволюции и назвала эту форму эндосимбиозом. Так, например, при- влекая клеточно-анатомические и биохимические данные, Маргулис доказывала, что хлоропласты, клеточные органеллы растений, в которых происходит фотосин- тез, были изначально свободно живущими цианобактериями. Таким образом, эти хлоропласты во всех наших комнатных и садовых растениях представляют собой не что иное, как «одомашненные» цианобактерии. Чудо жизни Линн Маргулис была убеждена, что все существа, населяющие нашу планету, принадлежат одному симбиотическому союзу. Этот взгляд «сверху» на чудо жизни, вероятно, связан с профессией ее первого супруга, известного астронома Карла Сагана. Вероятно, не обошлось и без влияния английского химика Джейм- са Э. Лавлока, который в начале 70-х годов сформулировал гипотезу Геи, на- званную так в честь великой матери греческой мифологии. Согласно этой гипоте- зе, все земные организмы тесно соприкасаются и образуют в совместном симбиозе некое более крупное единство. Понимаю, что это звучит в духе нью-эйдж4. Веро- ятно, кто-то на этом месте отложит чтение со словами: «Это я уже знаю!» Немецкий биолог Людвиг Трепль в одном из научных блохюв писал в 2013 году, что ему гипотеза Геи, в которой Земля представлена как саморегулирующееся су- персущество, «уже на первый взгляд отчетливо показалась эзотерической глупо- стью, с которой ничего невозможно делать дальше». Действительно, эта гипоте- за, прежде всего, признана в эзотерических кругах. В научных кругах она не вызывает ничего, кроме насмешек. Трепль, который много занимался так называе- мыми теориями суперорганизма, замечает, что «сотрудничающие организмы сущест- вуют, и они действительно сотрудничают... абсолютно эгоистически, для того что- бы получить для себя максимум выгоды, так же, как деловые партнеры, то есть не по поручению вышестоящей инстанции, как в отделах какой-либо организации». Значит, все-таки эгоизм? И чему мы тогда можем научиться у грибов? Напри- мер, кооперации. Если одно живое существо впускает другое внутрь отдельной клетки собственного организма, то обычно это означает самоотречение или ги- бель . Любое живое существо защищается от этого изо всех сил. Однако при обра- зовании микоризы - самой тесной формы взаимодействия растения и гриба - гифы гриба проникают в клетки корня растения-партнера. Мы много слышали об арбу- скулярных микоризах гломеромицет (Glomeromycetes) . Это древнейшие и самые распространенные в мире образующие микоризы грибы, с которыми вступают в сим- биотические отношения около 80 % наземных растений, включая многие виды де- ревьев и кустарников. Еще задолго до выхода растений на сушу прокариоты (ар- хеи и бактерии) , а также и эукариотические существа (это все живые существа, клетки которых обладают ядром) вступали в тесное сотрудничество с другими партнерами, что и создало основу для дальнейшего развития жизни на нашей пла- нете . Мы можем смело принять во внимание создание сетей и кооперацию и считать их одним из многих, работающих в природе механизмов взаимодействия организмов, не превращая это в идеологический вопрос. Было бы поистине удивительно, если бы за миллиарды лет своего развития жизнь на Земле развивалась бы на основа- нии одного-единственного принципа. 4 Нью-эйдж (англ. New Age, буквально «новая эра»), религии «нового века» — общее название совокупности различных мистических течений и движений.
Как специалист по морской биологии, я знаю, что многие организмы вытесняют- ся или просто гибнут - вероятно, более 98 % морских живых организмов обречены на съедение. Тем не менее знакомство со взглядами Линн Маргулис оказалось для меня весьма полезным. Мое представление о мире расширилось и дополнилось, хо- тя, конечно, я не могу уподобить Землю единому живому организму. Мой опыт ра- боты показал, что восприятие значения симбиоза в нашей биологической картине мира так или иначе оказалось затушеванным, но все чаще я нахожу примеры того, что не конкуренция и победа сильнейших, а совместные действия экологических сообществ создают сильные существа. Разветвление как модель успеха эволюции В организации охраны природы, которую я возглавляю, на занятиях с молодежью я постоянно повторяю афоризмы: «Симбиоз везде» и «Вместе мы сильнее». Вероят- но, не в меньшей степени я повторяю их и для себя самого, ибо мир находится в плачевном состоянии не только с точки зрения экологии и состояние это на- столько жалко, что я как учитель уже не знаю, какое позитивное послание могу адресовать детям и молодежи. В этой безнадежной ситуации все возрастающее значение симбиоза в природе стало для меня новым психологическим и педагоги- ческим светлым пятном. Или, если угодно, моим персональным костылем. Внезапно у меня в руках оказалось неуязвимое естественно-научное послание, которое можно направить молодежи во времена урбанизации и отчуждения от природы в ка- честве напутствия: сотрудничество - это сущностная основа прогресса в истории рода человеческого. Дружбой проникнуто все вокруг нас. Надо только открыть глаза и сказать себе правду. Пусть даже Земля и не является суперорганизмом матери Геи: дружба все же существует на нашей насквозь пропитанной эгоизмом планете, и, наверное, дружба - это даже важнейшая модель успешной эволюции. Мы все связаны единой сетью, и поэтому стоит помогать природе - ибо тем самым мы помогаем и себе как части этой сети. Природа внушает нам оправданный, ес- тественный взгляд на мир без какой-либо вредной сопутствующей идеологии. В этом природном взгляде на мир ключевую роль играют заключенные в сеть и обра- зующие ее грибы. Вы до сих пор считаете преувеличением мое утверждение, сделанное в начале публикации, когда я предложил поменять нашу антропоцентрическую картину мира на микоцентрическую? Из любви к жизни Вооружившись биофилией и микофилией, внушив себе любовь к жизни и грибам, уменьшив выхлоп наших автомобилей, вдыхая терпены лесного воздуха, мы при первом удобном случае отправимся в лес, чтобы искать следы тайных правителей нашего мира, следы грибов. «Разве не удивительно, - вопрошает Пьеро Каламанд- реи, поэт смиренной грибной охоты, - что в конце сентября его охватывает та же лихорадка, что и в первый раз, хотя он провел уже пять лет под пиниями Монтауто?» Какой счастливый человек! «Все эти люди стремятся в лес: в те не- многие дни они вновь обретают радость жизни, счастье свободного труда, прими- ряются с миром...» Никто из нас не хочет, чтобы человек и дальше отстранялся от естественного, ритмичного природного порядка вещей, как это происходит в современной цивили- зации. Мы все жаждем присоединиться к кредо Каламандреи: «Я люблю грибы, по- тому что они двоякие существа, стоящие на полпути между животными и растения-
ми... таинственные, колеблющиеся между фауной и флорой гибриды... Короли и импе- рии приходят и уходят; цветы, грибы и птицы, однако, всегда возвращаются в назначенное им время...» В заключение хочу пожелать вам, себе, нашим потомкам и нашим сотоварищам по земной жизни из всех царств живых организмов: пусть наша планета грибов нико- гда не пострадает от непоправимого вреда, какой может нанести ей один- единственный биологический вид - Homo sapiens, человек разумный!
СИНТЕЗ И30ПР0ПИЛНИТРИТА Химическое соединение изопропилнитрит (или 2-пропилнитрит) C3H7N02 представ- ляет собой алкилнитрит, изготовленный из изопропанола. Это прозрачное бледно- желтое масло (т.кип. 40 С). Изопропилнитрит - одно из соединений, используемых в качестве попперса, ин- галяционного лекарственного средства, которое вызывает кратковременную эйфо- рию. Изопропилнитрит в значительной степени заменил изобутилнитрит в поппер- сах.
Соединение также может быть потенциально опасным для человеческого организ- ма - вдыхание изопропилнитрита (и других алкилнитритов) пар может расширять мышцы сфинктера и вызывать головные боли и чрезвычайно низкое кровяное давле- ние , а также повышать температуру тела, даже смерть. Общий метод получения эфиров азотистой кислоты с низшими одноатомными спир- тами - воздействие на спирт "азотистой кислоты в момент ее выделения", то есть введение в смесь спирта и сильной кислоты насыщенного раствора нитрита [натрия] . При этом нитрит взаимодействует с кислотой, давая HNO2 => NO, кото- рые далее реагируют со спиртом, образуя нитритный эфир. Основная проблема практического синтеза нитритов низших спиртов связана с разогревом реакционной массы, что приводит к уносу из нее образующегося окси- да азота и низкокипящего эфира. Самым простым способом решения является регу- лярное охлаждение реакционного сосуда в ледяной воде примерно до ОС, с по- следующим возобновлением синтеза, но это неудобно и требует много времени на промежуточное охлаждение. Была испробована методика, в общем, достаточно распространенная в практике органического синтеза, когда получается летучее вещество и требуется отводить тепло из зоны реакции. Суть ее, в данном случае, заключается в следующем: ■ в смесь спирта и раствора кислоты при постоянном активном перемешивании и охлаждении вводится по каплям насыщенный раствор нитрита натрия; ■ отвод теплоты реакции производится ледяной водой, в которую погружен реак- ционный сосуд; частично испаряющийся нитрит возвращается обратным холо- дильником ; ■ полученный продукт отделяется (практически нерастворим в воде) и очищается перегонкой. Далее подробно описана техника синтеза и полученные результаты. "По классике", данный синтез проводят, используя концентрированную соляную кислоту (34-36%), по следующей упрощенной схеме: С3Н7ОН + NaN02 + НС1 => C3H7ONO + NaCl + H20 На момент подготовки к работе концентрированной соляной кислоты было мало, и ее было решено заменить 44% раствором серной кислоты, что, в общем, пред- ставлялось хорошей альтернативой, так как: a) сульфат и гидросульфат натрия менее растворимы, чем хлорид натрия (16.8 г Na2S04, 28.6 г NaHS04 и 35.9 г NaCl в 100 мл воды), избыток образующейся соли будет выпадать из раствора и смещать реакцию в сторону образования азотистой кислоты; b) серная кислота, по сравнению с соляной, гораздо менее летуча и не будет загрязнять продукт реакции при перегонке. Материальный расчет: С3Н7ОН + NaN02 + H2S04 => C3H7ONO + NaHS04 + H20 При расчете количества серной кислоты исходим из того, что в мягких услови- ях с достаточной полнотой реакция замещения будет происходить по 1-й ступени (H2S04 => Н+ + HS04~) , так как константа диссоциации серной кислоты по 2-й ступени (HS04~ => Н+ + S042~) примерно 10~2 и хотя это больше, чем у азотистой кислоты (7.1-10-4), но здесь уже будет проявляться некий равновесный процесс, который нам в данном случае не нужен. Расчет будем проводить по базе NaN02, серная кислота и изопропиловый спирт (ИПС) в некотором избытке:
Веще- ство NaN02 ИПС H2S04 ИПН Масса по урав- нению , г 69 60 98 89 Расчетное кол-во моль (по базе) 1.3 1.3 1.3 Фактиче- ское взя- тое кол- во моль 1.3 1.6 2.3 Количество для синте- за (г или мл) 90 г 94 г/0.786 г/мл = 120 мл 223 г/1.345 г/мл = 166 мл 115.7 г Примечание Другие вещества считаем по NaN02 Избыток около 25% Серная к-та была взята в сильном избытке, можно было уменьшить кол-во до 1.3-1.6 моль Теоретический выход по NaN02 Реактивы: ■ нитрит натрия, ■ серная кислота 44% раствор, ■ изопропиловый спирт, ■ оксид кальция. Оборудование (все стекло на шлифах): ■ колбы конические на 500, 250, 100 мл, ■ насадка 2-горлая, ■ спиральный холодильник, ■ прямой холодильник, ■ делительная воронка, ■ аллонж с отводом, ■ термометр, ■ магнитная мешалка-плитка, ■ штативы, ■ вспомогательное оборудование. Синтез: 1. 90 г NaN02 (реактив после долгого хранения, производство - СССР) раствори- ли в 130 мл воды с перемешиванием на магнитной мешалке (насыщенный раствор получается в 110 мл воды при 20 С) . Раствор заметно охладился (в отличие от большинства минеральных солей, теплота растворения NaN02 отрицатель- ная) . 2. 120 мл ИСП смешали с 166 мл 44% раствора H2S04 (ИПС хорошо растворяется в воде и образует однородную смесь с раствором серной кислоты). 3. Оба раствора перенесли на холод (около 0 С) примерно на 2 часа. При этом в смеси спирта с кислотой образовалось немного волокнистой взвеси, раствор нитрита натрия остался прозрачным (чуть желтоватый). 4. Собрали реакционную установку (см. фото). В качестве реакционного сосуда использовали коническую плоскодонную колбу на 500 мл (можно использовать круглую, принципиальной разницы в данном случае нет). К носику делительной воронки, которая здесь выполняет роль капельной, присоединили силиконовую трубку, конец которой доходит до дна колбы, но не препятствует вращению якоря мешалки. Так как простой 2-горлой насадки на колбу не нашлось, ис- пользовали насадку с отводом, который заткнули резиновой пробкой. В колбу положили якорь магнитной мешалки и залили смесь ИПС с раствором серной ки-
слоты (п. 2). Контейнер наполнили смесью снега с холодной водой. Пустили воду в холодильник и включили мешалку. 5. В делительную воронку налили раствор нитрита натрия и по каплям стали вво- дить его в глубь реакционной смеси. При этом происходило интенсивное обра- зование газа (N0) внизу на выходе из трубки. Поначалу в колбе образовался диоксид азота из-за реакции N0 с остаточным воздухом в колбе, двуокись по- степенно была вытеснена в отвод насадки колбы и затем уже практически не образовывалась.
Попадание каждой капли раствора нитрита натрия в смесь вызывало бурное вы- деление газа, который благодаря интенсивному перемешиванию хорошо распре- делялся в жидкости. Скорость добавления раствора NaN02 старались поддержи- вать не более 2 капель в секунду. Последние 20-30 мл пришлось проталкивать в колбу нагнетанием воздуха в воронку резиновой грушей, т.к. избыточное давление в реакторе не позволяло жидкости спуститься самотеком. . После добавления всего раствора нитрита натрия смесь перемешивали еще при- мерно 15 минут. . В результате в реакционной колбе образовались: a) нижний слой бесцветного раствора с большим объемом кристаллической массы (кислый сульфат натрия др.); b) верхний слой - светло-желтая подвижная жидкость - изопропилнитрит (ИПН).
ИПН отделили от основной массы делительной воронкой. Так как ИПН легче во- ды, то первые порции в делительной воронке были заполнены только основным веществом, и лишь последняя - частично водно-солевым раствором. Отделенный ИПН собрали в плоскодонную колбу на 250 мл.
9. Для обезвоживания и очистки полученного ИПН в колбу добавили небольшими порциями 10 г СаО, с перемешиванием. 10.Собрали перегонную установку с прямым холодильником и присоединенной через аллонж на шлифе с отводом приемной колбой на 150 мл, погруженной в ледяную воду.
11.Перегонную колбу нагрели на плитке магнитной мешалки, при начале кипения нагрев убрали до 1/4 (примерно 150 Вт) . Смесь закипела при 38 С, и далее выкипала с плавным повышением температуры. В приемнике быстро собиралась светло-желтая жидкость.
12.Большая часть жидкости (80-90%) отогналась при температуре до 41 С. Далее нагревание выключили, чтобы избежать заброс частиц осадка в холодильник при ударах во время кипения (на последней стадии). 13.После охлаждения установку разобрали. В приемнике - прозрачная подвижная жидкость светло-желтого цвета с ароматическим запахом - ИПН. Выход 100 мл. (Примерно 5-10 мл случайно потерялось при делении). Выход со- ответствует результатам по методике с соляной кислотой, таким образом, замена соляной кислоты на раствор серной, как минимум, его не ухудшила. Изопропилнитрит - при хранении в хорошо закупоренном сосуде вполне устойчив в течение длительного времени. Требует аккуратности в обращении. Выводы: 1. Метод вполне удобен для препаративного синтеза. Хотя требуется некоторое оборудование (в общем, вполне доступное), он позволяет получить ИПН с хо- рошим выходом (70+%) в обычных условиях при наличии холодной воды и льда из холодильника или снега с улицы. 2. Замена концентрированной соляной кислоты на 44% раствор серной, как мини- мум, не снижает выход целевого вещества, а возможно, и способствует его повышению (за счет меньшей растворимости сульфатов натрия и т.д.). 3. При перегонке ИПН желательно вставить сетку в горловину насадки перегонной колбы для предотвращения заброса твердых частиц в холодильник. Примечание: Методика также была успешно использована в синтезе 1-амилнитрита. Но в этом случае не требуется слишком сильное охлаждение, т.к. амилнитриты кипят при температуре порядка 80 С и выше (в зависимости от изомера). С другой стороны, для хорошей очистки полученного эфира уже необходима дробная перегонка (с де- флегматором) , т.к. при прямой дистилляции отгоняется смесь жидкостей с разны- ми температурами кипения (главным образом, видимо, эфир + вода).
Химичка НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ МЕТАМФЕТАМИН Метамфетамин (сокр. от N-метил-альфа-метилфенилэтиламин) — производное ам- фетамина , белое кристаллическое вещество. Метамфетамин является психостимуля- тором с высоким потенциалом к формированию зависимости, в связи с чем отнесён к наркотическим веществам. На Западе ограниченно применяется в медицине. При правильном индивидуальном дозировании метамфетамин уменьшает чувство усталости, вызывает прилив сил, повышает умственную и физическую работоспо- собность, снижает потребность во сне и подавляет аппетит («анорексигенное» действие). Метамфетамин является неконкурентным антагонистом снотворных средств, ос- лабляющим их действие. После употребления метамфетамина у человека развивается сверхбодрствующее
состояние сознания. Возникает эйфория (настроение в целом напоминает маниа- кальное) , ощущение ясности мышления, стремление к деятельности, в том числе творческой. Метамфетамин обостряет воображение и способствует возникновению множества образов, которые выражаются некоторыми употребившими данный препа- рат в написании прозы, стихов, картин, музыки. Появляется желание всем делать добро, повышается терпимость к людям, возникает всепрощение и в целом появля- ются альтруистические устремления с любовью к близким. Характерно обострение зрительного и светового восприятия: цвета становятся более яркими и насыщенными. Часто интоксикация сопровождается сексуальным возбуждением и гиперсексуаль- ностью . Впервые синтезирован из эфедрина в 1893 году японским химиком Наган Нагаё- си. В 1919 году японским химиком Акирой Огатой был впервые синтезирован кри- сталлический метамфетамин. В 1930-е роды фармацевты фирмы Temmler Werke[de] в Берлине использовали его как стимулирующее средство, получившее коммерческое название «первитин» (нем. Pervitin). Начиная с 1938 года его применяли систематически и в больших дозах как в армии, так и в оборонной промышленности (таблетки первитина официально входили в «боевой рацион» лётчиков и танкистов под названием нем. «Panzerschokolade» — танковый шоколад). Накануне вторжения во Францию военно- служащим Вермахта было выдано 35 миллионов доз первитина. Ампулы первитина из Германии. Вводился внутримышечно, подкожно или медленно внутривенно. Популярностью первитин пользовался и у вождей Третьего рейха, наряду с ко- каином. В частности, Гитлер получал инъекции первитина от своего личного вра- ча Теодора Морелля начиная с 1936 года, а после 1943 года — по несколько раз в день. Благодаря инъекциям первитина Гитлер был более общительным, энергич- ным, физически активным и бодрствовал поздно ночью. После Второй мировой войны производители первитина были вывезены в США, где создавали «таблетки бодрости» для войск в Корее и Вьетнаме. В 1966—1969 годах армия США. использовала 225 миллионов таблеток декстроамфетамина и первитина.
Пентагон официально разрешил использовать амфетамины служащим в войсках. Они основывались на государственных испытаниях в 1940-х и ранних 1950-х го- дах, которые показали увеличение умственной деятельности лётчиков на 5 % при использовании метамфетамина. Первыми испытали на себе действие психостимуля- тора Военно-воздушные силы, затем в 1960 году — Стратегическое командование ВВС, в 1962 году — Тактическое авиационное командование. Во время Войны во Вьетнаме амфетамины стали доступны в таблетированной фор- ме для всех видов войск. Ветераны США. жаловались на бессонницу, нервозность и потерю аппетита. В ка- честве контрмеры им предписали использовать дополнительно барбитураты. Во время Второй мировой войны метамфетамин был широко распространён среди военных Императорской армии Японии. На момент нападения японцев на Перл- Харбор в декабре 1941 года в Японии имелось 24 запатентованных лекарства, со- держащих метамфетамин или амфетамин, доступных на рынке. Японцы называли психостимуляторы лекарствами, «повышающие боевой дух», употребление их во время войны считалось проявлением патриотизма. Императорская армия Японии имела метамфетамин в форме для инъекций, так как при подобном употреблении он начинает действовать быстрее и является более активным. Известными потребителями метамфетамина являлись также японские камикадзе. В 1940—1941 годах в СССР изучались материалы по первитину из Германии, за- тем профессор О. Ю. Магидсон произвёл первый синтез (из фенилацетона). Промышленный синтез был налажен в 1946 году, и уже в 1948 году первитин упоминается в справочнике Машковского. Гидрохлорид метамфетамина выпускался в СССР вплоть до 1970-х годов в виде таблеток по 3 мг под названием первитин. Первитин применялся в психиатрической практике как психостимулятор, для ле- чения нарколепсии и депрессий различного происхождения. Впоследствии приказом по Министерству здравоохранения СССР от 11 февраля 1954 года он был отнесён к наркотикам, а в 1975 году его производство было прекращено, и он был исключён из фармакопеи. Оборот и применение метамфетамина на территории России запрещены. В США. он используется в медицинской практике под торговым наименованием «дезоксин» (англ. Desoxyn) и применяется как медикамент второго ряда при неэффективности амфетамин-содержащих лекарств первого ряда: «аддералла» (англ. Adderall) и «декседрина» (англ. Dexedrine, действующее вещество — дексамфетамин). Дезок- син одобрен Управлением по контролю над продуктами и лекарствами США (Food and Drug Administration, FDA) для лечения синдрома дефицита внимания и гипе- рактивности (СДВГ) и ожирения (краткосрочным курсом, наряду с низкокалорийной диетой). Офф-лейбл используется для лечения нарколепсии и идиопатической гиперсом- нии. Применялся при лечении нарколепсии, психогенных депрессий, алкогольных де- прессивных психозов и других заболеваний, сопровождающихся сонливостью, вяло- стью, астенией, для временного устранения чувства усталости, повышения физи- ческой и умственной работоспособности. Синтез из Р2Р с Al/Hg Получение амальгамы алюминия Алюминиевая фольга (14 ммоль, 54.2 г) помещается в 5-ти литровую колбу и заполняется водой. Фольга должна быть ниже уровня воды.
Добавляем 0.5 г сухой хлористой ртути (II). Сильно перемешиваем вращением колбы пока не начнет выделятся водород и по- верхность фольги не станет матовой. Жидкость из колбы сливаем.
Алюминиевую амальгаму промываем несколько раз дистиллированной водой. Восстановительное аминирование СН3ЫН2; Al/Hg Phenyl-2-propanone (Р2Р) Melh am phetami ne Заранее приготовляем воду со льдом для охлаждения реакции. Добавляем водный раствор метиламина (39%, 125-150 мл) к амальгаме в колбе. Туда же добавляем раствор хлористого натрия (50 г в 150 мл воды). Затем добавляем 50 г Р2Р. И, наконец, добавляем этанол (88%, 700-750 мл). Устанавливаем на колбу обратный холодильник. Экзотермическая реакция может начаться через 20-30 минут или даже сразу, если температура в комнате больше 25 С. Реактор должен охлаждаться, если необходимо (< 40 С) и обязательно, если температура в комнате высока. Помешиваем изредка. Реакция длится 2.5-3 часа. В результате получается серая масса.
Затем добавляем NaOH (25%, 50 мл) чтобы растворить непрореагировавший алю- миний. Перемешаем взбалтывая колбу 30-40 минут пока не выйдет весь водород. Раствор отстаиваем около часа, затем избавляется от осадка декантацией и затем фильтрацией. Рекомендуется сразу добавить 100 мл DCM1 в отфильтрованный раствор (можно даже во время фильтрации). Это понизит потери основания метам- фетамина за счет окисления кислородом воздуха. Осадок промываем этанолом (88%, 125 мл) или IPA для полноты экстракции амина и еще раз фильтруем. Смазываем кран делительной воронки специальной смазкой против заедания и протекания. 1 Дихлорметан 2 Изопропанол
Затем проводим стандартную экстракцию несколькими порциями DCM (^750 мл) и разделение смеси на делительной воронке. Смесь в воронке перемешиваем. Испарение DCM возможно в процессе перемешива- ния, его пары выпускаем чтобы не было лишнего давления.
DCM экстракт высушиваем добавлением безводного сульфата натрия (Na2S04, 100-150 г) . Перемешиваем. Выделение свободного основания и получение хлорно-водородной соли на gas HN Methamphelamine ч^ . на Melhawphetamine hydrochloride
Высушенный DCM слой в дистилляционную (перегонную) установку (или в колбу роторного испарителя). Осадок можно еще промыть небольшим количество DCM и тоже добавить в колбу. Отгоняем DCM из смеси (90 С, 1 атм) . Лучше его сохранить. После испарения DCM свободное основание метамфетамина остается в колбе. Оно приобретает жел- тую окраску (в зависимости от чистоты реактивов) и характерный запах амина. Собираем газовый генератор. НС1 получаем из серной кислоты и хлорида аммо- ния. Основание метамфетамина переливаем в стакан и дополнительно его колбу спо- ласкиваем этанолом. НС1 пропускаем через стакан. Тяга!
Цвет раствора изменится из желтого соли. Раствор закисляется до рН=2. в красный, что является знаком получения Газовый генератор отключаем: газ через воду и его тоже заливаем водой, Раствор выпариваем для кристаллизации. Помешиваем изредка.
Закристаллизовавшуюся массу помещаем на фильтр и промываем под вакуумом ми- нимальным количеством безводного диэтиловохю эфира или холодного ацетона. Окончательно кристаллы соли сушим на фильтре горячим воздухом. Для лучшей очистки рекристаллизацию надо повторить. Выход 43.7 г (63%).
Из пенопласта3 Как известно, основным сырьем для синтеза всех основных психостимуляторов являются различного вида кетоны (алифатические, алициклические или жирноаро- матические) . Наиболее распространённым является БМК - бензилметилкетон, он же фенилацетон, он же Р2Р. Его достать довольно сложно, поэтому попытаемся сде- лать его сами. Имея готовый БМК и некоторые другие реактивы, которые достать совсем не сложно, нетрудно синтезировать метамфетамин реакцией восстанови- тельного метиламинирования в амальгаме. БМК можно получить многими способами, но мы рассмотрим наиболее простой и подходящий для обстановки домашней кухни или гаража - это способ получения БМК из фенилуксуснои к-ты (которую мы как раз получим из пенопласта), уксусной к-ты и карбоната свинца. Начнем по по- рядку , план таков 1. Синтез фенилуксуснои к-ты 2. Синтез БМК 3. Синтез метамфетамина из БМК 1. Синтез фенилуксуснои к-ты Сначала получаем стирол путем сухой перегонки полистирола (пенопласта). За- тем непосредственно фенилуксусная кислота получается так - смесь стирола (104 г, 1,0 моль), серы (80 г 2,5 моля) и морфолина (174 г) кипятят с обратным хо- лодильником 2 часа (при этом внутренняя температура постепенно повышается до 175 С). Охлажденную реакционную смесь промывают хлороформом, а хлороформ за- тем промывают водой, разбавленной соляной кислотой и опять водой. Затем хло- роформ упаривают, а полученный фенилтилацетилморфолид кипятят 10 часов с 1200 мл 50% (по весу) серной кислотой. Охлажденную реакционную массу трижды экст- рагируют эфиром, эфирные вытяжки объединяют и промывают 100 мл 12% раствора NaOH. Щелочной слой подкисляют соляной к-той и экстрагируют эфиром. Упаривание всех эфирных вытяжек дает 114 г (84%) чистой кристаллической фенилуксуснои кислоты (Т. пл. 72-74 С). 2. Синтез БМК Смешаем фенилуксусную с уксуной кислотой в пропорции моль на два моля. До- бавим немного воды, нагреем до растворения и тихонько начнем гасить расчетным количеством карбоната свинца. Перетираем бережно при небольшим нагреве. Вбив- ши весь свинец начнем бережно упаривать. Рекомендуем в стеклянной кастрюле. Имеем в виду тот факт, что может вспениться и убежать, как молоко или манная каша. Пользуемся вульгарной столовой ложкой из нержавейки. Мешаем интенсивно. Постепенно, но далеко не сразу масса станет консистенции густой масляной краски, а при вылитии на что-то плоское и холодное будет трескаться. Если не будет трескаться, а будет гнуться - греем еще. Пробуем разумеется маленькую капельку. Долго ли, коротко ли, но искомая масса у нас есть. Выливаем ее на одноразовую тарелочку. Долго ждем, чтобы ос- тыло это все. Сгибаем тарелочку - тяжелый блин у нас в руках. Ломаем ее на кусочки и загружаем в колбу. Собираем вульгарный прибор для перегонки, уста- навливаем его на мощную электроплитку, лучше все-таки с закрытым элементом, и укутываем до самого изгиба в стекловату. Отвод алонжа на который мы иногда надеваем трубку от вакуумного насоса, так вот на этот отвод надеваем трубочку и пускаем через промывалку с холодной водой. Надо это для улавливания еще де- цела кетона, а то он улетит белым дымком, напрасно вас волнуя. Плитка включе- 3 Пенопласт содержит много всякого и как результат конечный продукт может содержать много примесей.
на. Когда в приемник перестанет капать в промывалке плавают белые капельки, а в приемнике красноватое масло. Промывалку на экстракцию, чем вы там у себя привыкли это делать, объединяем с маслом, бисульфитный метод. Из 70 г ф/у кислоты надо получить около 20 г перегнанного БМК. 3. Синтез метамфетамина из БМК Установлено, что необходимым условием успеха этой реакции является правиль- но сделанная амальгама. Чем "правильная" амальгама отличается от "неправиль- ной"? Нормально амальгамированный алюминий реагирует почти весь и достаточно быстро. При восстановительном метиламинировании экзотерма существенно меньше, реакция протекает гораздо спокойнее и дольше, и при плохой амальгаме довести ее до конца без потерь - занятие не простое и не быстрое: она просто-напросто затухает. Секрет хорошей амальгамы прост: ■ не жалеть соли ртути; ■ не лениться перемешивать; ■ не спешить с промывкой. По видимому, наилучший момент для промывки и запуска основной реакции есть тот, когда примерно 3...5% алюминия уже прореагировало и образовало заметный на глаз осадок, шлам. Еще одно наблюдение: если соли ртути недостаточно, то пузырьки газа какие-то крупные, в то время, как при удачном количестве они мелкие и очень равномерно образуются. Придерживаясь этих несложных правил, удалось снять вопрос качества амальгамы с повестки дня. Для удаления ядовитых солей ртути настоятельно рекомендуется амальгаму про- мывать . Если этого не делать, реакция идет лучше, и многие так и поступают, но такой подход требует повышенной аккуратности вплоть до выделения соли. В литровую колбу с подготовленной амальгамой в произвольной последователь- ности загружается раствор БМК в ИПСе, ИПС, 40% водный раствор метиламина и немного воды. Замечено, что большой избыток метиламина несколько повышает вы- ход, поэтому пропорции выбраны такими: ■ 12 г фольги; ■ 10 мл БМК ■ 30 мл 40% водного раствора метиламина; ■ 200 мл ИПСа (изопропиловый спирт); ■ 20 мл воды. Реакция довольно легко масштабируется вверх и нетрудно регулируется охлаж- дением при закладках до 30 мл БМК. После загрузки в течении нескольких минут начинается экзотермическая реак- ция . Поскольку метиламин - это газ, и при слишком высокой температуре улета- ет, рекомендуется удерживать температуру не выше 50 градусов. В конце реак- ции, когда избыток метиламина можно уже удалять, температура повышалась до 70 градусов при помощи подогрева. По времени реакция протекает за 2.5.. .3 часа, держать дольше смысла нет. Разумеется, мешать встряхиванием надо, чем чаще - тем лучше. В конце реакции, когда газовыделение уже почти прекратилось, несмотря на подогрев, добавляется щелочь в виде насыщенного водного раствора. Щелочь реа- гирует с остатками алюминия и вытесняет избыток метиламина, что на данном этапе полезно. Все это происходит при температуре примерно 50 градусов и про- должается около получаса. По количеству нужно примерно 2... 5 г сухой щелочи, не больше. После остывания, чтобы эффективно и без проблем отфильровать шлам, рекомен- дуется такой трюк: по полграмма добавляется щелочь в твердом виде и размеши- вается, при этом шлам резко светлеет и опускается на дно в виде легко фильт-
руемого осадка. Шлам отфильтровывается, промывается ИПСом, смывки объединяются с основным раствором. Далее надо удалить непрореагировавший Р2Р и побочные продукты ре- акции. Это надо делать обязательно, как бы чист и прозрачен не был раствор! В противном случае вместо рассыпчатого сухого порошка на выходе будет мерзкого вида сопля, к тому же с заметным запахом, и придется сделать то же самое, но уже в худших условиях. Раствор кислится водным раствором соляной кислотой до явно кислой реакции. Таким образом продукт переводится в гидрохлорид, который очень хорошо раство- рим в воде и не улетает с парами. ИПС полностью отгоняется, при этом цвет раствора становится совершенно непредсказуемым. Пугаться не надо! Страшного цвета водный остаток легко отмывается небольшими порциями дихлорметана, что и надо проделать. В итоге должен получиться практически бесцветный абсолютно прозрачный водный раствор гидрохлорида метамфетамина, оптимальный объем - 75...100 мл (объем определяется количеством воды, которую на всех этапах до- бавляли в реакцию). Водная фаза щелочится, можно добавлять щелочь в сухом виде. Когда среда становится щелочной, происходит заметное на глаз отделение амина-основания, которое всплывает наверх в виде слабо-желтого масла. Амин эктрагируется двумя порциями дихлорметана, объединенные экстракты сушится и растворитель отгоня- ется . На выходе получается амин-основание в чистом виде. Амин-основание разбавляется в два раза ИПСом и кислится 38% водным раство- ром НС1 (соляной кислотой) до едва заметной кислой реакции. При этом раствор становится более желтым. Далее в чашке для выпаривания на водяной бане ИПС упаривают до густого желеобразного остатка, добавляют еще ИПС и упаривают вторично. Таким образом удаляются остатки воды, который были в кислоте. Полу- ченная субстанция по виду, цвету и консистенции напоминает мёд, который при остывании быстро загустевает и кристаллизуется в виде твердой корки светло- кремового цвета снаружи. В таком виде продукт выдерживают не менее трех часов на воздухе, потом корку измельчают до состояния почти белого (слегка желтого, светло-кремового) порошка. Порошок перетирают с холодным безводным ацетоном, ацетон удаляют на стеклянном фильтре с отсосом, вторично промывают ацетоном и сушат на водяной бане не менее часа, цвет продукта - белый. Полученный гидро- хлорид метамфетамина гигроскопичен, поэтому после просушки и остывания до комнатной температуры немедленно упаковывается в герметичную тару. Итак, продукт называется "метамфетамина гидрохлорид", или первитин. Реакция и послереакционная обработка не сложные, просто долгие. Для человека, знако- мого с восстановлением на фольге, никаких трудностей не представляет; напро- тив, поддерживать нужную температуру гораздо проще, и шанс "спороть косяк" в целом меньше. Да, вот он, самый распространенный "косяк": после того, как по- лучен светло-кремовый порошок, работать с ним нужно крайне осторожно - он очень, очень легко растворяется в воде! При промывке допустимо потерять не более 5% от его массы, поскольку количество примесей там ничтожно, а промывка делается исключительно из-за внешнего вида, чтобы довести до белого цвета. Поэтому ацетон должен быть безводным (перегнать или обезвожить медным купоро- сом) , а ацетоновые смывки целесообразно не выкидывать, пока нет уверенности, что существенных потерь не произошло. Вторая ошибка - это полагаться на чис- тый на вид раствор после реакции и не делать чистку "кащеем". Ожидать выхо- дов, больших 70%, от этой реакции не следует. (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Входное устройство Формирующее устройство Опорный генератор Делитель частоты Временной селектор i Электронный счетчик Л-Тстроб Устройство формирования и управления Дешиф- ратор Сброс Цифровой индикатор ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР Устройство состоит из следующих функциональных узлов: 1. формирователя импульсов измеряемой частоты, 2. шестиразрядного десятичного счётчика импульсов с выводом на семисегмент- ные светодиодные индикаторы, 3. генератора импульсов эталонной частоты с кварцевой стабилизацией, 4. командного аппарата (запрограммированного устройства управления) . Формирователь импульсов собран по простейшей схеме (см. ниже). С входного гнезда JP1 колебания измеряемой частоты проходят через диод VD1, пропускающий только положительную полуволну, и резистор R12. Амплитуда выпрямленных колебаний ограничивается стабилитроном VS1, чтобы не превышать допустимых значений для пятивольтовой логики. Резистор R1 нужен, чтобы входное сопротивление частотомера не было слишком высоким, что сделало бы его чувствительным к помехам. Выпрямленный и ограниченный сигнал поступает на микросхему IC1 К561ИЕ22 (CD4553), которая является мозгом схемы, (если считать её сердцем генератор эталонной частоты). 4 J -Л* 10, ——\ и 13 16 ) 8) ) ' С2 , CI )WR Cli SR с v((. С OV CTR3: BCD QC, 00 QI Q2 03 SHI < S02C 3 9 7 6 5 1 2 J SC3(45 jLj ч OF 14 № вы- вода 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Обозна- чение вывода SE2 SE1 QG C2 03 02 Ql OV 00 WR CE CI SR OF SE3 Vcc Назначение вывода Выход выбора второй декады Выход выбора первой декады Выход генератора Тактовый вход для синхронизации выбора декад Выход третьего разряда Выход второго разряда Выход первого разряда Общий Выход нулевого разряда Вход записи Вход разрешения такта Тактовый вход счетчика Вход начальной установки Выход сигнала переполнения Выход выбора третьей декады Питание
Дело в том, что эта микросхема осуществляет динамическую индикацию, после- довательно зажигая каждый из трёх разрядов. На один из выходов SE1..SE3 пода- ётся логический нуль, а на выходы Q0..Q3 — двоичное число, равное цифре, ко- торую нужно отобразить на индикаторе в соответствующем разряде. Для динамической индикации трёх разрядов достаточно одного-единственного двоично-десятичного дешифратора для семисегментного индикатора К561ИК2 (CD4511). Индикаторы у нас с общим катодом, и чтобы зажигать каждый разряд, мы поль- зуемся транзистором КТ6109, или S9012. Это PNP-транзисторы, они открываются минусом, то есть логическим нулём, и в данном частотомере они включены по схеме с общим коллектором. Такой транзисторный каскад называется эмиттерным повторителем. У него высо- кое входное сопротивление, потому резисторы в цепи базы можно было не уста- навливать . При логической единице на выходе выбора декады коллекторный пере- ход будет обратно смещённым, и пробоя напряжением 5 вольт он не боится, в от- личие от эмиттернохю перехода.
При переполнении первого счётчика IC1 на его выход 14 поступает сигнал пе- реноса, который подаётся на счётный вход 12 второго счётчика IC5. Одновибратор (ждущий мультивибратор) на прецизионном таймере КР1006ВИ1 (NE555) и транзисторе S8050. Можно просто соединить выход 14 IC1 со входом 12 IC5, и частотомер продолжит работать ничуть не хуже. Более того, конденсатор С7 и транзисторы VT4-VT6 в этой схеме также необя- зательны. Дело в том, что микросхема К561ИЕ22 предусматривает два режима так- тирования: автогенераторный (ведущий), если подключить времязадающий конден- сатор между выходом тактового генератора QG и входом синхронизации выбора де- кад С2, и ведомый, если подать тактирующий синхросигнал извне, с выхода QG ведущей микросхемы. Во втором случае отображение разрядов у любого числа счётчиков будет пере- ключаться синхронно. А чтобы каждый из них начал индикацию со своего нулевого разряда, все микросхемы К561ИЕ22 должны одновременно получить сигнал сброса. Последний обнуляет не только счётные регистры, но и регистр номера разряда, индицируемого в данный момент. То есть для шестиразрядного десятичного счётчика импульсов мы могли обой- тись двумя трёхразрядными счётчиками, двумя дешифраторами и тремя транзисто- рами, зажигающими разряды, даже без резисторов в цепи базы. Но нам требуется не просто счётчик, а частотомер. Чтобы он был проградуиро- ван в герцах, нужно сбрасывать счётчик, а затем считать импульсы в течение одной секунды. Кварцевый генератор импульсов эталонной частоты 2 герца выполнен на микро- схеме CD4060. В создании частотомера нам поможет десятичный счётчик-дешифратор К561ИЕ8 (CD4017). Эта микросхема не только отсчитает одну секунду для измерения частоты, но и позволит запрограммировать последовательность работы частотомера. Ведь счёт- чики необходимо сбросить, затем считать импульсы ровно одну секунду, после чего «заморозить» показания индикаторов на некоторое время, чтобы человек смог прочитать значение измеряемой частоты в герцах. С выхода Q0 микросхемы IC4A через диод VD6 в течение полсекунды на входы сброса счётчиков подаётся логическая единица. Этот диод также является изли- шеством, причём вредным, так как при логическом нуле на QO VD6 закрыт, и вхо- ды сброса IC1 и IC5, не подтянутые резистором к земле, висят в воздухе и мо- гут поймать сигнал помехи. Резисторы R14-R16 тоже лишние в схеме. Выход переноса СО мог бы преспокойно висеть в воздухе и никому не мешать. Именно так висят Q1 и Q2, и это совер- шенно нормально. А входы сброса CR и запрета счёта INH надо просто подключить к земле без всяких резисторов. Зато диоды VD2-VD5 и VD7-VD9 действительно необходимы. Без них происходило бы короткое замыкание выхода с логической единицей и шести выходов с логиче- ским нулём, что ни к чему хорошему бы не привело. Диоды образуют логический элемент 7ИЛИ, подающий в течение трёх с половиной секунд логическую единицу на вход записи счётчиков К561ИЕ22. И как раз эти входы было бы лучше подтянуть резистором к земле для защиты от помех. Хотя устройство работает и без этого резистора. Логическая единица на входе записи WR микросхемы К561ИЕ22 замораживает по- казания на её выходах. Счётчики продолжают считать, но индикаторы показывают то, что они насчитали до появления высокого уровня на этом входе. И благодаря тому, что командный аппарат на микросхеме К561ИЕ8 и логическом элементе 7ИЛИ реализует цикл последовательного переключение режимов работы схемы, частотомер функционирует следующим образом. Счётчики сбрасываются и индикаторы гаснут на полсекунды, затем в течение
секунды производится подсчёт импульсов с увеличением показании на индикато- рах, после чего на три с половиной секунды фиксируется значение частоты, и всё повторяется снова. Не забываем подключить питание микросхемы К561ИЕ8. P\P\0\Q\D\0 b\bla.iU.\u.\a. о <У гаю ?>р о сйо ото cbr> ifb
Электроника ИНДИКАТОР ДОБРОТНОСТИ Захаров Т. Существует способ оценки потерь в индуктивности или емкости - по количеству осцилляции свободно-затухающих колебаний в колебательном контуре, составлен- ном из тестируемой индуктивности и образцовой емкости или тестируемой емкости и образцовой индуктивности. В сети можно найти несколько вариантов схем подобных приборов. Мне больше понравился вариант, предложенный известным радиолюбителем из Че- хии1'2. Второй вариант устройства отличается от первого пониженным напряжением возбуждения (менее 0,25 В) для возможности тестирования элементов непосредст- венно на печатных платах, без их выпаивания. Также в схему были добавлены элементы защиты и фильтрации помех, которые при более низком напряжении силь- нее влияют на результат измерения. Я немного изменил схему, применил микроконтроллер ATtiny2313, имеющийся у меня в наличии и исключил из схемы компаратор, который уже имеется на борту указанного микроконтроллера. Кстати, аналоговый компаратор также имеется на борту микроконтроллера ATt±ny24a, примененного автором исходной схемы, непо- нятно , почему автор его не использовал. Кроме того, вместо светодиодного семисегментного индикатора я применил бо- лее современный графический OLED дисплей, который кроме более широких возмож- ностей по отображению информации также имеет меньшее энергопотребление, что важно при батарейном питании, и экономичнее расходует выводы микроконтролле- ра. Я приобрел на AliExpress версию с управлением по шине SPI. Если реализо- вать цепь сброса аппаратно, то индикатор займет всего 4 линии ввода/вывода микроконтроллера (SCK, SDIN, CS, DC). Также я изменил номинал резистора, который на моей схеме находится под по- зиционным обозначением R1. В моем случае предполагается питать схему непо- средственно от одного Li-Ion элемента 18650 номинальным напряжением 3,7 В и сопротивление этого резистора можно уменьшить с целью увеличения количества https://www.youtube.com/watch?v=QBbEYYWiBl8&t=1225s https : //www. you tube. com/watch? v=Eldopmxph2A&t=2s
регистрируемых осцилляции. С таким делителем напряжение возбуждения (амплиту- да) будет не более 0,25 В при питании от напряжения 4,2 В что позволяет про- водить измерения непосредственно в схеме. При этом максимальный размах сигна- ла составит 0,5 В - что примерно равно пороговому напряжению открывания р-п переходов большинства кремниевых диодов, транзисторов, микросхем. Необходимо отметить, что если в измеряемой схеме будут присутствовать германиевые диоды или диоды Шоттки, индикатор регистрировать колебания не будет. В остальном же схема полностью повторяет схему автора за исключением номи- налов некоторых малозначительных компонентов и типа транзистора, который я выбирал из того, что было в наличии под рукой. Также я добавил галетный переключатель с возможностью выбора пяти различных номиналов образцовых емкостей и индуктивностей и добавил переключатель выбора режима измерения L/C. В итоге схема приняла следующий вид:
Часть схемы, обведенная штрихпунктирной линией смонтирована на небольшой макетной плате, остальные компоненты - навесным монтажом. Как и в оригинальной схеме, принцип ее работы такой же. В начале цикла из- мерения транзистор VT1 закрыт и образцовый конденсатор заряжается до напряже- ния , определяемого делителем Rl, R2. Это напряжение должно быть меньше напря- жения открывания р-n перехода (0,55 - 0,75 В) для возможности проведения из- мерения непосредственно на печатной плате устройства. В противном случае, от- крытые р-n переходы (диоды, транзисторы, стабилитроны, супрессоры) будут ис- кажать результат измерения. После чего на затвор транзистора VT1 подается напряжение, транзистор откры- вается и подключает образцовый конденсатор параллельно к исследуемой индук- тивности. В образовавшемся параллельном колебательном контуре образуются за- тухающие гармонические колебания, которые через пару встречно-параллельно включенных защитных диодов VD2, VD3 и цепочку фильтра ФНЧ R7, С9 с частотой среза около 720 кГц поступают на вход «+» встроенного в микроконтроллер ком- паратора. На вход «-» подается пороговое напряжение с делителя R3, R5, кото- рое дополнительно фильтруется конденсатором С6 от помех. Соответственно, ком- паратором будут фиксироваться все осцилляции амплитудой выше порогового на- пряжения. После чего цикл измерения повторяется.
Верхний график - напряжение на стоке VT1, нижний график - напря- жение на разъеме Х2. ИЖ Пуск Trig'd 12.5kS/s BSD\l76mV 18:26:25 2000 точек <10Hz 28 И юл 2023 Через высокоомный резистор R9 на «+» компаратора подается напряжение, заве- домо большее порогового, таким образом детектируется отсутствие подключения исследуемой индуктивности. Отсутствие подключения исследуемой емкости опреде- ляется автоматически по отсутствию осцилляции. Светодиод HI - отладочный. Вместо внутреннего RC генератора микроконтроллера использован внешний с кварцевым резонатором. Это необходимо для введения дополнительной функции - измерения частоты колебаний.
Микроконтроллер программируется с помощью программатора AVREAL323 и просто- го переходника к LPT порту компьютера. Если же нет доступа к компьютеру с LPT портом, то существуют версии этого же программатора под USB, однако там уже переходник будет не такой простой и из подручных материалов собрать его не получится. Х2 -LPT" 1 U*o> mos; MlSO 1 SCK RESET 1 GND Кем* | 1 ^ 5 4 _sJ TSW 10^07 G-S LPT cable for programming Кабель для программирования SNP268-25VP1V-4-V Bil of materials (BOM). Перечень элементов (ПЭ). N 1 2 Ref Des Поэ.об. X1 X2 DESCRFTION TSW-105-07-G-S DB-25 Mate UNIT КОЛ. 1 1 NOTE ПРИМ. Схема кабеля для программирования. Программа для микроконтроллера достаточно простая4. По сути, нужно только включить прерывания от компаратора и посчитать сколько раз оно сработает по- сле подачи открывающего импульса на транзистор VT1. Несколько сложнее работа с графическим OLED дисплеем. Дисплей построен на основе контроллера SSD1315, даташит с его описанием и системой команд легко найти в интернете5. Контроллер весьма универсален, его можно настроить для работы с различными типами внешних интерфейсов - SPI, 12С, параллельный ±8080, с различными способами организации сканирования экрана - по строкам (page mode), горизонтальный и вертикальный. Также контроллер обеспечивает ап- паратный скроллинг экрана. Обычно после сброса все регистры индикатора устанавливаются по умолчанию и индикатор сразу пригоден к работе в режиме page mode. Единственное, необходи- мо поменять значение регистра Charge Pump Settings на значение 14Н, поскольку по умолчанию контроллер настроен на работу с внешним источником напряжения питания OLED, а индикатор с AliExpress рассчитан на работу только от внутрен- 3 https://real.kyiv.ua/avreal/download/ 4 ftp://homelab.homelinuxserver.org/pub/arhiv/2023-ll-al.zip 5 https://www.smart- prototyping, com/ image/da ta/9_Modules/101850%200 .96%20SPI/SSD1315.pdf — — — — — — k I KOil T 2 3 4 5 £ 7 8 9 \& 11 \f \i 14 15 1Б 1J ift i* 20 21 22 2? ?4 JL Ц*0ь 1 D3 04 1 DS 06 ACK GND GND GND GND GND GND GND GND 1
него преобразователя. Но, на всякий случай в индикатор загоняется вся строка параметров инициали- зации, состоящая из 23 байт. После паузы, необходимой для старта индикатора, в него загоняется вторая строка из 8 байт, в которой уже инициализируется ре- жим сканирования. Интерфейс SPI обеспечивает функция send(), которая получает в качестве па- раметров, собственно, байт для пересылки и байт со значением 0/1, обозначаю- щий команду или данные. Поскольку объем флеш-памяти у микроконтроллера невелик - всего 2 кБ, на красивые шрифты рассчитывать не приходится. Для отображения символов был вы- бран шрифт 5x7 точек. Знакогенератор 20-ти символов такого шрифта займут в памяти всего 100 байт. Сам шрифт был нарисован в тетрадке и оцифрован вруч- ную. Поскольку знакогенератор это константы, то с помощью команды static flash он был расположен во flash памяти микроконтроллера, экономя тем самым еще более дефицитную оперативную память. Там же располагаются строки данных для инициализации. Figure 1-3 : Address Pointer Movement of Horizontal addressing PAG HO PAG LI PAG 1:6 PAGL7 COLO ■» ^l^^^^^M*-- ^^^^^^^— - Ar^^^^^=t COL 1 ч— ^ COL 126 COL 127 j< :r-t* •ч» __ ** mode Порядок вывода пиксельных данных в режиме горизонтальной адресации. Символы рисуются построчно. Поскольку индикатор имеет разрешение 128x64, это соответствует 8 строкам высотой по 8 бит. Для вывода символов крупным шрифтом используется большой «пиксель» высотой во всю строку (8 бит) и длиной также 8 бит. Каждая строка длиной 128 бит, что соответствует 16 большим «пик- селям» . Соответственно, вся область экрана делится между двумя знакоместами размерами 8x8 больших «пикселей». В каждое знакоместо выводится символ разре- шением 5x7. В нижнюю пустую строку выводится значение частоты и версия ПО уже обычным, не увеличенным в 8 раз шрифтом. Единственное, значение в нижней строке выводится сдвинутым на 1 разряд, чтобы образовался зазор в 1 пиксель с большими символами. Преобразование кода из двоичного в двоично-десятичный для вывода на дисплей производится тупо в лоб - вычитанием в цикле десятков, сотен, тысяч и т. д. и подсчетом числа таких вычитаний. Результат сразу записывается в массив для вывода. Оптимизировать эту часть смысла нет, так как в это время производится зарядка образцовой емкости и микроконтроллеру в это время все равно делать нечего. Цикл, как было сказано выше, состоит из двух частей, примерно одинаковых по времени. Во время первой части транзистор VT1 открыт, прерывания от компара- тора разрешены, происходит подсчет осцилляции. Во второй части VT1 закрывает- ся, прерывания запрещаются, начинается преобразование подсчитанных импульсов и их вывод на дисплей. Параллельно в это время заряжается образцовая емкость. Общая длительность цикла - 100 мс, что соответствует частоте обновления по- казаний - 10 Гц, что более чем достаточно для восприятия.
Если после окончания цикла подсчета импульсов компаратор все еще находится в состоянии лог. 1, то делается вывод что тестируемая индуктивность не под- ключена. В этом случае счетчик п обнуляется и на дисплей выводится прочерк «- -». Для подсчета частоты используется 16-разрядный таймер-счетчик 1, который тактируется максимальной частотой 10 МГц. В момент срабатывания прерывания по компаратору сохраняется значение счетчика и счетчик обнуляется. В результате последнее сохраненное значение счетчика будет численно равно периоду колеба- ний х 0,1 мкс. Усредненный период пересчитывается в частоту делением констан- ты 10000000 на это число. Младшие 2 десятичных разряда отбрасываются и ото- бражаются только старшие 4, показывающие частоту в килогерцах и сотнях герц. Знать частоту колебаний необходимо для того, чтобы подобрать переключателем более подходящую образцовую емкость или индуктивность. Если частота колебаний будет слишком высока, микроконтроллер не будет успевать обрабатывать прерыва- ния по компаратору, ведь для этого необходимо несколько десятков тактов мик- роконтроллера. Если частота колебаний будет слишком низка, то не хватит вре- менного интервала в 50 мс, выделенного на подсчет импульсов, до того как ам- плитуда импульсов упадет меньше порогового напряжения и часть импульсов не будет подсчитана или может быть ошибочно сделан вывод, что индуктивность не подключена. Оптимальным является диапазон частот - 1...100 кГц. Перекрытие по частоте составляет 2 порядка, а образцовые емкости и индуктивности идут с разницей номиналов на один порядок, соответственно, как минимум пара номина- лов образцового элемента всегда попадет в допустимый диапазон. Поскольку, как было указано выше, контроллер также производит подсчет час- тоты, это дало возможность добавить простую программную фильтрацию ложных от- счетов, вызванных помехами. Дело в том, что когда амплитуда колебаний прибли- жается очень близко к пороговому значению, вызывать срабатывание компаратора могут выбросы помех, присутствующие на горбе этого колебания. Отсеять такие помехи несложно. Для этого вычисляется среднее арифметическое периода колеба- ний. Если очередной измеренный период колебаний слишком сильно отличается от среднего, то, очевидно, это прерывание произошло из-за помехи. Это измерение отбрасывается. Вычисленное среднее арифметическое далее используется для пересчета в час- тоту. В качестве образцовых индуктивностей и емкостей необходимо использовать ра- диодетали с минимальными собственными потерями. Среди конденсаторов - это по- листирольные (PS) , полипропиленовые (РР) или полифениленсульфидные (PPS) с тангенсом угла потерь порядка 0,05...0,1%. Среди отечественных конденсаторов это серии К70, К71, К78. На небольшие емкости можно рассмотреть керамические конденсаторы, но необходимо отдавать предпочтение таковым в герметичном или залитом эмалью исполнении, например, небезызвестным конденсаторам типа КМ. Таблица 1. Сравнительные характеристики конденсаторов Тип Полистирольные Полипропиленовые Полиэтилентереф- талатные Алюминиевые электролитиче- ские tg d 0,001...0,0015 0,002 0,01...0,1 0,1...0,5 (50 Гц) *Ч130Л / Мом 100000 50000 10000 - Коэффициент абсорбции,% <0,1 <0,5 *0,2...0,8 5...6 ТКЕ, 10_6/oC -200 -200...100 -200...400 - Российские серии конден- саторов К70; К71 К78 К74; К73 К50
Танталовые Керамические 0,0б...0,3 (50 Гц) 0,001...0,0035 - 10000 2.5 5...15 - 30 (NPO) К51, К53 К10, К15 Влияние потерь на показания достаточно существенные. Например, при образцо- вом конденсаторе типа К73-17 показания прибора - 35, если заменить его на по- листирольный ПМ-1 показания увеличиваются до 80, более чем в 2 раза. Индуктивности можно подбирать методом проб и ошибок, имея в наличии ком- плект заранее подобранных конденсаторов. Например, малые потери имеют дроссе- ли, намотанные на обычном феррите серого цвета (неокрашенный). Потери в фер- ритах примерно одного порядка, поэтому предпочтение следует отдавать дроссе- лю, намотанному более толстым проводом (у него будут меньшие резистивные по- тери) . Для питания применены два литий-ионных аккумулятора, взятые из отслуживших батарей для ноутбуков. Аккумуляторы были протестированы на остаточную ем- кость, совсем негодные были утилизированы. Учитывая достаточно высокую эконо- мичность прибора и его низкий потребляемый ток - порядка 10 мА, даже изрядно изношенных аккумуляторов должно хватить очень надолго. Поэтому цепь контроля напряжения батареи сделана весьма примитивной. Для этого используется отла- дочный светодиод HI (он здесь играет роль стабилитрона). Ток через него по- добран таким, чтобы при напряжении питания менее 3 В напряжение на входе РВ2 детектировалось как лог. 0. Программа кратковременно подает напряжение на светодиод и считывает лог. уровень на входе РВ2. Если там 0, то на экране за- жигается символ разряженной батареи. Светодиод необходимо выбирать красного или желтого цветов свечения и старых типов - у них падение напряжения состав- ляет около 1,7 - 2 В. Если взять еще более древний АЛ307БМ - у них прямое па- дение напряжения может быть еще меньше, что позволит выбрать резистор R4 по- меньше . Проведем испытания прибора. Сначала проведем измерения различных типов ин- дуктивных элементов. Больше всех показывает силовой трансформатор из компью- терного импульсного блока питания:
Дроссель из того же блока питания: Тот же дроссель с короткозамкнутым витком:
Как видно из предыдущих измерений, количество осцилляции очень сильно зави- сит от индуктивности катушки, то есть, от того, сколько энергии в ней может запастись. Следовательно, делать вывод о потерях в катушке следует только сравнивая ее с заведомо исправной, аналогичной или близкой индуктивности. То же самое касается и конденсаторов. Посмотрим, как себя ведут конденсаторы. Керамический конденсатор ожидаемо показывает большое количество осцилляции: Пленочный, помехоподавляющий - меньше:
А вот этот, видимо, неисправен:
LjlJ+ + + + + + ++£! высоковольтный ускоритель Ускоритель высоковольтный (У. в.) - устройство для ускорения заряженных частиц электрическим полем, неизменным или слабо меняющимся в течение всего времени ускорения частиц. Основные элементы У. в. - высоковольтный генератор, источник заряженных частиц и система, предназначенная для ускорения частиц. Напряжение, получаемое от высоковольтного генератора, подаётся на электроды ускоряющей системы и создаёт внутри этой системы электрическое поле. Заряжен- ные частицы из источника ускоряются этим полем до энергии Е = enu эв, где е - элементарный электрический заряд, п - число элементарных зарядов ускоряемой частицы, и - напряжение (в В) высоковольтного генератора. Давление внутри ус- коряющей системы не должно превышать 10~4-10~5 мм рт. ст., т.к. иначе происхо- дит значительное рассеяние ускоряемых частиц на молекулах газа. Важное преимущество У. в. по сравнению с др. типами ускорителей - возмож- ность получения малого разброса по энергии частиц, ускоряемых в постоянном во времени и однородном электрическом поле. С помощью У. в. легко может быть достигнут относительный разброс энергии ~ 10~4, а у отдельных ускорителей 10~ 5-Ю~б. Благодаря этому У. в. нашли широкое применение при исследованиях в атомной и ядерной физике. Другое преимущество У. в. - возможность создания установок с большой мощностью и высоким КПД, что весьма важно при использова- нии ускорителей в прикладных целях. Виды У. в. В зависимости от типа используемого высоковольтного генератора различают электростатические, каскадные, трансформаторные и импульсные У. в. Ускорители частиц предназначены для передачи кинетической энергии на заря- женные частицы с помощью приложенного электрического поля. Когда заряженная частица подвергается действию электрического поля, она испытывает силу, про- порциональную величине поля, и, следовательно, ускорение. После того, как частицы получили достаточное количество энергии, они столкнулись с другими частицами (либо веществом), и частицы, возникающие в результате столкновения, наблюдаются в матрице детекторов. Это небольшой электростатический ускоритель частиц, построенный в старшем классе средней школы. Он предназначен для ускорения электронов. Электроны ус- коряются по вакуумированнои трубке при 100 000 В потенциала в заземленном терминале. Напряжение обеспечивается генератором Ван де Граафа или умножите- лем Кокрофта-Уолтона. Электроны передаются в сферу до тех пор, пока заряд не
станет достаточным для ионизации воздуха, и заряд прыгает между сферой и тер- миналом разряда. Выходная клемма подключена к катодной части ускорителя, где тонкая медная проволока передает электроны в его заостренный наконечник внут- ри стеклянной трубки. Вакуум в трубе составляет 1,5'10~5 торр; создан с помо- щью насоса Sargent-Welch, соединенного с диффузионным диффузионным насосом РМС-2 CVC-2 (105 л/с, 300 Вт, масло LDS-705). Вакуумные уплотнения представ- ляют собой фитинги Swage1ok с металлическими кольцами, замененными тефлоновы- ми кольцами, которые покрыты маслом диффузионного насоса. Экран покрытый ZnS, находится внутри трубки. Когда электроны сталкиваются с экраном, они испуска- ет зеленый свет, чтобы показать работу. Дизайн этого ускорителя был сосредоточен на создании простой, но надежной платформы ускорителя, способной придать релятивистскую скорость субатомным частицам и небольшие ионам. Конструкция вакуумной системы сфокусирована на возможность достижения операционного уровня вакуума (1,5'10~5 торр) менее чем за 2 часа и способности сброса вакуума к атмосферному давлению в пределах 30 минут, а также на высокую степень надежности с минимальным обслуживанием. Генератор Ван де Граафа 100 кВ. Этот генератор был постро- ен для тестирования ускорителя частиц и для других электро- статических экспериментов. 100 кВ умножитель Кокрофта- Уолтона: трансформатор от не- оновой вывески обеспечивает вход 6 кВ для мультипликатора каскадного напряжения, который выводит -100 кВ или +100 кВ.
4.00" махм j-рАИЕ nGPEEN: 8020, 1010 YELLOU: 1.25"X2" ALUMINUN I-CHANNEL / PVC BEAHLINE GLASS SHIELD BEAHLINE 2" OD 0.7 5" OD 1.5" ID 0.5" ID 74.00
Детали рамы выполнены из алюминиевых профилей. к Рама в сборе.
8.000" 1.000" 0.500" Отверстия для крепления. Beamline Shield Foam spacer (not shoxjn) Be ami me S020 (front) 1.000" \ Nylon bolt: 1/4-20 Iм, Nylon nut Aluminum I-channel Вид спереди.
Дальний конец рамы. 1 >■ о Кожух трубки ускорителя (пластиковая труба).
Крепление кожуха. Прокладки трубки.
Multimeter test probe wire 1/4" ID Tygon tube 1/4" tube OD vinyl Male banana jack SWAGELOK FITTING SS-1210-1-4 WITH TEFLON FERRULES: FRONT: T-1213-1 BACK: T-1214-1 1/4" MPT cap with female banana jack soldered to surface BEAMLINE и 0 . h 75" OD r" ID Схема катода. О Детали катода.
о Катод в сборе. Установка катода.
т Люминесцентный экран (ZnS нанесен на бумагу) SWAGELOK FITTING: SS-1210-1-8 WITH TEFLON FERRULES FRONT: T-1213-1 ВАС?:: T-1214-1 BEAMLINE 0.75" 0D 0.5" ID 1/2" PIPE TEE PENNING GUAGE 1/2" BY 2" LONG PIPE EXTENTION 1/2" MNPT TO 1/2" FLARE ADAPTOR 1/2' "NUT FLARE SWAGELOK FITTING: SS-lblO-1-8 WITH TEFLON FERRULES: FRONT: T-1613-1 BACK: T-1614-1 Схема вакуумного разъема.
Вакуумный разъем. BEAMLINE 0.75" 0D 0.5rr ID PENNING GUAGE 2.00" 2.25" 8020, 1010 1.25' PVC BEAMLINE SHIELD 2" 0D 1.5" ID ,00' 11.75" :4.00"- ■L, Mi Ififig Д*>."ЙДЯ ЖуУ/г^^Т Н4.00"Ч 6.50". 1.00" 7.00" 4.50' i Схема вакуумной системы.
Диффузионный насос. Все готово для сборки.
Трубка установлена. Вакуумный разъем закреплен.
\ Ускоритель в сборе. SWAGELOK FITTING: SS-1610-1-S WITH TEFLON FERRULES: FRONT: T-1613-1 BACK: T-1614-1 1/2" - 1/2" flare connection, stainless steel flexible natural gas pipe 3/8" mnpt - 1/4" fnr>t adaptor 1/4" lOOpsi safety valve, (pull to release vacuum) 3/8" mnpt - 3/3" mnpt connector CVC-PIIC-2 diffusion pump Sargent Welch 1400 vacuum pump Подключение вакуумного насоса.
Свечение экрана с умножителем Кокрофта-Уолтона1. Свечение экрана с генератором Ван де Граафа2 https://www.youtube.com/watch?v=HKJ3gQImPbA https://www.youtube.com/watch?v=rP8CSk9GUi4
Техника о2 н2 I '^ I 0 ° °нос э он°::°- с °Г"°- °Na1° •» I о. -о — I' [ о «-о I + NaOH 1 - Катод 2 - Мембрана 3 - Биполярный электрод 4 - Анод 5 - Стяжка ячейки ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ МАСТЕРСКОЙ Электролизер относительно небольшой мощности, здесь, предназначен для повышения температуры пламени настольных и ручных стеклодувных горелок в домашней мастерской. При этом гремучий газ подмешивается в обычную горючую смесь - пропан-воздушную или пары бензина в воздухе. Сжигание чистого гремучего газа в специальных микрогорелках позволя- ет получить небольшой высокотемпературный факел для работы с метал- лами, стеклом, керамикой - разогрев, резка, пайка, сварка. Все это расширяет возможности мастерской, а в стеклодувном смысле - является почти полной заменой баллонного кислорода для работы с тугоплавкими стеклами, что позволит не связываться с неудобным в доставке баллон- ным кислородом - в удаленную местность и в одиночку. Электролизер1 для получения гремучего газа не является и весьма простым ап- паратом превращающим воду в горючее - это сложный прибор, требующий расходных материалов (ряд химикатов, электричество), внимания и регулярного обслужива- ния. Необходимо хорошо представлять процессы, происходящие в электролизере, способы и средства для изменения параметров прибора. Кроме самого реактора - емкости с электродами разлагающими воду из электролита, электролизер должен быть снабжен рядом дополнительных аппаратов для очистки и осушения газа, обо- гащения его углеводородами (важно при сварке, пайке стекла), блоком питания с автоматикой поддерживающей рабочий режим и устройствами безопасности. КПД прибора меньше 1.0 - энергии на получение горючего газа тратится больше, чем получается при его сжигании.
сеть i 1 ьода дистиллированная ^£ NclDH СХЧ, однократно") ^^ + БП 4 РЕАКТОР 1 ФИ/lbTP-OT ДЕЛИТЕЛЬ ПЕНЫ - РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК 4 РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ ^ ч* Л вода ^J БАРБОТЕР технииеская ^W q ВОДОЙ гь J БАРБОТЕР Бензин —» с БЕНЗИН0М Т— 1 ОСУШИТЕ/lb i У/ЮВИТЕЛЬ ТУМАНА грем^иии газ к горе-лке i- Рис. 1. Структурная схема электролизера. Электролизер стационарный, предназначен для многочасовой ежедневной работы и расположен близко к рабочему месту - в конструкции предусмотрены меры повы- шенной надежности и безопасности. Вместе с тем, прибор не содержит дорогих и дефицитных комплектующих и материалов, блочная конструкция аппарата позволяет гибко изменять конфигурацию аппарата и его мощность (производительность), легко обслуживать и ремонтировать прибор. Недостаток такого построения - большая масса и занимаемый объем аппарата, невозможность удобной транспорти- ровки . Гремучий газ имеет высокую скорость горения и большую энергию взрыва, обыч- ные меры против «обратного удара», как например, защитные сетки в патрубках или медная «путанка» нередко оказываются малоэффективными, поэтому все части прибора и системы питания горелки (карбюратор для получения паров бензина) выполнены с избыточной прочностью, выдерживающие подрыв без аварии. Кроме то- го, в сосудах прибора, по возможности, уменьшен объем свободного пространства занимаемый гремучим газом. Говоря о вероятном взрыве, нелишне напомнить и об опасности разбрызгивания горячей (реактор при работе нагревается) вполне кон- центрированной щелочи, в первую очередь для глаз. Существенно уменьшает вероятность обратных ударов и автоматическое поддер- жание в электролизере избыточного давления около 0,4 Атм. Теоретически, дав- ление было бы выгодно поддерживать более высоким, при этом снижается газона- полнение электролита, понижается его сопротивление и уменьшаются омические потери и нагрев реактора. Практически же, конструкцию следует рассчитывать как минимум на десятикратное повышение давления в случае подрыва и исходить
из соображений прочности. Электролизер работает на воде. Для понижения её сопротивления и увеличения КПД прибора в воду добавляют щелочь - NaOH или КОН. Концентрация этих веществ не одинакова, кроме того, едкий натр удобнее в эксплуатации - при потенциаль- ных протечках электролита, высыхая, он осыпается в виде соды, в отличие от КОН, которая превращается в расплывающийся на воздухе поташ. В приготовленный один раз электролит добавляют только расходующуюся воду. Полностью электролит заменяют раз в несколько лет - для удаления продуктов распада электродов и резинок-изоляторов. Электролит в реакторе не обновляется годами, расходуя только воду - чистую Н20. Все примеси из воды и щелочи остаются внутри, постепенно сгущаясь до сверхконцентрированных агрессивных растворов которые интенсивно разрушают ре- зину и электроды - вода должна быть хорошо дистиллированной, щелочь - химиче- ски чистой. Более того, присутствие в электролите катионов металлов (Pb, Sn, Zn, Fe, Cr, Mo) приводит к их выделению на катоде в виде осадка и резкому увеличению скорости коррозии электродов. В среде горячей щелочи, при протекании значительных токов, распространенные сорта нержавеющей стали разрушаются быстрее обычной конструкционной стали и стоят много дороже. Заграничные энтузиасты рекомендуют редкий и дорогой сорт нержавейки. Заводские электролизеры также строятся из обычной черной стали. Практика показывает, что при интенсивной эксплуатации стойкость таких пла- стин-электродов вместе с прокладками из обычной неспециальной резины (напри- мер, транспортировочные кольца от газовых баллонов [2]) - около 10 лет. Весь- ма стойкие пластины получаются из чистого никеля (дорого) или при гальваниче- ском никелировании железа. Все части аппарата соприкасающиеся с электролитом (щелочью) её пеной или туманом, здесь выполнены из черной стали. Алюминий и медные сплавы в такой среде быстро разрушаются. Точные громоздкие расчеты числа и размеров пластин-электродов [1], в прак- тике домашней мастерской можно заменить приближенными, но вполне действенными соотношениями. Они таковы: ■ мощность рассеиваемую одной парой электродов не желательно принимать выше 22 Вт., при этом потери энергии на нагрев электролита и конструкций реак- тора умерены даже при длительной работе; ■ практическое напряжение на одной паре пластин при котором идет электролиз воды - 1,8...2,4 В; ■ для получения одного литра газа в минуту требуется БП с габаритной мощно- стью 150...200 Вт.; при этом, производительности 3,5 - 4 литра газа в минуту (БП ^750 Вт) достаточно для питания ювелирной микрогорелки; Электролизер состоит из конструктивно отдельных узлов-аппаратов соединенных в единый прибор нетолстыми шлангами и/или электрическими линиями. Это реактор (Рис. 2, поз. 1), питающий его постоянным током блок (Рис. 2, поз. 2), аппа- рат объединяющий в себе бак для электролита и фильтр-гаситель щелочной пены (Рис. 2, поз. 3), аппарат для пополнения реактора расходующейся при работе дистиллированной водой, без сброса давления в системе (Рис. 2, поз. 4), реле давления (Рис. 2, поз. 5), водяной затвор (Рис. 2, поз. 6), барботер для на- сыщения гремучего газа углеводородами (Рис. 2, поз. 7), осушитель гремучего газа (Рис. 2, поз. 8), фильтр-уловитель щелочного тумана (Рис. 2, поз. 9). Реактор прибора - безбакового типа с пакетом стальных пластин-электродов между которыми зажаты резиновые прокладки. Это межэлектродная электрическая изоляция и герметизация пространства между пластинами. Реактор имеет простей- шую конструкцию без разделения получаемых газов - в результате получаем т.н. «гремучий газ» - смесь водорода с кислородом в оптимальном для сжигания, сте- хиометрическом, соотношении. Наряду с достоинством - простотой, такое по- строение требует значительных мер по предотвращению проскока пламени внутрь
прибора и/или принятия мер по предотвращению аварии. Рис. 2. Эскиз устройства электролизера. Части-аппараты прибора показаны условно, без соблюдения масштаба и точного конструктив- ного устройства. Внешний бак для электролита позволяет полностью заполнить им реактор, за- действуй всю площадь электродов, в отличие от прототипа [2], и повышая общий КПД и стойкость электродов - известно, что их разрушение идет наиболее актив- но вблизи границы сред, хотя эффект и размывается наличием пены. Благодаря внешнему баку организована и циркуляция электролита через реактор, что улуч- шает вынос образовавшихся газов (газонаполнение электролита-сопротивление- КПД) и лучше распределяет и рассеивает тепло. Большой запас электролита по- зволяет прибору слабее реагировать на его расход, что полезно при ручном кон- троле и пополнении электролизера водой.
Сборка пластин-ячеек реактора. Мощные замыкающие пластины выпол- нены из кусков швеллера, отсюда узковысокая форма. Пластины - листовая сталь 1,5 мм, резиновые прокладки вырезаны из листа ТКМЩ 5 мм по жестяному шаблону. 1-1 Реактор. Примерочная сборка. Концевые пластины изолированы друг относительно друга текстолитовыми изоляторами пропитанными ла- ком. Шпильки Ml0, при этом, изолированы около и внутри железа второго швеллера несколькими слоями термотрубки.
Реактор с внешним баком-фильтром пены. Испытания на герметичность. Щелочная пена образующаяся при электролизе в реакторе весьма стойка и плот- на. Она накапливается и ползет по шлангам из аппарата в аппарат, унося из электролита щелочь. Явление это вредное. Практика эксплуатации электролизера- прототипа [2] , показала, что его невысокая пустая колонна-отстойник пены, свою функцию выполняет неважно - фактически задерживает пену только последую- щий водяной затвор. Здесь, фильтр-отделитель щелочной пены расположен в верхней части колоны аппарата и представляет собой часть трубы относительно плотно набитую мине- ральной (базальтовой) ватой. Мелкие пузырьки пены раздавливаются плотно уло- женными волокнами, их стенки смыкаются и сливаются разделяясь на газ и жид- кость . Недостатком такой конструкции является значительное сопротивление фильтра потоку газа, впрочем, терпимое при невысокой его скорости и расходе. Блок питания (БП) электролизера с рабочим током около 20 А и напряжением около 50 В, классический низкочастотный, однофазный, с мостовым выпрямителем и без сглаживающего фильтра. Собран из имеющихся элементов, материалов и го- тового трансформатора.
Управляемый выпрямитель электролизера. VS1...4 - подходящие по конструкции, допустимым току и напряжению. R1...4 - 100...200 Ом, VD1...4 - любые маломощные, с допустимым прямым током 0,1...0,3 А. Неосновные сервисные цепи не показаны. Прогон макета БП. Кроме выпрямителя, в едином с ним открытом мо- дуле расположен токовый шунт, маломощный БП питания вентиляторов охлаждения и сервисных цепей.
БП электролизера собран на специальной стальной раме и состыковывается с реактором через изолятор из толстой крашеной фанеры. На выносной штанге ам- перметр с подсветкой шкалы для беглого контроля правильности работы аппарата. БП на рабочем месте. Датчик (реле) давления для электролизера, на ^0,4 Атм., герконового типа, выполнен на основе детали от автомобильного мотора и размещен в самой высокой точке аппарата, где его алюминиевый корпус от щелочи защищает газовая пробка в длинном соединительном шланге. Через промежуточное реле датчик отключает выпрямитель БП при достижения в «системе» выбранного давления.
Датчик давления, настройка. Водяной затвор электролизера. Здесь нужно сказать и о существенном нюансе - при работе реактора, он неизбежно разогревается, нагревая металлические эле- менты конструкции, электролит. После выключения все это остывает, создавая разрежение внутри и при обычном устройстве промывалок (Рис. 2, поз 6, 7), способное затянуть их рабочие жидкости по шлангам в аппараты соседние. Техни- ческая вода из затвора попадает в реактор и загрязняет электролит нежелатель- ными примесями, бензин может попасть в затвор и при следующем цикле в реак- тор. Пресечь это безобразие можно отсоединяя шланги от аппаратов после окон- чания работы, что очень неудобно. Много лучше, применить промывалки специаль- ной конструкции лишенные этого недостатка, работающие одинаково хорошо в обоих направлениях. В химии, такие аппараты известны как «склянка Тищенко». Практически, перегородку в цилиндрическом сосуде удобнее и надежнее выполнить в виде еще одной трубы меньшего диаметра вставленную коаксиально.
Газ не поступает Газ поступает через барботер V Bar/умная затяжка е электролизер V Схема «склянки Тищенко» и ее работа в разных режимах. Сборка водяного затвора электролизера на основе 5 л углекислот- ного огнетушителя. Установка трубы-перегородки.
Готовый водяной затвор. На рабочем месте стоит в деревянной под- ставке . Микрогорелка для гремучего газа собрана пайкой из медного-латунного лома и игольчатого краника. Рукоятка плотнеишим образом, с применением молотка, на- бита тонкой медной проволокой-«путанкой» отожженной на оправке и отмытой в нашатырном спирте от окиси в УЗ мойке. Сопло диаметром 0,7 мм из медного ка- пилляра впаяно твердым медно-фосфорным припоем, наконечники с соплами смен- ные.
Первое включение электролизера. Работа горелки на чистом грему- чем газе г с соплом 0,7 мм. Два сменных наконечника горелки. Сопло 0,7 мм из готового медно- го капилляра, сопло 0,3 мм сверленное в латунной заготовке.
Самый маленький факел с наконечником 0,3 мм. Чистый гремучий газ. Самый большой факел с наконечником 0,3 мм. Чистый гремучий газ. Осушитель гремучего газа. Откуда в получаемом газе вода? Прежде всего, из самого реактора. Он разлагает воду из щелочного раствора, и она испаряется, тем более, что при работе реактор нагревается. Есть и мельчайшие брызги от лопающихся пузырьков пены. Дополнительно, гремучий газ пропускается через во- дяной затвор сразу после электролизера - обязательная ступень безопасности, предохраняющая от обратного удара, а водород-кислородная смесь весьма к этому склонна. Пары же воды, поступающие в горелку с газом, сильно понижают его температуру. Фильтр тонкой очистки. Через него проходит осушенный газ и далее поступает «к потребителю». Вся газоподготовка - три аппарата - затвор, барботер с бен- зином для насыщения, при необходимости, газа парами углеводородов и осуши- тель . Практика показывает - как это не удивительно, частицы щелочи из элек- тролизера пробираются через все препоны и рабочие жидкости и выпариваясь в горелках, кристаллы калия или натрия, регулярно забивают длинные тонкие со- пла, а чистить их трудно. При использовании едкого натра в электролите, хоро- шо заметно, характерное яркое оранжевое свечение факела, т. н. «содовое све-
чение». К счастью, эти частицы неплохо улавливаются простейшей набивкой из стекловаты. Осушитель - тонкий сухой фильтр (на переднем плане). Выполнен свар- кой из подобранных в своем металлоломе железок. Тонкая трубка сверху набита стекловатой, в нижней - перфорированный пластиковый осуши- тельный патрон с силикагелем, из куска канализационной трубы 50 мм. Гремучий газ его омывает снаружи, частично осушаясь. Регенерация си- ликагеля - раз в несколько месяцев при регулярной работе. Факел после осушителя-фильтра стал почти прозрачным, видно его толь- ко при затемнении. Оранжевое окрашивание щелочью исчезло полностью.
Последний аппарат - промывалка с бензином. На базе 3 л углекислот- ного огнетушителя. Большой кран на макушке в качестве затвора для заправки емкости. Два шаровых краника и один игольчатый позволяют, как пропускать газ транзитом, так и обогащать его парами бензина с регулируемой степенью или перекрывать путь газу вовсе. Пары бензи- на полезны при сварке металлов. При пайке стекла, они позволяют несколько разнести в пространстве тепло факела. Литература: 1. Корж В.Н., Дыхно С.Л. - Обработка металлов водородно-кислородным пламе- нем. Киев, «Техника», 1985 г. 2. Бондаренко Ю.Н. Лабораторная технология. Изготовление газоразрядных ис- точников света для лабораторных целей и многое другое.
Технологии СТЕКЛОДУВНАЯ МАСТЕРСКАЯ Стеклодувное дело — тонкое и изящное ремесло, будящее в душе множество сильных, хотя и противоречивых чувств, так как большая часть работы происхо- дит буквально по локоть в пламени. Здесь речь идёт о горячей обработке стек- ла, разогретого на горелке. Обычно это приборостроение для нужд химии-физики- биологии, но встречается и художественное стеклоделие. В любом случае мы име- ем дело с очень своеобразным и сильно горячим материалом, обычно требующим для своей обработки целого арсенала специфического инструмента и оснастки. К счастью, имея своей целью простые самодельные электровакуумные приборы (ЭВП) с их известной, относительно простой конструкцией и невеликими размерами, но- менклатуру первого инструмента для горячих стеклянных работ можно сократить. К горячему и размягчённому стеклу периодически и часто приходится прика- саться — захватывать, удерживать, нажимать и т. д. Инструмент для таких работ выполняют из специальных материалов и особым образом — позаботившись о том, чтобы «оператору» не жгло руки. Лучший инструментальный материал для контакта с горячим стеклом — графит (терморасширенный графит) . Он мало выгорает и хо- рошо скользит, но дорог, не слишком распространён, хрупок и сложен в обработ- ке , хорошо проводит тепло. Неплохо и долго работает инструмент из меди или её сплавов, при этом его выполняют достаточно толстостенным, рабочие поверхности шлифуют, а непосредственно перед применением смазывают расплавленным воском или жиром. Довольно стоек инструмент из обугленного текстолита. Самый про- стецкий вариант рабочей части — из хорошо обугленной древесины твёрдых пород. Несмотря на вульгарность и невысокий ресурс, он работает хорошо и без труда
восстанавливается — материал широко распространённый и очень недорогой, при- вычно и без труда обрабатывается, не проводит тепло и может быть выполнен единым с рукояткой или подставкой. С использованием такого деревянного инст- румента стеклодувы прошлой (позапрошлой?) эпохи изготавливали весьма сложные приборы. Некоторые инструменты стеклодува. Не столь полезный для ЭВП, сколь интересный инструмент, который позволяет ювелирно прокалывать мелкие отверстия даже в относительно толстом стекле го- рячим способом. Кроме того, может быть полезен как огнестойкий и мало липну- щий к размягчённому стеклу щуп. Инструмент сильно напоминает шило, но не оно — нетолстую рукоятку должно быть удобно вращать пальцами, специальные мате- риалы, термостойкая заделка рабочей части в ручку. Пара «вольфрамовых игл» — верхняя из 2 мм молибденовой проволоки с термостойкой заделкой, нижняя из вольфрамового сварочного электрода вклеена эпоксидным клеем.
Вольфрамовые неплавящиеся сварочные электроды недороги, широко распростра- нены и неплохо работают, но имеют в своём составе выгорающие примеси других металлов — при работе их нужно периодически зачищать тонкой наждачкой от на- лёта окислов, склонных загрязнять рабочую зону. К слову, стальные иглы, кроме быстрого выгорания, также покрываются окислами железа, склонными насмерть впаиваться в стекло, образуя жёлтые пятна. Зачищать такой инструмент следует перед каждой операцией и с особенной тщательностью. Плавные «своды» на проволоке сделал на точильном камне — зажал отрезок мо- либдена в патроне шуруповёрта и вращающуюся заготовку протягивал по камню включённого точила, прижимая её деревянным бруском. Работа с вольфрамовой иглой требует некоторого навыка. Для примера, кусочек слоистого витражного стекла в обратном пинцете (фото ниже) плавно прогреваем для исключения термоудара — макаем его на мгновение в дальнюю, относительно холодную, часть факела, вынимаем и даём распределиться теплу по заготовке, макаем снова. С каждым разом держим заготовку в пламени дольше и в более го- рячей его части. Появление оранжевого «содового свечения» говорит о фазовом переходе стекла. С этого момента его можно греть с любой скоростью, не опаса- ясь растрескивания. Подогретое стекло держим рядом с факелом, не давая ему сильно остыть, одновременно накаляем кончик иглы и подогревая её, проверчива- ем-проплавляем отверстие. Горячее прокалывание стекла. Здесь самое место привести рецепт замечательно удобного термостойкого (око- ло 500 С) клея-замазки из подножных в стеклянной мастерской материалов — жид- кое стекло смешивают со стеклянной пылью из станка с алмазным инструментом — высушенной, прокалённой при 150 С и хранимой в герметичной посуде, а перед применением просеянной. После соединения данной замазкой изделие несколько часов сушат в печи при 300 С. При сравнительно невысоких требованиях к соеди- нению сушить его можно при комнатной температуре.
Пример проколов в стекле. Заметим, случай сложный — край детали, небольшое, но толстое (^3 мм) стекло, слоистая непрочная струк- тура. Механическое сверление, вероятнее всего, привело бы к раз- рушению заготовки. Развёртка средняя пригодится для изготовления удобных горловин под пробку, гребешковых ножек ЭВП и выполнена из медной заготовки — лужёной клеммы силь- ноточной плавкой вставки. Выковырянные из земли остатки 100 А плавкой вставки оказались ценным материалом. Из одной такой железки удалось добыть медную пластинку 28*38*4 мм.
*' 'Ж ' Готовый инструмент. Рабочую часть выкроил ножовкой по металлу, ручку подобрал готовую. Работа плоской развёрткой — разогретая заготовка вращается в мягком негорячем пламени, конус инструмента прижимается с не- большим усилием и только одной стороной. Медную часть развёртки предварительно слегка подогреваем в пламени и окуна- ем в брусок воска. Для удачного выполнения операции нужна некоторая практика — найти такую степень разогрева стекла и его место в пламени, чтобы стенки трубки при формовке не сминались и не трескались. Кроме того, на правильность полученного конуса сильно влияют ровность края заготовки (правильность реза) и плавность её вращения, в том числе и при разогреве.
Первые опыты с развёрткой. Заготовка платинового стекла, 018 мм. Небольшие графитовые развёртки с рабочей частью из стержня от крупных галь- ванических элементов пригодятся при работе со штенгелями — тонкими трубочка- ми, впаиваемыми в оболочку, «колбу» ЭВП, для их откачки и наполнения. Отработанный солевой гальванический элемент разобрал, извлёк центральный стержень, очистил от остатков заливки и отжёг — на открытом воздухе в безвет- ренном месте нагрел небольшой ручной горелкой до свечения. При этом выжигает- ся некая воскообразная пропитка и графит при нагреве больше не чадит. Остыв- шие стерженьки почистил и заточил на средней наждачке. Изготовление «спусков» рабочей части развёрток. Зажимать акку- ратно , через бумажную прокладку, действовать деликатно.
Ручки развёрток выточил из кусочка сухой яблони и отделал про- зрачным лаком, переходную втулку добыл в старом хламе водопро- водного толка, выкроил нужное, ошкурил хромирование (никелирова- ние? ), отшлифовал, просверлил. Вид готовой пары инструментов с разными конусами. Латунные втул- ки закреплены короткими гвоздиками, в их открытую часть термо- стойким клеем-замазкой (см. выше) заделаны рабочие части. Работа сплошной графитовой развёрткой аналогична таковой с металлическим плоским инструментом.
Обкатка, иначе — канавка, нехитрое настольное приспособление для быстрого сжатия — уменьшения диаметра участка разогретой стеклянной трубки. Изготавли- ваются потребной длины и диаметра, бывают одиночными или более-менее универ- сальными — с целым рядом посадочных мест, выполняются из графита, обугленного текстолита или плотного дерева. Для своего варианта подобрал кусок толстой сухой берёзовой доски без изъя- нов, прострогал и выпилил заготовку на циркулярной пиле. Подобрал набор перь- евых свёрл по дереву, разметил и просверлил. Ровные, без сколов и вырванных волокон края отверстий получил, сверля их до половины глубины с обеих сторон, на сверлильном станке, настроенном на высокие обороты. Просверлённую деревяш- ку разделил на торцевой пиле. Распилил сверлёную заготовку по отверстиям так, чтобы в нужной части были правильные половинки. Оставшееся меньше на толщину пилы, но и его можно использовать. Вид на готовый инструмент — полученную деревянную колодку, кото- рую тщательно обжёг мягким пламенем в районе рабочей поверхно- сти. Действовал на открытом воздухе. На фото моя обкатка обугле- на совершенно недостаточно — при работе начинала гореть и ды- миться. Слой угля должен быть 1...2 мм.
Работа с инструментом очевидна и особенных хитростей не имеет — разогреваем заготовку-стеклотрубку в нужном месте до размягчения и с небольшим усилием проворачиваем её в подходящей канавке — диаметр заготовки уменьшается, стенки трубки утолщаются. Пробное применение обкатки — сужение на конце 18 мм трубки из платинового стекла. Профиль. Пробное применение обкатки — сужение на конце 18 мм трубки из платинового стекла. Анфас. Ещё одно настольное приспособление, манерой работы чрезвычайно схожее с предыдущим. Предназначено для выдавливания нешироких канавок — местных суже- ний в размягчённой стеклотрубке. Рабочая часть может быть из меди или её
сплавов, обугленного текстолита или даже хорошего качества берёзовой фанеры. Волны без труда выпиливаются лобзиком (по дереву или ювелирным). Свой вариант инструмента для нетолстых трубок выполнил из 2 мм пла- стинки текстолита, закреплённого на деревянной подставке. Рабочий профиль выпилил лобзиком и выровнял средней крупности наждачкой, на- крученной на стержень. Верхнюю часть текстолита перед применением следует тщательно обжечь. Результат применения подрезки на 18 мм трубке. Платиновое стекло.
Явив толику терпения и аккуратности, из самых простых подножных материалов и невеликими средствами нетрудно сделать многое из инструментария стеклодува, а доступная литература и Всемирная паутина помогут с его освоением. Словом, не боги плавят и паяют стекло. Литература: 1. Стронг Д., Техника физического эксперимента. ЛЕНИЗДАТ, 1948 г. 2 . Легошин А. Я. , Мануйлов Л. А. Стеклодувное дело. Москва, изд. «Высшая школа», 1976 г.
Технологии САМОДЕЛЬНЫЕ РАДИОЛАМПЫ Отвергнув это и то, отторгнув и слишком мало найдя взамен, Мы всё же, чёрт побери, творим — буквально из ничего! М. К. Щербаков. «Кинематограф» Вы странный человек, Ваше Высочество. Хотя... Каждый борется со скукой по-своему Х/ф «Приключения принца Флоризеля» Кажущиеся запредельным анахронизмом, радиолампы - интересный и очарователь- ный прибор, привлекающий внимание энтузиастов до сих пор - ах этот микромир, запаянный в стекло, ах эти тлеющие оранжевым накалы! Родилась даже целая об- ласть радиоконструирования с их применением и феноменом «тёплого лампового звука», да и в иных других современных конструкциях, нет-нет, да и встретишь ностальгические стекляшки. Отдельные же бесстрашные энтузиасты и вовсе пошли дальше, с разным успехом эти самые радиолампы, изготавливая и применяя в кус- тарных условиях. Скажут - зачем нужна вся эта хлопотная и непрактическая возня в эпоху част- ных полётов в космос, широко доступной робототехники и нейросетей? Отвечу так - как никогда, сегодня хорошо видно, что «прогресс» не делает большую часть людей счастливее. Важная же составляющая ощущения личного счастья и вселен- ской гармонии - род занятий, где работы умственной и практической должно быть примерно поровну и что благополучно кануло в Лету со времён разделения труда и промышленной революции. В самостоятельных же хоббийных работах по изготов- лению электровакуумных приборов (ЭВП) ручной труд и шевеление мозгами смешаны почти в идеальной пропорции. Да и то сказать - придётся освоить или освежить
в памяти немало разделов химии, физики, материаловедения, электроники, стек- лодувное дело. Кроме того, только для последнего, традиционно не существует многих готовых инструментов и приспособлений и придётся уделить время делу слесарному и столярному. Мистики говорят - перед человеком, занимающимся любимым делом, отступают даже неизлечимые традиционной медициной болезни. plague (roui'jc иutourde lo 9 м11 «О Grille (tounn'iC / en spir.jls) / fikirr>ent(t.f;ndtr / tout droit «tons / J:i grille) . supportde grille | brodios nftrmciLunt tie mooter I» lainpK sur l'3[jpij."«il J x ч\ оmpoulr (vide d'ojr) г*п j i support de filament support de plaque «Катодное реле» конструкции М. А. Бонч-Бруевича («лампа-бабушка») . Тверская радиостанция, 1916 (?) г. Изготовлена в квартирно- кустарных условиях средствами ап- теки, кабинета физики и большого желания. На заставке - её младшая сестра с двумя цоколями и нитями накаливания, кои в невысоком ва- кууме (насос Комовского?) быстро выходили из строя. Перегорела од- на - лампу переворачивали, и ра- дио работало снова. Французский универсальный триод ТМ, вы- пускавшийся серийно в изрядных объёмах с 1915 г. Горизонтальная компоновка оказалась проще и при этом более вибро- стойкой. Круглая колба досталась, ско- рее всего, от заимствования оборудова- ния для производства осветительных ламп. Накал прямой, вольфрамовая нить — 0,7 А, 4 В. При типичных 40 В анодного напряжения и нагрузке 25 кОм — ток ано- да 2 мА, крутизна характеристики - 0,4 мА/В и коэффициент усиления - 10. Со- ветские варианты ТМ были названы Р-5 и П7. Наконец, воскликнут - самодельные радиолампы, это же так сложно, громоздко и дорого! Возражу - всё так, если говорить о массовом промышленном производ- стве , где нужна технологичность, низкая стоимость и быстрота изготовления, высокие характеристики готовых приборов и их значительный ресурс. Если мы на- мереваемся соревноваться со «Светланой» или «Рефлектором», то своим оборудо-
ванием, оснасткой и материалами неизбежно придётся приближаться к ихним. В нашем же единично-экспериментальном случае работ, в большей степени для лич- ного удовольствия вполне можно допустить и параметры попроще, и никто не сто- ит над душой, в затылок не дышит. Согласимся на габариты крупнее? - меньшая точность сильно упрощает и удешевляет изготовление - компактность и портатив- ность нам ни к чему, опять же, большие ЭВП даже красивее. Прямой накал вольф- рамовой нитью? - недолговечен и сильно неэкономен в эксплуатации, зато его изготовление на порядок проще, не требует целого ряда химикатов и начисто ан- нулирует проблему «отравления катодов». И так далее. Упростив, таким образом, задачу и доведя её до уровня ручного единичного изготовления, с некоторым удивлением, узнаём в таких забавах работы энтузиастов радиотехники времен на- чала ламповой эпохи - середины 1910-х, начало 1920-х годов, когда восторжен- ные и воодушевлённые люди радиоволны, только что на руках поштучно не перено- сили. Ионная лампа Н. Д. Папалекси - содержала в баллоне некоторое количе- ство воздуха с парами ртути. Анод и сетка из никеля, две нити накала - катоды, основной и запасной, из платиновой проволоки с оксидом кальция или бария. При работе из-за т. н. жестчения (поглощения га- зов металлами) их давление падало, и режим работы нарушался. Для его восстановления служил специальный отросток с навеской серебряной амальгамы, выделявшей пары ртути при внешнем нагреве, например, пла- менем спиртовки.
При этом заметим, любой сегодняшний школьник относительно легко может быть вооружён лучше тогдашнего профессора - приборы, материалы, энергия, нагрев, откачка. И главное - наработанный и тщательно задокументированный опыт лампо- вой эры, описывающий все возможные варианты, тонкости и детали. Мы имеем дело с реставрацией технического рода - отчасти ностальгия, отчас- ти дань памяти отцам-основателям - пионерам и первопроходцам, во многом - ин- тересный досуг, техническое творчество. Опять же, нельзя сказать, что абсо- лютно неполезный и бесперспективный - как в самих ЭВП, так и в сопутствующих областях найдётся немало моментов для совершенствования и изобретательства. Первая советская серийно выпускаемая «пустотная» усилительная радио- лампа ПР-1 (пустотное реле) - вакуумный триод с разрежением около 10~ 5...10~б мм.рт.ст. (торр) , для замены дорогих импортных ТМ. М. А. Бонч- Бруевич, нижнегородская радиолаборатория, 1919 г. Вольфрамовый воло- сок 0,045 мм удерживается никелевыми держателями, впаянными в стек- лянную рамку - основу для навивки сетки из никеля 0,2 мм. Анод алю- миниевый , крепится на той же рамке. При откачке сетка разогревается пропусканием через неё тока (обезгаживание). Анодное напряжение до 100...120 В, нормальное - 80 В, накал - 4 В, 0,5 А. Время работы около 400 часов. Остальные параметры близки к ТМ.
Мышление Я - СУПЕРОРГАНИЗМ Джон Тёрни Когда узнаёшь больше, отвращение иногда сменяется восхищением. Теодор Розбери. Жизнь на человеке ГЛАВА 7. РАБОТАЯ ВМЕСТЕ Специалист по клеточной биологии говорит иммунологу: - Тут мой эксперимент показал, что содержание ИЛ-6 (интерлейкина-6, сиг- нальной молекулы) полезло вверх. Это плохо, да? - Да, это плохо, - отвечает иммунолог. Прошла неделя. - Я изменил условия эксперимента. Теперь ИЛ-6 пошел вниз. Это ведь хорошо? - Нет-нет, - невозмутимо отвечает иммунолог. - Это тоже плохо. Сей научный анекдот, рассмешивший участников одной конференции по микробио- мам, отражает устоявшиеся представления биологов, работающих в разных облас- тях , друг о друге. Иммунологов считают неспособными доходчиво рассказывать всем остальным о результатах своих исследований. И даже если они попытаются это сделать, вам все равно непросто понять суть их открытий. Честно говоря, иммунологи сами не всегда их понимают. Но иммунную систему нам никак не обойти. Человеческий микробном взаимодей-
ствует с четырьмя главными информационными и контрольными системами организма - с геномом, с эндокринной системой (гормонами), с мозгом + нервной системой, а также с иммунной. Все они также взаимодействуют друг с другом. Вот почему исследование микробиома приводит к формированию новых междисциплинарных свя- зей. Перенос сигналов между микробиомом и иммунной системой - вероятно, самый сложный из всех подобных процессов. Он уходит корнями в глубины эволюционной истории. Вполне вероятно, что наш микробном и наша иммунная система возникли (или приобрели именно такую форму) только благодаря друг другу. По мере того, как биологи разных направлений, работая сообща, выясняют, что это такое - быть суперорганизмом, меняются и наши представления об иммунной системе чело- века, подходы к ее изучению. Коммуникация (удачная или неудачная) с иммунной системой является не только ключевой составляющей обычных «дипломатических переговоров» микробиома со своим хозяином, но и частью почти всякого механиз- ма, который, как предполагается, отвечает за связь микробиоты и заболеваний. Масштабное переосмысление роли микробиома в иммунных механизмах начинается с отказа от идеи, которая стоит почти за всеми обывательскими разговорами о нашем иммунитете. Эта идея - еще одно наследие микробной теории. Внутренняя война Почти все знают об иммунной системе следующее. Сегодняшняя официальная ме- дицина - это война с болезнями, и иммунная реакция - первая линия обороны, помогающая нам бороться с вторжением смертоносных микробов. Мир молекул и клеток становится полем битвы, где звучат сигналы тревоги, где враги ведут наступление, где проводится мобилизация, осуществляются операции «Найти и уничтожить», где можно встретить прирожденных убийц. В одной весьма расхва- ленной детской книге 1990-х годов говорится: «Мы расскажем вам подлинную ис- торию о замечательных защитниках вашего тела, о героическом отряде клеток, помогающих вам сохранять здоровье и хорошую физическую форму благодаря тому, что они постоянно сражаются со всевозможными захватчиками-микробами. Каждую секунду, каждую минуту, каждый час, каждый день вашей жизни ведут они свой бой...». И это не просто распространенное заблуждение. В учебниках для медицинских вузов и даже в научных статьях иммунологов звучат те же идеи. Они являются столь основополагающими, что часто их принимают как должное, особенно не за- думываясь . Упомянутый образ войны - фирменный знак иммунологии. А вот другая часто используемая базовая идея: иммунная система работает, проводя разграни- чение между клетками (или антигенами), маркированными как «свое» и «не свое». Что ж, это вполне укладывается в представление о неизбежном конфликте, ведь именно таким образом вы сумеете выяснить, с кем же, собственно, предстоит сражаться1. Антрополог Эмили Мартин, много общавшаяся с иммунологами в 1980-е годы, подметила: даже те, кому не очень-то по душе все эти военные метафоры, не представляют себе, как их избежать. Один из таких специалистов заключил: «В иммунной системе не происходит разумного диалога». Впрочем, его успокаива- ет мысль, что она «ведет справедливую войну». Деятельность иммунной системы во всей ее клеточной сложности дарит нам мас- 1 Скотт Монтгомери в своем блистательном «Голосе науки» [Scott Montgomery, The Scientific Voice] называет биомилитаризмом характерные метафоры, которыми описывают микробов, болезни, иммунитет и другие системы защиты организма. Он считает, что та- кой подход пошел еще от Пастера, на чье мышление, вероятно, повлияло поражение Фран- ции во Франко-прусской войне 1870-1871 гг.
су открытий, которые не совсем укладываются в такую схему. Однако предлагае- мые ее замены пока не очень-то убедительны: вряд ли они будут работать лучше. В 1990-е годы на короткое время вошла в моду идея, согласно которой иммунный отклик провоцируется «ранением или оскорблением», которые наш организм реги- стрирует как сигнал опасности, но эта гипотеза не прижилась. Теперь же довольно-таки внезапно ученые и медики стали воспринимать иммун- ную систему совсем иначе. Поговаривают о «парадигматическом сдвиге» или даже о «революции» в научном мышлении. Вероятно, одной из причин такой революции стало наше осознание того, что в нашем теле и на нем постоянно присутствует гигантское число клеток, которые кажутся скорее «чужеродными», нежели «свои- ми», однако мы вовсе не ведем с ними войну: напротив, пускаемся на всевозмож- ные ухищрения, дабы заманить их к себе в качестве жильцов. И для иммунной системы они совсем не враги-захватчики. Но каковы же их отношения? Чтобы по- пытаться ответить на данный вопрос, нужно внимательнее вглядеться в то, как устроена иммунная система. Краткий путеводитель по иммунной системе Иммунные функции не выполняет какой-то один орган. В иммунную систему вхо- дят тимус и селезенка (довольно таинственные органы), костный мозг, лимфати- ческие узлы и другое. Иммунная система не локализована в каком-то определен- ном месте. Чтобы выполнять свою работу, она должна быть представлена по всему организму. В крови, поте и слезах содержатся иммунные молекулы. Благодаря развитию микробиомной науки ученые обратили особое внимание на две другие зо- ны, весьма важные для иммунной деятельности: на кожу, а главное - на кишечник (который, вероятно, вообще является самым крупным иммунным органом, как ни странно это звучит). Что же такое «деятельность иммунной системы»? Самый первый - и довольно беспомощный - ответ таков: эта деятельность включает в себя множество самых разных вещей. Иммунная система - штука древняя, как и бактерии. Мы уже знаем, что первые многоклеточные, формировавшиеся как отдельно действующие существа, постоянно находились в окружении одноклеточной жизни, а значит, им требова- лись способы распознавания того, какие из соседствующих с ними клеток входят в клуб избранных, а какие - нежелательные гости2. Столкнувшись с необходимостью проводить такое базовое разделение, наша им- мунная система в процессе чрезвычайно долгой эволюции постепенно выработала целый ряд многочисленных механизмов идентификации, распознавания и отклика. Наша теперешняя версия иммунитета довольно-таки сложна. Причина такой сложно- сти - отчасти в необходимости распознавать великое множество разновидностей чужеродного материала посредством рецепторов, форма которых приспособлена для работы с конкретной разновидностью чужаков. Впрочем, эту задачу природа реши- ла с блистательной простотой, снабдив нас небольшим набором генов, управляю- щих формированием «гипервариабельных» фрагментов молекул-антител (и опреде- ляющих, какой будет структура этих фрагментов). Обмениваясь порциями ДНК, не- большое число генов способно создавать практически неограниченный диапазон белковых форм, соответствующих любой химической структуре, какая только может объявиться в организме. Так удалось решить проблему «генератора разнообразия» (термин «generator of diversity» давно существует в англоязычной литературе, 2 По мнению Томаса Придо, бактерии тоже обладают иммунитетом; он направлен против вирусов. Но здесь потребовалось бы говорить о различных клеточных компонентах, умею- щих распознавать фрагменты нуклеиновых кислот. Я решил, что в такие подробности нам здесь углубляться ни к чему.
иногда его даже сокращают до GOD). Не забудем также, что клетки разными путями следят за своим окружением, по- разному откликаются на сигналы (когда такой отклик необходим) и - это не ме- нее важно - такие отклики тоже регулируются по-разному. Поэтому разобраться в механизмах работы иммунной системы не так-то просто. Не будем брать полный перечень иммунных приспособлений, чтобы поговорить о том, как микробном связан с иммунной системой: для такого списка потребова- лась бы отдельная публикация. Впрочем, полезно вкратце перечислить основные компоненты. Весь этот ансамбль клеток, сигналов и откликов можно разделить на две боль- шие категории. Система врожденного иммунитета - относительно простой аппарат распознавания и реакции, с которым мы появляемся на свет. Это наиболее древ- няя часть иммунного механизма, но ее открыли совсем недавно - в конце 1990-х годов. Она вырабатывает клетки, способные распознавать присутствие бактерий по характерным молекулам, находящимся на поверхности микроорганизмов. В числе подобных клеток - рецепторы, предназначенные для обнаружения таких молекул, как липополисахариды, располагающиеся на внешней мембране у некоторых бакте- рий. Иммунные клетки, обладающие рецепторами, обычно оснащены и для того, чтобы вырабатывать антимикробные вещества. Да, всё это напоминает оборони- тельную машину, о которой мы говорили выше. Обнаружить опасных захватчиков и уничтожить их! Подавляющее большинство многоклеточных наделено лишь таким им- мунным аппаратом, и он, судя по всему, работает сравнительно неплохо. Любо- пытно, что у животных (за немногими исключениями, к которым относятся главным образом термиты) микробном устроен просто. За остальную часть нашего иммунитета отвечает другая ветвь - адаптивная им- мунная система. В эволюционном смысле она появилась позже, однако, в ней есть компоненты, которые биологи открыли за десятки лет до того, как наука узнала о существовании более древней иммунной системы. Адаптивная иммунная система реагирует на менее распространенные угрозы в основном благодаря тому, что в ней содержатся чрезвычайно многообразные клетки, вырабатывающие антитела; ка- ждая из таких клеток начинает быстро размножаться, если ее уникальные антите- ла встречаются с ее уникальным соперником. У большинства клеток адаптивной системы такая встреча никогда не происходит, но те, кому она все-таки выпа- дет, в результате проходят через целую череду процессов развития, которые способствуют уничтожению соответствующего антигена и в будущем поддерживают повышенное содержание данного антитела - как своего рода «памятную записку». Вот почему работают вакцины: они готовят адаптивную иммунную систему к опре- деленным опасностям, которые могут встретиться ей в будущем. Мы вкладываем немало ресурсов в построение этой системы иммунологической памяти и распозна- вания. Количество молекул иммуноглобулина в одном миллилитре нормальной крови в 1000 раз выше, чем число человеческих клеток во всем организме (10 квадрил- лионов и 10 триллионов соответственно). Обе ветви иммунитета - система врож- денного иммунитета и адаптивная иммунная система - управляют целой армией клеток многочисленных типов. Во многих тканях имеются клетки-часовые. Они обслуживают главным образом систему врожденного иммунитета. В их число входят дендритные клетки, макрофа- ги и лаброциты. Существуют так называемые циркулирующие клетки: они присутствуют в лимфе и крови, а при обострении положения - и в самых разных межклеточных областях. Среди них особое внимание следует обратить на лимфоциты - основу адаптивной иммунной системы. Они способны распознавать определенные антигены («химиче- ские формы»), а значит, зачастую могут ощущать присутствие определенного мик- роорганизма . Огромное многообразие типов лимфоцитов соответствует многообразию их ролей.
Всё начинается просто - с набора широко распространенных клеток костного моз- га, от которых происходят все разновидности белых кровяных телец, в том числе и лимфоциты. Лимфоциты представлены двумя основными популяциями. Одни в ходе своего развития остаются в костном мозге, а затем начинают вырабатывать спе- цифичные антитела. Это так называемые В-лимфоциты3. Другой тип - Т-лимфоциты, названные так потому, что они мигрируют в тимус, где и заканчивают свое со- зревание . Тимус - своего рода колледж для незрелых Т-лимфоцитов. При выпуске они становятся либо эффекторными Т-лимфоцитами, прямо или косвенно атакующими зараженные клетки, либо регуляторными Т-лимфоцитами, которые, как и подсказы- вает их название, влияют на функционирование всех прочих компонентов иммунной системы. Опять-таки здесь можно выделить множество разных типов. На поверхно- сти лимфоцита могут быть сотни или даже тысячи разновидностей рецепторов; обычно Т-лимфоциты именуются по наличию одного или нескольких важных рецепто- ров (или, со знаком минус, по их отсутствию). Иммунная система Лейкоциты Неспецифическая^ Фагоциты опознаватели (пожиратели) Клеточный иммунитет Специфическая Лимфоциты Жостный мозг > Тиму с (вилочковая железа) >Селезенка 'Лимфоузлы Т-лимфоциты: ^Т-киллеры ^Т-хелперы ^Т-супрессоры В-лимфоциты: / Интерферон Гуморальный иммунитет Клетки памяти Среди других важнейших категорий - двойные отрицательные и двойные положи- тельные клетки. Первые - незрелые тимоциты, которым на ранней стадии своего развития не удается экспрессировать два немаловажных клеточных маркера - CD4 и СВ8 (отсюда термин «двойные отрицательные»). Более зрелые тимоциты, начав- шие выработку и CD4, и CD8, называются (что вполне логично) двойными положи- тельными. Когда эти клетки становятся действующими (в полной мере) агентами иммунной системы, они вырабатывают либо CD8 (зрелые клетки-киллеры), либо CD4 (клетки-хелперы, организующие иммунный отклик). Можно погрузиться в дальнейшие подробности, но нам это пока не нужно. Все эти разнообразные типы клеток образуют сложную сеть передачи сигнала. Так, дендритные клетки выделяют сигнальные молекулы под названием цитокины, когда ощущают присутствие инфекционного агента или фрагментов поврежденной ткани. Цитокины воздействуют на близлежащие клетки и кровеносные сосуды, сзы- вая на помощь другие иммунные клетки, которые затем и аккумулируются на уча- стке, вызвавшем тревогу. Стенки кровеносных сосудов и эпителиальные слои ос- Как и во многих других случаях, автор сознательно рисует здесь весьма упрощенную картину. Дальнейшее созревание В-лимфоцитов происходит за пределами костного мозга. (Прим. перев.)
лабляют межклеточные соединения, которые обычно запечатывают просветы между клетками, тем самым позволяя жидкости протекать через этот барьер, принося с собой другие иммунные компоненты (скажем, антитела). Всё вместе это приводит к воспалению. Таков основной из замечаемых нами эффектов иммунного отклика. Вот почему зараженный палец, который вы укололи, занимаясь садовыми работами, распухает, краснеет и заметно мягчает (всё это хорошо). Боль, которую вы при этом чувст- вуете, вызвана не самой инфекцией, а воспалением. Вот почему тот же палец краснеет, распухает и мягчает в случае обморожения первой степени (это уже не очень-то хорошо, но такие случаи все-таки относительно редки). В каких-то об- стоятельствах воспаление приносит нам даже некоторое утешение, но в каких-то оно лишь досаждает нам. Соответственно, в организме существует тончайшая сис- тема сдержек и противовесов, призванная гарантировать, чтобы воспалительная реакция возникала лишь тогда, когда она приносит пользу. Некоторое представ- ление о сложности системы дает хотя бы тот факт, что у человека обнаружено около 50 разновидностей цитокинов. Большинство иммунных клеток, а также кле- ток многих других типов реагируют на присутствие более чем одного типа цито- кинов . Некоторые цитокины пробуждают иммунные клетки, другие же подают им сигналы продолжать нести вахту (как бы служа своего рода посредниками, на- правляющими действия других компонентов системы), так что окончательный ре- зультат зачастую оказывается весьма тонко сбалансированным. Иммунные клетки, выполняющие свою работу не на том месте, становятся причиной многих проблем, от которых страдают многоклеточные организмы. Даже упрощенные представления об иммунной системе вызывают кое-какие сомне- ния в правомочности рассуждений о «клеточных войнах». На первый взгляд адап- тивная иммунная система может показаться полезным дополнением к вооруженным силам организма. Клетки, вырабатывающие антитела, специфичные к новым чуже- родным молекулам, улучшают точность обнаружения противника и разведывательные возможности оборонительных подразделений, а также точность наведения химиче- ского и клеточного оружия на нужные цели. Однако вглядитесь в происходящее более пристально и окажется, что метафора воинской операции здесь не очень-то применима. Накапливаются вопросы, на ко- торые пока нет ответа. Почему, например, человеческий иммуноглобулин А при- крепляется к поверхностным молекулам некоторых кишечных бактерий так, чтобы облегчать им сцепление с кишечной стенкой, а значит, образование биопленок? Как и почему адаптивная иммунная система дополнила собой более древнюю систе- му - врожденного иммунитета? Почему существует так много типов клеток, кото- рые, по-видимому, все посылают друг другу сигналы, зачастую направленные на достижение явно противоположных эффектов? Всякий студент-медик, тонущий в мо- ре деталей, спрашивает: почему наша иммунная система такая сложная и запутан- ная? Ответ: из-за необходимости жить в непосредственной близости от гигантского ансамбля всевозможных микроорганизмов. Во всяком случае, так отвечают боль- шинство ученых. Они хотят коренным образом изменить наш подход к иммунной системе, чтобы получить новые сведения о том, как мы обращаемся к своей мик- робиоте и как она отвечает нам. Дипломатические отношения Если вам требуется оборонительная система для борьбы с патогенами, то сис- тема врожденного иммунитета вполне годится для этих целей. Но если мы обратим это утверждение в вопрос (Достаточно ли системы врожденного иммунитета для борьбы с патогенами?), нам придется разбираться в том, как у позвоночных воз-
никла куда более сложная иммунная система - адаптивная. Сейчас этой проблемой занимаются многие ученые. Почему появился гораздо более изощренный аппарат иммунитета, ныне приносящий нам столько пользы? Новый ответ на этот вопрос впервые дает в краткой статье, опубликованной журналом Nature в 2007 году, даже не иммунолог, а специалист по бактериальной системе кальмара, долгое время пристально ее изучавший (см. предыдущую главу) . Речь идет о Маргарет Макфол-Нгаи. Ее не удовлетворяли существующие версии, обычно подгонявшиеся к конкретным случаям. Позвоночные с их адаптивной иммунной системой (впервые она появилась у рыб) часто вырастают до значительных размеров, отличаются большой продолжи- тельностью жизни и могут выращивать единственного детеныша. Как полагали не- которые специалисты, все эти особенности требуют более эффективных методов защиты против других организмов. Вероятно, потому-то и возникла дорогостоящая и сложно устроенная адаптивная иммунная система с ее огромной клеточной памя- тью. Однако, указывает Макфол-Нгаи, некоторые беспозвоночные тоже живут дол- го, вырастают до крупных размеров и дают лишь по одному потомку ежегодно, тем не менее преспокойно обходятся без этого нового иммунного оружия. Она предположила, что появление адаптивной иммунной системы может объяс- няться чем-то еще. Если сравнить симбиотические отношения, существующие у всех животных с их микробными сообществами, можно выявить довольно четкую за- кономерность . Беспозвоночные обычно налаживают плодотворное взаимодействие лишь с малым количеством видов микробов, а часто и вообще только с одним ви- дом. В сравнительно немногочисленных случаях (скажем, у насекомых чуть больше чем для одного вида из десяти) микробы живут внутри клеток организма-хозяина. Такая внутриклеточная экологическая ниша позволяет микробам оставаться неви- димыми для системы врожденного иммунитета. Другие микробы (к примеру, находи- мые в кишечнике беспозвоночных) обычно являются просто случайными прохожими. Лишь у позвоночных мы, как правило, обнаруживаем столь большое количество микробов, работающих на взаимовыгодной основе в рамках ансамблей видов (такие ансамбли часто называют консорциумами). Это - яркое свидетельство того, что они эволюционировали совместно со своими хозяевами и стали постоянными их жильцами. Излагая свою гипотезу, Макфол-Нгаи замечает: «На эволюцию иммунной системы позвоночных, по-видимому, существенно влияет необходимость поддерживать зна- чительную резидентную микробиоту». Поначалу это предположение мало кто при- нял. Макфол-Нгаи вспоминает, что иммунологи встретили ее статью негодованием и возмущением. Теперь же она с некоторым удовлетворением отмечает, что целый ряд ученых, работающих в этой сфере, стали развивать ее идею. Макфол-Нгаи по- нимает, отчего ее предположение сначала встретили в штыки. Дело в том, что сама она не иммунолог. «А специалисты по биологии клетки обычно не очень-то обращают внимание на эволюционную биологию или видовое разнообразие живот- ных» . Тем не менее «у них не нашлось правдоподобного объяснения, как могла эволюционировать такая система, по запутанности напоминающая машину Руба Голдберга4». Понять, что она имеет в виду, можно по другому ее оригинальному объяснению, касавшемуся появления первой адаптивной иммунной системы при раз- витии челюстей у хрящевых рыб. По мнению некоторых иммунологов, обретение че- люстей означало, что такие рыбы могли жевать более твердую пищу, а та могла с большей вероятностью повреждать стенку кишечника, увеличивая риск инфекции. По сравнению с таким рассуждением, нарочно подгоняемым к конкретному случаю, гипотеза Макфол-Нгаи выглядит куда привлекательнее. Она утверждает: «Идея 4 Машина Голдберга — это устройство, выполняющее очень простое действие чрезвычайно сложным образом — как правило, посредством длинной последовательности взаимодействий по «принципу домино».
управления микробными консорциумами имеет куда больше смысла, чем любая дру- гая теория в этой области». Согласно этой активно разрабатываемой новой гипотезе изощренная система распознавания антител и вся соответствующая сеть регуляторных клеток и хими- ческих сигналов возникла лишь для того, чтобы предоставить организму более широкую свободу выбора касательно того, что не атаковать. По отдельности сис- тема врожденного иммунитета работает для организма, чья позиция всегда - твердое «нет», добавляет Макфол-Нгаи. Однако существо, где обитает большой набор других организмов, в определенном смысле представляющих собой «не свое», явно нуждается в применении более тонкого и избирательного подхода. Среди разделяющих эти воззрения - Саркис Мазманян из Калифорнийского техно- логического института, углубляющийся в тонкости иммунных взаимодействий у безмикробных мышей, которым подселена микробиота определенного состава. Он и его коллега Юн Ли утверждают, что микробы, обитающие в нашем организме всю нашу жизнь, оказали более мощное влияние на эволюцию адаптивной иммунной сис- темы, чем мимолетные встречи с болезнетворными микроорганизмами, раньше ка- завшимися нам главными игроками на этом поле. Ученые добавляют еще один сме- лый поворот: «Возможно, симбиотические микробы влияли на особенности эволюции и функционирования адаптивной иммунной системы более глубоко, чем патогены, - по-видимому, чтобы защищать и хозяина, и его микробиоту от вторгающихся ин- фекций» . Согласно такому подходу адаптивная иммунная система эволюционировала совме- стно с микробиомом, населенным куда плотнее. Так достигается и поддерживается тонкое динамическое равновесие. Микробам позволяют оставаться в организме- хозяине, поскольку они приносят ему пользу, однако их всё же следует держать в узде. Они должны находиться в нужном месте, им не разрешают плодиться где- либо еще. А потенциально опасные микроорганизмы все равно надо уничтожать. С другой стороны, хотя за микробами нужно следить, иммунной системе тоже не на- до давать особой воли: она не должна чересчур сильно реагировать на присутст- вие разнообразных микроорганизмов. Если в этой части иммунного уравнения что- то пойдет не так, возникает долгое ненужное воспаление, а скорее всего - бо- лезнь . По ту сторону дуализма Как лучше всего - сжато и ярко - изложить эти новые представления об иммун- ной системе? Стивен Хендрик из Калифорнийского университета в Сан-Диего опи- сывает гипотезу Маргарет Макфол-Нгаи так: «Иммунная система действует, как охранник в клубе, приподнимая бархатную полосу для полезных бактерий, но да- вая от ворот поворот их менее желательным собратьям». Другие иммунологи уже предложили более детальные версии, и каждый норовит украсить свое описание собственными метафорами, лишь бы заполнить брешь, оставшуюся на месте всех этих разговоров о войне против захватчиков; таких разговоров теперь многие ученые стараются избегать. Свой взгляд на картину в целом предложил Жерар Эберл, сотрудник Института Пастера. Он делит историю развития теорий иммунной системы на три этапа. По его мнению, наше теперешнее (более детальное, чем прежде) понимание взаимодействия микробов с организмом-хозяином означает, что нам следует отказаться от примитивных концепций того, что является патогеном, как и от однобокого представления об иммунитете. Эберл показывает, как нужно модифицировать изначальную идею о том, что адаптивная иммунная система призвана проводить разграничение между «своим» и «не своим» (Я и не-Я). Слишком уж много примеров чужеродных агентов, которые не вызывают иммунного отклика. Полезнее, считает ученый, рассматривать иммун-
ную систему как реагирующую главным образом на по-настоящему опасные сигналы (как и полагали еще в 1990-х годах). Можно по-прежнему считать, что она толе- рантна по отношению к «своим», но теперь в понятие «свои» входят, например, микробы, которые приносят пользу организму-хозяину. Однако, по мнению Эберла, такое рассуждение заходит недостаточно далеко. В сущности, пока это по-прежнему дуалистическая теория, где всё вращается во- круг суждений о добре и зле. «Добро - это нормальное „своелл и микробы, кото- рые находятся с ним во взаимовыгодном сотрудничестве, тогда как зло - это из- мененное „свое": к примеру, погибшие клетки, которые распространяют опасные сигналы, или патогенные микробы, которые меняют антигенный ландшафт нормаль- ного ,,своегоЛЛ». Однако возникает большая проблема: все подробности механизмов клеточного отклика трудно объединить в такую схему. Придерживаясь дуалистической концеп- ции, мы волей-неволей вынуждены изобрести два класса воспалений. Должен суще- ствовать нормальный уровень воспаления (физиологический или гомеостатиче- ский), который помогает системе сохранять стабильность - например, способст- вуя тому, чтобы компоненты кишечной микробиоты оставались там, где следует, а не разбредались куда попало. Повреждение тканей или присутствие патогенов за- пускают более острую реакцию, приводя к «полномасштабному» воспалению; это знакомая нам краткосрочная реакция на возникшую проблему. Но такое объяснение не очень-то применимо к тому, что мы реально видим, на- стаивает Эберл. Дуальности нет, а есть непрерывность. Подобно литературному критику или культурологу, он описывает клеточный мир как систему, где всё за- висит от контекста. В иммунной системе, рассматриваемой как континуум, «мик- робы находят путь среди оттенков добра и зла». Конкретный оттенок определяет- ся взаимодействием с организмом-хозяином и может меняться в зависимости от хозяина, ткани, времени. Иммунная система формирует микробную среду, которая позволяет организму сосуществовать с микробами. Речь не идет о борьбе добра и зла; «это скорее равновесие между микробами и хозяином, как раз и создающее суперорганизм». Этот суперорганизм живет в состоянии динамического равновесия. Организм, который, подобно нам с вами, сосуществует с постоянно обновляющейся популяци- ей микробов, должен поддерживать баланс между гостеприимством и враждебно- стью. На этот баланс могут влиять различные факторы среды: поступающие в сис- тему химические вещества, пища, микробы. Могут смещать его и изменения в ор- ганизме-хозяине, вызванные в свою очередь мутацией, повреждением или другими типами стрессовых воздействий. Организмам, сталкивающимся с этой проблемой, требовалось выработать в процессе эволюции определенную систему, которая (в нормальном состоянии) будет, как правило, реагировать на изменения так, чтобы в системе сохранялось равновесие. «Наша иммунная система идеально приспособ- лена для выполнений такой функции», - подчеркивает Эберл. Для описания динамического аспекта описываемых процессов он прибегает к ме- тафоре из области механики. «Иммунная система суперорганизма никогда не нахо- дится в состоянии покоя. Это как с пружиной: чем больше микробов колонизируют экологические ниши организма-хозяина или ведут себя, как патогены, тем силь- нее они сжимают пружину иммунитета и тем сильнее пружина иммунитета стремится вернуть микробы в прежнее состояние. У безмикробных животных иммунная пружина близка к состоянию покоя, но у животных, выросших в нормальном микробном ми- ре, она всегда находится под нагрузкой. Это напряжение необходимо для поддер- жания гомеостаза». Расскажу об одной серии экспериментов, которая дала результаты, показываю- щие, как иммунная система помогает формировать ниши, занимаемые микробами. Если вы накачаете мышей (или людей) антибиотиками, уничтожающими почти всю богатую микробную жизнь в кишечнике, для таких мышей (или людей) возникнет
очень большой риск заражения устойчивым к действию антибиотиков штаммом Enterococcus - обычного кишечного жителя, иногда любящего пошалить. При нор- мальных условиях в подобной ситуации другие организмы, живущие в кишечнике, начали бы посылать сигналы, побуждающие эпителиальные клетки, которыми устла- на внутренняя поверхность кишечника, выделять антимикробные пептиды, сдержи- вающие рост популяции Enterococcus. Эксперименты показали, что восстановить внутреннее производство антимикробных агентов у мышей можно, просто вводя им липополисахарид - вещество, молекулы которого находятся на поверхности клеток тех бактерий, которых у безмикробных мышей нет. Липополисахарид идентифициру- ется рецептором клеток организма-хозяина, входящих в состав системы врожден- ного иммунитета, после чего клетки начинают вырабатывать нужные антимикробные пептиды. По выражению Эберла, симбиотическая микробиота «дергает иммунитет за ниточки». Ниточки ли, пружины ли приводят иммунную систему в действие - суть гипотезы от этого не меняется: антимикробные вещества помогают формировать в кишечнике экологическую нишу, которая позволяет бактериям-симбионтам процве- тать , однако токсична для потенциальных патогенов, вроде устойчивого к анти- биотикам Enterococcus. Развитие чувства равновесия Поддержку для этой новой картины иммунной системы можно найти в целом ряде других экспериментов, проливающих свет на то, как общаются друг с другом мик- робиота и наши собственные клетки. Выясняется, что взаимоотношения между мик- робными сообществами и иммунной системой не ограничиваются коэволюцией. В ка- ждом отдельном человеке они созревают вместе, при этом влияя друг на друга. Для понимания механизмов поддержания нашего здоровья важно осознать, что су- ществуют ключевые периоды, когда некоторые из наших любимых микробов попросту необходимы для того, чтобы побудить иммунную систему к нормальному развитию. Но прежде чем посмотреть, как это происходит, давайте вспомним кое-какие под- робности насчет главного вместилища микробов, которые сосуществуют с млекопи- тающими . Речь идет, конечно же, о кишечнике. Как я уже писал в главе 5, кишечник должен одновременно отвечать двум про- тиворечащим друг другу требованиям. Он абсорбирует питательные вещества и другие малые молекулы при помощи своего эпителия, имеющего огромную общую площадь поверхности. При этом он стремится поддерживать существование трил- лионов микробов, обитающих в толстой кишке и помогающих удовлетворять потреб- ности наших клеток в этих молекулах, но ему нужно каким-то образом не пускать их в остальные области тела. Это достигается путем своеобразного сочетания откровенных и недвусмысленных барьеров с более тонкими действиями иммунной системы. Сами по себе эти барье- ры довольно эффективны. Эпителиальные клетки представляют собой плотно уло- женный слой (о клеточных контактах в нем мы уже упоминали). А внешняя поверх- ность кишечника покрыта слизью, и ее слой делается всё внушительнее по мере спуска в толстую кишку. Специализированные клетки эпителия выделяют особые белки - муцины. Это белки снабжаются молекулами сложных углеводов и образуют водянистый слой, прилипающий к поверхности эпителия. Собственно, там есть два слоя, причем каждый со своей сложной структурой, в которой мы пока еще до конца не разобрались. По крайней мере, нам известно, что внутренний слой обычно лишен микробов. Наряду с клетками, вырабатывающими слизь, кишечник наделен иммунными клет- ками, которые также вносят значительнейший вклад в формирование среды, где проживает кишечный микробном. Как я уже отмечал, кишечник - самый крупный из
иммунных органов. По-видимому, в нем содержится около 70 % всех иммунных кле- ток нашего организма. Эти клетки располагаются в эпителии и под ним, образуя большие комплексы, удобно названные ассоциированной с кишечником лимфоидной тканью (АКЛТ, или GALT - Gut-Associated Lymphoid Tissue) . Разнообразие этих клеток весьма велико, но давайте не будем на нем останавливаться. Сейчас для нас важно то, что между этими иммунными клетками и микробами, проживающими вне эпителия, постоянно идет поток сигналов, причем в обоих направлениях. Ос- новная часть этого потока приходится на сигналы, которыми обмениваются иммун- ные клетки и непатогенные бактерии. Некоторых из таких посланий можно вычленить в ходе экспериментов на безмик- робных мышах, варьируя разновидности микробов, с которыми им дозволено встре- чаться, и разновидности генов, которые экспрессируются их собственными клет- ками, или то и другое. Результаты все-таки зависят от особенностей конкретно- го живого существа. Но тщательно продуманные и тщательно проведенные экспери- менты проливают кое-какой свет на связи, существующие в коммуникационных кле- точных сетях кишечника. Вот первое серьезное открытие, которое удалось сделать организаторам экспе- римента: если мыши остаются безмикробными, они вырастают с неполноценной им- мунной системой кишечника. Все составляющие АКЛТ, в том числе лимфатические узлы и специализированные комплексы иммунных клеток, остаются недоразвитыми; организм мыши вырабатывает значительно меньше цитокинов (служащих, как мы уже знаем, для передачи сигналов между клетками), образует меньше лимфоцитов, чем обычно, и выбрасывает в систему меньше иммуноглобулина. Аппарат для разгово- ров с микробами-колонистами молчит, поскольку незрелый кишечник считает, что беседовать попросту не с кем. цитокины Стимулирующий раздражитель Биологический эффект Цитокины Рецептор КЛЕТКА А КЛЕТКА В Если безмикробному мышонку привить нормальную мышиную микробиоту, то его иммунная функция может восстановиться. Что еще удивительнее, использование микробов человеческого (или даже крысиного) кишечника в таком случае не сра- батывает . Оказывается, эффект здесь видоспецифичен. Бывает, что иммунную функцию восстанавливает один-единственный вид микробов. Впрочем, общий эффект не сводится к действию какого-то одноразового триггера, запускающего иммунное развитие. Какая-то иммунная активность есть всегда, и контрольные сигналы по- стоянно распространяются по всей системе. Пока кишечник не колонизирован, им- мунные отклики могут приглушаться (по большей части регуляторными сигналами), что поощряет развитие микробиоты без воспаления эпителия. Бактерии-колонисты затем, в частности, провоцируют координированную выработку большого количест-
ва слизи, антибактериальных пептидов, иммуноглобулина и иммунных клеток в коллективе, именуемом «слизистой защитной перегородкой». Микробы обеспечивают мирное сосуществование, создавая условия, гарантирующие сдерживание их собст- венной экспансии. А когда кишечник уже полон микробов, их пробы постоянно берут специализиро- ванные клетки нашего организма. Некоторые микробы все-таки просачиваются сквозь эпителиальную стенку, но большинство отслеживается белыми кровяными тельцами. (Мы уже встречались с ними, они называются дендритными клетками.) Главным образом они сосредоточены в куполообразных структурах, именуемых пей- еровыми бляшками; это своего рода депо для иммунных клеток, и такие депо рас- сеяны по всему эпителию кишечника. Дендритные клетки - стражи активные. Они умеют ощупывать окружающее пространство тонким отростком, протягивая его сквозь эпителий и слизистый слой (над бляшкой эти слои тоньше) и захватывая кусок другой клетки. Затем они приносят свою добычу (антиген, а иногда и це- лую бактериальную клетку) обратно в бляшку и предоставляют ее на рассмотрение созревающим лимфоцитам. В результате некоторые из них развиваются в регуля- торные Т-лимфоциты, что вносит большой вклад в установление определенного уровня иммунной активности. Помимо всего прочего, существование таких внутриклеточных механизмов служит подтверждением недавно возникших идей о предназначении аппендикса - этого странного мешка, торчащего из нашего толстого кишечника. У нас аппендикс меньше, чем у других млекопитающих. Долгое время этот орган человека считали эволюционным атавизмом. Хирурги частенько вырезали его не только в случаях, когда он инфицировался при остром аппендиците, но и для профилактики при ки- шечных операциях, осуществляемых по другими причинам, или же чтобы пациент в будущем избежал проблем. Однако, как заявляет Билл Паркер из Университета Дьюка, обычно аппендикс полон нормальных кишечных бактерий и может служить резервуаром для полезных видов. Он вступает в игру, когда численность бактериального населения осталь- ных частей кишечника резко снижается при болезни. По мнению Паркера, аппен- дикс мог бы «перезагружать» кишечник после дизентерии. Возможно, и так. Но аппендикс может обладать и другой функцией. Он хорошо обеспечен иммунными клетками, а значит, является одним из ключевых участков, где суперорганизм определяет, какие бактерии желанны для кишечного сообщест- ва , а какие - нет. Ученые постепенно распутывают мешанину перекрывающихся друг с другом сиг- нальных сетей кишечника и других тканей, где иммунная система оказывается ли- цом к лицу с микробиомом. Процесс распутывания идет медленно. Многие клетки должны одновременно получать самые разнообразные подсказки от целого набора рецепторов и каким-то образом собирать воедино получаемую информацию, так что активность отдельной иммунной клетки зависит от состояния набора различных рецепторов на ее поверхности. Чем-то это напоминает то, как нейрон в мозгу «решает» активироваться в зависимости от баланса сигналов, которые поступают через активирующие и ингибирующие синапсы от других нейронов той же группы, только первичные сигналы в иммунной системе химические, а не электрические. Некоторые обнаруживаемые взаимодействия довольно своеобразны. Одна из нема- ловажных разновидностей лимфоцитов - Т-хелперы-17 - побуждается к развитию в кишечнике (во всяком случае, у мышей) так называемыми нитчатыми сегментиро- ванными бактериями, способными прикрепляться к слизистым поверхностям. Впро- чем, нет, и не может быть, уверенности, что это совершенно специфичный эф- фект . Другие разновидности этих бактерий наверняка делают какие-то другие ве- щи, также влияющие на иммунную систему. Какие-то иные бактерии могут оказы- вать такое же влияние на этот вид Т-лимфоцитов, а следовательно, и на выра- ботку ими немаловажного цитокина, способствующего воспалению. Но пока это ка-
жется маловероятным. Кропотливая проверка сложных микробных смесей на безмик- робных мышах показывает, что данный эффект возникает лишь в присутствии этой разновидности бактерий. У здоровых людей общий результат множества таких взаимодействий (после того как в организме сложился стабильный микробном) можно назвать проявлением «эф- фекта Златовласки»5. Иммунная система остается активной, но при этом не долж- на проявлять слишком уж большую бдительность, чтобы не стать гиперчувстви- тельной. Воспаление должно быть не слишком сильным и не слишком слабым, а как раз достаточным. Такое сбалансированное состояние иммунологи называют гомео- стазом, позаимствовав этот термин у физиологов, описывающих с его помощью са- морегулирующиеся системы в тканях и клетках. Каким-то образом иммунная систе- ма ухитряется сортировать сигналы, указывающие на присутствие молекул пищи, полезных бактерий, патогенов, клеток нашего собственного тела, и реагировать соответственно. Картина таких откликов определяется и нашими генами, и первы- ми взаимодействиями с первыми микроскопическими поселенцами. Всю историю мы пока не знаем, но самая правдоподобная гипотеза - что эти взаимодействия име- ют долгосрочный эффект отчасти благодаря ферментам, которые приводят к изме- нению важнейших иммунных клеток эпигенетическим путем, то есть добавлением химических групп к их ДНК (или удалением химических групп из ДНК), что позво- ляет включать или выключать определенные гены. Огрехи просвещения Сам по себе этот новый взгляд на иммунную систему позволяет применять удоб- ные образы; ныне ученые вовсю пишут о переговорах, дипломатии и сотрудничест- ве . Однако старомодная военная метафора все-таки содержит в себе одну несо- мненную истину. Наша иммунная система действительно обладает некоторыми уст- рашающими видами оружия. Посмотрите, к примеру, на что способны нейтрофилы. Эти многофункциональные клетки постоянно циркулируют в крови и лимфе, переме- щаясь к тем участкам, откуда раздается сигнал иммунологической тревоги. При- быв на место, они окружают патогенные бактерии и убивают их. Кроме того, они могут выделять антимикробные пептиды, повреждая клетки, которые им окружить не удалось. Наконец, нейтрофилы могут выдворить из организма целую группу бо- лезнетворных агентов, опутав их паутиной из ДНК и белка, которая именуется нейтрофильной внеклеточной ловушкой и при иммобилизации уничтожает бактерии. По сути, у нас есть сторожевой пес, умеющий кусаться, плеваться ядом или (ес- ли его совсем уж разозлить) пускаться на крайнее средство - создавать оружие из собственных внутренностей и самоотверженно бросать его на вторгшихся вра- гов . Эти вооруженные и очень опасные клетки должны пребывать в постоянной боего- товности, поскольку мы живем в среде, кишащей всевозможными микробами. Однако этим клеткам не дозволено чересчур уж возбуждаться в ходе своего каждодневно- го дежурства. Наши сторожевые псы должны быть бдительны, но их следует дер- жать на очень коротком поводке. Такого положения вещей непросто достичь в мире, где клетки и молекулы нахо- дятся в постоянном движении. Баланс здесь зависит и от продуманного просвеще- ния компонентов системы, и от их врожденных способностей. Некоторые ученые опасаются, что резкие изменения, иногда происходящие в современном микробио- ме, вредят такому просвещению. Роды, при которых плод не контактирует с ваги- 5 Русский вариант истории про Златовласку - сказка «Три медведя». В обоих случаях героиня, попав в жилище медведей, обнаруживает там по три предмета разного размера: одни ей малы, другие - велики, а вот третьи - «в самый раз». (Прим. перев.)
нальными бактериями; регулярное введение антибиотиков новорожденным; скупое потребление клетчатки при обильном потреблении жиров и сахара; даже устране- ние паразитов (вроде круглых червей) - всё это меняет условия, в которых мик- робном и иммунная система учились организовывать свою деятельность. С изменением этих условий меняется состояние нашего здоровья. Вообще-то оно в целом неуклонно улучшается начиная с момента создания микробной теории. Од- нако нельзя отрицать: люди все равно время от времени заболевают, да и сама картина наших болячек стала другой. Если посмотреть на длинный список хворей, которые имеют какое-то отношение к сегодняшним сдвигам в микробиоме, окажет- ся, что почти все они связаны с нарушениями в работе иммунной системы. В их числе аутоиммунные заболевания, возникающие, когда иммунные клетки с испор- ченной программой разрушают собственные клетки нашего организма. На развитие некоторых болезней влияет то, что в последнее время приводится как универ- сальное объяснение плохого самочувствия; речь идет о хронических воспалениях. Похоже, общение между микробиотой и иммунной системой приобретает опасный от- тенок . Как пишут авторы одного недавнего обзора, «изменения состава и функций микробиоты... превратили наших союзников-микробов в потенциальную обузу». Насколько тяжелым бременем они могут стать? Пора обратиться к возможным ме- дицинским последствиям нарушений нормального режима нашего общения с собст- венными микробами. ГЛАВА 8. ВОТ ОНИ, СОСЕДИ Вас мучает тошнота. На лбу выступил жирный пот, но одновременно бьет озноб. В животе зловещее урчание. Если повезет, вы успеете добежать до туалета и из- вергнуть содержимое своего желудка через рот и нос. Вас мутит. Вам очень, очень нехорошо. Староанглийское (а прежде старонорвежское) слово sick, означавшее «болезнь вообще», стало использоваться в англоязычном мире для обозначения дурноты в XVII веке. Есть самые разные проявления скверного самочувствия, но когда вас «вот-вот вырвет» (или, выражаясь мягче, «вам дурно»), игнорировать это, прямо скажем, очень нелегко. В XXI веке мы находим много соответствий тому, что это означает - «мне дур- но» . Когда человек заболевает, наука ищет объяснения в его органах, тканях и клетках. Теперь-то мы понимаем, что всё это - часть одного суперорганизма. Поэтому специалисты исследуют, какую роль наш микробном может играть в разви- тии всевозможных недомоганий. Собственно говоря, большинство наших недугов уже удалось как-то соотнести с нашим микробиомом. Иногда эта связь прямая, и мы уже сейчас начинаем в деталях отслеживать ее причинно-следственные цепоч- ки. Но гораздо чаще связь эта оказывается косвенной, и трудно определить, яв- ляются изменения в микробиоте причинами или же следствием заболевания; а может быть, они лишь проявляются одновременно с ним. В этой главе мы кратко обсудим, что нам уже известно о роли микробиома в нашем самочувствии, а также направление исследований, ведущихся в этой области. Подавляющее большинство наших микробов обитает в толстой кишке. Существует ряд очень неприятных ее заболеваний. Может быть, они как-то связаны с ее микробиомом? Огонь внизу Пытаясь разобраться в том, какую роль микробном играет в возникновении за- болеваний, мы должны постоянно учитывать вероятность того, что иммунные реак-
ции (особенно воспаления) общие для различных недугов. В случае синдрома воспаленного кишечника (СВК) такая связь очевидна: не- трудно догадаться, что речь идет о воспалении участков кишечника. Но почему оно возникает и как от него избавиться? Ответ на эти вопросы хотелось бы получить многим. Болезнью Крона6 и язвен- ным колитом (это наиболее серьезные заболевания, относящиеся к категории СВК) страдают, к примеру, четверть миллиона британцев и не менее полутора миллио- нов жителей США.7. Острые кишечные расстройства могут вызывать чрезвычайно сильный дискомфорт и приводить к печальным последствиям. Комик Стюарт Ли ярко описывает худшую форму язвенного колита - дивертикулит. Он вспоминает «мою кровоточащую задницу, мою оранжевую мочу, мой искривленный желудок», он «на- блюдал, как моя кровь пузырится вокруг1 иглы установки для вливания, и потом чувствовал, как прохладный соляной раствор вливается в мои вены, как я теряю и вновь набираю вес, я ощущал себя трубкой вопящего мяса, чья единственная цель - перерабатывать всякую дрянь, которую я ем, и испражняться ею с другого конца». Эти расстройства, так угнетающие человека, могут служить хорошей отправной точкой для выявления микробиомных воздействий, поскольку некоторые особенно- сти таких заболеваний хорошо изучены. Мы немало знаем об участии определенных типов иммунных клеток и сигнальных молекул в организации атак, приводящих к воспалению толстой кишки. Механизмы, которые здесь работают, представляются многообещающей моделью того, как воспалительные процессы контролируются орга- низмом и как они выходят из-под контроля; всё это можно описать как составную часть процессов поддержания или нарушения гомеостаза в более обширной систе- ме , куда входит и толстая кишка, и ее содержимое. Можно понять, как действенны Т-лимфоциты для снижения активности иммунной системы, изучая, что происходит, когда их нет. Одна из разновидностей регуля- торных Т-лимфоцитов производит интерлейкин-10 (ИЛ-10) - сигнальные молекулы, относящиеся к классу цитокинов и несущие другим иммунным клеткам одно и то же послание: «Сохраняйте спокойствие, продолжайте выполнять свою работу». Опыты на мышах, проведенные в 1990-е годы, подтвердили, что модифицирование или блокирование выработки этих клеток приводят к воспалению кишечника подопытных мышей, сходному с тем, что наблюдается у человека. Это стало настоящим проры- вом в науке: удалось создать модель для соответствующего заболевания, которая в свою очередь помогла разобраться в некоторых молекулярных взаимодействиях, происходящих в «контролирующей» системе организма. Сегодня многое известно о том, какие виды иммунных клеток отправляют и получают сигналы, регулируя вос- палительные процессы в кишечнике посредством выработки цитокинов, способст- вующих или препятствующих воспалению. Мы многое знаем и о том, как эта систе- ма выходит из-под контроля. Благодаря этим знаниям в наши дни удалось создать мощные средства для лечения острой формы болезни Крона и острого колита: эти средства блокируют цитокины, чтобы уменьшить воспаление. Такие лекарства сле- дует тщательно тестировать, поскольку необдуманные игры с цитокинами часто 6 Болезнь Крона или терминальный илеит — заболевание, характеризующееся хроническим рецидивирующим воспалением желудочно-кишечного тракта в результате нарушения регуляции иммунной системы. В патологический процесс вовлекается любая часть ЖКТ, при этом поражённые участки чередуются с неизменёнными, чаще всего "страдает" область перехода тонкого кишечника в толстый. Основными жалобами являются понос и болевой синдром, часто сопровождающиеся потерей веса. 7 СВК следует отличать от синдрома раздраженного кишечника (СРК) - еще одного рас- пространенного хронического источника кишечного дискомфорта. СРК не связан с воспа- лительными процессами. Микробиота при СРК тоже активно изучается; существует много соответствующих исследований, но ясной картины происходящего пока нет.
вызывают совершенно незапланированные эффекты. А вот тонко настроенные инги- биторы синтеза воспалительных цитокинов, возможно, действительно способны по- мочь больным. Долгое время предполагали, что изменения в составе наших колонистов способ- ствуют обострению болезни Крона. Впервые это подметили на примере паразитиче- ских червей, от которых до сих пор страдает значительная часть человечества (возможно, они сосуществовали с человеком всегда). Поскольку эти существа оказывают негативное воздействие на человеческий организм в самых разных ас- пектах, страны, которым посчастливилось иметь современную систему санитарии и здравоохранения, от глистов давно избавились. Однако примерно в это же время медики зафиксировали резкий всплеск случаев болезни Крона. Некоторые ученые поспешили заключить, что это не просто совпадение. Возможно, паразитические черви или их яйца тренируют иммунную систему, обучая ее не атаковать кишечный эпителий? Среди страдающих болезнью Крона нашлись и такие, кто в отчаянии ре- шился проверить эту гипотезу и намеренно заразил себя паразитами, надеясь ос- лабить симптомы недуга. Но теперь мы вправе задаться вопросом: какова роль бактерий, находящихся на микроскопическом расстоянии от нежных тканей кишечного эпителия и его иммун- ных сетей? Существует масса свидетельств в пользу того, что бактерии весьма глубоко вовлечены в эти процессы. Об одном впечатляющем направлении исследо- ваний сообщила в 2010 году лаборатория Саркиса Мазманяна, входящая в состав Калифорнийского технологического института. В этих необычных экспериментах задействованы молекулы, имеющиеся на поверхности клеток (например, ЛПС - ли- пополисахариды, упомянутые в прошлой главе как пример вещества, которое спо- собствует выработке антимикробных пептидов, помогающих в профилактике энтеро- кокковой инфекции у мышей). Кроме того, именно группа Мазманяна несколькими годами ранее показала, что один неплохо изученный вид бактерий - Bacteroides fragilis - способен побуж- дать организм безмикробных мышей к развитию нормальной иммунной системы ки- шечника. Теперь же она продемонстрировала: тот же микроорганизм, действующий в одиночку, может вызывать развитие определенных регуляторных Т-лимфоцитов. Собственно, то же самое может проделывать один-единственный антиген, содержа- щийся в бактериальной стенке, - полисахарид А (ПСА). В. fragilis делает это не из-за того, что ему небезразлично, воспалится кишечник или нет, а для по- давления иммунной реакции на его собственное вторжение: так он может спокойно устроиться на поверхности слизистой оболочки кишечника. Однако в нормальной, разнообразной микробиоте это стало бы лишь одним из взаимодействий, которые создают общее равновесие в иммунной системе. Напрашивалась еще одна проверка, и она дала впечатляющие результаты. Если ввести ПСА мышам, страдающим синдро- мом воспаленного кишечника, симптомы заболевания ослабнут. Ранее аналогичные эксперименты показали: другая бактерия, Н. hepaticus, на- столько эффективно способствует выработке воспалительных цитокинов, что ее можно с успехом использовать для создания другой «мышиной модели» СВК. Однако В. Fragilis противостоит губительному воздействию Н. hepaticus; и противовос- палительный агент, выработку которого она стимулирует, побеждает в битве ци- токинов . Такие опыты проводились вначале на безмикробных мышах. Для обычной мыши (как и для обычного человека) эти два вида бактерий соседствуют с сотнями или даже тысячами других видов. Маловероятно, что эти два вида - единственные, кто обменивается такого рода сигналами, так что гипотезы, выстраиваемые в ре- зультате подобных изысканий, следует интерпретировать в контексте исследова- ний микробиома в целом. При СВК общий состав микробной популяции действительно меняется. Часто го- ворят , что СВК - одно из заболеваний, связанных с «дисбиозом». Неоднозначный
термин. Иногда он обозначает специфические изменения в микробных популяциях, но чаще используется более широко и небрежно. Похоже, его нередко применяют, ведя речь просто о смеси микробов, которая чуть отличается от обычной. Как вы могли бы ожидать, ознакомившись с предыдущими страницами, попытка не ограничиваться экспериментами на безмикробных мышах и получить четкие резуль- таты на основании исследований человека погружает нас в неразбериху вечно ме- няющихся бактериальных популяций, иммунных откликов человеческих тканей, ра- циона и других факторов (в числе которых стресс). Нам хотелось бы отыскать «биомаркеры» - уникальные индикаторы заболевания, пригодные для его диагноза или прогноза, а то и определенные компоненты мик- робиома, которые вызывают данную проблему и которые можно устранить или заме- нить в целях ослабления симптомов. Вместо этого мы получаем лишь массивы дан- ных, из которых в лучшем случае удается вывести характерные «автографы» дан- ного заболевания. В сущности, такие результаты говорят: «Если у вас болезнь Крона, ваш микробном выглядит так-то». Отсюда непросто вывести ясное пред- ставление о том, что следствие, а что причина, и как с ней бороться. Хороший пример самых первых попыток перейти от изучения микробиома здоровых людей к пониманию его роли в развитии этой болезни - небольшое исследование выборки близнецов, опубликованное в 2012 году группой под руководством Элисон Эриксон (Теннесси, Окриджская лаборатория). Ученые уже знали, что существуют различия в кишечном микробиоме у тех, кто страдает болезнью Крона, и тех, кто ею не страдает. Особенно ясно это демон- стрируют близнецы: по распределению микробных видов у них обычно схожие мик- робиомы, даже если эти люди много десятилетий прожили врозь. Однако в микро- биомах наблюдаются заметные различия, если у одного из близнецов развилась болезнь Крона, а у другого почему-то нет. Для более детального изучения было выбрано 6 пар близнецов. Чтобы учесть все возможные случаи, исследователи включили в эксперимент здоровую пару близнецов; пару близнецов с болезнью Крона в области толстой кишки; две пары близнецов, у которых этот недуг затрагивает подвздошную кишку (последний от- резок тонкого кишечника); две пары, где у одного близнеца есть эта болезнь, а у другого нет. Сравнительный анализ кала, взятого у всех участников эксперимента, прово- дился по трем направлениям. Ученым хотелось не только идентифицировать при- сутствующие в образцах виды микробов, но и узнать, на что эти микробы способ- ны и действительно ли они делают то, на что способны. Для подобного метаболи- ческого расследования требуется нечто большее, чем просто базовый анализ 16S рРНК. Следовало изучить ДНК-последовательности смеси геномов всех разнообраз- ных микробов, то есть провести полноценный метагеномный анализ. Как мы уже знаем из главы 1, такое исследование помогло бы получить неплохое представле- ние о том, какие белки (в особенности ферментативные) может вырабатывать каж- дый микробном, а значит, и о том, протеканию каких химических реакций может способствовать совместная работа этих бактерий. Всё это очень интересно, но полезно выяснить, какие из белков вырабатывают- ся на самом деле. Тут-то и вступала в действие третья часть плана. Подобную информацию, что не удивительно, дает уже не ДНК-анализ, а еще одна (из множе- ства расплодившихся сейчас разновидностей - омика) - протеомика. Она занима- ется идентификацией всех разнообразных белков, производимых выбранной клеткой или набором клеток. В данном случае соответствующую процедуру осуществляли при помощи давно устоявшегося метода масс-спектроскопии. Как явствует из на- звания , при таком анализе молекулы в смеси сортируются по размеру или массе. Если применить стандартный вариант этого метода к экстракту бактериальной жи- жи, можно сравнить полученные результаты с очередным электронным архивом и получить «моментальный снимок», показывающий, какие белки действительно выра-
батываются в данный момент. Эти белковые «снимки» заметно отличаются у здоро- вых людей и у страдающих болезнью Крона. Те, у кого болезнь затрагивает под- вздошную кишку, демонстрируют более выраженные отличия. Впрочем, ученые получили не четкие результаты, а скорее туманные очертания. Данные оказались сильно загрязнены молекулярным шумом. Так, было выявлено бо- лее чем 1200 белков, уникальных для обладателей здорового кишечника, еще 700 белков, уникальных для страдающих болезнью Крона подвздошной кишки, и еще 145, наблюдаемых лишь у тех, кто страдает болезнью Крона толстой кишки. Изме- нения состояния микробиома приводят к существенным отличиям в экспрессии ге- нов . Среди всех этих белков многие наблюдались и раньше, но функция около 30 % из обнаруженных сейчас оказалась неизвестной. Так что при всей хваленой точ- ности этого анализа он говорит главным образом следующее: кишечный микробном страдающих болезнью Крона подвздошной кишки вырабатывает менее широкий набор белков. К сожалению, в тех случаях, когда функция белка все-таки известна, оказывается, что данную функцию могут выполнять разные типы белков. В список входят ферменты, обеспечивающие перенос и метаболизм углеводов, выработку и сохранение энергии, должное обращение с аминокислотами и липидами, а также выполняющие основную часть других распространенных клеточных функций. В сущ- ности , полученные результаты показывают: если у вас болезнь Крона, затраги- вающая подвздошную кишку, ситуация очень запутанная. Но если у вас действи- тельно эта болезнь, то ее проявления и следствия, увы, наверняка уже застави- ли вас прийти к такому заключению. Возможно, когда-нибудь более глубокое понимание информации, представленной этими «десятками видов, тысячами метаболитов и сотнями белков, относительное содержание которых меняется», позволит нам разрабатывать более индивидуализи- рованные методики лечения. Пока же эту информацию нужно учиться использовать для постановки точного диагноза, что стало бы огромным благом для множества пациентов: ведь ранние симптомы трудно интерпретировать. Дело в том, что ран- ние симптомы болезни Крона (в том числе боли в желудке и диарея) часто вызы- вают у врачей мысль выписать больному антибиотики. Ну, так вот это неудачная идея. Более широкое исследование, проведенное в 2014 году на примере амери- канцев, у которых недавно диагностирована болезнь Крона, подтвердило, что у пациентов наблюдается меньшее видовое разнообразие микробов в кишечнике, зато повышено содержание микроорганизмов, которые, по-видимому, способствуют вос- палению. Среди детей, у которых не сразу диагностировали болезнь Крона, более «возмущенным» микробиомом обладали те, что принимали антибиотики, а не те, кто обходился без этих препаратов. Более того, от первой стадии лечения, при- меняемой сразу же после выявления симптомов, боли могли даже усиливаться. Ан- тибиотики всегда следует применять с большой осторожностью! Так что поиск универсальных, общеприменимых методов вновь возвращается к воспалительным процессам и тому факту, что воспаление может иметь неединст- венную причину, в частности, возникая как реакция на присутствие или деятель- ность каких-то бактерий в кишечнике. Служит ли взбудораженная микробиота «причиной» кишечных недугов? Скорее всего нет. Или, во всяком случае, она лишь одна из причин. Дальнейшие опыты на мышах позволили заключить: весьма возможно, что нарушение иммунной реакции нередко создает благоприятные усло- вия для бактерий, способных развиваться в воспаленной толстой кишке, а это в свою очередь способствует усилению воспаления. В организме мышей с иммунными системами, подвергшимися разнообразным изменениям, способствующим развитию у этих зверьков язвенного колита, складывается характерный микробном. Пересади- те этот микробном нормальным мышам, и они тоже заработают эту болезнь, хотя и не в столь острой форме. Данная микробная смесь, вероятно, стимулирует воспалительные заболевания
двумя путями. В смеси много видов, усиливающих иммунную активность. При этом в ней мало бактерий, способных усваивать сложные углеводы и в результате да- вать короткоцепочечные насыщенные жирные кислоты, которые оказывают успокаи- вающее действие на иммунные клетки, как я уже рассказывал в небольшой зари- совке о бутирате (см. главу 5). Столь примечательная трансформация кишечного микробиома, делающая СВК за- разной болезнью, относится к категории экспериментов, которые невозможно ста- вить на человеке. Однако результаты таких опытов заставляют предположить, что наш собственный микробном с немалой вероятностью вовлекается в процесс под- держания СВК, едва заболевание начинает развиваться в организме. Из-за этого с недугом труднее бороться. Микроскопический убийца миллионов? Речь не только о кишечнике как таковом. Оказывается, кишечный микробном вносит свой вклад в развитие некоторых факторов риска инфаркта и инсульта - сердечно-сосудистых заболеваний, которые являются наиболее частой причиной смерти в западном обществе. Большинство подобных связей довольно запутанны и имеют отношение к заболеваниям, возникновение которых нельзя объяснить какой- то единственной причиной, - к ожирению, диабету, хроническим воспалениям. По- хоже, более непосредственную связь удается выявить благодаря одному недавнему открытию. Связь эта лишь подчеркивает тот тревожный факт, что не все кишечные бактерии приносят нам благо с химической точки зрения. Некоторые бактерии кишечника, занимаясь своими метаболическими делами, пре- вращают целый ряд потребляемых нами питательных веществ в соединение под на- званием триметиламин-N-оксид (ТМАО). Стэнли Хейзен из кливлендской клиники и его коллеги показали, что уровень содержания ТМАО в крови - хороший индикатор риска инфаркта и инсульта. Они выявили, что ТМАО способствует образованию тромбов в кровеносных сосудах мышей. Бактерии синтезируют ТМАО из различных компонентов пищи, в том числе из ле- цитина (фосфатидилхолина), имеющегося в яйцах и красном мясе, и из карнитина, входящего в состав мясных и молочных продуктов. Исследования Хейзена подтвер- ждают, что бактерии определенно задействованы в синтезе ТМАО; удалось пока- зать , что его концентрация в крови растет после потребления яиц, но не в том случае, когда едок предварительно прошел курс лечения антибиотиками. У веге- тарианцев вырабатывается меньше ТМАО, даже если они потребляют карнитин. Это позволяет предположить, что прием в пищу мяса способствует росту численности бактерий, как раз и причиняющих такой ущерб. Возможно, это объяснит тот факт, что у некоторых людей случается инсульт или инфаркт несмотря на относительно слабое проявление других факторов риска (скажем, незначительное изменение уровня холестерина в крови). Может быть, профиль кишечной микробиоты когда-нибудь удастся применять для того, чтобы давать пациентам рекомендации насчет того, следует ли им избегать продуктов, богатых предшественниками (прекурсорами) ТМАО (хотя, как и в случае с холе- стерином, такие вещества вообще-то незаменимы, только вот принимать их лучше в скромных дозах). Пробиотики также могли бы сдерживать выработку ТМАО, но нам еще предстоит выяснить, какие именно пробиотики способны оказывать такое воздействие. Пока же можно сказать лишь, что подобные процессы - нежелательное добавле- ние к тем путям, какими наш микробном способен влиять на риск развития серь- езнейшего заболевания. Впрочем, таких болезней гораздо больше.
Я растолстел из-за моих Firmicutes... Или причина в другом? Что служит причиной лишнего веса? Мы твердо знаем одно: какая-то причина здесь точно есть. Одна из характерных и, возможно, не для всех приятных черт нашего времени - то, что сейчас впервые в мировой истории на нашей планете больше тучных людей, чем недоедающих. Цифры тревожны. По данным Национальной службы здравоохранения Англии, за 30 лет, с 1978 по 2008 год, доля тучных лю- дей в стране утроилась - с 7 до 21 %. В США за тот же период эта доля выросла с 15 до 30 %. Почему это происходит? За последнее время для нас стало доступно большее (по сравнению с былыми временами) количество «толстящей» пищи, да еще и новые ингредиенты, вроде кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы. Фастфуд - штука дешевая, вкусная; к тому же его состав хитроумно продуман так, чтобы нажимать нужные эволюционные кнопки, возникшие в ту пору, когда соль, жиры и сахар имелись вокруг человека в куда меньшем количестве. Сейчас же человек живет в среде, которую специалисты по здравоохранению именуют обесогенной, то есть ведущей к развитию ожирения. Термин столь же непривлекательный, как и некоторые последствия ожирения. Но и в наше время толстеют не все. Значит, те из нас, кому удается сохранить стройность, могут похвалить себя за силу воли? Или есть другие причины их великолепных форм? Возможно, определенную роль играют гены. Многочисленные исследования пока- зали, что у худых и тучных разные генетические варианты проявляются с разной частотой. Однако геном пока позволяет предсказывать, будет ли его обладатель тучным, лишь с точностью 58 % - не намного лучше, чем если бы мы просто под- брасывали монетку. Все радостно возбудились, когда другое генетическое сканирование - кишечно- го микробиома - позволило делать более точные предсказания. Видовой состав микробных популяций у толстых и худых различен, причем даже более, чем их ге- ны. Если изучать гены в микробиоме кишечника, можно увеличить точность про- гнозов расклада «толстый/худой» до 90 %. Значит, это ваши микробы делают вас толстым? Как уже нередко бывало, одно громкое открытие становится началом куда более запутанной истории. К сожале- нию, изучение кишечных микробов тех, кто уже страдает ожирением, не может по- казать, что случилось вначале - набор лишнего веса или изменение микробного состава. Поскольку эта область стала активно развиваться лишь десяток лет назад, по- ка у нас нет результатов долговременного наблюдения за теми, кто набирал либо терял вес, где отслеживались бы изменения в их микробиомах, позволяющие разо- браться, где причины, а где следствия. Пока у нас есть лишь результаты неко- торого количества разнородных опытов на людях и растущего количества опытов на мышах. Кроме того, проводится переоценка данных, которые получены при дол- говременном исследовании детского развития; это помогает установить необходи- мые рамки для дискуссии. Дети, которым регулярно давали антибиотики в раннем возрасте, с большей вероятностью вырастают тучными. Это удалось обнаружить благодаря исследованиям «возрастных когорт», в ходе которых группы людей од- ного возраста (жителей Дании, Великобритании и Канады) наблюдались в течение десятилетий (начиная с самых ранних лет) . Получаемые данные сопоставляли с подробными медицинскими записями. Самые яркие результаты показали канадцы: в изученной выборке у младенцев, которым прописывали антибиотики еще до годо- валого возраста, в 12 лет ожирение отмечалось почти вдвое чаще, чем у тех, кому такие препараты не давали (соответственно 32 % и 18 %). Впрочем, это ни- чего не говорит нам о том, какие изменения в микробиоме могли бы стать причи-
ной подобного результата. И здесь возникает очередная загадка. Когда исследо- ватели провели сопоставление своих данных с другими факторами (в том числе весом при рождении, наличием/отсутствием грудного вскармливания, наличи- ем/отсутствием лишнего веса у матери), для девочек эта разница исчезла, одна- ко для мальчиков по-прежнему оставалась заметна. Подобную загадку можно разрешить, лишь прибегнув к непосредственному изуче- нию микробиома. В итоге удается получить многозначительные факты и другие ре- зультаты, вносящие коррективы в некоторые примитивные гипотезы о связи микро- бов и массы тела. Исследование, которое первым привлекло всеобщее внимание, провела лаборато- рия Джеффри Гордона из Вашингтонского университета. Для начала ученые обрати- лись к изучению мышей, вырастающих тучными из-за того, что их организм не вы- рабатывает гормон лептин, помогающий регулировать аппетит. Микробный состав их кишечника, как показал анализ, отличается от состава микробов в кишечнике обычных лабораторных мышей. Особенно же заметно, что у них гораздо больше разновидностей Firmicutes (F) , значительно меньше видов Bacteroidetes (В) и вообще видовое разнообразное микробов ограниченнее. Далее ученые стали искать такой же популяционный сдвиг у человеческих мик- робов - соотношение F/B, которое определяло бы разницу между тучными и худыми и которое, к примеру, снова бы смещалось в сторону «худобы», когда толстяку удавалось бы сбросить вес. Можем ли мы подтвердить, что обычно именно это и происходит? В некоторых исследованиях эти первоначальные умозаключения вроде бы не опровергаются - изучают ли толстых/худых взрослых, беременных с лишним весом, детей, у кото- рых развивается ожирение, чрезмерно раскормленных крыс или же специально вы- веденных методами генной инженерии крыс, предрасположенных к ожирению. Но всмотритесь в результаты этих работ, и вы обнаружите данные, которые не демонстрируют никакой разницы в соотношении F/B между тучными и тощими, и да- же такие данные, которые показывают эффект, обратный предполагавшемуся. Так что картинка расплывается. Кроме того, общий сдвиг состава бактериального населения не имеет очевидно- го смысла и с точки зрения физиологических механизмов. Пища должна усваивать- ся. Мы знаем, что бактерии, обитающие в толстой кишке, помогают нам усваивать питательные вещества, с которыми мы иначе не смогли бы справиться. Так что на первом этапе исследований больше всего напрашивалась гипотеза о том, что иной видовой состав кишечных микробов у тучных людей означает следующее: толстяки получают из своей пищи (особенно из сложных углеводов) больше калорий. Это вполне согласуется с тем фактом, что безмикробные мыши должны больше есть, чтобы расти так же, как их нормальные ровесники. Мы все-таки не можем (по крайней мере, из-за этических соображений) заме- нять у людей один набор бактерий на другой, но мыши против такой операции не возражают. И что бы вы думали? Упомянутая идея не выдержала экспериментальную проверку. Да и вообще она не кажется такой уж логичной. Похоже, люди толстеют не из-за того, что запихивают в себя много сложных углеводов (которые, веро- ятно, составляли более значительную долю в рационе наших предков), а из-за того, что потребляют больше жиров и рафинированного сахара вместе с продукта- ми , перед которыми нам сейчас трудно устоять. Но такие вещества, полагаем мы, перевариваются в желудке и кишечнике, причем по большей части без всякой по- мощи со стороны микробов. Однако возьмите безмикробных мышей и вырастите их на диете с высоким содержанием жиров и сахара - и они не наберут вес, как их собратья с полным набором кишечных бактерий, выращенные на таком же рационе. Значит, наши микробы, возможно, не просто расщепляют крупные молекулы, а де- лают что-то еще, и это «что-то» как раз и приводит к ожирению? Чем же они та- ким занимаются?
Чтобы сохранить ясность взгляда, можно применить такую стратегию: сосредо- точимся на более мелких классификационных подразделениях бактерий. Все-таки Firmicutes - это целый филум, крупная эволюционная категория. Может быть, особую роль в данном случае играет какой-то класс или даже вид, входящий в состав этого филума? Здесь может оказаться полезным проследить за изменениями кишечной микробиоты у людей, теряющих вес. Да-да! У тучных людей, которым удается похудеть, меняется кишечный микро- бном. Это наблюдается при уменьшении веса, достигаемом самыми разнообразными методами, в числе которых всякого рода диеты (иной раз довольно жестокие) и даже операции по созданию обходного желудочного анастомоза8, меняющие саму анатомию пищеварительной системы для снижения уровня абсорбции питательных веществ. Изменения здесь не всегда одни и те же. Некоторые индивидуальные случаи по- ражают. Устрашающе тучный человек, за четыре месяца скинувший 51 килограмм из своих 175 в ходе широко разрекламированного исследования, проведенного в Шан- хайском университете Джао Тонг, продемонстрировал резкий сдвиг микробиомного состава - от 35 % Enterobacteria до пренебрежимо малых их количеств после по- тери веса. Те же Enterobacteria, скармливаемые безмикробным мышам, также заставляли их набирать больше веса при высокожировой диете по сравнению с контрольной груп- пой мышей, хотя при обычном мышином рационе такого различия не наблюдалось. Здесь мы сталкиваемся с неожиданным (возможно) влиянием иммунной системы на процессы регуляции массы тела. Данная бактерия вырабатывает один из липополи- сахаридов, входящих в состав клеточной стенки и распознаваемых системой врож- денного иммунитета. Помимо прочего, это вещество может при введении в мышиный организм увеличивать его инсулинорезистентность (невосприимчивость к инсули- ну) и приводить к ожирению в рамках реакции, связанной с воспалительным от- кликом . Итак, этот конкретный пациент мог набрать лишний вес из-за того, что в нем обитал данный вид бактерий, и мог похудеть, избавившись от этого микроба, от- части благодаря строго контролируемой четырехмесячной диете из «цельнозерно- вых, традиционной китайской целебной пищи и пребиотиков», которая способство- вала выведению Enterobacteria из организма. Такая же диета, применяемая на протяжении 9 недель в ходе эксперимента на более чем 100 участниках, привела к некоторой потере веса и к бактериальным изменениям, однако первый объект все-таки оказался пока наиболее ярким под- тверждением действенности такого метода (впрочем, и диета, по западным мер- кам, применялась довольно радикальная). Но это лишь одно исследование из многих, пусть и весьма интригующее. Микро- бном - сложная система, и за ожирение вряд ли отвечает какой-то один- единственный вид бактерий. Вероятно, не существует некой единственной причины ожирения ни для людей в целом, ни для отдельного человека. Любая попытка со- ставить схему причинно-следственных связей для таких случаев оканчивается пу- таницей и неразберихой. Мартин Блейзер и Лаура Кокс предпочли упростить картину, сведя ее к четырем основным влияниям. По их мнению, ожирению способствуют высококалорийное пита- ние, гены, физиологические сдвиги и состав микробиома. Сложности возникают из-за того, что любые из первых трех факторов могут действовать независимо от микробных особенностей, однако они могут меняться (к лучшему или к худшему) под воздействием микробиоты. Когда развитие нормальной кишечной микробиоты нарушается (скажем, при родах с помощью кесарева сечения или при пичкании но- ворожденных антибиотиками, чем особенно интересуется Блейзер), организм может Анастомоз - соединение двух полых органов. (Прим. перев.)
быть склонен к развитию ожирения в более поздние годы. Эти разнородные причины приводят к главному результату посредством многооб- разных эффектов. В рамках данной схемы авторы без особого разбора именуют процессы, протекающие независимо от микробов, «множественными механизмами, работающими в организме-хозяине». К другим процессам, на которые микробном все-таки влияет, относятся получение энергии, метаболическое сигнализирова- ние, а также (из-за воздействия на иммунную систему) воспалительные процессы. Авторы подытоживают свои умозаключения довольно красивой диаграммой. Но эф- фекты в каждом из трех классов могут меняться, к тому же они не обязательно независимы, так что пока получается чрезмерно упрощенная картина, не отражаю- щая всей сложности происходящего. Впрочем, имеет смысл отметить один сценарий, когда непредсказуемость выхо- дит за рамки возможностей, указанных авторами. Речь идет об одной из главных причин, по которым избыточная масса тела так беспокоит вашего лечащего вра- ча, - о комплексе изменений, который именуется метаболическим синдромом. Его часто связывают с тучностью, особенно в области талии. Он проявляется как со- четание высокого уровня содержания в крови жирных триглицеридов и Сахаров, низкого уровня содержания липопротеина высокой плотности (известного в широ- ких кругах общества как «хороший холестерин») и высокого кровяного давления. Совместно это весьма мощный набор факторов риска для диабета второго типа, инфаркта и инсульта. Синдром в целом опять-таки связан с воспалительными про- цессами, особенно с теми, в которые вовлечены клетки, накапливающие жир и яв- ляющиеся источником целого ряда активирующих цитокинов. В данном случае сла- бое воспаление может являться следствием метаболического синдрома. И наоборот: воспаление, вызванное иными причинами (в том числе изменением состава кишечной микробиоты), может стать прелюдией к развитию метаболическо- го синдрома - скажем, препятствуя воздействию инсулина. Это согласуется с ре- зультатами некоторых исследований, показывающими, что микробная популяция ме- няется у пациентов с выраженным диабетом второго типа - весьма распространен- ной его разновидностью, возникающей из-за того, что клетки организма отказы- ваются реагировать на инсулин. Впрочем, при диабете происходят масштабные ме- таболические сдвиги, несомненно, отражающиеся и на составе микробиоты. Диабет первого типа возникает из-за снижения содержания клеток, производя- щих инсулин в поджелудочной железе. Это происходит, когда они подвергаются атаке со стороны иммунной системы. Как и в случае ряда других аутоиммунных заболеваний, некоторые ученые также связывают эти процессы с изменениями в микробиоме. Вот как новые представления об иммунной системе, вкратце описан- ные в предыдущей главе, могут собирать воедино результаты множества других исследований, призванных разобраться в особенностях заболеваний, чьи причины зачастую установить очень трудно. Огонь по своим Обсуждавшиеся в прошлой главе новые представления об иммунной системе, воз- никшие благодаря изучению ее (обычно мирного) сосуществования с триллионами микробов, естественным образом вызывают вопрос: а если что-то пойдет не так? Воспаление не в том месте или не в то время (возможно, вообще в любое время, то есть постоянное) - один из вариантов вредоносной реакции организма на ка- кие-то нарушения в передаче иммунных сигналов. Другой вариант может возни- кать , когда клетки наших собственных органов и тканей становятся мишенью ак- тивизировавшегося иммунного оружия. Такого рода неверное наведение системы, предназначенной для защиты организма от различных опасностей, становится при- чиной многих аутоиммунных заболеваний. Диабет первого типа - лишь один при-
мер. «Аутоиммунные процессы» - понятие весьма общее. Их последствия бывают чрез- вычайно многообразными. Список аутоиммунных заболеваний в 1980-1990-е годы удлинялся по мере того, как ученые начинали подозревать всё новые и новые на- боры симптомов в том, что они несут в себе аутоиммунный компонент. В наши дни этот ярлык применяется примерно к 80 различным заболеваниям, и в их числе - волчанка, болезнь Аддисона (хроническая недостаточность коры надпочечников), синдром Гийена - Барре (острый полирадикулит), некоторые разновидности анемии (малокровия), а также более распространенные недуги вроде ревматоидного арт- рита. Некоторые заболевания сами по себе весьма изменчивы и разнообразны, так что среди специалистов не всегда царит согласие относительно того, следует ли относить эти болезни к аутоиммунным. Наименее противоречивы в этом смысле за- болевания, при которых в организме вырабатываются антитела к его собственным клеткам, специфичные для определенного их типа, - они, эти клетки, в резуль- тате и оказываются поврежденными. Причины таких болезней кроются в самой сути адаптивной иммунной системы. При подобных недугах выращивание и отбор лимфоцитов идут не так, как полага- ется. Каким-то образом среди огромного набора возможных антител, предлагаемых лимфоцитами для того, чтобы иммунная система решила, следует ли пустить ка- кие-то из них в дело, оставляется в строю разновидность антител, которую надо бы отвергнуть. Эти антитела начинают циркулировать на поверхности иммунных клеток. Антитела затем могут активироваться или не активироваться при встрече со своим антигеном, который в таких случаях часто (но не всегда) представляет собой молекулу, находящуюся на поверхности клеток уязвимой ткани. Некоторые аутоиммунные заболевания вспыхивают и угасают самым непредсказуемым образом. Пока их невозможно ни вылечить путем непосредственного воздействия, ни даже спрогнозировать. Обычно врачи пробуют различные терапевтические методики для облегчения симптомов или для того, чтобы всплески заболевания происходили ре- же . Мы не очень-то понимаем, как возникают аутоиммунные расстройства. Введение целого набора новых факторов (например, состава микробиома, особенностей его метаболических и сигнальных сетей) пока не породило в умах специалистов вне- запного озарения. Как мы уже знаем, микробном играет существенную роль в раз- витии системы врожденного иммунитета и адаптивной иммунной системы. Мы знаем, что баланс их взаимной регуляции может иногда резко нарушаться, приводя к воспалительным реакциям там, где от них нет никакой пользы. Но специфичность аутоиммунных реакций, нацеленных на определенные типы клеток наших собствен- ных тканей, не очень-то вписывается в такой сюжет. Многие аутоиммунные заболевания связаны с мутациями в генах, кодирующих маркеры поверхности клеток, именуемые антигенами лейкоцитов человека. Такие мутации увеличивают вероятность аутоиммунных реакций - по-видимому, из-за то- го, что они как бы устраняют одну из линий обороны организма. Развитие же полноценного заболевания может провоцироваться каким-то вторичным воздействи- ем. Похоже, именно здесь играют роль микробные эффекты. Можно сразу же сделать две догадки (которые кажутся весьма правдоподобны- ми) , даже не обращаясь к литературе по конкретным аутоиммунным заболеваниям и микробному. Высока вероятность того, что здесь всплывут какие-то связи: такое ощущение, что аутоиммунные заболевания влияют почти на всё - и на них влияет почти всё. Однако вряд ли стоит ожидать обнаружения каких-то простых и оче- видных связей, выявление которых привело бы к прорыву в понимании этих про- блем. Во всяком случае, такие связи пока не найдены. Диабет первого типа слу- жит здесь показательным примером отчасти из-за того, что о нем несколько про- ще размышлять, чем о некоторых других аутоиммунных недугах. К счастью, человек научился управляться с такой разновидностью диабета,
хоть и ценой необходимости постоянно нести ответственность за поддержание го- меостаза в собственном организме, обрекая себя на инъекции в течение всей жизни, так что бремя приходится тащить нелегкое. Эта болезнь возникает еще в раннем возрасте, к тому же сейчас она, похоже, распространяется все шире. По- этому ведется множество исследований, призванных отыскать более удачные спо- собы жизни с этим заболеванием, чем измерение уровня сахара в крови и регу- лярные впрыскивания инсулина. Существует множество теорий о происхождении аутоиммунных заболеваний. Все они могут содержать крупицу истины или же просто служить выражением излюблен- ных представлений того или иного теоретика об иммунной системе. Эти теории, похоже, предполагают два правдоподобных пути, какими кишечная микробиота мог- ла бы влиять на развития диабета первого типа. Одна версия опирается на наблюдение, согласно которому кишечные микробы иг- рают важную роль в нормальном созревании иммунной системы и воздействуют на процессы ее регуляции. Если сдвиги в составе микробной популяции приводят к тому, что иммунную систему становится труднее контролировать, это может при- водить к тому, что ребенок, генетически предрасположенный к диабету первого типа, в дальнейшем будет страдать от разрушения важнейших клеток, вырабаты- вающих инсулин. Одно из направлений дальнейших исследований - попытаться про- яснить маршруты межмолекулярных взаимодействий, заставляющие такие иммунные клетки делать то, что они делают: в данном случае - замечать, а затем атако- вать расположенные в поджелудочной железе островковые клетки, вырабатывающие инсулин. Другой возможный вариант влияния - более общий. Он подразумевает рост числа «течей» в кишечнике. Как мы уже видели, барьерная функция кишечника зависит главным образом от единственного тонкого слоя эпителиальных клеток с прочно запечатанными участками межклеточных соединений между ними. Иногда эти соеди- нения ослабляются, позволяя большему, чем обычно, числу молекул просачиваться сквозь эпителиальный слой. Такие процессы также могут служить элементом функ- ционирования иммунной системы, например, позволяя доставлять в нужное место группу антител. Но подобное ослабление межклеточных контактов, кроме того, позволяет другим молекулам двигаться в этом направлении, а антигенам (прини- маемым с пищей или оказавшимся в организме иными путями) - встречаться с им- мунными клетками. Ученые полагают, что такое может происходить, например, при воспалениях или в случае приема ибупрофена, болеутоляющего препарата, который иногда вызывает побочный эффект - раздражение кишечника. Есть данные, под- тверждающие, что такие явления могут быть как-то связаны с синдромом воспа- ленного кишечника или с различными видами диабета, однако (знакомая ситуация, не правда ли?) мы пока не знаем, где здесь причина, а где следствие. То же самое касается связей между ростом проницаемости кишечника и изменениями в кишечном микробиоме. Получается, мы просто увеличиваем число параметров, ко- торые могут оказаться соединены причинно-следственной связью, причем непонят- но даже, в каком направлении эта связь идет. Но косвенные доказательства все равно довольно весомы. Диабет первого типа - одно из заболеваний, часто встречающихся в последние десятилетия. Судя по всему, оно начинается во всё более юном возрасте. Печальный рекорд здесь при- надлежит Финляндии: заболеваемость диабетом первого типа в этой стране с 1950 года выросла впятеро. А вдруг это как-то связано с изменениями, которые происходят в микробиоме современного человека? Мартин Блейзер полагает, что сие вполне реально. Впро- чем, пока доказательства остаются лишь косвенными. Детальное исследование, в 2014 году проведенное в Германии, все-таки выявило некоторые отличия в осо- бенностях кишечного микробиома детей, в крови которых циркулируют антитела к вырабатывающим инсулин островковым клеткам поджелудочной железы, и детей без
таких антител. Но разница оказалась незначительной и не затрагивала ни видо- вое разнообразие бактерий, ни общее их количество в кишечнике: она касалась лишь «сетей бактериального взаимодействия» (как назвали это ученые). Важность такой находки пока остается сомнительной. Изучение кишечной микробиоты и диабета первого типа на животных дает неко- торые любопытные в своей противоречивости результаты. В одном из ключевых аб- зацев последнего обзора работ, посвященных этой проблеме, сообщается, что у склонных к диабету мышей снижается вероятность развития диабета, если им вво- дить антибиотики. Значит, кишечные бактерии должны увеличивать вероятность аутоиммунного разрушения островковых клеток? Следующее из упоминаемых иссле- дований вроде бы показывает, что у мышей, страдающих диабетом, но не распол- невших, с большей вероятностью развивается полноценный диабет в отсутствие бактерий, так что, возможно, кишечные бактерии снижают вероятность аутоиммун- ного разрушения (как полагает и Блейзер). Но погодите. А может, мы просто по- ка точно не знаем, что же происходит. Такое впечатление лишь укрепляется, ес- ли взглянуть на результаты некоторых опытов на крысах, показывающие, что про- биотические штаммы бактерий могут и увеличивать, и снижать диабетический риск для этих животных (в зависимости от конкретного штамма). Авторы обзора, стре- мясь продемонстрировать максимальный научный оптимизм, на какой они способны, делают вывод: «В совокупности эти результаты позволяют предположить, что на- личие микробов в организме может играть роль в возникновении данного заболе- вания». Впрочем, авторы проявляют осторожность в выводах, начиная с предполо- жения, что «выявление вклада микробиома в развитие диабета первого типа может оказаться особенно трудным». Это не значит, что никто не станет предпринимать масштабных попыток на этом пути. Значительная часть обзора посвящена подробному описанию более предста- вительных экспериментов с участием пациентов-людей и проводимых сейчас в Ев- ропе, Северной Америке и Австралии. Но их окончательные результаты будут опубликованы, вероятно, лишь через несколько лет. Современные исследования диабета явно показывают, что воздействие на нашу иммунную систему - один из путей, какими кишечные микробы могли бы повлиять на другие части организма. Отсюда усиление интереса к выявлению связей микро- бов с другими аутоиммунными заболеваниями. Внимательному изучению в этом ас- пекте подвергается, например, ревматоидный артрит. Это еще одно распространенное аутоиммунное заболевание. При таком недуге иммунные клетки ошибочно полагают, что им нужно уничтожать клетки суставов. Здесь тоже можно заподозрить наличие многостадийного процесса. Широкомасштаб- ные исследования позволяют предположить, что тут оказывает свое влияние целый спектр генетических и экологических факторов. В организме некоторых пациентов соответствующие антитела обнаруживаются задолго до первых признаков болезни, так что изыскания направлены на выявление вторичных триггеров. По меньшей мере, одно микробиомное исследование выдвигает любопытную воз- можность . Группа Дэна Литмана, работающая в Нью-Йоркском университете, обна- ружила, что кишечный микробном пациентов с недавно диагностированным артри- том, пока не подвергавшимся лечению, демонстрирует значительное увеличение численности видов Prevotella, в особенности одного - P. corpi. Данный микроб не обнаруживается в таких же количествах при изучении сравнимых групп здоро- вых людей. Впрочем, ученые не выявили такое его количество и у тех, кто стра- дает артритом довольно долгое время. Пока это лишь еще одно выявленное различие - интригующее, но требующее дальнейшего изучения. То же самое можно сказать и о другом открытии: удалось обнаружить, что в кишечном микробиоме страдающих рассеянным склерозом относи- тельно высоко содержание архей. Можно обратиться к работам, посвященным дру- гим заболеваниям, где имеются указания на возможную связь микробиома с разви-
тием их симптомов. Я сосредоточился на диабете первого типа, поскольку в этом направлении ведется сейчас, похоже, больше всего исследований. Во всяком слу- чае, сейчас можно сделать общий вывод: микробном (вероятно, посредством им- мунной системы) может быть как-то связан со многими заболеваниями человека, но пока слишком рано делать конкретные и точные умозаключения. Конечно, наука не всегда снабжает нас красивыми и точными ответами, пусть это и обидно - иметь дело с кучей предположений, которые в итоге могут ока- заться неподтвержденными. Теперь мы хотя бы способны, так сказать, наслаж- даться неопределенностью на более высоком уровне. Такой прогресс четко демон- стрирует одна идея из разряда общих предположений. Она пытается увязать им- мунную систему, особенности современной жизни и рост заболеваемости недугами, о которых так беспокоится Мартин Блейзер. Речь идет о гигиенической гипотезе. Обыкновенная грязь Сенная лихорадка. Само название заставляет думать, что эта хворь сопровож- дала человечество всегда. Так и представляешь себе крестьян, которые все лето проводят в поле. Однако болезнь эта довольно-таки современная. Чихание и ка- шель , спровоцированные пыльцой, с большей вероятностью случаются в городе, чем в деревне. По-настоящему врачи обратили внимание на этот недуг лишь в XIX столетии. С тех пор он стал более распространенным. Сенную лихорадку можно отнести к еще одной группе малопонятных заболеваний, чья причина - чрезмерно активная реакция нашей иммунной системы: в придачу к аутоиммунным заболеваниям человечество терзают разнообразные аллергии. В раз- витых странах неумолимо растет заболеваемость астмой, пищевыми аллергиями, экземой. Похоже, особенности современной жизни способствует развитию этих до- садных, изнуряющих, а иногда и очень опасных недугов9. В 1989 роду Мартин Стрейчен, шотландский ученый, работавший в Лондоне, опубликовал статью, где анализировал статистику по весьма обширному исследо- ванию детского развития, начавшемуся в Великобритании еще в 1958 году. Он от- метил, что если ребенок вырастал в небольшой семье, без братьев и сестер или с малым их числом, то вероятность развития аллергий у него, похоже, оказыва- лась выше. Возможно, предположил ученый, причина здесь в том, что такие дети в раннем возрасте переносят меньше вирусных заболеваний, будучи менее подвер- жены контакту с носителями, к примеру, свинки, кори или краснухи. Когда он высказал мысль, что это может также быть связано с более высокими стандартами чистоты, его объяснение окрестили гигиенической гипотезой. Идея состояла в следующем. Если человек избегает подобных инфекций (главным образом вирусных), то работа его иммунной системы нарушается, что позже при- водит к ее чрезмерно активной реакции на сравнительно невинные раздражители. Вскоре гипотезу распространили и на аутоиммунные заболевания. Подробности не отличались ясностью, но все это, казалось, укладывается в рамки некоторых простых представлений об нашей иммунной системе как о страстном и своенравном существе, чувствительном к особенностям раннего воспитания. Закаляйте ее ре- 9 Первые исследования сенной лихорадки - хорошая иллюстрация нашей давней привычки объяснять всякую новую (или обострившуюся) медицинскую проблему тем, что наблюдателю не нравится в его непосредственном окружении. Марк Джексон рассказывает, как в США в 1880-х годах этот недуг объявляли нервным заболеванием, вызванным «многообразными пагубными качествами нынешней жизни», в том числе ростом скоростей, повышением обще- го уровня шума, увеличением темпов деловых операций и научных открытий и даже жен- ским образованием. Следует иметь это в виду, читая нынешние научные объяснения при- чин тех или иных болезней.
гулярными упражнениями, и она вырастет довольной и отлично сбалансированной. Оградите ее от необходимых ранних переживаний, и она вырастет незрелой, бо- лезненной и готовой бурно отреагировать на малейшую провокацию. Этот карикатурный образ неплохо описывает первые варианты гигиенической ги- потезы, однако согласуется и с более недавними данными, подтверждающими, что кишечная микробиота играет важную роль в развитии зрелой иммунной системы. Поскольку изменения в нашем микробиоме шли рука об руку с сокращением заболе- ваемости детскими вирусными инфекциями, оказалось не так-то просто выделить конкретные факторы современной жизни, влияющие на особенности наших иммунных реакций. Ученые долго размышляли над этим, и в итоге на смену гигиенической гипотезе пришла «гипотеза старых друзей», выдвинутая Грэмом Руком из Лондон- ского университетского колледжа. В 2003 году он предположил, что рост распро- страненности аллергических и аутоиммунных заболеваний вызван не избеганием вирусных инфекций, а недостаточным контактом наших современников с микроорга- низмами и паразитами, с которыми приходилось иметь дело нашим предкам. Отсюда один шаг до увязывания гигиенической гипотезы с новыми знаниями о кишечном микробиоме. Впрочем, здесь мы вынуждены снова обратиться к тонкостям устройства нашей иммунной системы как таковой и устройства микробной экоси- стемы у нас в толстой кишке. Да, за последнее время там явно что-то перемени- лось. Вероятно, это уже как-то сказалось на развитии вашей и моей иммунной системы. Однако число возможных взаимодействий здесь поистине астрономиче- ское, а количество соответствующих экспериментов пока чрезвычайно мало, так что пока не удается с уверенностью сказать, какие эффекты могут иметь место или как повлиять на них в случае необходимости. Впрочем, представляется вполне вероятным, что мы видим некоторые последст- вия таких изменений, наблюдая рост заболеваемости аллергическими, аутоиммун- ными и воспалительными недугами. Об их конкретных механизмах сейчас, как пра- вило, высказываются лишь догадки. Пока данные, которые ученые успели получить при изучении микробиома, еще не позволяют формулировать четкие медицинские предписания, однако уже позволяют нам перевести наши рассуждения на более вы- сокий уровень. Тот же Грэм Рук предоставляет нам замечательный пример. По мнению ученого, существует простой способ поддержания иммунной системы в состоянии безупреч- ного функционирования. Этот способ не сложнее прогулки в парке. Грэм Рук предлагает две линии рассуждений, сходящихся к одному выводу. Пер- вая - его переосмысление гигиенической гипотезы (идея о том, что к ряду бо- лезней приводит нехватка наших старых друзей-микробов). Он размышляет так: в ходе эволюционного развития иммунная система человека всегда сосуществовала с организмами из собственного микробиома, передаваемыми ему членами семьи; кроме того, к этому микробному сообществу могут присоединяться другие микро- организмы из окружения. По мнению Грэма Рука, есть и третий вид влияния - со стороны потенциальных патогенов, с которыми встречались небольшие изолирован- ные группы охотников и собирателей. Такие патогены обычно вызывают преклини- ческие (не устанавливаемые клиническим наблюдением) инфекции с немногочислен- ными симптомами или вовсе без них (пример таких патогенов - паразитические черви-гельминты). Однако на ранних стадиях эволюции человечество не ведало о так называемых «инфекциях толпы» (как называет их Грэм Рук) - массовых инфекциях, которые наблюдаются главным образом у жителей крупных городов. Обычные детские вирусы попадают как раз в эту категорию. В современных городах мы по-прежнему под- вергаемся воздействию таких вирусов, активирующих иммунную систему, зато сво- бодны от гельминтов. Кроме того, проживание в зданиях, сделанных из современ- ных материалов, помогает нам меньше подвергаться воздействию окружающей сре- ды, чем когда-либо в прошлом. Грэм Рук подчеркивает: «До недавних пор даже
наши дома строили из дерева, глины, шерсти и помета животных, из соломы и других природных продуктов, а вентилировались они просто наружным воздухом». Добавим сюда еще один любопытный эпидемиологический факт. Жители мегаполи- сов, обитающие поблизости от лесистых участков, в зеленых пригородах, где много парков и садов, во многих отношениях здоровее других горожан. У этих счастливчиков выше средняя продолжительность жизни и меньше вероятность раз- вития депрессии. Возможно, причина в том, что зеленые пространства побуждают нас к большей физической активности? Или в том, что они способствуют общению? А может быть, они кажутся нам привлекательными просто благодаря тому, что чем-то напоминают былые ландшафты, к которым мы так стремимся? Все это - не- убедительные объяснения, заявляет ученый. Но постойте, есть ведь и другой ме- ханизм! Эти зеленые зоны обеспечивают биологическое разнообразие микробной среды, которого иначе оказалась бы лишена иммунная система человека. Рук отмечает, что жизнь вблизи естественной среды, похоже, приносит больше пользы беднякам - вероятно, из-за того, что богачи чаще путешествуют, имеют второй дом где-то за городом, а может, просто порой играют в гольф, а по вы- ходным водят детей в зоопарк. Пока это лишь умозрительные рассуждения, однако, Рук надеется, что они по- будят городских ландшафтных дизайнеров объединить усилия с экологами и спе- циалистами по здравоохранению, чтобы придумывать новые подходы к обустройству наших городов. Это могло бы стать неплохим результатом неустанных размышлений о тонкостях устройства иммунной системы - размышлений, на которые наталкивают наблюдения столь же малопонятных тонкостей устройства микробиома. Обзор заболеваний, теоретически связанных с микробиотой, оказался бы непо- лон без рассмотрения некоторых других связей, тоже умозрительных, но все-таки весьма любопытных. Речь идет о связи микробов нашего кишечника с самым слож- ным органом человеческого организма - мозгом. ГЛАВА 9. ЧУВСТВОВАТЬ НУТРОМ Мышь сидит в центре узкой крестообразной платформы, имея возможность обсле- довать ее в любых направлениях. Из этих четырех путей два полностью открыты, а два кончаются тупиком. Вся штуковина приподнята над полом на несколько фу- тов . Когда платформа приходит в движение, довольно легко проследить, как час- то мышь пробегает по одному из открытых путей и насколько часто забегает в тупики. Это одна из лабораторных установок для определения психического состояния мыши. Мелкие грызуны не очень-то приспособлены для заполнения анкет, однако, их поведение все-таки можно оценить количественно. Если мышь чурается откры- тых пространств, это считается признаком тревожности, тогда как храброй мышке все равно, видит она стенки или нет. Как ни странно, такое устройство можно увидеть и в некоторых лабораториях, где занимаются микробиомными экспериментами. Оказывается, состояние популяции микробов в мышином кишечнике влияет на поведение зверька. Это лишь один экс- перимент , заставляющий предположить, что наша микробиота воздействует не только на наши метаболизм, иммунную систему и гормоны. Микробы воздействуют и на наш мозг! Знакомьтесь: ваш второй мозг Некоторые исследователи уже сейчас рассуждают о том, как бы приспособить
бактерии для воздействия на наше настроение. Представьте меню завтрака в 2050 году. Вчерашний день прошел не очень-то удачно, да потом еще и беспокойная ночь. Утром вам очень скверно на душе. Так что вы кладете в тарелку утренних хлопьев лишнюю дозу патентованного средства «Внутреннее солнце», чтобы улуч- шить свое настроение. Хвала небесам за современные пробиотики! Должно быть, ужасно жилось в те дикие времена, когда человеку приходилось взбадривать себя по утрам двойным эспрессо. Возможно ли это в реальности? Легко видеть, что массив микробов, живущих в кишечнике, способен влиять на пищеварение. Но как он воздействует на другие органы вплоть до мозга? Несомненно, мозг и живот общаются. Об этом вам скажет любой, кто чувство- вал, как его кишки расслабляются в минуту смертельной опасности. Те из нас, кто живет более размеренной жизнью, тоже готовы признать свою способность «чувствовать нутром». Мы знаем, что стресс порой приводит к расстройству пи- щеварения. Нам известно, что настроение и аппетит связаны между собой. Так что, вероятно, пресловутые «бабочки в животе» трепещут крылышками именно из- за бактерий. Возможность того, что бактериальные популяции кишечника влияют на мозг, подтверждается тем, что между кишечником и нервной системой существуют тесные взаимосвязи. Собственно, в кишечнике столько собственных нейронов, что его даже окрестили вторым мозгом10. Как ни удивительно, он представляет собой не- зависимый центр нейронной деятельности; кишечник действительно играет в орга- низме важную роль. Если вы отсечете другие органы от нервной системы, они пе- рестанут работать. А вот кишечник, пока его снабжают питанием, продолжает де- лать свое дело - в частности, регулировать пищеварение путем перистальтиче- ских сокращений, которые проталкивают частично переваренную пищу вдоль кишок. При этом кишечник поддерживает и прямую связь с настоящим мозгом благодаря отростку блуждающего нерва. Это одна из магистральных дорог нервной системы, соединяющая ствол мозга с сердцем и легкими, а не только с кишечником. Инфор- мация по ней передается в обоих направлениях. Многочисленные функции этой ма- гистрали с давних пор интенсивно изучаются. Блуждающий нерв. Все эти информационные потоки между кишечником и мозгом, похоже, лишь уве- личивают вероятность того, что кишечные бактерии и мозг действительно способ- Домашняя лаборатория 2023-04-05
ны общаться друг с другом. Однако выявить и локализовать конкретные эффекты нелегко. Погружение в историю медицины лишь усиливает мою настороженность насчет громких заявлений о взаимодействии мозга и кишечных бактерий. Невольно вспо- минается кратковременная мода начала 1900-х, когда все виды болезней, физиче- ских и психических, объясняли действием бактерий толстой кишки (тогда их как раз недавно открыли). Идея основывалась на микробной теории. Считалось, что большинство бактерий вредны. Те, что обитают у вас в толстой кишке, тоже ско- рее всего вредны, поскольку выделяют нехорошие вещества, оказывающие дурное воздействие: этот процесс получил наукообразное название аутоинтоксикации, или кишечной токсемии. Сэр Уильям Арбутнот-Лейн, шотландский хирург, которого известный автор научно-популярных книг Мэри Роуч именует «воинствующим копро- фобом», считал толстую кишку просто канализационной трубой организма и всяче- ски поддерживал энтузиастов удаления больших ее фрагментов операционным путем (теперь такой энтузиазм кажется несколько странным). Подобные убеждения цепко держались в медицине, несмотря на то, что при соответствующих операциях поги- бало большое число пациентов. Вероятно, среди самых печальных результатов этой методы - 75 летальных исходов у 250 пациентов, чья толстая кишка подвер- глась такому хирургическому вмешательству в одной американской клинике для душевнобольных всего в течение трех лет - с 1919 по 1922 год. Теория (если это не слишком сильный термин в данном случае) аутоинтоксика- ции также поощряла применение одной процедуры, связанной с раздражением тол- стой кишки. Кое-где она применяется до сих пор. Вы ее на себе испытывали? Я - нет. Делается это так: обычную процедуру опорожнения последнего участка тол- стой кишки (производимую в туалете) дополняют впрыскиванием воды в задний проход для избавления от (якобы) вредоносных отложений, которые могли остать- ся на стенках кишечника. Идея аутоинтоксикации также помогала сбывать первые пробиотики, начиная с йогурта; его очень рекламировал Илья Мечников, полагавший, что Lactobacilli - лучший вид бактерий для кишечника. Как он уверял читателей популярного амери- канского журнала Cosmopolitan (тезки, но не родственника современного изда- ния) , «мы боремся с микробом при помощи микроба». Вскоре рынок заполонили пробиотические микстуры и таблетки, обещавшие «научную» помощь в обретении и поддержании хорошего самочувствия. Потребителей убеждали, что такие средства особенно действенны для профилактики неврастении (этот общий диагностический ярлык навешивался тогда на многие нервные заболевания и депрессии). Вся эта рекламная кампания очень напоминает то, как в наши дни частенько продают средства альтернативной и комплементарной медицины или «продукты для здоро- вья» . Сделайте несколько не очень конкретных заявлений о каких-то туманных расстройствах, чьи предполагаемые симптомы большинство людей наверняка иногда обнаруживает у себя. Затем, потирая руки, наблюдайте за потоком денег, кото- рый к вам польется. При серьезной проверке неизменно оказывалось, что никаких хваленых преиму- ществ этих средств обнаружить не удается. Поэтому использование пробиотиков как своего рода психического тоника постепенно вышло из моды после 1930-х го- дов . Тем не менее, одним из самых неожиданных результатов развития новых представлений о нашем кишечном микробиоме стало выявление связей между мозгом и нервной системой. Не исключено, что пробиотики, влияющие на настроение, смогут когда-нибудь стать ценной альтернативой психотропным препаратам. Тесно связанные Вспомните о четырех великих коммуникационных системах, на работу которых
полагается наш организм. Как выясняется, кишечник и населяющие его микробы могут влиять на мозг посредством каждой из этих систем. Существует немаловаж- ная сеть прямых нервных связей между кишечником и мозгом. Эндокринная система передает послания при помощи химических веществ, при этом список сигнальных молекул бактериального происхождения частично перекрывается с обширным ката- логом наших собственных сигнальных молекул (в области перекрывания находятся, скажем, некоторые гормоны и нейротрансмиттеры). Некоторые из таких гормонов способны воздействовать на экспрессию генов, тем самым подключая систему но- мер три - генетическую. Общее влияние микробиоты на четвертую сеть, иммунную систему, и на возникающие в ней реакции и воспаления может оказывать опосре- дованное воздействие почти на все участки организма, в том числе и на мозг. Одно место кажется особенно многообещающим для тех, кто выискивает специфи- ческие эффекты в этом сложнейшем комплексе взаимодействий. Мы знаем, что мно- гообразные штаммы кишечных бактерий производят сигнальные молекулы, выполняю- щие определенные функции в организме. В числе таких веществ нейротрансмитте- ры, например, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) , ацетилхолин, дофамин11. Не- которые вещества обнаруживали у мышей с активным микробиомом в более высоких количествах, нежели у их безмикробных собратьев (по крайней мере, в кишечни- ке) . Такие находки заставляют предположить, что соответствующие бактерии влияют на уровень содержания этих молекул, оказывающих сильное влияние на ор- ганизм . Марк Лайт из Техасского технологического университета вот уже два десятка лет твердит, что все это говорит о необходимости создания новой междисципли- нарной отрасли науки - бактериальной эндокринологии. С учетом долгой истории микробиологии даже удивительно, почему эти факты привлекли внимание ученых лишь недавно. Лайт любит рассказывать, как он впервые выступил с сообщением на эту тему - в 1992 году, на общем собрании Американского микробиологическо- го общества. На его доклад явились двое. Один вскоре сбежал, и в зале остался единственный слушатель, да и тот - лаборант самого Лайта. Впоследствии, по мере накопления новых открытий в изучении микробиоты Лайт подчеркивал, что имеется в виду двусторонняя коммуникация между организмом- хозяином и его микробами. По выражению Лайта, «в кишечнике существует своего рода микробный орган, бактерии которого общаются не только с организмом- хозяином, но и друг с другом - благодаря выделению и распознаванию нейроэн- докринных гормонов, причем вся эта система имеет долгую общую эволюционную историю». Пока удается (благодаря опытам на животных) получать лишь намеки на то, что такое перекрывание наборов и функций молекул оказывает заметное влияние на мозг. Дополнительная трудность в интерпретации результатов возникает из-за того, что приходится допускать: то, что могут проделывать мыши и крысы, как- то соответствует состояниям человеческого сознания. Рассмотрим не самый от- талкивающий пример - эксперимент с «принудительным плаванием». Крысу или мышь бросают в наполненный водой цилиндр, из которого она не может выбраться само- стоятельно . Если зверек прекращает всякие попытки оставаться на плаву при по- мощи яростных плавательных движений и замирает, такое поведение называется депрессивным. По данным некоторых экспериментов, крысы, которых кормили соевым молоком, обогащенным ГАМК, плавали активнее, чем контрольная группа, которой давали обычное молоко. Похожую картину наблюдали для животных, которых потчевали В отечественной литературе встречается название допамин - необдуманная транслите- рация английского термина. Оба являются сокращениями систематического наименования 2-(3,4-дигидроксифенил) - этиламин (3,4-dihydroxyphenethylamine), поэтому в русскоя- зычном сокращении логичнее употреблять букву Ф (от фенил-). (Прим. перев.)
флуоксетином - антидепрессантом, похожим на прозак. Так что, возможно, боль- шая доза бактерий, вырабатывающих ГАМК, оказывала бы на бедняжек сходное дей- ствие . Экстраполировать поведение мелких грызунов на поведение человека трудно. Еще одна трудность состоит в том, что в процессе эволюции древние сигнальные молекулы порой обретают множественные роли. Возьмем ту же ГАМК. Эта маленькая аминокислота задействована в работе нервной системы, где она обычно служит нейротрансмиттером. Однако она оказывает влияние и на иммунную систему, обыч- но ослабляя воспаления. А значит, нам требуется установить, каким образом вы- деляющаяся в кишечнике ГАМК действует на мозг (если такие воздействия вообще имеют место) - посредством нервной системы, иммунной системы или же обеих систем одновременно. Для того чтобы это определить, потребуются изнурительные опыты на мышах или крысах с известным составом микробиома, в котором имеются виды бактерий, способные вырабатывать определенные нейроактивные молекулы (или в котором нет таких видов). Если результаты покажутся перспективными (то есть, как в данном случае, позволят выстроить убедительные причинно- следственные связи), из кишечника грызунов, участвующих в эксперименте, при- дется брать пробы и подвергать их химическому и микробиологическому анализу - одновременно с фиксацией поведенческих особенностей. Результаты этих опытов предоставят недвусмысленные улики, способные убедить колеблющихся присяжных в том, что данные микробы действительно заставляют грызунов вести себя именно так, а не иначе. «Мне салат, а моим маленьким друзьям бургер и молочный коктейль» Новые подтверждения того, что микробы способны влиять на наше поведение, открывают возможности, от которых становится не по себе. Если выясняется, что это вполне нормально - иметь кишечник, где полным-полно бактерий, все же нет никаких оснований полагать, будто они пекутся о наших интересах. Размножаются они независимо. А значит, гласит эволюционная теория, будут оказывать нам ус- луги лишь до тех пор, пока это будет приносить выгоду им самим. Джон Олкок и его коллеги по Университету Нью-Мексико заявляют: мы знаем, что на состав кишечных бактерий влияет наш рацион, и разные виды конкурируют между собой. Если какие-то бактерии найдут способ заставлять нас есть то, что им нравится, они добьются большего жизненного успеха по сравнению с обитающи- ми в том же самом кишечнике другими видами, которым не удастся повлиять на нас подобным образом. Ученые полагают, что такое влияние может осуществляться путем вызывания у нас острой потребности в определенной пище (скажем, жирной или сладкой). Они подчеркивают: по данным некоторых исследований, в моче любителей шоколада об- наруживается иной состав микробных метаболитов по сравнению с мочой тех, кто равнодушен к этому продукту, даже если рацион этих людей идентичен. Явно по- дозрительно . Хотя если диеты так и останутся идентичными, тогда, вероятно, «любовь» испытуемых к шоколаду не столь уж сильна12. Если бактерии действительно побуждают нас есть шоколад, тогда, быть может, они тем самым даже приносят нам пользу, хотя ее причины тоже бактериальны. Некоторые ки- шечные микробы способны метаболизировать полифенолы, входящие в состав порошка ка- као, вырабатывая более мелкие противовоспалительные молекулы, оказывающие благотвор- ное воздействие на иммунную систему. Увы, для этого можно обойтись и без шоколада. Ежевика и чай также питают этот бактериальный субстрат.
Но мы знаем и о других, более зловещих манипуляциях, которые производит микробиота. Наиболее тревожно в этом смысле то, что Toxoplasma gondii, непри- ятные паразитические простейшие, могут лишать крыс страха перед кошками. Кош- ка - основной организм-хозяин этого вида бактерий, к тому же единственный, в котором они, эти микроорганизмы, способны размножаться половым путем, так что съедение крысы (где живет паразит) кошкой в интересах паразита. И дело тут не только в том, что крыса перестает бояться кошек. Зараженные этим микроорга- низмом крысы могут испытывать сексуальное возбуждение от одного запаха ко- шачьей мочи. Не знаю, возбуждает ли вас кошачья моча, однако вы явно делаете кое-что в интересах некоторых ваших кишечных микробов и в ущерб интересам остальных. Вполне вероятно, что бактерии задействованы в потоках соответствующих сигна- лов и поощряют нас потреблять пищу, которая нравится этим бактериям, или же просто побуждают нас есть больше. Возможные пути передачи такого воздействия разнообразны; ученые выдвигают самые изобретательные версии того, как это происходит. Пример наиболее окольной передачи сигнала приводят Олкок и его группа: постоянный плач младенца, страдающего кишечными коликами, часто со- провождается изменением состава кишечной микрофлоры. Кроме того, таких детей обильнее кормят. Возможно, бактерии так сигнализируют родителям ребенка, что нуждаются в дополнительном питании? Бактерии даже могут оказывать на нас влияние, вызывая боли в кишечнике по- средством выделения токсинов, когда пищевые ресурсы бактерий подходят к кон- цу. Слишком грубый и неизбирательный сигнал? Но, возможно, некоторые попыта- ются успокоить неприятные ощущения в животе, съев продукты, снабжающие бакте- рии недостающими питательными веществами. Опыты на мышах демонстрируют отли- чия вкусовых рецепторов на жиры и сахар у безмикробных мышей по сравнению с их обычными собратьями. Так что наши кишечные бактерии, возможно, способны не только наказывать нас, но и награждать. Все эти механизмы действуют не напрямую, однако, нейроэндокринные каналы предоставляют массу возможностей непосредственного воздействия на аппетит - и в смысле желания побольше съесть, и в смысле пристрастия к определенным про- дуктам. Пока все эти гипотезы остаются по большей части не проверенными на человеке, но авторы делают предсказания, способные послужить основой большой исследовательской программы. Так, они предполагают, что пищевые пристрастия порой заразны: микробы, предпочитающие определенную пищу, усиливают аппетит, к тому же люди, живущие вместе, обладают общей микробиотой, а не только сидят за общим обеденным столом. Участники вечной дискуссии о причинах ожирения не- сомненно получили бы богатую пищу для размышлений из следующего вывода авто- ров : «Самоконтроль над пищевыми предпочтениями может проявляться и в подавле- нии микробных сигналов, берущих начало в кишечнике». Тайная подоплека аппетита Сегодня многие ученые полагают, что состояние кишечной микробиоты может влиять едва ли не на любое расстройство мозговой деятельности, нервной систе- мы или поведения, в том числе на неполадки с настроением (аффективные рас- стройства) , шизофрению, аутизм, синдром хронической усталости, а не только находиться под их влиянием. Пока самые убедительные свидетельства касаются наиболее распространенных психических неприятностей - депрессии и состояния тревожности. Одно из направлений сбора доказательств в этой сфере - изучение воздействия ЛПС. Как мы уже упоминали, это класс соединений, торчащих из клеточной стенки
некоторых бактерий и привязанных к ней липидным хвостиком. Липидная часть мо- жет провоцировать целый каскад эффектов, многие из которых приводят к актива- ции иммунных клеток и выделению молекул, способствующих воспалению. ЛПС помогают скреплять внешнюю мембрану бактерий, которые вырабатывают эти соединения, так что производство их идет вовсю. В каждый данный момент време- ни в вашем кишечники может содержаться целый грамм этих веществ. Уже микро- граммовые их количества способны вызвать острую реакцию, так что иметь в себе эти соединения рискованно. В крови здоровых людей содержатся исчезающе малые количества этих веществ, но если через кишечный барьер проникнет чуть больше, чем следует, это спровоцирует слабое общее воспаление, которое связывают с опасными для здоровья эффектами. Одна из кишечно-мозговых связей здесь оказывается как бы перевернутой вверх тормашками. Некоторые эксперименты на животных заставляют предположить, что личная история живого организма может снижать его сопротивляемость воздейст- виям ЛПС и других неприятных компонентов. Мыши, которым вводят дозу ЛПС и хвосты которых при этом подвергаются удару током (при использовании одной жестокой, но, без всякого сомнения, эффективной методики), по сравнению с не терзаемыми подобным стрессом собратьями выделяют больше воспалительных сиг- нальных веществ (цитокинов). Разумеется, нам известно, что у человека кишеч- ник может и откликаться на стрессовое воздействие, и вызывать его. Симптомы, относимые к синдрому воспаленного кишечника, сами по себе довольно угнетающи, к тому же они усугубляют стресс, который вносит свой вклад в развитие таких заболеваний; получается порочный круг. Но сейчас нас интересует непосредст- венное влияние на мозг. На мышах проводят и другие эксперименты, тоже приводящие к многозначитель- ным умозаключениям. Однако не все эти данные указывают на одно и то же. Пер- вые результаты вроде бы позволяли предположить, что безмикробные мыши испыты- вают более острый стресс, что вполне согласуется с более низким содержанием в их организме ключевого вещества (нейротрофического фактора мозга, или НФМ) , влияющего на нейронное развитие гиппокампа. Этот небольшой участок мозга, как известно, является центром памяти и обучения. Однако другие исследования демонстрируют противоположные эффекты. Взять хо- тя бы линии мышей, известных генетической предрасположенностью к скромности и застенчивости (по мышиным меркам); этих зверьков можно убедить вести себя ме- нее робко, вводя им дозу антибиотика, который также способствует резкой акти- визации выработки НФМ. Кроме того, проводились эксперименты на безмикробных мышах, испытывавших меньший стресс по сравнению с контрольной группой, обла- давшей нормальным кишечным микробиомом. Безмикробные мыши, опять-таки, выра- батывали больше НФМ. Поведенческие различия, выявленные в последней работе, сохраняются и после того, как взрослых безмикробных мышей наделяют микробиомом, так что эти веще- ства, вероятно, влияют на развитие мозга, когда мыши растут. С другой сторо- ны , такие эксперименты на мышах включают и опыты с переносом микробиомов. Складывается впечатление, что микробиомы как бы переносят с собой и особенно- сти поведения мыши. Робкую разновидность мышей (так называемую линию BALB/c) можно превратить в разновидность, напоминающую ту, представительницы которой обычно отличаются более любознательным нравом. Для этого безмикробным мышам подсаживают нужный кишечный микробном. Результат довольно впечатляющий. Мало того: «храбрая» линия становится «беспокойной» при колонизации организма мыши соответствующим кишечным микробиомом. Каким образом это происходит? Мы пока не знаем. Если уж кишечник и его микробы действительно способны оказывать заметные воздействия на мозг, то влияние мозга на микробиоту продемонстрировать даже легче. Очередные опыты на мышах указывают на то, что ключевой элемент здесь -
стресс. Как правило, он снижает видовое разнообразие микробов кишечника и способствует развитию воспалений; этот эффект часто проявляется и всегда от- слеживается . Логично предположить, что в подобных случаях может возникать своего рода петля обратной связи. Под воздействием стрессовых факторов мик- робные популяции могут нарушать системы управления воспалительными цитокина- ми, оказывающими воздействие и на мозг: в частности, они, как полагают неко- торые, увеличивают риск развития депрессии. Проверить эти идеи на человеке куда труднее, чем проводить опыты на мышах. Поскольку пока неизвестно, каковы причины психических расстройств, значитель- ная доля исследований ограничивается фиксацией изменений, которые, возможно, иногда связаны с тем или иным заболеванием и на которые могла бы воздейство- вать кишечная микробиота. Так, в мозговой ткани выявляются антитела на клетки организма-хозяина; в кишечном эпителии обнаруживаются изменения, создающие в нем «течь» и делающие его более проницаемым для малых молекул, а возможно, и для некоторых бактерий; отслеживаются и перемены в так называемом гематоэнце- фалическом барьере. Объедините все это, и вы легко представите себе сценарий, по которому воздействие распространяется от бактерий к кишечнику, к мозгу, на поведение или психическое состояние. Подобные сценарии явно существуют на са- мом деле для таких разных недугов, как шизофрения, отклонения в настроении (аффективные расстройства), обсессивно-компульсивные расстройства, аутизм, синдром дефицита внимания, анорексия, нарколепсия, синдром хронической уста- лости. В целом же пока очень трудно установить четкие взаимосвязи для какого- либо из этих случаев, тем самым наконец-то найдя хоть какое-то практическое применение одному из крупных современных открытий - тому факту, что наряду с осью «кишечник - мозг» существует ось «микробном - кишечник - мозг». Я попро- бую рассмотреть лишь еще одну такую попытку. Заодно мы послушаем типичные для современной науки дискуссии. Создание возмущений? На первый взгляд может показаться, что аутизм - подходящий кандидат для микробных штудий. Хотя причины этого все шире распространяющегося недуга не- известны, обычно его относят к расстройствам нейроразвития. Хорошо известно, что у детей с симптомами аутизма часто имеются проблемы с пищеварительной системой: вероятность диареи и запора для них выше, чем для других детей. То же самое касается синдрома воспаленного кишечника (беда не ходит одна). Одна- ко точно установить, насколько сильна эта связь, непросто. Различные исследо- вания показывают большой разброс заболеваемости желудочно-кишечными расстрой- ствами у аутистов (от 9 до 90 %) . Образцы микробиоты, конечно же, показывают отличия в кишечной микрофлоре аутистов и неаутистов: у первых обычно более низкое видовое разнообразие мик- робов , а также иной видовой состав. Опыты на мышах позволяют увязать сходным образом измененную микробиоту с «протекающим кишечником», который приводили в нормальное состояние при помощи В. fragilis или Bacteroides thetaiotaomicron, тем самым устраняя некоторые симптомы, напоминающие аутические. Исследовате- ли, сообщившие об этом, также входят в группу Саркиса Мазманяна. Они предпо- лагают, что отсюда может лежать путь к разработке методов пробиотической те- рапии для людей. Изменения, которые в этих экспериментах приводили к «псевдоаутическому» по- ведению у мышей, достигались так: беременных матерей этих мышей подвергали воздействию определенного вируса, тем самым как бы воспроизводя аналогичную человеческую ситуацию - заражение будущей матери гриппом, которое, как пола- гают, способствует развитию аутизма у ее детей. Бактерии, вводимые мышам поз-
же, не привели к исчезновению всех симптомов. Относительная нелюбовь таких зверьков к социальному взаимодействию сохранилась на прежнем уровне и после изменения микробиома. Пессимист мрачно заключил бы, что, используя такой под- ход, можно создать средство для облегчения каких-то (но не всех) аутических симптомов у какой-то (пока неопределенной) группы аутистов, чьи микробиомы удалось бы изменить определенным образом. Аутизм, вероятно, представляет собой целый набор расстройств, каждое из ко- торых может иметь не одну причину. Что касается человека, то ученым необходи- мо продолжать исследования, чтобы установить, какие отличия в кишечной микро- флоре обнаруживаются регулярно (и наблюдается ли вообще такая регулярность отличий). Опубликованный в 2013 году системный обзор уже проведенных экспери- ментов, касающихся человека, выявил слишком малые объемы выборок, недостаточ- ную стандартизацию и «как правило, низкое методологическое качество работы». Чтобы прийти хоть к каким-то четким и определенным выводам, замечают авторы обзора, нужны «более широкие исследования более высокого качества». В то же время наверняка будут проводиться тесты пробиотиков - либо организованные по всем правилам и нацеленные на публикацию в научных изданиях, либо персональ- ные тесты, затеянные пациентами в надежде на улучшение самочувствия. Возможно, их обнадежит одно исследование, где излюбленный аппарат нынешних нейрофизиологов, магнитно-резонансный томограф, использовался для того, чтобы выяснить, можно ли сделать воздействие пробиотиков видимым. Похоже, это удач- ный обходной маневр: этические ограничения для экспериментов на человеке не- сколько строже, чем для опытов на мышах. Магнитно-резонансная томография (МРТ) - метод неинвазивный. Он просто говорит: в мозгу что-то происходит. Особенно этот метод подходит, когда требуется выявить усиление притока крови к каким-то участкам мозга; оно означает, что, видимо, в этих областях увели- чивается и метаболическая активность. Речь идет просто об информированных до- гадках, не более того. Но если я читаю, что кто-то объединил в одном исследо- вании пробиотики и МРТ, мне все-таки хочется узнать подробности. Кирстен Тил- лиш из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе на протяжении 12 недель дважды в день давала 12 испытуемым женщинам йогурт, содержащий четыре разно- видности живых бактерий. Затем она показывала участницам опыта изображения людей, на лицах которых была злоба или страх, и смотрела, как выглядит мозг женщин в томографе. Выяснилось, что значительное количество малых участков мозга, по-видимому, работает у них менее интенсивно, чем у тех, кто входил в две контрольные группы - одна состояла из женщин, которым давали не подвер- гавшееся брожению молоко, другим же вообще не давали молочных продуктов. По словам исследователей, число затрагиваемых при этом участков мозга вписывает- ся в картину «ослабления активности зон, принадлежащих к сенсорной мозговой сети». Итак, в этом небольшом исследовании все-таки удалось выявить изменения в мозгу. Они происходили только у тех, кому давали пробиотики. Отсюда вроде бы следует вывод, что (как и сказано в статье, опубликованной исследователями) пробиотики способны модулировать деятельность мозга. Слово модулировать вы- брано с большой осторожностью: оно означает, что какая-то разновидность сиг- нала каким-то образом меняется в ходе процесса, который мы пока не очень-то понимаем. Пока мы не продвинулись дальше, если говорить о реальных фактах. Если же обратиться к умозрительным гипотезам (о пробиотиках узконаправленного действия, влияющих на настроение или даже способных помочь в предотвращении или лечении депрессии либо других расстройств), то в полученных результатах нет ничего, что позволило бы раз и навсегда перечеркнуть такую возможность. Хотя некоторые результаты опытов на животных выглядят весьма обнадеживающими и перспективными, придется подождать еще несколько лет, прежде чем мы сумеем получить четкую и полезную в практическом смысле информацию, напрямую касаю-
щуюся человека. Тяжелая проблема Я мох1 бы рассказать здесь обо всех прочих расстройствах, которые, подобно аутизму, внесены в список недугов, подверженных (возможно) влиянию связей «микробном - кишечник - мозг». И в каждом случае мы пришли бы к одному и тому же выводу: мы имеем дело с очень многообещающей областью исследований. Так как она совсем недавно начала развиваться по-настоящему, мы кое-что знаем, но не очень много. А понимаем еще меньше. Не удивительно: ведь мы пытаемся ввести в нашу схему еще один орган, фанта- стически сложный. Специалисты по философии сознания называют истоки возникно- вения разума в мозгу тяжелой проблемой, подчеркивая, что мы пока не можем ре- шить ее удовлетворительным образом. Понимание устройства оси «микробном - ки- шечник - мозг» является еще одной тяжелой проблемой. Чтобы разобраться во взаимодействиях микробиома и остальных частей суперорганизма, нужно обладать пониманием биологических систем, требующим интеграции многих дисциплин. Во- лей-неволей мы вынуждены обратиться к нейрофизиологии, которая сама по себе полна удивительных фактов и теорий, причем многие результаты нейрофизиологи- ческих исследований пока совершенно непонятны. Есть и еще одно интересное осложнение: разум способен влиять на тело (а возможно, и наоборот), даже когда, казалось бы, ничего не происходит. Так проявляется (во всевозможных формах) эффект плацебо, имеющий большое значение для медицины. Вот один интригующий пример. Дайте страдающим синдромом раздра- женного кишечника таблетку плацебо («пустышку») и сообщите им, что это плаце- бо . Получается очень хитроумная игра - какой-то двойной блеф. Вместо того чтобы дать некоторым пациентам плацебо и уверить их, что это реальное лекар- ство, экспериментаторы честно говорят им, что это пустышка, хотя и похожая на таблетки, которые, как показали предшествующие опыты, ослабляют неприятные кишечные симптомы посредством «самоисцеления организма благодаря связи созна- ния и тела». Эффект плацебо все равно достигался. Пациенты, которых предупре- дили, что им дают фальшивый препарат, сообщали о вдвое более сильном улучше- нии состояния (с точки зрения симптомов), чем пациенты из контрольной группы (которым не давали вообще никаких препаратов - ни подлинных, ни фальшивых). Пока это лишь единичное наблюдение. Но оно интригует, ведь именно такие забо- левания всё чаще становятся объектом внимания исследователей микробиома, на- деющихся принести облегчение пациентам, добившись понимания воздействия ки- шечных микробов. А теперь выясняется, что облегчения можно достичь, в сущно- сти, просто говоря пациентам, что они будут чувствовать себя лучше. Полезное напоминание о том, насколько запутанны, должно быть, причинно-следственные цепочки между кишечником, сознанием и собственно мозгом. Мы продолжаем пытаться как-то увязать их воедино. Однако их можно рассмат- ривать и как куда более сложные взаимодействия. Дело в том, что у микробиома имеется еще один аспект, остающийся пока относительно не изученным. Речь идет о вирусах внутри нас. ГЛАВА 10. ВИРУСЫ - ЭТО ТОЖЕ МЫ Искусство различать мелкие объекты в сплошной массе фрагментов ДНК- последовательностей развивается сейчас очень быстро. В июле 2014 года о новом исследовании массива данных, полученных при анализе образцов человеческого микробиома, стало известно всему миру; оно позволило обнаружить в экскремен-
тах человека неведомый нам прежде бактериальный вирус. В чем же тут сенсация? Главным образом в том, насколько распространенным он оказался. Его выявили в трех четвертях исследованных проб - из Европы, Кореи и Японии. Выяснилось, что именно ему принадлежит примерно четвертая часть всех вирусных ДНК в микробиомах некоторых людей. Статья об этом исследовании, проведенном научной группой из Университета Сан-Диего, лишний раз напомнила, как мало мы знаем о нашем микробиоме. Мы не- плохо представляем себе, какие грибы живут на человеке и сколько на нем оби- тает эукариот. За последнее десятилетие мы разгадали много загадок нашей бак- териальной популяции. Но сейчас мы лишь начинаем по-настоящему оценивать то, что может оказаться столь же важной, как и бактерии, частью общей картины, - вирусы. Наша собственная темная материя Джонатан Свифт, этот великий сатирик, кое-что знал о биологии уже в XVIII столетии. В его стихотворном сатирическом трактате «О поэзии. Рапсодия» име- ется обаятельный отрывок, даже ставший популярным детским стишком: Заметили натуралисты: на блохе живут другие блохи, меньше ростом, на них же кормятся другие, еще мельче, и так до бесконечности, друзья. На клеточном уровне эти «более мелкие блохи» - кусочки жизни, которые мы именуем вирусами. У бактерий тоже есть вирусы. Наряду с потоком новой инфор- мации о бактериях в научный оборот поступает и более скромный ручеек резуль- татов, которые позволяют нам постепенно осознавать новый сложный слой микро- биоты (а значит, и нашего суперорганизма), внося коррективы в наши представ- ления о том, как она себя ведет и как эволюционировала. Вирусы - скорее паразиты, чем симбионты. Они состоят из маленьких геномов в простенькой оболочке, и для размножения им требуются живые клетки. Вирусы, которые используют для этого бактерии, называются бактериофагами (или просто фагами). Название происходит от греческого phagein («пожирать»), но если вы посмотрите на них под микроскопом, то увидите, что они не едят путем окутыва- ния собой: нет, они внедряются в бактериальные клетки, а потом заставляют их лопаться, едва те наполнятся новыми вирусными частицами. Подобно клеточной жизни, вирусы присутствуют повсюду и в гораздо большем количестве, чем нам казалось раньше. Недавние открытия, касающиеся числа мор- ских вирусов, заставили пересмотреть оценку их количества в сторону резкого увеличения. Вплоть до конца XX века считалось, что вирусы попадают в море из рек и канализационных стоков. Теперь мы знаем, что в каждом литре океанской воды содержится 100 миллиардов вирусов. А значит, общее число вирусов в био- сфере в 10 миллионов раз больше, чем количество звезд в наблюдаемой части Вселенной. Неплохой объем биомассы! Если собрать вирусы из всех океанов, в совокупности они будут весить столько же, сколько 75 миллионов синих китов. В биологии можно применять приблизительное правило: бактериофагов в каждой данной среде обитания примерно в десять раз больше, чем бактериальных клеток. Похоже, это относится и к человеческому кишечнику. Если учесть, скольким бак- териям мы даем приют, нетрудно понять, что речь идет, мягко говоря, об очень большом количестве вирусов. Один из первых намеков на их разнообразие появил- ся в 2003 году: в одном-единственном образце человеческого кала выявили более 1300 вирусных генотипов. Большинство из них принадлежало бактериофагам, кото-
рых никто никогда раньше не видел. Сегодня известно, что один грамм фекалий содержит от 10 до 100 миллиардов бактериофагов. Это очередная новая оценка, вынуждающая меня задуматься над тем, каково было ученым в те времена, когда наука стала утверждать, что мир простирается дальше, чем людям казалось прежде. Взять хотя бы открытие геоло- гического «глубокого времени», когда перед жителями Викторианской эпохи, за- глянувшими в прошлое, вдруг разверзлась неведомая прежде хронологическая бездна в сотни миллионов лет. Теперь же мы можем после опорожнения кишечника заглянуть в унитаз и подумать о том, что в нем, вероятно, присутствуют милли- арды бактериофагов, которые совсем недавно, всего несколько наших мышечных сокращений назад, поджидали случая размножиться внутри бактерий, обитающих у нас в толстой кишке. Вирусы перехватывают управление вырабатывающей белки аппаратурой клетки- хозяина, так что рибосомы им не требуются. А значит, не существует вирусной 16S РНК и соответствующего быстрого метода идентификации типов вирусов, имею- щихся в образце. Исследователи вынуждены прибегать к более сложным, масштаб- ным и утомительным процедурам, секвенируя миллионы кусков ДНК и пытаясь выяс- нить , какие из них вирусного происхождения. Поскольку большинство выявляемых сегодня вирусов ученые никогда не наблюдали раньше, работа во многом идет наугад. В ходе некоторых исследований образцы предварительно очищают от бак- териальных и человеческих клеток, а также от того, что похоже на невирусные ДНК-цепочки. Затем секвенируют то, что осталось. Вероятно, при этом теряется порядочная часть вирусной ДНК. Как всегда, есть альтернативный путь: запус- тить умные машины и секвенировать вообще всю ДНК, содержащуюся в образце. Так мы избежим потерь материала, зато доведем до максимума количество последова- тельностей, соответствия которым неизвестны. Наши знания о мириадах вирусов (разделяющих с микробами все уголки тела, где те обитают) остаются отрывочными, но они быстро пополняются и расширяют- ся. Простой отбор проб и простое секвенирование дают массу результатов, кото- рые трудно интерпретировать без общего представления об изучаемой популяции. Такое представление должно быть динамическим, поскольку вирусные популяции (так же, как и гены индивидуальных видов вирусов) способны быстро меняться. Сейчас, в начале пути, уже есть указания на то, что наши индивидуальные виро- мы отличаются даже сильнее, чем бактериальные популяции, которые мы несем в себе и на себе. Пробы, взятые у разных людей, могут давать почти не перекры- вающиеся вирусные профили. Может оказаться, что не существует никакого «по- стоянного вирома» - иными словами, набора вирусов или вирусных генов, которые обычно всегда находятся где-то в нашем организме, какие бы дополнительные формирования ни укрепляли эту армию. Генетические подробности вирусов извест- ны так мало, что некоторые ученые даже заговорили о «биологической темной ма- терии» . Концепцию темной, невидимой, необнаруживаемой материи космологи при- думали, чтобы как-то объяснить некоторые наблюдаемые во Вселенной гравитаци- онные взаимодействия13. Впрочем, вирусная темная материя не является невиди- мой или необнаруживаемой, просто ее необычайно трудно заметить. Еще одну ме- тафору предложила в 2013 году группа ученых из Брайтонского университета: су- ществует множество «подсознательных» вирусных последовательностей. Обычно они проявляют себя очень слабо и почти не различимы, но при помощи подходящих ин- струментов их все же можно анализировать. Кроме того, более ранние исследова- ния позволили вывести о таких вирусах несколько общих умозаключений, в кото- рых ученые более или менее уверены. Некоторой ясности удалось добиться при подробнейшем изучении отдельных бактериофагов, особенно тех, что заражают со- Никому не приходит в голову, что неверна сама теория гравитации, и никакой темной материи нет.
бой все ту же бактерию Е. coli - известную любимицу генетиков. Малый размер генома и стремительное размножение вирусов позволяют проводить на них быстрые и иногда сравнительно простые эксперименты. Самая первая полная геномная по- следовательность, опубликованная еще в 1977 году, представляла собой малень- кое замкнутое кольцо ДНК бактериофага phiX174. В нем содержится 5300 нуклео- тидных оснований, кодирующих всего 11 белков. Между прочим, в 2003 году тот же крошечный геном удалось соорудить искусственным путем в лаборатории Крейга Вентера. Так что phiX174 уж точно обеспечено место в истории. Однако нам нужно знать, как и что работает в безбрежном океане вирусов. А для этого мало собрать один-единственный бактериофаг. Незаменимую помощь ока- зывает здесь современная молекулярная генетика, недавно показавшая, как виру- сы, в том числе обитающие в нас постоянно, взаимодействуют с другими организ- мами. Вирусы делают гены подвижными Бактерии и их многочисленные вирусы совместно эволюционируют вот уже милли- арды лет. Каждый бактериофаг умеет распознавать специфическую для себя цель на поверхности бактерии. Обычно он нацелен лишь на один вид бактерий. В бак- териальных видах и их вирусах постоянно происходят небольшие изменения, кото- рые влияют на это взаимодействие. Бактериофаг меняется быстрее, чем бактерия, поскольку у него выше скорость размножения, а зачастую и скорость мутации. И в самом деле, вирусы, судя по всему, очень глубоко вовлечены в эволюцию не только бактерий, но и других организмов. У бактериофагов есть два основных пути использования бактерий. Они могут вторгнуться в клетку, переключить механизмы, которые в ней уже имеются, на производство миллионов своих копий, а когда клетка под их напором лопнет, найти себе другую мишень-жертву. Или же они могут действовать в скрытом режи- ме : вирусный геном копируется в ДНК клетки-хозяина и проходит репликацию вме- сте с бактериальной хромосомой каждый раз, когда микроб делится. К плану А вирус возвращается, лишь когда для бактерии наступают тяжелые времена и ее размножение оказывается под угрозой. Тогда происходит массовое размножение вируса, клетка гибнет, и фаг отправляется искать новое временное пристанище. До этого бактерия и бактериофаг мирно сосуществуют. Иными словами, у наших бактериальных симбионтов есть собственные симбионты. Эта несколько пугающая способность вирусов встраивать свою ДНК в клетку- хозяина оставила следы в геномах всех организмов, которые мы изучили, - не только бактерий, но и эукариот. Ретровирусы (немаловажный класс вирусов, куда входит и ВИЧ) получили такое название, поскольку сохраняют в себе генетиче- скую информацию РНК - молекулярной кузины ДНК, а эту информацию можно копиро- вать на ДНК при помощи фермента, именуемого обратной транскриптазой («ретро» в нашем сознании соотносится с прошлым, с движением вспять, с чем-то «обрат- ным») . Так называемые эндогенные ретровирусы представляют собой фрагменты хромосомной ДНК, скопированные из вирусов, которые обычно несут свои гены на РНК. Подобные фрагменты рассеяны по всему человеческому геному и составляют примерно 8 % общего количества нашей ДНК. Впрочем, некоторые могут иметь не вирусное, а иное происхождение, ибо существует еще один принципиально важный эволюционный механизм, вызывающий появление сходного фрагмента генома. Как выясняется, многие гены содержат последовательности, которые позволяют им полностью или частично копироваться и затем встраиваться в какой-то другой участок. Эти прыгающие гены, или транспозоны, естественным путем проделывают то, что генные инженеры делают в лаборатории, - перемещают ДНК из одного мес- та в другое, в некоторых случаях при посредничестве РНК, которая затем копи-
руется обратно в ДНК при помощи обратной транскриптазы, прославившейся в ис- тории молекулярной биологии благодаря тому, что в свое время позволила разру- шить устоявшуюся «центральную догму», утверждавшую, что генетическая информа- ция всегда движется лишь в одном направлении - от ДНК к РНК и затем к белку. Мы не можем воспроизвести эволюционную историю фрагментов ДНК, однако вполне вероятно, что некоторые ретровирусы появились именно так: фрагмент ДНК копи- ровался в РНК, отделялся и затем оказывался в биосферном генетическом супе в качестве свободно плавающего репликатора. Все эти передвижения генов и фрагменты, которые в результате образуются, коренным образом изменили представления о биологических видах и их эволюции. Оказалось, что гены перемещаются между организмами с гораздо большей легко- стью и гораздо чаще, чем нам казалось. Подобные генетические обмены начались еще на заре эволюции у бактерий и их многочисленных вирусов. Эти процессы (обмены между бактериями, между вируса- ми, между бактериями и вирусами) происходят до сих пор. Вот почему вполне обоснованно считать содержимое толстой кишки единым генетическим варевом. При столь бурном обмене генами уже не так важно, какие конкретные объекты (бакте- рии или вирусы) присутствуют в смеси. Ищите и обрящете Сегодня мы обнаруживаем вирусы (свободные или находящиеся внутри генетиче- ских наборов других клеток) повсюду, куда ни взглянем. Из вирома наверняка удастся извлечь гораздо больше информации, чем из микробиома. Уже сейчас по- нятно, что эти примитивнейшие участники экосистемы поддерживают немаловажные взаимодействия с остальными ее компонентами. Это не значит, что нет вирусов, которые просто проникали бы в нам в организм и проходили сквозь его системы, ничего особенного не совершив. Одно из первых исследований в этой области, проведенное в 2006 году, показало, что в каждом грамме проанализированных че- ловеческих фекалий содержится миллиард РНК-вирусов14. Впрочем, большинство из них принадлежало не к числу долговременных жильцов кишечника, а к числу виру- сов растительного происхождения, лишь проходящих через организм. Обильнее всего в этой пробе оказался представлен так называемый «вирус слабой крапча- тости перца», причем он сохранил инфекционные свойства. Представьте: вы съе- даете салат, ваша пищеварительная система обрабатывает поступившую в нее рас- тительность, и на выходе обнаруживается целехонький вирус, по-прежнему спо- собный вызывать болезнь (в данном случае - у растений). Невинный вирус? Не обязательно. Дальнейшие исследования заставляют предположить, что этот вирус вызывает лихорадку и боли в брюшной полости, так что реакция на острое мясо может на самом деле быть реакцией на вирус растительного происхождения. Если данный растительный вирус действительно вызывает у едока дискомфорт, то это, по-видимому, проявление простого иммунного отклика. Долговременные обитатели нашей микробиоты постоянно вовлечены в гораздо более изощренную систему биокомпромиссов. Подобное можно выявить и на других биологических уровнях. Как вирусы, так и бактерии пытаются блюсти собственные интересы, в самом узком смысле меняясь так, чтобы максимизировать свои шансы на выживание и ус- пешное размножение. Иногда это приводит к конкуренции, иногда к кооперации. В особых случаях могут затрагиваться наши собственные интересы, принося нам Кстати, не все вирусы малы. Уже в нынешнем веке удалось обнаружить новую разно- видность - мегавирусы. Это ДНК-вирусы, обитающие внутри эукариотических клеток. Их тоже иногда находят в человеческих биоматериалах.
пользу или вред. К примеру, вирусы часто перемещают гены от одной бактерии к другой. Есть убедительные доказательства того, что так переносятся между различными штам- мами гены устойчивости к антибиотикам. Дэвид Прайд из Стэнфордского университета, одним из первых исследовавший на данный предмет человеческую слюну (в одном миллилитре нередко содержится око- ло 100 миллионов вирусных частиц), показал, что бактериофаги здесь обладают необычно высокой долей генов невосприимчивости к антибиотикам. Как он предпо- лагает, эти фаги служат своего рода хранилищем для таких генов, поскольку полдюжины добровольцев, предоставивших ему образцы собственной слюны, в по- следнее время не принимали никаких антибиотиков. Связь между бактериофагами и устойчивостью к антибиотикам подтверждается опытами на мышах. Соберите мышиный помет до и после введения грызунам анти- биотиков. Затем секвенируйте все бактериофаговые ДНК, какие сумеете найти. Оказывается, антибиотики вызывают формирование бактериофаговых геномов, обо- гащенных генами устойчивости к антибиотикам. Способность мельчайших организ- мов, находящихся под давлением жесткого отбора, обмениваться генами напомина- ет проявление разума. Есть в этом что-то жутковатое и сверхъестественное. Ге- номы бактериофагов после лечения обогащены генами, которые помогают бактериям сопротивляться воздействию введенных лекарств. Что еще удивительнее - в таких геномах обнаруживаются гены, способствующие устойчивости к воздействию анти- биотиков, с которыми эти мыши (и их кишечные микробиомы) на самом деле нико- гда не сталкивались. Похоже, теперь мы можем по-новому отнестись к изощренным реакциям микробио- ты на наши собственные простенькие антибактериальные средства. Это подтвер- ждается еще одной недавней находкой. Обнаружилось, что прием лекарственных препаратов может укреплять сети обмена генами между бактериями и фагами, за- трагивая целый ряд других генов, влияющих на рост бактерий и колонизацию ими организма-хозяина. Складывается впечатление, что бактерия, подвергшаяся атаке антибиотика, устраивает набеги на геномы бактериофагов в поисках средств за- щиты. Иными словами, она использует фаги как своего рода хранилища генов, от- куда черпает материал, чтобы ее питание и метаболизм становились эффективнее. С другой стороны, некоторые бактериофаги сами могут являться сложнейшими орудиями для нападения на бактерий. С самого открытия бактериофагов ученые время от времени предпринимают попытки использовать их как антибактериальных агентов. С приходом антибиотиков эти усилия постепенно сошли на нет, но инте- рес к таким исследованиям вновь разгорается в наши дни, когда невосприимчи- вость бактерий к антибиотикам стала распространенным явлением. Между тем бактерии всю свою эволюционную историю подвергались воздействию бактериофагов. Наши собственные внутренние договоры с бактериями используют этот факт. Самое любопытное на данный момент открытие, касающееся фагов в на- шем кишечнике, дает представление о том, где они стремятся концентрироваться. Оказывается, их гораздо больше в слизи, покрывающей эпителий кишечника, чем где-либо еще. Подробные исследования вирусных геномов объясняют причину. Дело в том, что бактериофаги способны связываться с компонентами слизи. Обитающие здесь фаги мирно сосуществуют с бактериальным штаммом-хозяином. Они размножаются вместе с бактерией, встраиваясь в ее геном, при этом атакуют те бактерии, которые конкурируют с хозяином. Это выглядит как ингибирование бактериальной колонизации поверхности, покрытой слизью. Простые эксперименты с единичным штаммом бактериофага подтверждают эту идею. Возможно, данный эф- фект удастся применить для изменения состава бактериальных популяций. В бел- ках бактериофагов имеются участки, постоянно меняющиеся из-за мутаций бакте- риофаговых генов, и состав слизи быстро обновляется. Так конкуренция между фагами и бактериальными штаммами привела к возникновению (в ходе их совмест-
ной эволюции) ниши, помогающей усиливать способность организма-хозяина (то есть, в данном случае, человека) держать свои бактерии в узде. Ученые получают все больше данных, свидетельствующих о том, что фаги могут вовлекаться в соперничество между бактериями. Вот один пример. Enterococcus faecalis - широко распространенная кишечная бактерия с весьма многообразными штаммами. Подобно другим бактериям, она может встраивать фаги в свой геном. Штаммы, населенные фагами, выбрасывают их наружу, чтобы сокращать численность конкурентов (при колонизации безмикробных мышей). Совместная работа с фагами дает бактериям конкурентное преимущество при монополизировании богатой пита- тельными веществами среды, где они внезапно оказались. Подобного рода взаимодействия между популяциями и субпопуляциями бактерий и бактериофагов, по-видимому, постоянно происходят в кишечнике, особенно в тол- стой кишке, где плотность населения особенно высока. Большинство таких взаи- модействий до самого последнего времени оставалось непостижимым. Как показы- вает открытие одного совершенно нового для нас, но вездесущего бактериофага, мы пока не знаем всех фагов, которые могут находиться в микробиоме, не говоря уж об их функциях. Этот свежеоткрытый бактериофаг, привлекший внимание ученых всего мира в 2014 году, удалось идентифицировать, прочесывая ДНК-последовательности в по- исках вирусов при помощи новой компьютерной методики. Эта хитроумная програм- ма отмечала ДНК-фрагменты с высокой вероятностью того, что они имеют вирусное происхождение, а затем объединяла их при помощи перекрывающихся участков по- следовательности. Так удалось собрать новый, неизвестный прежде бактериофаго- вый геном. Однако бактериофаг без бактерии - лишь бездомный кусок ДНК, прячу- щийся в белковой оболочке. Данный анализ показал также, с какими типами бак- териальной ДНК обычно появляются эти фрагменты бактериофага. Это позволило исследователям предположить, что их новый фаг (названный crAssphage, от cross-assembly - «перекрестная сборка»; так именуется компью- терная методика, позволившая выявить его геном) инфицирует собой какой-то из видов Bacteroid.es - одного из бактериальных родов, обычно в изобилии пред- ставленных среди кишечной микрофлоры и играющих немалую роль при исследовании ожирения. Таким путем можно было бы показать, что какой-то фаг, воздействую- щий на целый ряд Bacteroid.es или даже позволяющий им приобретать новые гены, непременно должен участвовать во всевозможных метаболических и иммунных про- цессах, имеющих стратегическое значение для человеческого организма. Эволюция продолжается - в вашем собственном кишечнике Четко вписать вирусы (в том числе и бактериофаги) в общую картину человече- ского микробиома - задача для ученых будущего. Предварительные изыскания по- казывают , какая огромная работа им предстоит. Однако если даровать вирусам статус живых существ, то можно считать, что виромные исследования уже сейчас выявили еще одну удивительную вещь: в нашем кишечнике идет эволюция, и возникают новые виды. Пионерские исследования в этой области, проводимые под руководством Сэмюэла Майнора - постдока из лабо- ратории Фредерика Бушмана (Пенсильванский университет), включали в себя и не- которые попытки оценить, насколько стабильным может быть виром отдельного че- ловека. Для этого в течение 2,5 лет исследовали состав кала одного доброволь- ца. Регулярный ДНК-анализ вирусных генов показал, что большинство типов виру- сов, населявших кишечник испытуемого в начале эксперимента, пребывало там и 30 месяцев спустя. И хотя вирусы стремительно размножаются и быстро мутируют,
большинство из них остались в общем-то примерно такими же. Большинство, но не все. Одно семейство вирусов, Microviridae, представители которого используют короткий однонитевой фрагмент ДНК для передачи своих генов, мутировало чаще других, и его ДНК-последовательность за эти 2,5 года изменилась на целых 4 %. Некоторые из уже известных нам видов Microviridae отличаются по своим генам на 3 %, так что можно предположить, что здесь имеет место процесс, аналогич- ный видообразованию. Интересующимся биологией есть над чем поразмыслить. Воз- никновение новых видов, великий феномен, над которым столько лет бился Дар- вин, идет у нас внутри! Новые виды, пусть и мельчайшие из возможных, все вре- мя появляются в вашем кишечнике, а возможно, и на других микробиомных участ- ках. Стремительная эволюция на этом уровне идет на протяжении всего существова- ния человечества, а началась она гораздо раньше, чем появился человек. Темпы нашей собственной эволюции куда скромнее. Порой высказывают мнение, что она и вовсе остановилась. Но человек - единственное существо, которое использует культурную эволюцию как силу, меняющую и природный, и социальный мир. Как мы уже видели, она вносит существенные (и незапланированные) изменения в наш микробном. А если мы начнем намеренно его менять? Удастся ли нам его усовер- шенствовать? Пора подумать над тем, куда культурно-цивилизационная эволюция заведет наш суперорганизм в будущем. ГЛАВА 11. ПРИРУЧАЯ МИКРОБНОМ То, как складывается и поддерживается в равновесии человеческий микробном, уже само по себе словно бы готовит его к эпохальным переменам. Он эволюциони- ровал вместе с нами. Подобно другим организмам, дающим пристанище микробам, в ходе эволюции мы постепенно выработали способы поощрения нужных нам микробов (чтобы те становились нашими колонистами) и отторжения всех остальных. С тех пор как мы начали есть продукты брожения, на человеческий микробном оказывает влияние культура (в обоих смыслах этого слова). За последние 100 лет с прихо- дом бытовой гигиены, современных диет, кесаревых сечений и массового употреб- ления антибиотиков наше культурное воздействие на наш же микробном (зачастую непреднамеренное) резко усилилось. Теперь мы подготовлены к тому, чтобы применять более информированный под- ход. Он должен прийти на смену неразборчивым атакам, которые мы предпринимали «по четким медицинским показаниям», и непредумышленным воздействиям, которые на микробном оказывали наши пищевые пристрастия. Нам предстоит долгий путь. Мы - словно древние земледельцы, только что открывшие подсечно-огневой метод и размышляющие, как выращивать удобные и совершенные сорта. Впрочем, пред- ставляется вполне логичным, что накопление знаний о микробиоме должно, в ко- нечном счете, привести к разработке способов его усовершенствования. И на сей раз решать, что считать усовершенствованием, будем мы, а не микробы. Лучше отдавать, чем получать: фекальная трансплантация Самый грубый (во многих смыслах) подход - предоставить человеку микробиоту, в которой он нуждается, путем ее пересадки целиком. Некоторые кишечные забо- левания сегодня лечат именно таким способом. Это, по крайней мере, дает уче- ным некую точку отсчета: на подобную процедуру соглашаешься, когда толком не
знаешь заранее, о чем речь. Метод подразумевает использование донорского мик- робиома в виде фекалий, поэтому вызывает смешанные чувства. Дерьмо нас и от- талкивает, и чем-то завораживает15. Что ж, это и в самом деле отчаянная мера. Но сия грубая процедура все-таки способна принести кое-какую пользу. Иногда она может служить подходящим мето- дом лечения, когда против микробов нашего организма ведется настоящая химиче- ская война. Явную пользу от освежения содержимого толстой кишки при помощи чужих фекалий получают те пациенты, в кишечнике которых слишком активно пло- дится широко распространенная бактерия Clostridium difficile. Это может быть вызвано приемом антибиотика, направленного на борьбу с каким-то другим забо- леванием: антибиотики уничтожают смешанную популяцию микробов, конкурировав- шую с С. difficile и поддерживавшую количество представителей этого вида на терпимом уровне. В этом смысле мы имеем здесь дело с оппортунистической (ус- ловно-патогенной) инфекцией, как называют ее врачи. Хроническое заражение толстой кишки бактериями С. difficile - вещь страш- ная. Пациент страдает от болезненных колик, тошноты, обезвоживания, зловонной диареи. Следует быстрая потеря веса, а в особо серьезных случаях (у тех, кому достались худшие штаммы бактерии) кишечное воспаление может стать фатальным. Нормальные фекалии славятся отсутствием этой бактерии, и лечение заражения С. difficile при помощи содержимого хорошо функционирующего чужого кишечника - идея не новая. Специалисты ссылаются на всевозможные исторические прецеден- ты , вплоть до китайского чая из нечистот, применявшегося 7 столетий назад. Но метод не прижился: первая современная публикация о его использовании датиру- ются 1958 годом. Подобный подход применяли также в ветеринарии для лечения лошадей с проблемами пищеварения и коров, страдающих маститом. Сторонники ме- тода отмечают, что многие виды, от слонов до шимпанзе, поедают кал друг дру- га. Лабораторные мыши именно таким манером делятся микробиомами, если только экспериментатор не примет особых мер для борьбы с этой традиционной мышиной копрофагией. Похоже, отказ от пожирания фекалий собратьев по виду - еще одна черта, отличающая человека от большинства других млекопитающих. Однако недав- ние открытия выявили сложность устройства нашего кишечного микробиома; при этом врачам очень часто не удается вылечить пациентов с повышенным содержани- ем С. difficile. Всё это и привело к наступлению новой эры экспериментов с экскрементами. Процедура проста и (как свидетельствуют доктора, проводящие ее) довольно неприятна для тех, кто ею занимается. Можно представлять ее себе как транс- плантацию сложной экосистемы во всей совокупности, но это не первая мысль, которая приходит в голову, когда вы берете дерьмо здорового донора, разжижае- те в блендере и затем отправляете в толстую кишку реципиента при помощи назо- гастральной трубки, клизмы или колоноскопа (в зависимости от того, кто делает пересадку)16. Есть и альтернатива: например, заключить пересаживаемый матери- ал в желатиновые капсулы, которые можно глотать, однако следует как-то гаран- тировать, что они пройдут через желудок (убивающий многих микробов) и достиг- нут своего пункта назначения - толстого кишечника. Количества пересаживаемого материала не очень малы. Обычно при такой процедуре используется содержимое полудюжины шприцев на 50 мл. По предварительным данным одного исследования, Экскременты могут завораживать, отталкивать или даже забавлять нас, но следует помнить, что отделение их от основной части нашей жизни - достижение сравнительно недавнее, к тому же пока охватывающее не все население Земли. По оценкам специали- стов, сейчас около 1,8 миллиарда людей по-прежнему пользуются питьевой водой, за- грязненной человеческими фекалиями. 16 Опрос пациентов, проведенный в 2012 году, показал, что получение фекалий через назогастральную трубку - «самый непривлекательный» из существующих методов.
замороженный материал в капсулах, которые можно глотать, вроде бы дает много- обещающие результаты. Впрочем, основная часть данных пока добывается другими, более грубыми мето- дами. При всей своей неаппетитности процедура, похоже, и в самом деле работа- ет . Точные цифры получить трудно, поскольку сочетание нужных факторов - жела- ния прославиться, простоты метода, непрошибаемой мотивации (в виде чрезвычай- но некомфортного кишечного заболевания) - случается довольно редко. Впрочем, кое-кто даже решается испытать эту методику дома, как легко убедиться, набрав соответствующий запрос в YouTube. Для проведения такой процедуры в домашних условиях требуются латексные перчатки, кухонное ситечко, блендер, соляной раствор, клизмы, а также (полагаем мы) большое количество дезинфектанта. Вся- кий согласится, что донорство такого материала лучше осуществлять под меди- цинским контролем, при соблюдении стандартной методики. Так можно избежать риска заразиться от необследованного донора гепатитом или даже ВИЧ. Но пока спрос в этой сфере куда выше предложения. Положение может перемениться: сей- час появляется все больше коммерческих поставщиков таких услуг. Однако фе- кальные трансплантаты - непростой объект для государственной системы регули- рования, вообще-то созданной для работы с лекарствами или пищевыми продукта- ми, а не с материалами, которые предназначены для использования в медицинских целях, но которые в привычной классификации попадают лишь в графу «другое». Разбавление Кал Я) \\ о ^gb '■' Филь трация Гомогенизация Ввод № Капсулы Фекальная трансплантация. Между тем в медицинских журналах появляются все новые и новые сообщения об испытаниях, в ходе которых удалось добиться весьма благотворных результатов для пациентов с острым заражением С. difficile, не поддающимся лечению иными способами. У подавляющего большинства (целых 90 %) реципиентов трансплантата, которых лечили от заражения С. difficile, быстро улучшилось состояние здоро- вья, и эффект от лечения зачастую оказывался долговременным. Одно такое ис- следование, в 2013 году проводившееся в Голландии, даже пришлось прекратить: группа, получавшая фекальный материал, чувствовала себя настолько лучше, чем пациенты с заражением С. difficile, которым давали антибиотик ванкомицин, что экспериментаторы сочли неэтичным продолжать опыты с контрольной группой (не получавшей фекалий). В одной из более детальных работ позже удалось показать, что при использовании подобной методики состав микробиомного сообщества в ки- шечнике становится похожим на донорский и такие трансформации обычно стабиль- ны. Как правило, существует мало (или не существует вовсе никаких) свидетельств того, что подобные трансплантаты приносят хоть какую-то пользу при лечении
других заболеваний, предлагавшихся в качестве возможных объектов для примене- ния такой методики. Впрочем, некоторые испытания сейчас ведутся. В список не- дугов, для которых уже опубликованы данные предварительных испытаний или ана- лиза серии случаев, входят, в частности, синдром раздраженного кишечника, хронический запор, язвенный колит, болезнь Крона, метаболический синдром (синдром резистентности к инсулину), синдром хронической усталости, рассеян- ный склероз, аутизм. Воспалительные кишечные расстройства и в самом деле ка- жутся подходящими кандидатами для такого лечения, но что касается остальных, то тут пока не прослеживается особой перспективы. Среди пациентов велик спрос на эту процедуру, так что в дальнейшем она бу- дет наверняка применяться шире. Появляются поставщики трансплантата, прове- ряющие и хранящие донорский материал, высылаемый врачам по запросу. В США. среди таких поставщиков - некоммерческая организация OpenBiome, финансируемая группой ученых из Массачусетского технологического института, которых очень впечатлили результаты фекальной трансплантации, проведенной их другу. Впрочем, при более недоброжелательном рассмотрении этот метод кажется ка- ким-то глупым или, выражаясь мягче, порождением невежества: это как пытаться улучшить состояние пораженного болезнью, угнетенного кустарника, подсадив к нему в один прием целый тропический лес. Вероятно, существенного продвижения удастся достигнуть, когда мы научимся более разумно подходить к выращиванию наших микробных садов. Многие убеждены, что такое возможно уже сейчас. Доста- точно лишь несколько менее прямым путем вводить в себя нужных микробов. Речь идет о поедании пробиотиков. Но хватает ли нам знаний, чтобы с уверенностью сказать: пробиотики приносят большую пользу? От неаппетитного к аппетитному Цель использования пробиотиков - тонкая настройка микробиома, которая начи- нается при поглощении пищи, а не при ее извержении. Согласитесь: это явно бо- лее привлекательный метод. Существует великое множество пробиотических про- дуктов . Обычно в составе каждого - лишь одна или несколько разновидностей микробов. Уже сейчас такие продукты служат основой целой отрасли промышленно- сти, ежегодный оборот которой по всему миру достигает миллиардов долларов17. У этой идеи есть своя история, но резкий рост популярности таких методик про- изошел благодаря современным исследованиям микробиома. Супермаркеты и магази- ны здорового питания предлагают массу разнообразнейших пробиотиков. Те, кто серьезно относится к своему здоровью, убеждены: хорошие бактерии помогают со- хранить хорошее самочувствие. Но что конкретно делают пробиотики? Можно ли применять их в более узких целях, для выполнения задач, оптимизированных под конкретного потребителя? Мы знаем, что, по крайней мере, в одной области пробиотики действуют и если уж не являются незаменимыми, то явно оказывают благотворное влияние на чело- века. Материнское молоко обеспечивает микробами младенца, который им питает- ся; это означает, что оно - по сути первый пробиотик в нашей жизни. Собствен- но, оно содержит еще и пищу для бактерий, будущих «колонизаторов» кишечника новорожденного (мы обсуждали это в главе 5) , а значит, это одновременно и пробиотик, и пребиотик (таким термином называют пищевые продукты, способст- вующие росту бактерий, но при этом не снабжающие нас реальными микроорганиз- мами, выращенными в них специально, хотя, конечно, какие-то микроорганизмы могут в них случайно оказаться). Можно присовокупить этот факт к плюсам грудного вскармливания: и без того В 2014 году - 32,6 миллиарда.
известно, что оно, как правило, предпочтительнее искусственного. Но оценка роли пробиотиков после этой стадии жизни не столь проста и прямолинейна. Если много горячих сторонников непосредственного введения человеку нужных бактерий как для укрепления здоровья в целом, так и для профилактики или лечения како- го-то определенного заболевания. Зачастую, хоть и не всегда, такие энтузиасты предлагают вам что-нибудь у них приобрести. Крупные компании, продвигающие пробиотики (скажем, Danone), еще и активно поддерживают микробиомные исследо- вания, особенно если в этих работах задействованы пробиотики. Это не обяза- тельно приводит к искажению результатов изысканий, но компании, естественно, питают надежду, что некоторые результаты можно будет истолковать так, чтобы удалось продать побольше соответствующего товара. Такая поддержка у многих вызывает скептицизм. Кроме того, существуют песси- мисты , которые только рады опровергнуть любые заявления о пользе пробиотиков. Это долгая история, в доводах спорящих непросто разобраться, но следует иметь в виду, что апологеты пробиотиков часто придают слишком большое значение тому факту, что на их стороне сила традиций. Потребление продуктов брожения, несо- мненно , очень широко распространено: человек питался ими издавна, а во многих регионах современного мира питается ими до сих пор. Из этого многие делают вывод, будто они вносят существенный вклад в наш рацион и вклад этот - микро- бы. А значит, снижение потребления таких продуктов - еще одно безжалостное покушение современного образа жизни на нашу микробиоту. Полагают, что потреб- ление большего количества пробиотиков исцелит наш микробном (или, возможно, кишечник) благодаря восстановлению какого-то «баланса»18. Современный образ жизни действительно ведет постоянную атаку на наш микро- бном, но к этому, вероятно, не имеет отношения слишком малое потребление ква- шеной капусты или йогурта. Немногие дожившие до наших дней представители ци- вилизации охотников и собирателей не едят продуктов брожения (как, вероятно, не ели этих продуктов и их многочисленные предки). Всякий, кому захочется вы- растить у себя древний микробном, должен будет пойти до конца, то есть обра- титься к настоящей палеолитической диете19. Как только человечество стало до- бывать пищу, развивая сельское хозяйство, земледельческим обществам пришлось искать способы хранения пищи, не дающие ей портиться (скажем, после сбора урожая) в среде, где повсюду кишат микробы. Самый лучший (а часто и единст- венный) способ - гарантировать, чтобы пищу колонизировали микробы, которые изменят ее, но так, чтобы она при этом осталась съедобной. Продукты вроде сы- ра, кимчхи20, доса, соевого творога не только вкусны (иногда это суждение Характерные туманные термины, регулярно используемые этими - как их - пропробио- тическими авторами (адептами пробиотиков), скажем, Рафаэлем Келлманом, доктором ме- дицинских наук, осчастливившим человечество книгой «Микробиомная диета». Пока мы еще слишком мало знаем, чтобы прописывать такие штуки. Должен признаться: главным обра- зом именно поэтому я не стал тратить время на знакомство с данным творением. Впро- чем, мне известно, что в одной из статей того же автора предлагается диета, куда входит, помимо всего прочего, соляная кислота как один из компонентов, якобы необхо- димых нам для «возмещения нехватки желудочной кислоты и пищеварительных ферментов». Не имею ни малейшего понятия, какое отношение это может иметь к микробному, но сама идея - очень плохая. Соляную кислоту пить вредно. [Но в советские времена ее слабый раствор давали для улучшения аппетита. - прим. ред.] 19 Она может даже чем-то напоминать «палеодиету», которую сейчас так продвигают в некоторых кругах, но антропологические данные свидетельствуют, что в реальном рацио- не наших предков содержалось гораздо меньше мяса и гораздо больше листьев для жева- ния , чем вынесло бы большинство наших современников. 20 Кимчхи - квашеные овощи с острыми приправами, традиционное блюдо корейской кухни. Доса - блинчики из чечевичной и рисовой муки, традиционное для Южной Индии блюдо. В приготовлении доса задействован процесс брожения. (Прим. перев.)
можно вынести без всяких раздумий, иногда - нет); они хранятся дольше, чем их неферментированные эквиваленты. Рацион человека в современном индустриальном обществе содержит меньше продуктов брожения просто-напросто благодаря тому, что мы успели изобрести консервирование и замораживание. Приносят ли опреде- ленные пробиотики какую-то другую пользу, лучше решать при помощи исследова- ний, которые будут опираться на то, что нам теперь известно о микробиоме, а не на какие-то бездоказательные обобщения, основанные лишь на том факте, что в прошлом, видите ли, много народу ели такие продукты. В большинстве случаев проведено слишком мало исследований, чтобы с уверен- ностью выносить суждения о безусловной пользе или безусловном вреде подобных продуктов. Эксперименты с пробиотиками дают кое-какие впечатляющие результа- ты, однако, на основании этих данных пока не удается выстроить убедительное доказательство полезности регулярного использования таких продуктов для под- держания здорового состояния микробиома. Не удается даже определить, какие виды продуктов в этом смысле наиболее перспективны. Бактерии для «здорового румянца»? А вот открытие из тех, что сразу отправляют читателя в магазин здорового питания: «Недавно показано, что добавление пробиотических бактерий в корм по- жилых мышей быстро возвращает им юную живость, характеризуемую толстой глян- цевитой кожей, пышной шерстью, а также улучшением репродуктивной функции». Звучит неплохо. Можно мне немного вашего средства? Но это не рекламное объявление, а цитата из аннотации научной статьи. Веду- щий автор, Сьюзен Эрдман из Массачусетского технологического института - са- мый страстный адепт пробиотиков из всех, каких мне доводилось встречать в на- учной среде. Впрочем, ее вера в их возможности основана на проводившихся ею многолетних исследованиях воспалительных реакций и онкологических заболева- ний. В процессе этих работ вырос ее интерес к изучению воздействия бактерий на иммунные клетки, и появилась серия экспериментов, в ходе которых мышей кормили йогуртом с добавлением хорошо известного штамма пробиотических бакте- рий - Lactobacillus reuteri. Результаты оказались поразительными. По сравнению с мышами, придерживавши- мися обычной лабораторной диеты, едоки пробиотиков, можно сказать, демонстри- ровали «здоровый румянец», то есть более пушистый и блестящий мех. Когда экс- периментаторы обрили спинку некоторым мышам, у пробиотической группы снова полностью отрос мех, а каждый зверек из контрольной группы по-прежнему щего- лял проплешиной. Этим видимым эффектам сопутствовали другие изменения, в том числе утолщение кожи и слизистых оболочек, а также улучшение в механизмах контроля воспалительных процессов. Эти воздействия оказались слабыми: пробио- тик не проявил очень уж заметного влияния на микробную экологию. Однако, как подытоживает Эрдман, он всё же «перепрограммирует весь организм своего хозяи- на» . Рассказывая о своих экспериментах на конференции в британском Кембридже, Эрдман показывала множество фотографий мышей. Зверьки выглядели до отвращения здоровыми. Всем явно хотелось получить ответ на один вопрос не очень-то науч- ного свойства, так что во время перерыва, когда пили кофе, к ней выстроилась небольшая очередь желающих узнать: сама-то она принимает L. reuteri? - Прини- мает , принимает. Подозреваю, что и я принимал бы, доведись мне делать подобные эксперименты. Результаты их показались еще более убедительными, когда один важный класс Т- лимфоцитов, взятых у мышей, которых кормили пробиотиком, ввели мышам с нор- мальным рационом, но без собственных лимфоцитов. Мыши отреагировали так,
словно получили пользу от пробиотика (который они на самом деле не принима- ли) , - таким же утолщением кожи и более блестящим мехом. Какой вывод из этого следует? Мышам, похоже, действительно идет на пользу этот подробно описанный пробиотик. С другой стороны, работу проводили в лабо- ратории, где отлично разбирались во всевозможных методах молекулярного и кле- точного анализа, необходимых для того, чтобы получить более четкую картину причин этих эффектов. Дополнительные эксперименты позволили предположить, что ключевую роль здесь играет целый ряд взаимосвязанных механизмов контроля им- мунной системы и гормональной регуляции (в том числе и регуляции содержания окситоцина). Возможно, данная система лишь при помощи этой бактерии достигает состояния, благодаря которому мыши становятся здоровее именно по таким (впол- не зримым, что для нас весьма удобно) параметрам? Думаю, все-таки нет. Будет ли эта штука работать у человека? Мы пока не знаем. А если вы уже и без того сравнительно здоровы, может ли она как-то изменить ваше самочувствие? Опять же пока неизвестно. И тут возникает серьезный вопрос. Удачная ли это вообще мысль - эксперимен- тировать с L. reuteri, которая продается чуть ли не во всех лавочках здорово- го питания? (Иногда в виде средства Cardioviva, которое якобы снижает содер- жание холестерина, тем самым помогая сердечникам. Так что штамм, похоже, до- вольно-таки гибкий.) Не уверен. У многих людей (вероятно, у большинства) L. reuteri и без того содержится в кишечнике. Это его обычный житель. Данная бактерия имеется даже в материнском молоке, а значит, новорожденные получают первую ее дозу естественным путем. Пользователи пробиотических капсул разме- щают в Сети восторженные отзывы, но обычно сообщают лишь, что прием этого средства способствует пищеварению и регулярному опорожнению кишечника. Ни единого упоминания о невероятно привлекательной коже и роскошной шевелюре! У меня, к счастью, и так наблюдается регулярный стул, так что пока я, пожалуй, воздержусь от приема этого средства. Впрочем, связь с такими впечатляющими результатами (пусть и полученными лишь в ходе опытов на мышах) все-таки выделяет L. reuteri среди других про- биотиков. Как и то, что данный пробиотик можно принимать в виде капсулы, ко- торая защищает его во время путешествия через желудок. Как и то, что средст- во, вероятно, содержит именно тот штамм, который указан на этикетке. Не все пробиотики таковы. Большинство подобных продуктов, имеющихся на рын- ке, просто создают некое общее впечатление. Зайдите на сайт крупного произво- дителя таких продуктов, сбываемых в огромных количествах (того же Danone), и вы увидите массу заявлений о том, что хорошее пищеварение, микробный «баланс» и «иммунное здоровье» могут достигаться путем регулярного приема йогурта Actime1, но реальной науки вы там почти не найдете. Возможно, это связано с судебным иском, предъявленным компании вскоре после запуска Actimel в широкий оборот: она рискнула сделать более конкретные заявления, подвергшиеся масси- рованной критике. Теперь она предпочитает сухо уведомлять вас: продаваемое средство содержит патентованную живую культуру Lactobacillus casei в придачу к обычным йогуртопроизводящим бактериям Lactobacillus delbrueckii и Strepto- coccus thermophilus. Две последние вы можете получить из почти любого потреб- ляемого вами «живого» йогурта. В сущности, товар продается дороже, поскольку в нем содержится широко разрекламированная бактерия. Но оправдывают ли повы- шение цены те дополнительные преимущества, которые бактерия якобы дает? Меня пока не убедили. Ситуация вполне типична для пробиотиков, имеющихся сегодня в широкой прода- же . В большинстве из них по-прежнему используется лишь небольшое число штам- мов, полученных еще до того, как мы существенно расширили свои знания о мик- робиоме. Отбор этих штаммов проводился еще в 1930-е годы или даже в начале 1900-х, когда Илья Мечников развивал свои теории. Почти все они - Lactoba-
cilli или Bifidobacteria. Эти бактерии обычно не очень-то представлены в ки- шечнике. Впрочем, те, что там все-таки есть, предпочитают жить на поверхности его слизистой оболочки, так что вполне возможно, что они оказывают более сильное влияние на иммунную регуляцию, чем можно предположить по их процент- ной доле в микробиоме. Долгая история их применения как бы заверяет нас, что вреда они нам не при- чиняют. К сожалению, мало что свидетельствует об их пользе. Промышленности они по душе, поскольку легко культивируются, хорошо себя чувствуют в кислот- ных продуктах вроде йогурта и не очень повреждаются в процессе усвоения пищи. А вот благотворно ли они действуют на нашу пищеварительную систему - вопрос отдельный. Возможно, вы получите такую же пользу, избрав «дружественную для микробиома» диету. Эта довольно простая штука напоминает один из вариантов пресловутой «здоровой диеты», о которой нам уже все уши прожужжали. Хотя при- держиваться этих рекомендаций не так-то просто: следует избегать продуктов, подвергшихся технологической обработке (стерилизации, пастеризации и т. п.), не употреблять слишком много мяса, однако стараться есть побольше свежих фруктов и овощей. Некоторые из них, в том числе зелень, бобовые и артишоки, могут оказаться особенно эффективными для поддержания микробиома в нормальном рабочем состоянии. Возможно, для этого нужно стараться регулярно употреблять и какие-то ферментированные продукты - неважно, йогурт, сыр, кимчхи или ква- шеную капусту. Пока же мы ждем новых исследований других видов бактерий, которые могут служить пробиотиками. Мы уже представляем себе, сколько видов живет в нашем кишечном тракте. Наверняка в качестве пробиотиков годится еще много различных видов бактерий, если только их можно культивировать искусственно. Следует проводить тщательные испытания. Вполне очевидно, что эти тесты должны быть достаточно представительными, чтобы удалось выявить любой положительный эф- фект и при этом опираться на данные по корректно подобранным контрольным группам. Однако следует обращать особое внимание на то, что именно тестирует- ся. Удачный пример здесь - один пробиотик, который действительно приносит от- лично задокументированную пользу. В книге «Микробы хорошие и плохие» Джессика Снайдер Сакс справедливо отмечает коммерчески успешный штамм Lactobacillus rhamnosus, впервые выделенный из образцов биоматериала человеческого кишечни- ка в 1985 году. Штамм называют L. rhamnosus GG - в честь его двух первооткры- вателей, Шервуда Горбаха и Барри Голдина из Университета Тафтса, которые на- деялись , что бактериальный изолят, полученный из кишечника, может стать более подходящим источником пробиотиков, нежели штаммы, имеющиеся в молочных про- дуктах . Так оно и вышло: новый изолят оказался эффективным колонизатором и полезным подспорьем при профилактике диареи и воспаления, вызываемых гастро- энтеритом. Сакс, писавшая свою книгу в 2007 году, считала, что это «наиболее тщательно изученный из современных пробиотиков». Разумеется, данный факт не преминули использовать в рекламной кампании торговцы соответствующим пробио- тическим средством, получившим название Culturelle. Бактерии полны сюрпризов. В 2009 году Матти Канкайнен и его коллеги по Хельсинкскому университету сравнивали геном этого штамма с геномами похожих бактерий. Они обнаружили, что Lactobacillus rhamnosus GG несет в себе неожи- данный кластер генов, помогающий этой бактерии выращивать длинные тонкие от- ростки, торчащие наружу из ее клеточной стенки. Эти «пили» (фимбрии, ворсин- ки) , состоящие главным образом из белка и адгезионных молекул на конце, рань- ше наблюдали только у патогенных бактериальных штаммов. Такие отростки помо- гают бактериям заражать организм. Эксперименты с L. rhamnosus GG позволяют предположить, что фимбрии помогают микробам прикрепляться к слизи кишечника и стимулировать иммунную систему организма-хозяина. Теперь мы знаем и то, что
существуют мутанты, не создающие ворсинок, и этих мутантов довольно легко «вырубить». Так что поставщики коммерческих продуктов должны предварительно проверять их, чтобы установить, нет ли у бактерий, которых они выращивают, этих важнейших довесков; а если есть, то переживут ли они обработку в пищева- рительной системе. Их структуру и свойства продолжают выяснять. Возможно, ко- гда-нибудь нам вообще предложат продукт, содержащий очищенные компоненты са- мих ворсинок. Оптимальный пробиотик трудно выявить еще и из-за того, что его потенциаль- ные преимущества, скорее всего, будут создаваться комбинациями различных бак- терий . Предвестники пробиотиков будущего существуют уже сейчас. Их применяют для домашней живности, особенно для кур. Работы по профилактике заражения кур микроорганизмами Salmonella (такая профилактика помогает эффективнее обере- гать яйца от колонизации этими бактериями) позволяют предположить, что, побу- ждая другие бактерии (обычно имеющиеся у кур) заселять кишечник цыплят, мы тем самым помогаем остановить виды, которые запускают процесс пищевого отрав- ления. Результат - PREEMPT™, средство, содержащее 29 бактериальных штаммов и лицензированное Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых про- дуктов и медикаментов США. в 1998 году как профилактический препарат для толь- ко что вылупившихся цыплят. Можно давать им гранулы, можно даже опрыскивать их этим бактериальным супом; при любом варианте обработки их кишечник заселят здоровые бактерии, а не вредоносные. Некоторые компании разрабатывают схожие препараты для других сельскохозяй- ственных животных и не видят причин, почему бы этот принцип не применить и к людям. Эндрю Серазин из американской биотехнологической компании Matatu реко- мендует представлять микробном как «своего рода компьютерную программу», ко- торой можно делать апгрейд и ставить патчи. Первые колонисты-бактерии, посе- ляющиеся в кишечнике новорожденного младенца, являются, по его словам, «ре- сурсом развития». А значит, возникает серьезный вопрос: можно ли, в раннем возрасте прививая ребенку консорциум микробов определенного состава, гаранти- ровать заранее просчитанное развитие его системы? Представим себе будущее, в котором родители поят своего младенца коктейлем из пробиотиков, чей состав специально подогнан под нужды конкретного ребенка. Переход к широкому коммерческому использованию таких продуктов неизбежно по- влечет за собой ряд препятствий. Если вакцина сделана на основе бактериальных штаммов, полученных у людей (по-видимому, здоровых), то биотехнологическим предпринимателям трудно будет получить на нее патент. (Предприниматели очень любят получать патенты, ибо те увеличивают прибыль.) И даже если его все-таки удастся оформить, в мире все равно столько похожих бактериальных штаммов для всех желающих, что не потребуется особой биологической смекалки, чтобы этот патент обойти. Контроль производства препарата, где могут содержаться десятки бактериальных видов, станет кошмаром для компаний, которые рискнут выпускать подобные средства. Между тем таких процедур не избежать, иначе не получить необходимого одобрения органов регулирования. А общественное признание про- стеньких пробиотиков (главным образом в пищевых продуктах) - еще не гарантия того, что людям понравится идея накачивать своего ребенка бактериями, чтобы помочь ему расти крепким и здоровым. Следует ожидать, что пока биотехнологи- ческие компании сосредоточатся на применении своих методик только в сельском хозяйстве. Назад в экосистему Чем глубже погружаешься в изучение пробиотиков и перспектив вакцинирования полезными бактериями, тем больше кажется, что основную работу по выяснению
того, что же могло бы давать реальные преимущества, еще только предстоит вы- полнить . То же самое происходит, если взглянуть на применение пробиотиков для лечения пациентов, кому они уж точно должны принести благо. Те случаи, когда доктора заявляют, что удалось добиться реальных преимуществ, все-таки остают- ся спорными. Где множественные испытания, там и противоречивые результаты. Делая обзор большого количества таких работ, можно сделать самые разные выво- ды - в зависимости от того, какие работы выбраны. Это не очень-то обнадежива- ет . Самый известный пример в этом смысле - использование пробиотиков для профи- лактики, связанной с присутствием С. difficile диареи у пациентов, которым давали антибиотики. Систематические обзоры (скажем, опубликованный авторитет- ной организацией Cochrane Collaboration21 в 2013 году) обычно заключают, что пробиотики способны приносить какую-то пользу. Обзор, сделанный специалистами Cochrane Collaboration, основывался на 23 испытаниях, проведенных по методу случайной выборки с контрольной группой. Результат был таков: среди участво- вавших в эксперименте взрослых и детей, принимавших антибиотики для борьбы с заражением С. difficile, у 5,5 % (в общей сложности) по-прежнему проявлялась диарея, связанная с присутствием этой бактерии; при использовании пробиотиков этот показатель падал в среднем до 2 %. Однако это не всех убеждает. Возможно, результаты исследований сопоставля- лись некорректно. В этих работах используются различные пробиотические штаммы бактерий и различные режимы лечения. Проведенное затем в Южном Уэльсе и Севе- ро-Западной Англии широкомасштабное исследование 3 тысяч пожилых пациентов не выявило почти никаких изменений в заболеваемости диареей, вызванной С. difficile, у тех, кому давали пробиотик из смешанных штаммов. Каков же лучший рецепт на данный момент? Подождем результаты других, более тщательно органи- зованных тестов. Тут время вернуться к более узкой группе больных - тех, кто страдает от са- мых тяжелых влияний С. difficile. Применение метода фекальной трансплантации в случаях, когда другое лечение не приносит улучшений, можно считать противо- положной крайностью по сравнению с применением пробиотиков: при фекальной пе- ресадке мы вводим больному не один вид бактерий, а целую экосистему. Исследо- вание кишечного микробиома как экосистемы позволит внести в этот метод не- сложные коррективы. Почему? Фекальная трансплантация - подход настолько грубый (хотя иногда и эффективный), что почти любые его изменения будут казаться усовершенствова- ниями с самых разных точек зрения. Еще одна причина в том, что кишечный мик- робном представляет собой экосистему, которую можно в лабораторных условиях поддерживать в подобии нормального состояния, если вы четко понимаете, что делаете. Это понимает, например, Эмма Аллен-Варко из Гельфского университета в Онта- рио . Она исходит из того, что некоторые заболевания связаны с возмущениями в микробной популяции кишечника. Как я уже упоминал в главе 8, для таких возму- щений существует медицинский и общенаучный термин «дисбиоз». Однако, по мне- нию Ал лен-Варко, само по себе это не очень-то помогает в исследованиях, ибо «никто толком не знает, что это такое. Нам нужно заглянуть внутрь этого чер- ного ящика». Каким образом? Можно попытаться соорудить собственный «черный ящик» - точно такой же или похожий. В лаборатории Аллен-Варко применяется модель нижних участков кишечной экосистемы, представленная в виде серии связанных между со- Созданная в Великобритании международная некоммерческая организация, занимающаяся подготовкой и распространением систематических обзоров медицинских методов и их воз- действия на человека. (Прим. перев.)
бой хемостатов. Систему назвали Robogut («Робокишечник»). Эта установка - че- реда химических сосудов, соединяющихся друг с другом. В них поступают нужные питательные вещества. За сосудами ведется постоянное наблюдение. Всё сооруже- ние занимает примерно шесть футов лабораторного стола и, по словам Аллен- Варко, «может несколько недель подряд поддерживать существование целой мик- робной экосистемы кишечника». Robogut. На выходе, как нетрудно предугадать, получается непривлекательная коричне- вая жижа. Аллен-Варко предпочитает именовать ее жидким золотом. Систему ис- пользуют, в частности, чтобы лучше разобраться в том, какие микробы входят в состав здоровой кишечной микрофлоры. Как и фекальная трансплантация, экспери- менты группы начинаются с отбора пробы донорского кала. Но установка позволя- ет делать с этими пробами невиданные вещи. Например, пробы, взятые у разных доноров, можно смешивать и затем видеть, какие микробы будут преобладать в смеси, когда система достигнет стабильного состояния. Если микробная экоси- стема одного человека, в конце концов, доминирует над экосистемой другого, такой факт заслуживает дальнейшего анализа. Главная идея здесь состоит в том, чтобы упростить процедуру терапевтических прививок кишечными микробами. В то же время такой подход позволяет избежать чрезмерного упрощения. Всё начинается с того, что вполне можно счесть жизне- способными популяционными смесями (они вырабатываются реальным кишечником). «Экология учит нас: не всегда можно тупо взять каких-то микробов, которые ни- когда не играли вместе, и ждать, что они образуют экосистему», - замечает Ал- лен-Варко. Ее хемостат уже дал возможность получить похлебку старательно подобранного состава, пригодную в качестве замены для целого фекального трансплантата. Пробу, взятую у здорового донора, свели к 70 бактериальным штаммам, выращен- ным с помощью искусственного культивирования. Тридцать три из них отобраны как перспективные кандидаты для формирования упрощенной экосистемы. Идея подобного применения микробной смеси известного состава не так уж но- ва. Еще в 1989 году пробовали на дюжине больных, страдавших заражением С.
difficile, и смесь эта работала хорошо, но исследование не получило развития. Теперь же, подчеркивает Аллен-Варко, мы внесли в методику принципиальное из- менение, «позволив природе заниматься предварительным отбором исходных ресур- сов для нашей экосистемы». Тридцать три отобранных штамма действительно образовали стабильное сообще- ство в «Робокишечнике», и та же смесь культивированных бактерий позволила вы- лечить двух больных, зараженных С. difficile и не реагировавших на другое ле- чение. Впрочем, канадские власти вскоре запретили клиническое использование новой смеси. Пока они размышляют над тем, какие меры требуются для законода- тельного и административного регулирования таких процедур. Сейчас, когда я пишу это, вопрос остается нерешенным. Бюрократам от медицины еще долго предстоит ломать голову над тем, как регу- лировать применение микробных методик такого рода (даже если речь не идет о непосредственном введении пациенту реальных фекалий). Они не очень-то привык- ли иметь дело с такой «микробной» терапией. Должна ли каждая новая смесь про- ходить отдельную сертификацию, которая подтвердит, что данный препарат приго- ден для использования людьми? И кто будет ее осуществлять? Можно ли утвер- ждать наверняка, что сложная смесь размножающихся бактерий не изменит свой видовой состав? Если систему законодательного и административного регулирова- ния, разработанную для того, чтобы гарантировать безопасность лекарств и пи- щевых продуктов, начать применять к таким средствам (а пока этого, кажется, не избежать), то соответствующий процесс согласования процедурных вопросов наверняка будет весьма длительным и неспешным. Однако упомянутое нами крошечное исследование получило широчайшую огласку отчасти из-за того, что лаборатория решила назвать свой проект RePOOPulate (изобретательно включив одно из английских слов, означающих «кал», в состав глагола, означающего «заселять заново»). О нем сообщил (обычно вполне чинный) журнал Scientific American под бессмертным заголовком «Ученые научились про- изводить искусственное дерьмо». Аллен-Варко считает всю эту шумиху свидетель- ством правильности основного принципа новой терапии, которую она именует Те- рапией микробными экосистемами (ТМЭ) (Microbial Ecosystem Therapeutics, MET). Она мечтает, что когда-нибудь любой врач, получив в свое распоряжение «целый спектр экосистем», сумеет выбрать из них одну - ту, которая больше всего под- ходит его пациенту. Работа, которая на данный момент проведена Аллен-Варко и ее коллегами, - лишь маленький шажок в этом направлении, но уже сейчас есть все основания полагать, что в будущем такая терапия возможна. Наш будущий микробном А ныне проверяются другие возможные варианты, которые позволили бы заменить полную фекальную трансплантацию каким-то другим методом обеспечения пациента нужными бактериальными консорциумами. Так, в одном из совсем недавних иссле- дований 15 пациентам давали новый продукт, содержащий 15 штаммов бактерий, но в виде спор, помещенных в капсулы, а не в виде живых клеток. Вполне вероятно, что в будущем мы сможем сами изменять наши многообразные сопутствующие экоси- стемы (экосистемы-компаньоны) так, как нам нужно. Ученые уже столько узнали о том, как они устроены и какую важную роль могут играть, что недостатка к эн- тузиастах, вовсю рассуждающих о том, какую форму могли бы принять такие изме- нения , сегодня нет. Давайте же завершим эту главу самыми вольными умозрения- ми, правда, сделав оговорку: для реализации большинства таких изменений ско- рее всего потребуются даже не годы, а десятилетия. Не сомневаюсь, что человеку, в конце концов, захочется по-настоящему ис- пользовать свой микробном. Некоторые области такого применения будут вполне
будничными: для профилактики кариеса (уже сейчас можно попробовать воспользо- ваться пробиотической жевательной резинкой), дерматита (при помощи пробиоти- ческого крема) или угревой сыпи. Еще один вариант - подмышечная микробная трансплантация (она уже в наши дни проходит испытания). Метод придуман для того, чтобы помочь несчастным обладателям зловонных подмышек, пересаживая им кожные бактерии тех, чье тело издает более терпимый запах. Одна из причин ус- тойчивости такого аромата - в том, что обычные антиперспиранты призваны мас- кировать запах, издаваемый бактериями, а не устранять его. Крис Калверт из Гентского университета вообще обнаружил, что применение антиперспирантов ско- рее даже увеличивает количество Actinobacteria, являющихся основными генера- торами телесных запахов. Калверт, даже обзаведшийся сайтом drarmpit.com («Доктор Подмышка»), сейчас экспериментирует с методиками пересадки бактерий в попытке уменьшить резкий подмышечный запах. Впрочем, результаты этих опытов пока не опубликованы. Вот-вот должны появиться другие, менее обыденные варианты применения моди- фицированной микробиоты. Мы пока не можем точно сказать, насколько экзотиче- скими они будут, но кое-какие намеки на будущее развитие этих методов можно уловить уже сейчас. В сегодняшние СМИ каждый день попадают материалы, где обсуждают плюсы и ми- нусы той или иной диеты, того или иного режима физических упражнений. Возмож- но, вы, как и я, пытаетесь извлечь какой-то общий смысл из всех этих заявле- ний и следовать каким-то из рекомендаций; вероятно, вы им уже следуете или планируете вскоре начать это делать. Иными словами, нас всячески убеждают, что мы способны поддерживать собственное тело в более или менее нормальном состоянии. Нельзя сказать, что мы не слышим этого призыва. Конечно, мы пред- почли бы всегда оставаться здоровыми - или, по крайней мере, замедлить свое неизбежное физическое разрушение. Наша реакция на такие призывы как раз и поддерживает многомиллиардную индустрию, производящую и продающую витамины, пищевые добавки, здоровое питание, учебники диеты и тренажеры для упражнений. Другая ветвь индустрии средств для самостоятельного поддержания хорошего состояния обслуживает наше желание выглядеть привлекательно и модно (или, в моем случае, хотя бы более или менее прилично) . Она тысячами тонн выпускает всевозможные парфюмы, восстановители волос и косметику. Если вы хотите пойти дальше и превратить свое тело в произведение искусст- ва, к вашим услугам самые разные заведения - от ближайшего салона татуировки и пирсинга до самой дорогостоящей клиники косметической хирургии. А может быть, вам захочется испробовать на себе новые и старые препараты, обещающие все на свете - от измененного состояния сознания и улучшения сексуальных воз- можностей до простой способности дольше не спать, чтобы лучше освежить свои знания накануне экзамена. Так или иначе, по крайней мере, некоторые наши современники готовы приме- нить к себе любую технологию, какая только доступна потребителю в этой сфере. На сегодняшнем языке такие технологии можно обобщающе назвать биохакерством. По мере того как мы свыкаемся с мыслью, что наше тело представляет собой суперорганизм, поиск новых путей оптимизации или усовершенствования всех кле- ток, входящих в состав такого суперорганизма, ведется все активнее и серьез- нее. Рынок пробиотиков уже сейчас предлагает товары для тех, кто хочет до- биться в своем кишечнике самой лучшей популяционной смеси из возможных. Мы применяем все более изощренные и избирательные подходы к управлению мик- робиомом. И тут возникает ключевой вопрос: скоро ли мы обратимся к генетиче- скому манипулированию обитателями микробиома? В нашем распоряжении уже не первое десятилетие имеется технология изменения генов. Между прочим, ее нача- ли применять как раз на бактериях. Процветающая ныне биотехнологическая про- мышленность демонстрирует эффективность таких методов. Возможно, нас ждут
микробы, специально выращенные для того, чтобы жить в нашем организме? Как вам такая перспективка? В каком-то смысле - вроде бы неплохо. Мы с большой осторожностью относимся к генетическому модифицированию, непосредственно направленному на усовершен- ствование нас самих. (Ах, евгеника! Ах, игра в Господа Бога!) Для проведения экспериментов на человеческих клетках требуются серьезные медицинские резоны, не говоря уж о том, что нужно соблюдать бесчисленные административные предпи- сания . Но такие ограничения вряд ли коснутся бактерий22. Мы знаем, как управляться с их ДНК, и мы знаем, что внутри у нас живет несметное множество бактерий. Так что вполне логично предположить: первый широко распространенный метод применения генетического модифицирования к человеку будет ориентирован не на собственные наши клетки, а на другие компоненты нашего суперорганизма - наших спутников-микробов. Уже предпринимались попытки создать измененные микробы для использования за пределами кишечника. Например, сейчас можно генетически модифицировать Streptococcus mutans так, чтобы он по-прежнему заселял полость нашего рта, в особенности поверхность зубов, но больше не делал молочную кислоту из сахара. Результат: никакого кариеса. Есть довольно убедительные подтверждения, что такой подход работает. Однако полномасштабные испытания пока не начинаются из-за решения Управления по са- нитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. В этой почтенной организации сочли, что такие испытания станут полномасштабным экс- периментом в области генной инженерии. И хотя это не «человеческая» генная инженерия, результаты эксперимента планируется применить к людям, а общест- венный климат в этой сфере за последние годы существенно изменился из-за уг- розы биотерроризма. Когда первая научная группа, предложившая серьезный экс- перимент по проверке средств для профилактики кариеса при помощи генетически модифицированных микробов, вынесла свой проект на суд Управления, этот новый бактериальный штамм немедленно отнесли к категории потенциального биологиче- ского оружия. Прошло несколько лет. Компания, которую эти исследователи основали еще в начале 2000-х, по-прежнему описывает данный продукт на своем сайте, но пока нет никаких признаков того, что он поступит на рынок. Возможно, более удачный вариант - жидкость для полоскания рта, содержащая определенный антимикробный пептид, способный уничтожать S. mutans, не причиняя вреда остальным компонен- там орального микробиома. Все та же компания, где генетически модифицируют S. mutans, вместо того чтобы пытаться совсем избавиться от этой бактерии, продает оральные пробиоти- ки для людей и домашних животных (если хозяин животного захочет порадовать своего питомца таким средством). Законодательные и административные ограниче- ния (по крайней мере, в США) не позволяют педалировать тему здоровья при про- движении пробиотиков в качестве пищевых продуктов, так что основной упор в рекламе делается на косметический аспект (даже для домашних животных). Один раз в день посыпайте вашего пса патентованным порошком из трех микроорганиз- мов или добавляйте это же средство в кошачий корм - и ваш зверь будет демон- стрировать куда более завидное здоровье, чем прежде, а зубы у него станут еще белоснежнее. Может быть, по мере того как такие товары будут становиться более знакомыми широкому потребителю, удастся преодолеть барьеры на пути более активного при- В середине 2014 года опубликовано первое сообщение о перепрограммированных бакте- риях, выращенных в кишечнике мышей. Авторы недвусмысленно заявляют, что их ближайшая цель - использовать эти бактерии в человеческом организме.
менения генетически модифицированных организмов? Или такие инициативы по- прежнему будут вязнуть в трясине административных установлений? Возможно, мо- тив «помогу себе сам», лежащий в основе потребления значительной доли здоро- вого питания и пробиотиков, удастся перенести и в область домашних генетиче- ских манипуляций, ведь уже в наши дни эта технология сравнительно доступна. То, что мы в 1970-1980-е годы приучились называть генной инженерией, теперь именуется синтетической биологией. А значит, производство новых организмов для реализации «человеческих» проектов (то есть проектов, напрямую направлен- ных на усовершенствование человека и/или его состояния) - это теперь лишь во- прос техники? Тут есть крупица истины, во всяком случае, применительно к бак- териям; специалисты по синтетической биологии (назовем их биологами-синтети- ками) разрабатывают все новые и новые стандартизированные «биокирпичики». Из таких строительных элементов можно постепенно сложить общий для всех желающих набор, который позволит конструировать микробов с ДНК-модификациями, специ- ально предназначенными для выполнения конкретной задачи. Такие задачи могут быть самыми разными. Подход больше напоминает тот, что свойственен хакерам или разработчикам программ с открытым кодом, чем методы молекулярных биологов старой школы (хотя среди них всегда существовала традиция делиться друг с другом бактериофагами и штаммами Е. coli). Здесь сталкиваются две противоположных тенденции, что создает почву для конфликтов. С одной стороны, сообщество биохакеров заинтересовано в том, что- бы использовать инструменты молекулярной биологии (в числе прочих) для реали- зации собственных проектов. На странице Википедии, посвященной биоэнтузиа- стам, работающим в Лондонском хакерском пространстве в Хакни (да-да!), сказа- но : «И эта сфера, и сообщество тех, кто в ней задействован, постоянно растут, как растет способность любителей делать самые удивительные вещи». С другой стороны, составление универсального набора для манипуляции ДНК с целью изменить гены кого бы то ни было, даже просто нескольких бактерий, мо- жет привести к вам в дом оперативную антитеррористическую группу в защитных костюмах, готовую выбить дверь и предъявить ордер на ваш арест и конфискацию вашей домашней лаборатории. Тут есть любопытный поворот. Возможно, такая забота о безопасности ускорит развитие лабораторий, которые открыто действуют в университетских кампусах, а не таятся где-то в глухих кварталах. Биолог-синтетик Джефф Тейбор занимается в Университете Раиса (штат Техас) созданием штаммов Е. coli, которые когда- нибудь смогут, к примеру, обнаруживать метаболические изменения в кишечнике, откликаясь на них синтезом веществ, способствующих профилактике ожирения. Фантазия? Управление военно-морских исследований США. явно считает иначе. Не- давно оно выделило грант в размере полумиллиона долларов на поддержку этой работы Тейбора. Е. coli, эта неутомимая рабочая лошадка, сейчас является главным объектом для биологов-синтетиков; такие исследования требуется начинать с чего-то ши- роко распространенного и неплохо изученного. Поэтому и работы над возможным приложением подобных изысканий к человеческому организму фокусируются в ос- новном на том, что может сделать одна бактерия, а не на (к примеру) изменении всей структуры микробного населения кишечника. Впрочем, даже работа с одной бактерией порождает некоторые амбициозные идеи. Пока они касаются главным об- разом применения таких исследований в здравоохранении. Джон Марч из Корнелл- ского университета предполагает: возможно, мы сумеем добиться, что при необ- ходимости Е. coli будет подавать сигналы стволовым клеткам кишечника, чтобы те в процессе созревания превращались в клетки, вырабатывающие инсулин. Это могло бы стать своеобразной компенсацией при уменьшении числа островковых клеток в поджелудочной железе. Ученый подчеркивает, что принцип здесь используется общеприменимый. Не по-
мешает процитировать сайт его лаборатории, чтобы получить кое-какое представ- ление о размахе амбиций биологов-синтетиков. Марч и его коллеги стремятся «разработать кассеты модульной экспрессии, которые будут реконфигурировать определенные микроорганизмы, чтобы те проводили безопасный и эффективный син- тез внутри млекопитающего-хозяина». И далее: «Мы превращаем энтеробактерии в эффективные клеточные фабрики in vivo23, откликающиеся на определенного рода молекулярный дисбаланс синтезом необходимого корректирующего вещества-лекарства. Для всех подобных методов клеточной терапии необходимо точное определение содержания молекул, на кото- рые направлено воздействие применяемых микроорганизмов, беспроблемное сосуще- ствование таких микроорганизмов с организмом-хозяином и достаточный уровень регулируемой экспрессии генов». Иными словами, они надеются перестроить бак- терии так, чтобы те могли чувствовать, когда внутри у вас что-то не так, вы- рабатывать нужное лекарство и доставлять его в нужное место, и все это - в одной самоподдерживающейся клеточной упаковке. У вас смелые планы, ребята! Амбиции ученых могут оказаться еще масштабнее, если расширить определение терапии. Представьте себе нетипичный случай: чей-то кишечный микробном ока- зался заселен пивоваренными дрожжами. Результат: «синдром аутоферментации», при котором потребление продуктов, содержащих сахар или крахмал, приводит к интоксикации алкоголем в процессе пищеварения24. Сообщается о подобных случа- ях необычно обильного роста дрожжей внутри человека после приема мощных доз антибиотиков или вследствие подавления иммунной системы. Однако мы уже знаем, что при обработке организмом многих лекарств играет важную роль нормальный микробном. Может быть, удастся его модифицировать, чтобы он при необходимости не только обрабатывал, но и вырабатывал лекарства? Возможно, первые сторонни- ки такого метода найдут в себе смелость выпить бактериального коктейля, преж- де чем отправиться на вечеринку. А прибыв туда, лишь пригубить напитки, кото- рые требуются их новым микробам для того, чтобы ввести хозяина в состояние экстаза. Некоторые уже сейчас с большим энтузиазмом проводят самодеятельные эксперименты, чтобы, не нарушая законов, достичь наркотического опьянения. А представьте, что на рынке появится комбинация вполне легального пребиотика и микроба, который метаболизирует его во что-то более интересное с фармакологи- ческой точки зрения. Как власти будут регулировать такие вещи? А ведь подоб- ные изобретения повлекут за собой определенные последствия. Снаружи внутрь Для тех, кому не хочется допускать модифицированные бактерии на микробную вечеринку, постоянно проходящую у нас в кишечнике, есть и другие методы. Ко- нечно, полная фекальная трансплантация никогда не взлетит на вершину хит- парада, но возможны способы пересадки биоматериала, не столь трудные в приме- нении. Страдающие хроническими ушными инфекциями могут попробовать пересадить себе немного ушной серы25, взятой у более удачливого приятеля. Женщины с ва- гинальными инфекциями, возможно, не будут возражать против получения ваги- нальных мазков, взятых у здорового донора. Первая демонстрация родственникам В живом организме (лат.). 24 Возможно, это просто городские легенды. - прим. ред. 25 Ушная сера (лат. cerumen) — жёлто-коричневая смазкообразная секреция, вырабатываемая серными железами (церуминозные железы) наружного слухового прохода в ушах людей и у других млекопитающих. Ушная сера служит для очистки и смазки слуховых каналов, а также представляет собой защиту от бактерий, грибков и насекомых. Ее пе- ресадка вряд ли что-то изменит.
новорожденного может превратиться в настоящий микробиомный праздник, когда семья будет изо всех сил стараться, чтобы все присутствующие как можно больше тискали и обнимали младенца. Особо приветствуется, если вы явитесь на такой праздник с собакой. Следующий шах1 - продукты личной гигиены, которые поддерживают существование нужных бактерий. Уже сейчас разработан кожный аэрозоль, призванный заменить мыло и дезодорант. Его испытывают на себе несколько отважных журналистов. Компания AOBiome, выводящая его на рынок, заявляет, что ее патентованные ам- моний-окисляющие бактерии «хорошо зарекомендовали себя в клинических испыта- ниях как косметическое средство для придания человеческой коже большей при- влекательности с точки зрения, как внешнего вида, так и нашего самоощущения». Месячный запас средства предлагается по цене 99 долларов, но масштабы произ- водства пока слишком малы; на препарат стоит трехмесячная очередь (для зака- зов из США). Пойдем еще дальше. Вообразите себе, как в будущем мы станем опрыскивать на- ши жилища бактериями, а не дезинфектантом; приносить в больницу домашнюю фер- ментированную пищу, специально предназначенную для выздоровления кого-то из наших близких; перед свиданием мазать за ушами хитроумной смесью бактерий, чтобы резко усилить выработку феромонов нашим телом. Как подсказывает эта картинка микробиомнохю праздника, будущие сферы применения нашего микробиома станут формироваться под влиянием социальных, а не только научных или техни- ческих достижений. Коммерческие соображения тоже внесут свою лепту. Бактери- альный спрей для кожи будут рекламировать как средство, помогающее укреплять здоровье всей семьи. Предметы, которых вы часто касаетесь (скажем, руль вашей машины), будут содержать пробиотики, помогающие заботиться о коже; обращай- тесь к вашему автодилеру за новой модификацией26. Ваш мобильник специально населят нужными вам микробами, предполагает Джессика Грин, специалист по ар- хитектурной среде из Орегонского университета. Какова же будет наша реакция на все? Во многом она будет зависеть от того, как изменится наше отношение к другим аспектам жизни. Некоторые архитекторы- авангардисты и дизайнеры-новаторы уже сейчас радостно экспериментируют с био- материалами для зданий, причем в самых разных масштабах - от локальных домаш- них опытов до городского планирования самого широкого размаха. Теоретики вро- де Рэчел Армстронг рассуждают о «живой архитектуре», где различные конструк- ции будут скорее расти, чем строиться. Уже в наши дни проводятся эксперименты с самовосстанавливающимся бетоном, в состав которого включены бактерии, выде- ляющие известняк. Не исключено, что возможные преимущества таких материалов (экологические, эстетические и даже - кто знает? - иммунные) перевесят неже- лание входить в дом, который является не только жилым, но и живым объектом, а значит, в чем-то напоминает нас самих. Может быть, мы станем легче относиться к таким вещам, по-настоящему осознав, что постоянно находимся в микробном взаимодействии со средой? А может быть, те, кто острее почувствуют важное значение своего микробиома, будут с большей настороженностью относиться к встречам с новыми - биоинженерными - материалами, особенно если те «живые»? Неизвестно. Можно лишь гадать. Отношение человека к микробам меняется, и здесь нас подстерегает еще один конфликт. Нет причин считать, будто все вдруг одновременно изменят мнение и решат возлюбить бактерии или же придут к единогласному выводу, какие виды и штаммы следует поощрять. В будущем нам предстоят бурные дискуссии на сей счет. Их первыми провозвестниками можно считать недавно гремевшие в печати споры об одном микробном продукте, любимом многими, - о сыре. Особенно следу- 26 Идею принял всерьез по крайней мере один из исследователей микробов, которые оби- тают в искусственно созданной среде, окружающей нас.
ет отметить столкновения между регулирующими органами (пытавшимися запретить непастеризованные сыры, поскольку они служат пристанищем патогенов) и любите- лями сыра, а также сыропроизводителями, стремящимися использовать сырое моло- ко для получения более вкусных результатов. По мнению одного антрополога, в США. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и меди- каментов считает сыр из непастеризованного молока потенциальной биологической угрозой, кишащей вредоносными бактериями; поклонники таких сыров, наоборот, считают их традиционной пищей, сделанной для нашей же безопасности путем воз- действия «хороших» микроорганизмов (бактерий, дрожжей, плесени) на белки, со- держащиеся в молоке. Некоторые пропагандисты сыра из непастеризованного моло- ка поддерживают одну из версий гигиенической теории, полагая, что потребление богатого микробами сыра - занятие здоровое, поскольку резко увеличивает видо- вое разнообразие кишечной микрофлоры. Нам предстоит стать свидетелями все более активных усилий по формированию домашней или городской среды при помощи биоинженерии. При этом все более тес- ное наше знакомство с микробиомной тематикой будет влиять на наше восприятие продуктов другого рода - как новых, так и старых. Вероятно, к этому нас под- толкнет включение нашей микробиоты в состав других компонентов нашей биологии и физиологии, за состоянием которых нас призывают ежедневно следить. Пред- ставьте, к примеру, «микробный дом», который в 2011 году воображали себе ди- зайнеры-футуристы из компании Philips. По утрам в ванной вы будете обращаться к услугам целого ряда новых приборов. Например, сенсоров, установленных на зеркале и анализирующих ваше дыхание на предмет характерных веществ. Резуль- таты будут интерпретироваться в сочетании с данными исследования микробных проб, взятых с вашей зубной щетки. Унитаз будет автоматически анализировать образцы мочи и фекалий, а душ станет следить за состоянием кожной микробиоты. И не в рамках оруэлловской антиутопии, а в мире, где «все это составляет часть ежедневного бытового ритуала, являясь инструментом наблюдения за собст- венным состоянием, компонентом гигиенического процесса, необходимым для при- ведения себя в достойный вид». Что там насчет приведения себя в достойный вид? Легко убедить потребителя купить пробиотический порошок, улучшающий состав его кишечных бактерий (можно добавить щепотку в пищу, а можно проглотить капсулу с таким порошком). Но для того чтобы взяться за разведение микробов в других наших экосистемах, потре- буется нечто более напоминающее косметику или дезодоранты. Мы втираем лосьоны и пасты, пользуемся аэрозолем, шариковым аппликатором. Согласимся ли мы про- делывать этакие процедуры с бактериальными средствами? Некоторые предпринима- тели уже сейчас относятся к такой перспективе с нескрываемым оптимизмом. Ги- лад Гоме, основатель калифорнийского стартап-проекта Personal Probiotics, на- чинает свое интервью сайту Motherboard.Vice.com весьма прозаически, но затем ударяется в буйные фантазии. Он предполагает, что женщина сумеет защититься от инфекций и патогенов мочевых путей с помощью приема определенного пробио- тика и бактериальные штаммы, задействованные в нем, можно будет модифициро- вать , «так что она при желании сможет хакерским способом вторгнуться в свой микробном и заставить свою вагину приобрести запах роз и вкус диетической ко- лы». Не знаю, серьезное это предположение или нет. Во всяком случае, оно за- ставляет обратить внимание на новую фирму. Биологи-синтетики работают над своими проектами совместно с художниками, дабы заставить нас обратить на них внимание. Некоторые из таких проектов пока носят лишь воображаемый характер. К примеру, вот один такой проект: средство ухода за кожей, которое отправляет живые микробы в небольшую емкость, где они питаются хлопковыми шариками. Микробы, замечают ученые, «могли бы также выра- батывать ароматические вещества, мыло, масляные молекулы, витамины, сигналь- ные молекулы в сочетании, оптимальном для типа кожи данного потребителя».
Впрочем, в рамках этого проекта удалось реализовать новый вариант примене- ния человеческой микробиоты. Карта отвращения Любите ли вы сыр? Некоторым нравится, когда он резко пахнет и когда у него резкий вкус; оба фактора как бы дополняют друг друга. Но даже если вы (как и я) принадлежите к таким гурманам, вряд ли вам по душе «сырные ноги». Конкретные виды бактерий, издающие соответствующий запах, почти не удается выявить. Так, лимбургский сыр делается с использованием Brevibacterium linens, а ее близнец Brevibacterium epidermis, практически ей идентичный, жи- вет у нас между пальцами ног (если мы ему это позволяем) . Выставьте кусок лимбургского сыра за окно, и на него слетятся комары, находящиеся под ложным впечатлением, что сейчас они полакомятся человеческой ногой. Многие другие сорта сыра получают свой характерный аромат от бактерий, ко- торые могут жить на нас. Мы никогда не узнаем правды, но представляется веро- ятным, что от человека они и попали когда-то в чаны для изготовления сыра. Их наличие в нашем рационе показывает, насколько сильно зависит от контекста на- ша реакция на запахи и вкусовые ощущения, ассоциируемые с распадом и тлением. Научно-художественное сотрудничество, о котором мы упоминали выше, прости- рается и на изучение подвижности границы между «ням-ням» и «бр-р-р». Кристина Агапакис и Сиссел Толлас, вместе составляющие одну из групп проекта «Синтети- ческая эстетика», использовали микробов, взятых с кожи участников эксперимен- та (из подмышек, с кистей рук, с пальцев ног, из носа), для ферментации моло- ка. Исходная жидкость представляла собой «цельное натуральное пастеризованное молоко» (пусть это вас обнадежит). Смесь оставили на ночь. Утром исследова- тельницы обнаружили, что в ней начал образовываться сыр. Тогда они поступили, как настоящие сыроделы, и отделили створоженное молоко от сыворотки. Конечным результатом стал набор из восьми сыров, «не выдержанных шедевров мастеров- сыроваров, а лишь микробных набросков, передающих часть экологического разно- образия разных тел и разных частей тела». По словам исследовательниц, сыры эти «издавали широкую гамму ароматов». Неразумно было бы пробовать их на вкус, поскольку никто не знал их исходный бактериальный состав. (Впрочем, позже каждый из них подвергли детальному ана- лизу .) Когда во время лекции эти сыры передали аудитории, чтобы их понюхали, реакция оказалась весьма примечательной. Дейзи Гинзберг, одна из вдохнови- тельниц (и участниц) эксперимента, вспоминает: «Их передавали по рядам, все осторожно принюхивались к каждому сыру, некоторые даже пытались отличиться, изо всех сил изображая объективность и делясь соображениями насчет «ноток аромата» со своими соседями. Другим же эти маленькие, белые, влажные куски казались чем-то переходящим все допустимые границы приличия». Она лукаво от- мечает, что «Подмышку Дейзи» признали наиболее благоуханным сортом «со свежим ароматом, напоминающим йогуртовый». Слушатели лекции (проходившей в цитадели гиков - бостонском Массачусетском технологическом институте: может быть, в этом заключена какая-то скрытая иро- ния?) в целом реагировали довольно-таки настороженно, а вот персонал одного берлинского сырного магазина, тоже понюхавший образцы, остался «на удивление невозмутим», когда после завершения запаховой дегустации узнал, каким образом эти сыры произведены. Кристина Агапакис обнаружила также, что человек обычно менее склонен испытывать брезгливость к «собственному» сыру, чем к тому, ко- торый сделан при помощи бактерий, взятых у кого-то еще. Ослабнет ли отвращение, если вы ближе познакомитесь с микроорганизмами и с тем, как они делают свою работу? Пока можно лишь процитировать слова совре-
менного фантаста Брюса Стерлинга: «Нам очень не хватает позитивного взгляда на веселое и животворящее заражение нашей плоти крошечными микробами». Но и он предвидит сдвиг культурно-цивилизационной парадигмы, который непременно произойдет, когда люди больше узнают о микробиоме. По его мнению, в будущем мы «полюбим микробов, потому что они любят нас». Насколько быстро это все произойдет? Кто знает... Микробиомное будущее навер- няка будет отличаться от микробиомного настоящего, ведь мы все лучше понимаем важность микробиома и механизмы его работы. Впрочем, давайте вернемся к тому, что он означает для нас сегодня. ГЛАВА 12. Я - СУПЕРОРГАНИЗМ? Моя жизнь - своего рода палимпсест. Впрочем, ваша тоже. Начнем с того, что я - существо биологическое. Я - животное. У меня есть животные потребности. Однако я испытываю их сквозь перекрывающиеся слои культурных, социальных, технологических сетей. А при моем образе жизни (вероятно, и при вашем тоже, если только вы не относитесь к числу активно тренирующихся спортсменов или не страдаете тяжелой болезнью) социальное и культурное обычно кажется более зна- чимым. Какая же польза от того, что я буду больше знать о какой-то биологической части себя, которая к тому же состоит из микробов? Приступая к этой публика- ции, я предположил, что исследования, проводимые в данной сфере, используют характерный современный подход, рассматривая микробном как богатейший источ- ник информации. После некоторого изучения того, чем сейчас занимаются иссле- дователи и как они это делают, могу подтвердить, что информации по этой части действительно много - явно больше, чем я мог бы уместить в одну публикацию. Но ведь в наши дни полно информации практически обо всем. Вот почему следует решить, насколько важна именно микробная информация (на фоне всей прочей) и на какие детали здесь следует обратить особое внимание. В каком-то смысле микробном - штука ошеломляющая: столько крошечных клеток! И тот коллектив, который они образуют, невероятно сложно устроен. Добавьте к этому стремительное появление новых публикаций. Глупо притворяться, будто я уже сейчас знаю ответы на все вопросы или хотя бы на изрядную их долю. Однако я попытаюсь изложить то, что узнал, тремя путями. Читая обзоры и слушая уче- ных, я понял, какие вопросы сейчас считаются наиболее интересными. Так что вкратце остановимся на них. Кроме того, мне хотелось бы вернуться к идее, с которой я начал, и обратить ее в финальный Большой вопрос: действительно ли я - суперорганизм? (И что я сам об этом думаю?) Но сначала позвольте дать вам несколько советов. Вы прочли почти всю публикацию и теперь сами можете опре- делиться, считать ли их советами знатока. Управление современным микро биомом Перед вами не очередной учебник правильной жизни. По крайней мере, мне так кажется. Но, готовя эту публикацию, я все-таки узнал некоторые вещи, убеждаю- щие меня в том, что понимание ведет к правильному действию. Вот что касается диеты. Все, что мы пока узнали о микробиоме, позволяет увидеть немалую мудрость в краткой формуле Майкла Поллана, автора книг о здо- ровой пище. Он дает лучший в мире совет насчет того, что класть на тарелку: «Ешьте не очень много, главным образом растения». Многие добавили бы еще одно: старайтесь, чтобы часть вашей пищи была фер-
ментированной. Правда, я по-прежнему сомневаюсь, так ли уж это необходимо. Не исключено, что лучше стараться есть как можно больше различных видов расти- тельных волокон (клетчатки) - в качестве пробиотика - и таким путем способст- вовать поддержанию «кишечника равных возможностей» (подразумеваются возможно- сти для обитающих в нем микробов). Впрочем, продукты брожения могут приносить добавочную пользу (и, вероятно, не причиняют вреда), так что время от времени добавляйте их в свой рацион, когда вам кажется уместным. Некоторые из них - довольно славные. Ваш выбор неминуемо будет зависеть от личных предпочтений и от того, на- сколько легко добыть такие продукты. Меня вполне устраивает йогурт по утрам - Мечников бы одобрил. Я испытываю глубокое, позорное предубеждение, что кваше- ная капуста - еда крестьянская, а кимчхи терпеть не могу, зато с удовольстви- ем и в неограниченных количествах поглощаю голубой сыр желательно с большим количеством продуктов брожения виноградного сока. Но все это - лишь, так ска- зать , культурные преференции. Я, в общем-то, почти всегда мог похвастаться неплохим здоровьем. Если бы мне довелось страдать болезнью Крона, синдромом раздраженного кишечника или непереносимостью глютена, я бы воспользовался более подробными рекомендациями касательно употребления пробиотиков. Впрочем, наилучший способ узнать, что из пробиотиков способно вам помочь, состоит в экспериментировании на себе. Инди- видуальные реакции здесь весьма различны. Советую скептически воспринимать рекламные посулы производителей, зато внимательно следить за тем, какой имен- но продукт вы пробуете, когда вы это делаете, как при этом меняется ваше со- стояние (если меняется вообще) . Если вам становится лучше, это еще не повод включить опробованный продукт в повседневный рацион. Впрочем, поступайте как знаете. Каждый имеет право действовать на основе тех свидетельств, которые добывает сам. Не стоит ждать особой помощи от чужих советов и наставлений. Если у вас водятся деньги, и вам нравится рассматривать всякие графики, се- годня вполне возможно отслеживать изменения в вашем личном микробиоме по мере того, как вы экспериментируете с диетой. Для этого вы можете обратиться к од- ному из массовых исследовательских проектов, финансируемых путем сбора по- жертвований. Такие проекты сейчас вовсю развиваются. Результаты подобных на- блюдений почти наверняка окажутся любопытными. Но их будет чертовски трудно по-настоящему интерпретировать. Опять же решайте сами, как вам быть. Пробиотики - ладно. Если у вас хронические проблемы с кишечником, вы можете испытывать понятную тягу к другим методам. Мой вам совет (уж не знаю, на- сколько он ценен) : даже не думайте проводить фекальную трансплантацию в до- машних условиях. К этому средству прибегают от отчаяния, при болезнях, угро- жающих жизни, - скажем, при хроническом заражении С. difficile, единственном недуге, для которого сейчас существуют убедительные доказательства, что такой метод его лечения эффективен. В любом случае применять эту процедуру нужно под наблюдением врача, а донор биоматериала должен пройти предварительную проверку. Если вам повезет, к тому времени, когда вам действительно остро по- надобится прибегнуть к такому методу, ученые и регулирующие органы, объединив усилия, все-таки найдут способы создавать стандартизированные смеси бактери- альных культур, которые будут проделывать нужную работу и избавят нас от не- обходимости обращаться к такой рискованной, плохо контролируемой и, давайте уж признаем, омерзительной процедуре. Теперь что касается младенцев. Есть основания полагать, что роды при помощи кесарева сечения влекут за собой последствия, о которых мы раньше не подозре- вали или не знали: они меняют состав первой микробиоты новорожденного. Самый простой, безопасный и очевидный способ защититься от таких последствий - ва- гинальные мазки. Может быть, это не первое, что приходит в голову роженице, только что подвергшейся полостной операции. Кому-нибудь придется обратиться с
убедительной речью к акушерке, медсестре или врачу. Но дело того стоит. Может быть, процедуру не обязательно делать так уж прямолинейно и удастся как-то организовать ритуальное помазание, когда родившегося ребенка привезут домой? Жутко раздражает и деморализует, когда слышишь, что искусственное молоко - не очень-то хорошая вещь, а при этом у вас обширный маммарный абсцесс27, ре- бенок , не желающий сосать грудь, или проблемы с молочницей. Но с микробной точки зрения, естественное вскармливание - оптимальный вариант (предлагаю рекламный слоган: «Грудь - лучший путь!»). Со временем появятся обходные пу- ти: в искусственное молоко станут добавлять тщательно проверенные бактериаль- ные культуры и пробиотики. Но до этого все-таки пока довольно далеко. А как только ваше расчудесное чадо обзавелось хорошо сбалансированным мик- робиомом, чем меньше вы будете атаковать этот микробном при помощи антибиоти- ков широкого действия, тем лучше. Безумная идея - отказываться от этих заме- чательных лекарств, когда ваш ребенок (или кто-то еще) заболевает инфекцией, угрожающей жизни. Но если болезнь не столь опасна, подумайте об альтернатив- ных методах, даже если бедняжке плохо. Ничего, пройдет. Если не стремиться мгновенно облегчить боль прямо сейчас, иногда можно избежать проблем в буду- щем. Медикам тоже не помешает пересмотреть отношение к антибиотикам (этот про- цесс уже пошел) , причем не только в случае детей, но и в случае взрослых, особенно пожилых. Не забудем, что доля пожилых людей на планете неуклонно увеличивается. Если же говорить о нелекарственных средствах, то всякие новомодные полоска- ния для рта и антибактериальные мыла, скорее всего, принесут вам больше вре- да, чем пользы. Покрывая прыщавую кожу очистителями с вяжущим действием, вы можете усугубить проблему. (Мне, к примеру, такое никогда не помогало, а у меня был довольно серьезный случай.) Опять же относитесь критически к рекла- ме, которая неустанно призывает нас не покладая рук дезодорировать и дезинфи- цировать все поверхности тела и все уголки жилища. Научно обоснованная крити- ка - вещь полезная. Да, и вот еще что. Позволять фермерам использовать антибиотики не для лече- ния животных, а для того, чтобы они быстрее набирали вес, - полный идиотизм. Такую практику надо немедленно запретить там, где она еще почему-то разреше- на. Между прочим, там, где она запрещена, эти запреты делаются сейчас еще строже. И, наконец, хотя мы берем на себя обязательство не вести войну против мик- робиома, это не значит, что мы совершенно перестаем заботиться о гигиене. Па- тогены по-прежнему есть повсюду. Допустим, вы не хотите убирать всех бактерий со своей кожи, поскольку это облегчит ее колонизацию менее желательными вида- ми. Но мыло и вода этого и не сделают; судя по всему, они лучше справляются с удалением микробов, которые на вашей коже еще не прижились. Так что руки по- прежнему следует мыть. У меня тут кое-какие вопросы Узнав, что в системе, которая и является мной, и поддерживает мое существо- вание, обитают триллионы микробов, я стал гораздо больше восхищаться биологи- ей. Большинство всех этих процессов и явлений остаются загадочными не в том смысле, что «здесь действуют силы, кои мы не в силах охватить разумом», а Я лично наблюдал это: лихорадка, бредовое состояние. Потребовалась экстренная хи- рургическая операция. Все выжили, но мы тогда порядком переполошились.
скорее в смысле «елки-палки, да тут масса такого, что еще нужно выяснять». Иными словами, после чтения огромного количества научных статей по данному предмету (всех, до каких я сумел добраться) у меня по-прежнему остаются во- просы . И не удивительно. Мой суперорганизм - штука молодая. Речь, увы, не о моем возрасте, а о молодости самого понятия. Мы уже какое-то время знаем, что содержим в себе микроорганизмы, но нынешние методики изучения микробиома поя- вились не так давно. Подытожив то, что нам сейчас известно об этих наших мик- роскопических компаньонах и о том, что они для нас делают, я стал отлично осознавать: речь идет о развивающейся области науки. Сегодня исследователи знают больше, чем в прошлом году. А через год будут знать еще больше. Во вся- ком случае, в их распоряжении будет гораздо больше информации, хотя до полно- го понимания еще ох как далеко. Надеюсь, вы готовы согласиться, что уже сейчас сделано достаточное количе- ство свежих открытий и находок, чтобы развивать углубленные (а также широко- масштабные) исследования микробиома. Впрочем, остается масса вопросов. Вот некоторые из наиболее важных, ответы на которые, по-видимому, удастся оты- скать в течение ближайших нескольких лет. Подтвердится ли существование энтеротипов? О чем они нам могут поведать? Иными словами, хочется выяснить, существует ли несколько распространенных типов кишечных бактериальных смесей, стабильных и оказывающих нам все обычные услуги, которые мы рассчитываем получать от наших микробов по части пищеваре- ния, обеспечения витаминами и предотвращения болезней. Но здесь подразумева- ется гораздо более обширный круг вопросов. Насколько сильно проявляется в ки- шечном микробиоме индивидуальная вариативность? Как эта вариативность прояв- ляется у разных групп людей - выделяемых и по определенным характеристикам микробиоты, и по более традиционным параметрам (таким, как пол, возраст, со- циальное положение, принадлежность к той или иной этнической группе, кулинар- ной культуре)? Распутав этот узел, мы существенно продвинемся на пути выясне- ния того, сколько разновидностей здорового микробиома вообще существует, и как выглядят микробиомы нездоровые. Предложат ли нам «метагенотипизацию» и о чем она может сообщить? Уже сейчас нетрудно получить приблизительный «моментальный снимок» населе- ния вашего микробиома. Такой снимок можно при желании делать снова и снова. Выполнять более детальный и интенсивный ДНК-анализ, в принципе, конечно, тоже можно, но в настоящее время это неразумно делать вне рамок хорошо финансируе- мого научного проекта. Впрочем, в эпоху постоянно дешевеющей геномики следует ожидать, что полная распечатка всех генов микробиома скоро станет доступна каждому. Правда, пока не очень ясно, какие советы понадобятся нам для ее ин- терпретации и, возможно, применения ее в ходе принятия решений, касающихся нашей жизни. Как нам обращаться с антибиотиками? Есть веские основания гораздо избирательнее, чем прежде, подходить к пропи- сыванию антибиотиков и их выбору. Следует взвесить два фактора - их воздейст- вие на наших нормальных микробов и постоянно растущую угрозу возникновения новых микробных видов, устойчивых к антибиотикам. Может быть, первый фактор перевешивает, но ученым еще предстоит многое узнать, чтобы научиться извле- кать из антибиотиков одни лишь преимущества, оставляя за скобками их недос- татки. Например, врачи могут брать пробы кишечной микробиоты перед тем, как выписывать лекарства, чтобы оценить, высока ли вероятность того, что микроб- ный состав популяции, живущей в организме пациента, восстановится после того, как на нее обрушат эту химическую атаку. Впрочем, такое разумно лишь в слу- чае, когда нет необходимости в срочных мерах. Пожилых пациентов могут регу- лярно проверять на наличие С. difficile, которая в небольших количествах име- ется у здоровых людей. Причина проблем с этой бактерией, возникающих в срав-
нительно позднем возрасте, - вероятно то, что антибиотики позволили уже суще- ствующей популяции вырасти гораздо сильнее нужного или же после курса лечения в организме пациента поселился какой-то другой штамм. Когда появятся методы лечения, основанные на новых микробиомных исследова- ниях, и какими будут эти методы? Медицину, лечебную и профилактическую, явно ждут усовершенствования, кото- рых добьются благодаря всем этим микробиомным штудиям. Но дорога к тому, что предприниматели именуют трансляцией от лаборатории к клинике или от лабора- торного стола к прикроватному столику (попросту говоря, к внедрению), может оказаться долгой. Многие результаты ученым по-прежнему дают лишь мыши. Проце- дуры, протоколы обработки данных пока далеки от стандартизации, а значит, ре- зультаты различных исследований трудно увязывать воедино для формирования об- щих выводов или подкрепления уже имеющихся умозаключений. Стоит ожидать появ- ления методик типа «проглоти эту штуку - и посмотрим, что будет», которым, по-видимому, сложно будет дать научную оценку. А для более точных исследова- ний наверняка по-прежнему потребуется детальное (желательно на молекулярном уровне) понимание механизма происходящего. В большинстве случаев микробиомные исследования более высокого уровня дают нам лишь версии на сей счет, и эти версии еще нужно дополнительно проверять. Может быть, при испытаниях, прово- димых на ранних стадиях работы, будут использоваться метаболиты микробного происхождения или вещества, имеющиеся на поверхности клеток и отделенные от своих родных видов. Ждут ли нас новые неожиданности при выяснении функций наших микробов? Да, почти наверняка. Мы (по определению) не знаем, какими они будут. Но с уверенностью выделим одну сферу, где их можно с наибольшей вероятностью ожи- дать, - эпигенетику, новую модную науку о том, как гены самым тонким и изо- щренным образом модифицируются уже после нашего зачатия. Эта область быстро развивается. Она приносит массу сюрпризов, касающихся того, как основной ДНК- код, содержащийся в генах, меняется при добавлении своеобразных «комментариев к основному тексту» - дополнительных химических групп, пристраиваемых к нук- леотидным основаниям генетической последовательности (или при их удалении). Подобные изменения, чаще всего включающие в себя пристраивание метильной (СН3~) группы к ключевым участкам цепочки, чем-то напоминают работу с набором опций и установок компьютерной программы. Эти изменения определяют, какие функции и субфункции будут использоваться и когда, а кроме того, кто получит доступ к определенным рутинным механизмам. Они могут влиять на то, будут ли вообще экспрессироваться определенные гены или наборы генов. Эпигенетические маркеры размещаются на тех или иных позициях в результате того, что пережива- ет организм; этот опыт транслируется в клеточные отклики, а те - в трансфор- мации генома. Уже сейчас есть указания на то, что обитатели микробиома спо- собны оказывать эпигенетическое действие в иммунной системе, а возможно, и везде. Сколько времени уйдет на составление подробной картины влияния микробиома на нашу иммунную систему? По-моему, самое большое достижение исследователей микробиома на данный мо- мент - то, что эти работы вызвали такие сильные сдвиги в представлениях о происхождении и функциях нашей иммунной системы. Я уже кое-что рассказал об этом. Впрочем, остается масса открытых вопросов насчет мелких подробностей, всех этих «винтиков и гаечек». Как микробы кишечника влияют на дифференциацию иммунных клеток, особенно Т-лимфоцитов? Почему некоторые виды это делают, а другие - нет? Сумеем ли мы когда-нибудь продемонстрировать непосредственное воздействие микробов на аллергии и аутоиммунные процессы, или же так и будем опираться на неясные, но манящие ассоциации? И, наконец, что еще нам нужно узнать?
Этот вопрос непременно витает в воздухе, когда та или иная наука вызывает большой интерес. На данный момент общий ответ, который обычно дают примени- тельно к наукам о живом, таков: нам нужно знать, как развивать «системную биологию». Что это такое? Мне кажется, ее нередко обсуждают так бурно, словно речь идет о каком-то чудодейственном ингредиенте или универсальном раствори- теле, которые позволят нам расправиться со всеми нерешенными проблемами. На самом деле здесь подразумевается изучение того, как разнообразные компоненты сложного организма работают вместе, - что-то вроде многоуровневой суперфизио- логии , интегрированной на каждом уровне. Редукционистский подход поможет вы- брать конкретную систему для исследования, но всегда наступает момент, когда вам нужно снова попытаться собрать Шалтая-Болтая. Эта довольно понятная общая цель подхлестнула весьма впечатляющие попытки получить настоящее представление о компонентах живого, дать им четкое опреде- ление. Самую простую из клеток, Mycoplasma genitalium, описали при помощи компьютерной модели, где учтен каждый ген этой бактерии, а также все продук- ты, порождаемые этими генами. Взаимодействия всего этого прослежены на протя- жении полного цикла жизни клетки - от новой клетки, только что возникшей в результате дупликации, до следующего деления. Эта гигантская работа позволила заполнить множество пробелов (опираясь на исследования других видов - скажем, Е. coli) . Пока это лишь первый черновой вариант, разработанный для одной клетки одного вида; получаемые данным методом расчетные результаты по таким параметрам, как содержание конкретных веществ и скорость их синтеза, лишь приблизительно соответствуют тем, которые мы получаем при наблюдении реальных клеток. Однако это серьезная веха на пути к созданию симулятора целой клетки. На другом конце шкалы - довольно убедительная компьютерная модель бьющегося сердца. Его «клетки» координируются электрическими импульсами. Устройство создано на основе исследований, которыми всю жизнь занимается британский фи- зиолог Дэнис Нобл. Даже в наши дни, когда вокруг несметное количество информации практически обо всем, убедительную теорию суперорганизма, выстроенную с точки зрения сис- темной биологии, по-прежнему трудно найти. Похоже, сейчас об этой сфере стали говорить чаще, но сама она как-то ухитряется все больше скрываться из вида. Разработано множество моделей взаимодействий между двумя или тремя видами бактерий, а также моделей их метаболической конкуренции или кооперации. Пока же в общую картину не включены другие аспекты клеточной жизни, например пере- дача сигналов и уж тем более взаимодействие с многоклеточным организмом- хозяином . На данный момент есть рабочие доказательства принципа, показывающего, к примеру, некоторые пути, какими наш кишечник мог бы проводить отбор нужных бактериальных видов. Эти доказательства убедительны главным образом благодаря тому, что в ходе рассуждений применяются колоссальные упрощения. Джонас Шлю- тер и Кевин Фостер из Оксфордского университета пытаются объяснить, как под- держивается существование сообщества бактерий, приносящих пользу организму- хозяину . Рассуждая теоретически, конкурентными преимуществами обладает любая бактерия, просто пожирающая все питательные вещества, до каких сможет доб- раться, и при этом не дающая ничего полезного никаким другим клеткам. Такие иждивенцы будут быстрее расти и размножаться, а значит, в конце концов, ста- нут доминировать в популяции, тем самым создавая проблемы для теоретиков, стремящихся объяснить, как может поддерживаться бактериальная кооперация. Оксфордская группа показала на математической модели: то, как бактерии кон- центрируются возле кишечного эпителия, свидетельствует о том, что слабое влияние на их отбор со стороны эпителиальных клеток организма-хозяина (выде- ление этими клетками ключевых питательных веществ или антибактериальных со- единений затрагивает лишь некоторые виды бактерий) может усиливаться и даже
противодействовать тем преимуществам бактериальных нахлебников, которыми они должны бы обладать в теории. Впрочем, модель описывает всего два вида, а не тысячи, и не отражает никаких деталей бактериального метаболизма, так что по- лученные на ее основе выводы - лишь начало пути. Рассуждая о грядущем применении идеальной системной биологии к сложным ор- ганизмам, можно надеяться, что она сумеет описать взаимодействие четырех ве- ликих информационных и контролирующих систем, о которых я говорил раньше, - генетической, гормональной, нейронной и иммунной. Это взаимодействие регули- рует метаболизм, а также рост и развитие клеток и тканей. Непросто разобрать- ся в этом многообразии. Новые представления о микробиоме лишь добавляют поня- тийную и методологическую сложность. Теперь ученым надо оценить, как микро- биота влияет на эти системы и как они в свою очередь влияют на нее. Лишь то- гда, возможно, мы придем к подлинной системной биологии суперорганизма. В современных обзорах научных работ встречается множество намеков, указы- вающих в этом направлении. Но они дают лишь общую перспективу, не показывая путь в деталях. В одной такой работе сказано, что требуется «более всеобъем- лющая карта генетических факторов, играющих роль в переговорах между организ- мом-хозяином и его микробами, а также в межмикробном общении» и «выявлении взаимозависимостей между микробными видами и сетевыми архитектурами кишечной колонизации». Явный реверанс в адрес системной биологии! Вопрос лишь в том, выясним мы особенности суперорганизма благодаря «более всеобъемлющей карте» - или же для того чтобы понять эту систему, будут применяться совершенно новые идеи и подходы. Интересно было бы узнать. И снова зеркало Современная космология показала, что все элементы периодической системы по- сле гелия возникают в звездах, за исключением тяжелых; те рождаются при взры- вах сверхновых. Рассеиваясь в космосе и затем слипаясь в планету, элементы создают возможность появления сложных химических веществ, а значит, и жизни. Как пела на Вудстокском фестивале Джони Митчелл, «мы - звездная пыль». Мартин Риз, британский королевский астроном и популяризатор науки, наделен- ный очаровательно-шаловливым характером, тоже имеет что сказать по данному поводу. Он обожает уверять всех, что мы - ядерные отходы. Вероятно, он не имеет в виду, что мы - просто бесполезный мусор, а не заме- чательный продукт сложнейшего процесса. Нет-нет: он имеет в виду, что факты не говорят сами за себя. Ученые описывают, что происходит, как только они су- меют разобраться. А тогда уж мы придаем этим описаниям тот смысл, какой мо- жем. Или, по крайней мере, выбираем те интерпретации, которые кажутся нам наиболее убедительными. Так происходит, когда череда новых открытий возбуждает широкий общественный интерес, к примеру, недавние находки касательно жизни, обитающей в нас и на нас. Однако невозможно превратить академические статьи, написанные научным языком, в занимательные сюжеты, понятные для всех, хотя многие и пытаются это делать. Взять хотя бы бурный поток невиданных метафор, сопутствовавший появ- лению первых сообщений о результатах микробиомных исследований нового уровня. Тут и «инопланетяне внутри нас», и «бактериальная нация», и «легион миниатюр- ных помощников», и «наши бактериальные приятели», микробные автографы, бакте- риальные отпечатки пальцев, новое «расширенное Я». Ученые становились автора- ми этих образов не реже, чем журналисты. Я подбираюсь к концу экспедиции по моему «расширенному Я». Какую историю о себе я могу поведать? Дайте-ка мне снова на себя взглянуть, уже зная кое-что о микроскопических взаимодействиях, которые тоже составляют часть меня.
rk rk rk Вот он я, снова перед зеркалом. Что изменилось? Это старое тело выглядит таким же. Может быть, я стал иначе о нем думать, иначе воспринимать его? По- жалуй , да. А если точнее описать эту перемену в восприятии? В каком-то смысле мое тело теперь кажется мне более живым. Звучит странновато даже для меня самого. Я ведь и прежде явно чувствовал себя живым. Попытаюсь объяснить (хотя бы сам себе), что я имею в виду. Прежде я представлял себя какой-то одной большой вещью - взрослым челове- ком, кучей плоти, которая неуклонно идет к тому, чтобы стать трупом, но пока еще ого-го. Поздний бэби-бумер, к тому же книгочей. Познавший удачу. Ощущав- ший здоровье. Мужчина. Я редко думал о своем теле как таковом. Получив первые научные знания в области биохимии, я надолго остался заворожен изысканной красотой молекулярных механизмов. Я воспринимал их как живые механизмы из многих деталей, которые необходимо поддерживать в рабочем состоянии, и кото- рые получают нужные объекты на входе и выдают определенные объекты на выходе. Что происходит с этими объектами внутри? Главным образом химические процессы. Объекты на входе интересуют меня, поскольку пища - штука славная. Объекты на выходе интересуют меня не так сильно - за исключением тех моментов, о которых не говорят в приличном обществе: скажем, нежданных вспышек детской радости от производства какашки особенно изысканной формы. Радость длится секунду-две, а затем слышен шум спускаемой воды, уносящей ваше произведение. Что происходит между входом и выходом? Расщепление пищи на маленькие молекулярные компонен- ты, прелюдия к созданию из них молекул для меня. Процесс, вкратце описываемый на гигантских схемах, украшающих стены кабинетов биохимиков и озаглавленных «Промежуточный метаболизм». В 1970-е годы биология принесла новости, перетряхнувшие эти представления. Удалось получить убедительные доказательства того, что митохондрии, эти энер- гогенерирующие органеллы в клетках эукариот, происходят от древних бактерий, которые нашли новый способ жить внутри других клеток. Эти доказательства по- родили новую картину жизни многоклеточных организмов, в том числе и нас са- мих. Человек по-прежнему представлял собой гигантский ансамбль сотрудничающих друг с другом клеток, но выяснилось, что каждая из них дает приют другим су- ществам, объектам и сущностям - своеобразным мини-клеткам, в чем-то неполно- правным, зато с собственными небольшими наборами генов и четко различимыми мембранами, со своей аппаратурой для синтеза белков. Вместе с великим эссеи- стом Льюисом Томасом я дивился тому, что казалось «очень большой подвижной колонией дышащих бактерий, орудующих сложной системой ядер, микротрубочек и нейронов для блага и удовольствия своих семейств». Поразительная мысль! Однако ее легко выкинуть из головы. В конце концов, эти мириады эндосимбионтов давно утратили способность к самостоятельному, не- зависимому существованию. Мы поддерживаем с ними столь тесную и древнюю связь, что моя интуиция по-прежнему убеждает своего носителя в том, что они - часть меня, а не какая-то отдельная колония, живущая со мной вместе. Выясне- ние происхождения митохондрий (похожая история с хлоропластами в листьях рас- тений) заставляет удивляться чудесам эволюции. Но знание о том, что мне со- путствуют эти невидимые пассажиры, остается довольно абстрактным. А вот с микробиотой дело другое. Мне все равно не разглядеть ее отдельных представителей. Но я знаю, что они постоянно прибывают, размножаются и отбы- вают. Я ощущаю себя более обитаемым. Велико искушение согласиться с мыслью, что всех этих микробов, живущих во мне и на мне, следует воспринимать как «разумных существ, загнанных в громадные колонии, запертых внутри большого организма, к тому же формируемых окружающим миром, ибо они общаются с ним по- средством сложных процессов, благодаря которым вслепую, словно бы по волшеб-
ству, рождается функция». Да, все почти так. Меня в очередной раз поразил размер этих колоний. Честно говоря, мне трудно вообразить, как выглядит килограмм микробной жижи в моей толстой кишке, но меня впечатляет информация о том, что мои (обычно имеющие четкую форму) ис- пражнения по весу наполовину состоят из микробов. Если считать себя отчасти биореактором, то я - агрегат довольно производительный. Само это количество наводит на мысль, что микробном просто обязан иметь ка- кое-то отношение к моему самочувствию - хорошему или плохому. Ученые на все лады твердят о взаимодействиях между моими тканями и триллионами более мелких (по сравнению с моими) клеток, которые в них живут. И это меняет мои пред- ставления о собственном Я. Начнем с того, что теперь я уже не только механическое или химическое суще- ство, хотя известно, что все происходящие во мне взаимодействия по-прежнему управляются молекулами. Тот факт, что я предоставляю среду обитания широкому спектру других видов, чьи популяции увеличиваются и уменьшаются в ходе борьбы видов за ресурсы, наполняет мою внутреннюю жизнь событиями весьма особого ро- да. Конечно же, все это вызывает ощущение, что мне следует обращать больше вни- мания на то, что попадает в систему (то есть на ее вход). Я не просто заправ- ляюсь топливом (или даже сырьем и микроэлементами), дабы автоматические чуде- са химического расщепления и биосинтеза могли конструировать новые клетки (хотя и это я по-прежнему проделываю). Я ем, чтобы кормить свою микробиоту, а иногда в процессе еды прибавляю к микробиоте что-то новое. Совсем другие ощу- щения. Урчание в животе, которое я слышу, лежа в постели после сытного обеда, теперь не кажется мне всего лишь проявлением перистальтического сокращения кишечных мышц, обеспечивающих успешное прохождение пережеванной пищи. Это звуки перемешивающих устройств моего главного биореактора. Но не только. Это еще и шум экосистемы - одной из нескольких экосистем, с которыми я теперь вынужден считаться. Экосистема и организм - разные вещи. Раньше я представлял себе все экосистемы как нечто внешнее по отношению ко мне самому. Внутренняя экосистема - совсем другое дело. Может, она и сама охотно регулирует себя без всякой опеки или внимания с моей стороны. Но я склонен хотя бы чуть-чуть думать о ней, когда я ем, пью, занимаюсь физически- ми упражнениями или принимаю лекарства. Впрочем, мне все-таки кажется, что «биореактор» или «экосистема» - не самые интересные образы для представления моего расширенного микробного ансамбля. Некоторые утверждают, что я вместе со своими микробами составляю некую новую разновидность биологического объекта, заслуживающую отдельного терминологиче- ского названия: я - холобионт. Думаю, вряд ли этот термин привьется. Нет-нет, мой вывод таков: на самом деле я - суперорганизм. Этот термин уже неоднократно появлялся в некоторых биологических контек- стах, иной раз вдохновленных открытиями в области микробиологии. Так, супер- организмом можно считать разные виды или штаммы бактерий, делящие друг с дру- гом один и тот же генофонд, откуда все они могут черпать материал. Некоторые заявляют даже: генетический обмен на всех этажах жизни настолько распростра- нен, что глобальное сообщество геномов можно рассматривать как своего рода гигантский суперорганизм (не путать с планетарным организмом - Геей). Все это не очень передает идею суперорганизма, которую я теперь исповедую. Это идея о смеси одного высокоорганизованного клеточного сообщества, эукарио- тического, многоклеточного Я, с невообразимо громадным числом других, более мимолетных живых сущностей, которые предпочли жить вместе, чтобы поддерживать существование чего-то большего - такого, чему трудно подобрать точное опреде- ление . Как же осознание себя суперорганизмом влияет на повседневное самоощущение?
Я никакой не супер в смысле превосходства над кем-то. Мой новый статус супер- организма означает для меня лишь принятие идеи, что каждое другое многокле- точное - тоже в какой-то мере суперорганизм. Однако этот статус побуждает ме- ня восхищаться тем, как в процессе эволюции жизнь объединила большое и малое, связав их самыми тесными узами. У того Я, что является суперорганизмом, более размытые границы, нежели у тела, которое не имело бы микробной нагрузки. Я- суперорганизм складывается, вероятно, под более сильным воздействием случай- ности . Такое Я менее стабильно, чем мы привыкли думать. В каких-то отношениях это зыбкая сущность, ускользающая от понимания. Она мерцает и переливается, то как будто позволяя увидеть себя вполне ясно, то вдруг незаметно превраща- ясь во что-то несколько иное. Но она больше связана с остальным миром (осо- бенно с миром биологическим), чем мне казалось раньше. То же самое касается и всех остальных существ на нашей планете, ведь они тоже представляют собой су- перорганизмы . Меня поражает и то, насколько суперорганизм моего типа отличается от просто организма. Организму можно дать вполне четкое биологическое определение. У него есть части, и целое - больше, чем просто сумма этих частей. Все они ко- ординируются взаимодействиями, удерживающими целое в нормальном состоянии. Отклонения от заведенного порядка обычно означают болезнь. К примеру, на кле- точном уровне злокачественную опухоль можно считать частью человека: у него с ней общий геном, по крайней мере, на ранних стадиях ее развития. Но ее инте- ресы, некогда общие с человеческими, постепенно начинают сильно от них отли- чаться. Если опухоль удастся удалить и если она принадлежит к разновидности, почти не оставляющей после себя зримых телесных изменений, то после операции человек скорее будет чувствовать, что его Я восстановилось, а не уменьшилось. Кое-что из этой идеи всевластного целого можно перенести на еще один тип «суперорганизма»: иногда данный термин применяют к общественным насекомым (а изредка и к млекопитающим - привет, сурикаты!), генетически связанным между собой и функционирующим как единая сущность. С некоторых точек зрения их мож- но рассматривать как единый организм с отделяемыми частями, каждая из которых по отдельности не обладает жизнеспособностью. Состав таких суперорганизмов также легко определить. К примеру, мы можем узнать, какая пчела из какого улья прилетела. Совсем иное дело - социальный организм, который попадает в поле зрения при изучении нашего Я в увязке с нашим микробиомом и при попытке мысленно собрать эту систему заново. Не все наши микробы удается точно классифицировать или зафиксировать: конкретный состав популяционной смеси чрезвычайно изменчив и в какой-то степени зависит от случайных событий и от времени. Это вольное со- 28 трудничество, партнеры в котором постоянно меняются Многие из входящих в него видов или наборов видов с удовольствием жили бы где-то в другом месте. Может показаться, что они служат какой-то более масштабной цели, когда, к примеру, обитают у меня в кишечнике, однако на самом деле бактерии растут и размножаются там, поскольку их устраивает такой образ жизни. Состав и поведе- ние всей этой компании очень трудно предсказать, и ее стабильность может в любой момент нарушиться. Когда я умру, некоторые из бактерий, которыми я пи- тался при жизни, с очаровательным безразличием микробов станут в свою очередь питаться мною. Мы связаны, но наши судьбы отнюдь не являются такими уж нераз- рывными . Еще одно серьезное изменение в моем восприятии себя то, как я теперь учусь думать о роли иммунной системы в осуществлении этих связей. Представление об Используется понятие «сотрудничество», которое толкуется так: «гибкие симбиотиче- ские взаимоотношения с возможностью включения и исключения партнеров, с изменчивым функционалом, без фиксированных таксономических связей».
ее функционировании как о ведении боевых и разведывательных операций никогда меня толком не убеждало. Похоже, я давно ждал именно такого объяснения, кото- рое сейчас постепенно формируется учеными, всерьез исследующими, как мы ужи- ваемся с таким сложным микробиомом. Я ловлю себя на том, что теперь представляю себе иммунную систему, другие клетки и ткани, микробном и даже мозг как участников постоянного разговора. Обычно это беззаботный шепот где-то на заднем плане, болтовня клеток на вече- ринке. Но время от времени темп разговора нарастает, и когда общество по- настоящему возбуждается, вспыхивают споры, а порой и более серьезные перепал- ки. Иногда возникают ужасные случаи недопонимания. Во всем этом, по-видимому, больше нюансов, чем в предыдущих описаниях той же системы. Разговоры могут вестись на большом расстоянии. Обычно они сводятся лишь к чему-то вроде: «Как ты там, все нормально? - Ага, все в порядке. - Ну ладно». Иногда слышится та- кое: «Думаю, тебе интересно будет к этому присмотреться», а порой доходит и до такого: «Похоже, у нас вот-вот будут неприятности, вот в этом месте, при- шлите помощь, пожалуйста!» или даже до «Опасность! Уничтожить! Искоренить!» Но гораздо чаще все стараются быть предельно вежливыми, потому что им хочется избежать неприятностей. Впрочем, это лишь мои фантазии. К тому же неизвестно, могу ли я влиять на это общение. Я не говорю на их языке, да и речь их едва слышна. Однако, по- моему , важно хотя бы просто признавать, что такое общение происходит. Это общение соединяет меня с микробной жизнью, а значит, и со всей прочей. Другие связи с ней я теперь ощущаю гораздо острее, чем прежде, - в моих клет- ках (где есть митохондрии) , в моих генах (где есть генетические фрагменты, уцелевшие от бактериальной живности в ходе эволюции), в моем кишечнике (где есть бактерии, составляющие немаловажную часть более крупного клеточного со- общества) . Возможно, это могут быть связи с формами жизни, которые слишком малы, чтобы их разглядеть. Но я все равно рад, что мне выпало жить в эпоху, когда наука делает их видимыми. Товарищеский привет всем нам, суперорганизмам. Рад позна- комиться . • * * И наконец... Да, мой микробном можно рассматривать как нечто, позволяющее мне теснее соединяться с прочими живыми существами. Тут уместен грандиозный и очень привлекательный образ, который мне очень нравится. Приятно ощущать су- перорганизм как неплотно сплетенную сеть, объединяющую все живое на Земле по- средством микробного и вирусного обмена, а иногда, при случае, и обмена гене- тического . Когда-то я написал книжку о Джиме Лавлоке и его гипотезе Геи. Хотя мне, признаться, не по душе концепция Геи как некоего шедевра планетарной са- морегуляции, я остро чувствую различия между этой живой планетой и другими - неживыми. Хорошо быть частью живого! Впрочем, такое осознание позволяет прийти к очаровательному локальному уп- рощению для решения некой запутанной проблемы. Речь идет о практическом куль- тивировании микробиома, который является крошечным узелком этой глобальной сети. Мне снова приходит на ум вклад Грэма Рука в гигиеническую гипотезу и его идея о том, что нам необходимо поддерживать знакомство со своими микро- скопическими «старыми друзьями». Он настаивает, что отличное место для этого - всякие зеленые пространства. Значит, нужно быть поближе к листьям и почве, к птицам и насекомым? Не обязательно. Ведь микробы, в конце концов, есть повсюду. Возьмите хоть их популяции, обитающие в воздухе, предлагает Рук. Бактерии, которые имеются в почве и во- де, в изобилии присутствуют и в атмосфере. В частности, они содержатся в поч- ве и воздухе крупных городов. Между прочим, в почве нью-йоркского Центрально- го парка (ну да, у него немалая площадь) при недавнем анализе обнаружили це-
лых 170 тысяч видов микробов. В одном кубическом метре воздуха над газонами и кустами может содержаться миллион живых организмов. А средний человек вдыхает 8 кубометров в день. Так что, может, мне вообще забыть обо всех этих пребио- тиках и пробиотиках? Может, больше не думать о том, стоит ли завести собаку из соображений роста микробного разнообразия? Достаточно лишь зайти в парк за углом - и немного там подышать. Вы в этом мире не одни, вы - суперорганизм.
Литпортал ШТАММ «АНДРОМЕДА» Майкл Крайтон В данном произведении вашему вниманию предлагается описание крупнейшего американского научного кризиса, продлившегося пять дней. Как и в большинстве подобных критических ситуаций, все события, связанные со штаммом «Андромеда», являли собой смесь предвидения и безрассудства, неведения и невежества. Едва ли не все участни- ки данного инцидента показали не только свои блестящие умствен- ные способности, но еще и моменты непостижимой глупости. Поэтому невозможно писать о данных событиях, не задев некоторых людей. Тем не менее, данную историю крайне важно предать огласке. Наша страна содействует крупнейшим научным учреждениям в истории че- ловечества. Наши ученые постоянно совершают новые открытия, мно- гие из которых имеют важный политический или социальный под- текст . Нет никаких гарантий, что в ближайшем будущем нас не ждет развитие новых кризисов вроде «Андромеды». Таким образом, я счи- таю, что для общественности будет полезно узнать о возможных причинах и методах борьбы с подобными случаями. «До этого момента польза интеллекта для выживания человеческого рода не была на- глядно доказана». Джереми Стоун «Прогресс обходится нам все дороже». Р.-А. Янек
ШТАММ «АНДРОМЕДА» СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО Доступ неуполномоченных лиц к материалам дела карается лишением свободы сроком до 2 0 лет и штрафом 2 0 тысяч долларов. НЕ ПРИНИМАТЬ ОТ КУРЬЕРА В СЛУЧАЕ НАРУШЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ПЛОМБЫ В соответствии с законодательством курьер обязан потребовать удостоверение № 7592. Без предоставления идентифицирующего документа передача файла запре- щена. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ОБЗОР СМ. НИЖЕ MACHINE SCORE REVIEW BELOW ДЕНЬ 1. КОНТАКТ Земля без конца и края Мужчина с биноклем. Так все и началось одним зимним вечером: с мужчины, стоявшего у пригорка на обочине дороги, которая вела к маленькому аризонскому городку. Лейтенант Роджер Шон с трудом держал бинокль в руках. Металл морозил кожу, а плотная куртка и теплые перчатки только замедляли движения. Шон со свистом выдыхал в залитый лунным светом воздух клубы пара, от которых запотевали лин- зы. Время от времени он протирал их большим пальцем. Он даже не подозревал, насколько тщетны были его действия. Для изучения тайн этого города бинокли были бесполезны. Он был бы удивлен, узнав, что лю- ди, которые в итоге раскрыли его секреты, использовали инструменты в миллион раз мощнее обычного бинокля. В образе опершегося о валун Шона с биноклем в руках было одновременно что- то грустное, глупое и такое человеческое! Несмотря на неудобства, он хотя бы ощущал в своих руках привычную и приятную тяжесть. Это будет одно из послед- них его знакомых ощущений перед смертью. Мы можем только представить и попытаться воссоздать дальнейшие события. Лейтенант Шон медленно и методично обводил местность взглядом. Городок был небольшой, всего с полдесятка деревянных зданий, возведенных вдоль главной улицы. Кругом было тихо: ни огонька, ни движения, ни звука, разносимого лег- ким ветерком. Затем он переключил свое внимание на окружающие поселение холмы. Невысокие, пыльные и плоские возвышения были покрыты жухлой растительностью и редкими островками сухих деревьев юкки, слегка припорошенных снегом. За холмами вид- нелись другие холмы, а за ними простиралась бескрайняя пустыня Мохаве. Индей- цы называли ее «Землей без конца и края». Шон вдруг ощутил, как продрог на пронизывающем февральском ветру. Время уже перевалило за десять вечера. Он направился обратно по дороге к фургону «Форд» с большой вращающейся антенной на крыше. Мотор тихо работал вхолостую, его урчание заглушало все остальные звуки. Шон открыл машину и забрался в кузов,
захлопнув за собой дверцу. Его сразу же окутал темно-красный свет: внутри работал ночник, чтобы работ- нику было проще адаптироваться к уличному мраку. В красном свете электронные панели подсвечивались зеленым. Рядовой Льюис Крейн, радиомеханик, тоже сидел в куртке. Он склонился над картой, полностью погрузившись в расчеты, и время от времени сверялся с при- борами . - А не ошиблись ли мы, часом? - уточнил Шон у Крейна. Тот подтвердил, что они на нужном месте. Солдаты сильно вымотались: они вы- ехали из Ванденберга еще утром и провели в поисках спутника «Скуп» целый день. Ни тот, ни другой в «Скупах» ничего не смыслили, кроме того, что эти засекреченные капсулы были предназначены для анализа верхних слоев атмосферы и последующего возвращения на Землю. А Шону и Крейну было приказано найти эти капсулы после их приземления. Для облегчения поиска спутники были оснащены электронными звуковыми устрой- ствами , которые начинали передавать сигнал на высоте восьми километров. Поэтому фургон был под завязку набит различным радионавигационным оборудо- ванием. По сути, он сам по себе являлся полноценной триангуляционной станци- ей. Иными словами, в основе его действия использовали однокорпусную триангу- ляцию, и это был весьма эффективный, хоть и крайне медленный процесс. Проце- дура была достаточно простой: фургон останавливался и фиксировал свое положе- ние, принимая направление радиолуча со спутника. На основании этих данных он показывал наиболее вероятное расположение спутника на расстоянии до тридцати двух километров, затем вновь останавливался и высчитывал новые координаты. Таким образом, можно было нанести серию точек триангуляции, и фургон двигался к спутнику по зигзагообразной траектории, останавливаясь каждые тридцать два километра, чтобы исключить возможные закравшиеся в расчеты ошибки. Этот метод занимал бы куда меньше времени при использовании двух фургонов, зато так было безопаснее - руководство посчитало, что две одинаковые машины в одном районе могут вызвать подозрения. Фургон искал «Скуп» уже шесть часов - и вот они почти достигли цели. Крейн нервно постучал по карте карандашом и прочитал название города у под- ножия холма: Пидмонт, Аризона. Население: сорок восемь человек. Эта цифра слегка позабавила мужчин, хотя у обоих было тревожно на душе. По данным базы Ванденберг, на основе радиолокационных наблюдений и 1,410 компьютерных проек- ций траекторий, расчетная точка посадки (РТП) находилась в двадцати километ- рах к северу от Пидмонта. Обычно отклонение составляло не более нескольких сотен метров. Однако сейчас ошибки быть не могло: спутниковый оператор-наводчик находился прямо в центре города. Шон предположил, что кто-то из местных заметил его па- дение (ведь спутник наверняка раскалился добела от жары), подобрал и привез в Пидмонт. Подобное развитие событий еще куда ни шло. И все же этот самый житель Пид- монта мог рассказать о своей находке кому угодно: репортерам, полиции, НАСА, армии. Но пока тишина. Шон с Крейном вылезли из фургона, дрожа на холодном воздухе, и уставились на раскинувшийся перед ними город. Кругом стояла тишина, было темно. На заправочной станции и в мотеле не го- рел свет - а ведь на многие километры вокруг не было ни единой заправки или мотеля. Тут Шон заметил птиц. Он увидел, как крупные птицы черными тенями медленно кружат над зданиями на фоне луны. Он удивился, что не заметил их раньше, и спросил Крейна, что тот
думает по этому поводу. Тот по этому поводу ничего не думал и в шутку добавил: - Может, это стервятники? - Так вот как они выглядят. Теперь буду знать, - сказал Шон. Крейн нервно рассмеялся, выпустив в ночь клуб пара: - Но что им тут делать? Они ведь только на падаль и слетаются. Шон прикрыл зажигалку ладонями, защищая пламя от ветра, и молча закурил, окинув взглядом очертания городка. Затем еще раз всмотрелся в бинокль, но не увидел никаких признаков жизни или движения. Наконец он опустил бинокль и уронил сигарету, которая зашипела и погасла на хрустящем снегу. - Давай уже спустимся вниз и осмотримся. Ванденберг Почти в пятистах километрах от Пидмонта в огромном, квадратном помещении без окон, в котором размещался Центр управления полетами проекта «Скуп», из- нывал от скуки лейтенант Эдгар Комро. Он сидел, закинув ноги на стол, на ко- тором лежала целая стопка научных журналов. Сегодняшнюю ночь Комро предстояло провести на дежурстве в должности офицера пункта наведения. В его обязанности вменялось заступать на ночное дежурство раз в месяц и руководить минимальным составом команды из двенадцати человек. Этим вечером команда курировала пере- движения фургона с позывным «Капер-один», пересекающего Аризонскую пустыню. Комро не любил дежурить. И без того мрачная комната освещалась только люми- несцентными лампами, придавая ей чересчур утилитарный вид, что крайне раздра- жало Комро. Он заглядывал в Центр управления полетами только во время запус- ка, когда атмосфера внутри менялась до неузнаваемости: помещение заполнялось техниками, корпящими над своими задачами, и все полны своеобразного спокойно- го предвкушения, которое предшествует запуску космического корабля. Но по ночам тут было скучно. Ночью никогда ничего не происходило. Обычно Комро тратил свободное время на чтение научной литературы. По профессии он был физиологом, специализировавшимся на сердечно-сосудистой системе, а осо- бенно его интересовал вопрос перегрузок, возникающих при больших ускорениях. Сегодня Комро листал статью под названием «Стехиометрия кислородно- переносящей способности и градиенты диффузии при повышенном давлении газа в артериальной крови». Статья не представляла особого интереса, и он с трудом продирался сквозь строчки. Поэтому он едва ли не обрадовался, когда из пото- лочного громкоговорителя донеслась передача от Шона и Крейна. - Капер-один на связи. Вандал-Дека, прием. Как слышно? Конец связи. Слегка взбодрившийся Комро подтвердил, что связь в порядке. - Въезжаем в Пидмонт за спутником. - Хорошо, Капер-один. Связь не отключать. - Так точно. Все согласно регламенту возврата техники, который был прописан в «Руково- дстве по системным правилам проекта «Скуп». Руководство это представляло со- бой толстую серую книгу в мягкой обложке, лежащую под рукой у Комро - на кра- ешке стола. Он знал, что разговор между фургоном и базой записывается на пленку, чтобы позже стать частью долговременного архива проекта, но никогда не находил для этого веских причин. Ему всегда казалось, что все проще неку- да : фургон выехал, забрал капсулу и вернулся обратно. Он пожал плечами и вернулся к чтению статьи о повышении давления, вполуха прислушиваясь к голосу Шона: - Въехали в город. Только что миновали заправочную станцию и мотель. Тихо. Признаков жизни нет. Сигнал со спутника все сильнее. Впереди, через полквар-
тала от нас, церковь. Свет нигде не горит. Никакого движения. Комро отложил журнал. Он безошибочно уловил какое-то напряжение в голосе Шона. При других обстоятельствах его позабавила бы мысль о двух взрослых муж- чинах, которые перепугались маленького сонного городка посреди пустыни. Но Комро давно знал Шона и знал, что, несмотря на все его достоинства, воображе- ния ему совершенно не хватало. Он мог заснуть во время просмотра фильма ужа- сов - таким он был человеком. Комро прислушался. За потрескивающим шумом статического электричества он разобрал урчание дви- гателя фургона, а затем тихие голоса. Шон: Как-то тихо. Крейн: Да, сэр. Пауза. Крейн: Сэр? Шон: Да? Крейн: Вы это видели? Шон: Что именно? Крейн: Там, на тротуаре. Похоже на тело. Шон: Показалось. Еще одна пауза, затем Комро услышал, как фургон остановился под взвизг тор- мозов . Шон: Черт. Крейн: Вон еще один, сэр. Шон: Вроде мертвый. Крейн: Может быть... Шон: Нет. Оставайся в фургоне. Затем он громким и деловым голосом вызвал базу: - Капер-один вызывает Вандал-Дека. Прием. Комро взял микрофон: - Прием. Что там происходит? Шон напряженно ответил: - Сэр, тут тела. Много тел. Кажется, все мертвы. - Капер-один, вы уверены? - Ради всего святого, - сказал Шон. - Конечно, уверены. Комро мягко произнес: - Капер-один, идите к капсуле. Он обвел кабинет взглядом. Двенадцать мужчин из неполной дежурной команды смотрели на него пустыми, невидящими глазами. Все до единого слушали переда- чу. Фургон снова ожил. Комро скинул ноги со стола и нажал красную тревожную кнопку на консоли. Это действие автоматически изолировало комнату управления полетами и запрещало входить и выходить из нее без разрешения Комро. Затем он поднял трубку: - Соедините с майором Менчиком. Менчик. Это очень важно. Я подожду. Главным ответственным дежурным в феврале назначили Менчика, который отвечал за деятельность программы «Скуп». В ожидании ответа Комро прижал трубку телефона к плечу и закурил. Тем вре- менем из громкоговорителя донесся голос Шона: - Они точно мертвы, Крейн? Крейн: Да, сэр. Они умерли, но, кажется, без мучений. Шон: Не знаю, и на мертвецов-то они не очень похожи. Чего-то не хватает. Чудно... Но они точно мертвы. Их тут несколько десятков. Крейн: Как будто они бросили свои грузовики и упали замертво.
Шон: На улицах, на тротуарах... Вновь тишина, которую вдруг резко прервал голос Крейна: - Сэр! Шон: Боже. Крейн: Вы его видите? Человек в белом, вот он идет... Шон: Вижу. Крейн: Он просто переступает через них, словно... Шон: Он движется к нам. Крейн: Сэр, если вы не против, мне кажется, нам стоит убираться отсюда... Затем раздался пронзительный крик, а за ним - потрескивание помех. Тут пе- редача прервалась, и восстановить связь с солдатами так и не удалось. Кризис Говорят, когда Гладстону сообщили о гибели Гордона Хартунского в Египте, тот только раздраженно пробормотал, что генерал мог бы выбрать и более благо- приятное время для своей смерти: его кончина вызвала беспорядки и привела правительство Гладстона к кризису. Однако когда помощник премьер-министра указал на уникальность и непредсказуемость данных обстоятельств, Гладстон как отрезал: «Все кризисы одинаковы». Разумеется, он имел в виду только политические кризисы. В 1885 году, да и в последующие сорок лет, ни о каких научных кризисах даже вопрос не вставал. Но с тех пор произошло целых восемь крупных и важных происшествий, только два из которых получили широкую огласку. Любопытно, что вышеупомянутые кризисы - от- крытие атомной энергии и возможность полета в космос - основывались на разви- тии химии и физики, а не биологии. Но этого следовало ожидать. Физика стала первой из естественных математиче- ских наук, которая всегда шагала в ногу со временем. За развитием физики по- следовал расцвет химии, но биология, словно умственно отсталый ребенок, вечно плелась где-то позади. Даже во времена Ньютона и Галилея люди знали о Луне и иных небесных телах больше, чем о собственном организме. Ситуация изменилась только в конце 1940-х годов. Новая эпоха биологических исследований началась в послевоенный период, чему весьма способствовало от- крытие антибиотиков. Неожиданно на развитие биологии с большим энтузиазмом начали выделять средства, и результат не заставил долго ждать: именно в те времена изобрели транквилизаторы и стероидные гормоны, начали осваивать хими- ческую иммунологию и изучать генетический код. К 1953 году разрабатывали ме- тоды трансплантации почки, а в 1958 году уже создали первые противозачаточные таблетки. Вскоре биология удостоилась звания самой быстроразвивающейся отрас- ли науки; наши познания в данной области за прошедшее десятилетие удвоились. Дальновидные исследователи на полном серьезе говорили о редактировании гено- ма, контроле эволюции, управлении разумом - еще десять лет назад подобные идеи называли не более чем безумными спекуляциями. И все же о биологическом кризисе не шло и речи. До появления штамма «Андро- меда» . Согласно определению Льюиса Борнхайма, кризис - это ситуация, в которой ра- нее приемлемая совокупность неких обстоятельств в результате включения нового фактора внезапно становится совершенно недопустимой. И не имеет никакого зна- чения, какого характера этот фактор: политического, экономического или науч- ного . Ход событий могут запустить как кончина национального героя, так и ры- ночная нестабильность или некое технологическое открытие. С этой точки зрения Гладстон был прав: все кризисы действительно одинаковы. Известный ученый Альфред Покран в своем научном труде по исследованию кри- зисов («Культура, кризисы и перемены») выделил несколько интересных моментов.
Во-первых, каждый кризис начинается задолго до его начала. Например, Эйнштейн опубликовал свои положения о теории относительности еще в 1905-1915 годах - за сорок лет до того, как его работа ознаменовала конец войны, начало новой эпохи и развитие кризиса. Точно так же в начале двадцатого века американские, немецкие и российские ученые проявляли интерес к космическим путешествиям, но только немцы осознали военный потенциал данной отрасли. А после Второй мировой войны, когда Советы и американцы разобрали и изучили немецкую ракетную установку в Пенернфинде, именно русские энергично взялись за развитие космического потенциала. США. же не уделили много внимания этому вопросу, что десять лет спустя привело к аме- риканскому научному кризису, связанному с запуском советского «Спутника», американским образованием, межконтинентальными баллистическими ракетами и от- ставанием в развитии ракетной промышленности. Покран также обращает внимание, что развитие кризисных ситуаций зависит от действий уникальных индивидуумов и личностей: «Сложно представить Александра Великого у Рубикона и Эйзенхауэра на Ватер- лоо, или Дарвина, который пишет Рузвельту о создании атомной бомбы. Кризис формируют люди своими собственными предубеждениями, приверженностью и пред- расположенностями. Кризис - совокупность интуиции и необъективности, понима- ния и игнорирования фактов. Однако в основе уникальности всех до единого кризисов все же лежит тревож- ное сходство. В ретроспективе характерной чертой всех кризисов является их предсказуемость. В них прослеживается некоторая неизбежность и предопределен- ность . Подобная характеристика верна не для всех кризисов, но большинство происшествий все-таки следует этому принципу, что превращает даже самого за- каленного историка в циника и человеконенавистника». В свете доводов Покрана будет довольно занятно изучить характер личностей, вовлеченных в события, связанные со штаммом «Андромеда». В те времена о кри- зисе биологической науки никто даже не задумывался, и первые американцы, ко- торые с ним столкнулись, попросту не мыслили правильными категориями. Шон и Крейн были способными, но далеко не глубоко мыслящими людьми, а Эдгар Комро, дежурный офицер на базе Ванденберг, даром что ученый, всего лишь разозлился из-за испорченного спокойного вечера. Согласно протоколу, Комро позвонил своему начальнику, майору Артуру Менчи- ку, и история приняла совсем другой оборот. Менчик мог разобраться с кризисом даже самых крупных масштабов. Но даже он не был готов сразу распознать этот самый кризис. * * * Майор Менчик с заспанным лицом сидел на краю стола Комро и слушал запись из фургона. После ее окончания он произнес: - Черт, в жизни ничего страннее не слышал. Затем вновь прослушал запись, при этом осторожно набил трубку табаком, за- курил и утрамбовал. Инженер Артур Менчик был спокойным крупным мужчиной, страдающим гипертони- ческой болезнью, которая угрожала поставить крест на его дальнейшей карьере военного. Ему неоднократно советовали сбросить вес, но он никак не мог взять- ся за свое здоровье. Поэтому он уже подумывал о том, чтобы бросить службу и сделать карьеру ученого в частном бизнесе, где начальству плевать на вес или показатели артериального давления своих работников. Менчик попал в Ванденберг из авиабазы Райт-Паттерсон в Огайо, где он кури- ровал экспериментальную программу по методам посадки космических кораблей. Его работа заключалась в разработке капсулы, которая могла бы с одинаковым успехом безопасно приземляться как на суше, так и на воде. Менчик разработал три многообещающих варианта, благодаря чему его повысили по службе и перевели
в Ванденберг. Но здесь его поставили на административную должность, которую он сразу же возненавидел. Менчик скучал в окружении людей; управление персоналом и капри- зы подчиненных его совсем не привлекали. Он частенько мечтал вновь поработать в аэродинамической трубе Райта - Паттерсона. Особенно по ночам, когда его поднимали из постели из-за всякой ерунды. Сейчас его переполняло раздражение из-за стресса. А на стресс он реагировал единственным доступным ему образом - становился медлительным: двигался и ду- мал медленно, принимал и взвешивал решения осторожно и не спеша. В этом таил- ся секрет его успеха. Пока люди вокруг него от волнения места себе не находи- ли, Менчик, казалось, все больше терял интерес ко всему, пока окружающим не начинало казаться, что он вот-вот заснет. Но это была не более чем уловка, позволяющая ему сохранять ясность ума. Он вздохнул и затянулся, когда запись пошла по второму кругу. - Насколько я понял, связь не прерывалась? Комро покачал головой. - Мы проверили все системы, и все еще отслеживаем частоту. Он включил передатчик, и комнату заполнили шипящие статические помехи. - Вы же в курсе механизма работы звукового экрана? - В общих чертах, - ответил майор, подавляя зевок. Собственно говоря, имен- но Менчик разработал эту систему три года назад. Говоря простым языком, это автоматизированный способ найти иголку в стоге сена - машинная программа изу- чает искаженный случайный звук и выявляет определенные отклонения. Например, благодаря этой программе можно выделить голос конкретного человека из шума разговоров на коктейльной вечеринке в посольстве. А полученные данные использовать в самых различных целях. - После завершения передачи мы принимали одни статические помехи, которые вы сейчас слышите. Мы пропустили их через программу, чтобы посмотреть, выявит ли машина какую-нибудь особенность. Также мы пропустили данные через осцилло- граф. Аппарат стоял в дальнем углу. На зеленом экране подрагивала зазубренная бе- лая линия - суммарный звук статики. - Затем, - продолжил Комро, - мы включили ЭВМ. Смотрите. Он нажал кнопку на панели, и строка осциллографа резко изменилась: она при- няла спокойный, регулярный характер с четким ритмом. - Понятно, - сказал Менчик. Он уже догадался, к чему ведет Комро. Его мысли к этому времени уже блуждали в другом месте, размышляя над возможными послед- ствиями . - Вот аудиозапись, - Комро нажал другую кнопку, и комнату заполнила аудио- версия сигнала: равномерный механический скрежет с повторяющимся металличе- ским щелчком. Менчик кивнул. - Двигатель. Это он постукивает. - Да, сэр. Мы считаем, что передатчик в фургоне все еще работает, как и двигатель. Мы очистили статические помехи и сейчас слышим работу двигателя. - Хорошо, - выдохнул Менчик. Его трубка погасла. Он пожевал ее еще пару мгновений, затем снова зажег, вынул изо рта и сплюнул немного табака с языка. - Нам нужны доказательства, - сказал он почти самому себе. Он прокручивал в голове сведения, разведданные, возможные выводы и непредвиденные обстоятель- ства... - Доказательства чего? - спросил Комро. Менчик оставил его вопрос без ответа. - На базе есть «Скавенджер»?
- Точно не уверен, сэр. Но в случае необходимости можем запросить из базы Эдварде. - Уточните , - Менчик встал. Он принял решение и почувствовал, как на него вновь нахлынула усталость. Ему предстояло провести всю ночь за телефонными разговорами, беседами с раздраженными операторами, проклинать плохую связь и ругаться с озадаченными голосами на другом конце провода. - Нужно пролететь над городом, - сказал он. - Полное сканирование. Доста- вить все канистры напрямую. Оповестить лаборатории. Он также приказал Комро вызвать техников, особенно Джаггерса. Менчик недо- любливал неженку Джаггерса, но понимал, что тот хороший специалист - а этой ночью ему позарез нужны были хорошие специалисты. * * * В 23:07 Сэмюел «Стрелок» Уилсон летел над пустыней Мохаве со скоростью бо- лее одной тысячи километров в час. Прямо по курсу виднелись два реактивных самолета, сопла их форсажных камер грозно полыхали в ночном небе. Самолеты эти были тяжелыми и пузатыми на вид: под крыльями и брюхом прятались фосфор- ные бомбы. Истребитель Уилсона, напротив, выглядел по-другому: гладкий, продолговатый и черный. Он назывался «Скавенджер», и в мире таких насчитывалось всего семь штук. «Скавенджер» был боевой версией истребителя Х-18. Этот реактивный разведы- вательный корабль среднего радиуса действия был спроектирован для дневной и ночной разведки и оснащен двумя 16-миллиметровыми камерами, установленными по бокам: одна для видимой части спектра, а вторая - для низкочастотного излуче- ния. Кроме того, он был оборудован инфракрасной радиоуправляемой камерой, а также напичкан стандартной электронной техникой и средством для радиолокации. Все пленки и пластины автоматически обрабатывались во время полета и обычно были готовы к изучению сразу по возвращении на базу. Из-за вышеописанных технологий существование такого невероятного истребите- ля держалось под строжайшим секретом. Он мог создавать карту города в ночное время, отслеживать движение определенных автомобилей с высоты в две с полови- ной тысячи километров, обнаружить подводную лодку на глубине до полукилометра или мины в гавани по деформациям движения волн и получать точные снимки заво- дов по остаточному теплу здания даже спустя четыре часа после его закрытия. Иными словами, «Скавенджер» по всем параметрам идеально подходил для полета глубокой ночью над Пидмонтом. Уилсон тщательно проверил оборудование и элементы управления, коснулся всех кнопок и рычагов, наблюдая за мигающими зелеными огоньками, которые указыва- ли , что все системы в порядке. В наушниках раздался громкий треск. Пилот ведущего самолета с легкой ленцой произнес: - Стрелок, приближаемся к городу. Видишь? Уилсон наклонился вперед в тесной кабине. Он летел низко, всего в полутора километрах над землей, и сначала не видел ничего, кроме смазанных пятен из песка, снега и юкки, а затем в лунном свете впереди показались здания. - Так точно. Вижу. - Хорошо, Стрелок. Освободи пространство. Он отступил, увеличив расстояние между собой и двумя другими самолетами почти до километра. Они образовали боевую формацию для визуализации цели по фосфорной вспышке. На самом деле в этом не было необходимости; «Скавенджер» мог обойтись и без освещения, но начальство из Ванденберга настаивало на сбо- ре всевозможной информации о поселении. Ведущие разлетелись в противоположные стороны и взяли курс, параллельный главной улице города.
- Стрелок? Готовность номер один. Уилсон осторожно коснулся четырьмя пальцами кнопок камеры. Как у музыканта на пианино. - Готов. - Приступаем. Самолеты спикировали вниз, плавно приближаясь к городу, и, казалось, проле- тели в считанных сантиметрах над землей, сбросив бомбы. При ударе о землю вверх вырвалась раскаленная добела сфера, залив город мистическим ярким све- том, который отражался от металлического брюха самолетов. Ведущие, закончив маневр, уже набрали высоту, но Стрелок за ними не следил. Все его внимание, разум и тело сосредоточились на городе. - Мы закончили, Стрелок. Уилсон не ответил. Он накренил судно, выпустил закрылки и почувствовал дрожь, когда самолет камнем полетел к земле, вызвав у пилота легкий приступ тошноты. Территория вокруг города осветилась на сотни метров во всех направ- лениях . Он нажал на кнопки камеры и почувствовал их вибрирующее жужжание. Падение длилось одно очень долгое мгновение, а затем Уилсон толкнул штурвал от себя, ощутив, как самолет, казалось, цеплялся за воздух, хватался за него и, наконец, поднялся ввысь. Мельком он заметил главную улицу и тела. Распро- стертые кругом тела лежали на улице, поперек машин... - Боже мой, - вырвалось у него. А потом он взмыл ввысь и продолжил набирать высоту, разворачивая самолет по медленной дуре, готовясь ко второму заходу и стараясь не думать о том, что увидел. Одним из основных правил воздушной разведки было не обращать внимания на происходящее; анализ и оценка не входили в его обязанности, эту задачу возлагали на других специалистов. А пилоты, которые забывали об этом правиле и слишком интересовались тем, что фотографировали, обычно попадали в беду. Например, разбивались. Когда самолет зашел на второй круг, Уилсон старался не смотреть вниз. И все же он не удержался и вновь увидел тела. Фосфорная вспышка уже потускнела, все кругом окрасилось в темные, зловещие и приглушенные цвета. Но тела никуда не исчезли: они ему точно не привиделись. - Боже мой, - повторил он. - Господи ты, боже мой. * * * Красная табличка на двери гласила: «Допуск только по спецпропускам». Внутри располагался довольно удобный зал для совещаний: на стене висел экран, напро- тив него с десяток стальных труб и кожаных кресел, а на противоположной стене - проектор. Когда Менчик и Комро вошли в помещение, Джаггерс уже ждал их внутри. Это был невысокий мужчина с упругой походкой и выразительным лицом. Несмотря на то, что на базе Джаггерса недолюбливали, все признавали его мастерство в об- ласти разведывательной интерпретации. Он обладал острым умом и приходил в восторг при виде малозаметных и загадочных деталей, благодаря чему идеально подходил для своей работы. Джаггерс потер руки, когда Менчик и Комро присели. - Что же, - сказал он. - Приступим? У меня для вас есть кое-что интересное. Он кивнул киномеханику: - Первый слайд. В комнате потемнело. Раздался механический щелчок, и на экране появилось изображение небольшого города в пустыне, снятое с высоты птичьего полета. - Снимок необычный. Снято два месяца назад с нашего разведспутника «Янус- двенадцать», расположенного на высоте трехсот тысяч километров. Качество до- вольно хорошее. Номера машин пока не разглядеть, но мы над этим работаем. Возможно, сможем различать уже к следующему году.
Менчик поерзал на стуле, но промолчал. - Перед нами город Пидмонт, штат Аризона, - продолжил Джаггерс. - Население сорок восемь человек, и смотреть тут не на что, даже с такой высоты. Вот уни- версальный магазин, здесь заправочная станция - обратите внимание, как четко видно надпись «Галф», - вот и почтовое отделение, а там мотель. Все остальное - частные дома. Тут церковь. Следующий слайд. Еще один щелчок. На новой картинке темно-красного цвета город был изображен в виде белых пятен. Очертания зданий были очень темными. - Начнем с инфракрасных пластин «Скавенджера». Как вам известно, они созда- ют изображение на основе тепла, а не света. Все теплые предметы на снимке вы- глядят белыми, а холодные - черными. Здесь очень хорошо видно, что здания темные - они куда холоднее земли. С наступлением ночи здания быстрее отдают тепло. - А белые пятна? - спросил Комро. На снимке можно было насчитать около со- рока или пятидесяти белых пятен. - Тела. Некоторые в своих домах, а другие - на улице. Мы насчитали около пятидесяти. Здесь, например, можно даже различить голову и четыре конечности. Это тело лежит плашмя на улице. Джаггерс закурил и указал на белый прямоугольник: - Насколько мы можем судить, это автомобиль. Обратите внимание на яркое бе- лое пятно с одного конца - значит, двигатель все еще работает и выделяет теп- ло. - Фургон? - предположил Комро. Менчик кивнул. - Возникает вопрос, - сказал Джаггерс. - Все ли эти люди мертвы? Точно ска- зать нельзя. Тела имеют разную температуру. Сорок семь довольно холодные, скорее всего они умерли уже некоторое время назад. Трое теплее, двое из них в этой машине. - Наши ребята, - заметил Комро. - А кто третий? - Настоящая загадка. Здесь можно увидеть, что он либо стоит, либо лежит, свернувшись в клубочек. Обратите внимание, насколько он белый, следовательно, еще теплый - около тридцати пяти градусов по Цельсию. Чуть ниже обычной тем- пературы человеческого тела - возможно, за счет периферического сужения сосу- дов на прохладном ночном воздухе. Температура снижается. Следующий слайд. На экране появилась новая картинка. Менчик нахмурился. - Переместился. - Совершенно верно. Этот кадр снят на втором заходе. Пятно передвинулось плюс-минус на восемнадцать метров. Следующий. - Опять! - Да. Еще пять-десять метров. - Значит, там есть один выживший? - Вполне логичное заключение, - ответил Джаггерс. Менчик прокашлялся. - Ты так считаешь? - Так точно, сэр. Мы все пришли к такому выводу. - Там, внизу, среди трупов ходит человек? Джаггерс пожал плечами и постучал по экрану: - Нельзя полностью и точно сказать, основываясь только на этих... В этот момент в зал зашел рядовой с тремя круглыми металлическими кассетами под мышкой. - Сэр, мы получили снимки прямой визуализации с формации. - Показывай, - приказал Менчик. Кассеты вставили в проектор. Мгновение спустя в зал заглянул лейтенант Уил- сон. Джаггерс отметил:
- Эти снимки я еще не просматривал. Возможно, пилот сопроводит просмотр своим докладом? Менчик кивнул и смерил взглядом Уилсона, который встал у экрана, нервно вы- тирая вспотевшие руки о штаны. Затем он повернулся к аудитории, монотонно приступив к рассказу: - Сэр, запись длилась с восьми до тринадцати минут двенадцатого ночи. Я сделал два захода: начал с востока и затем вернулся с запада со средней ско- ростью триста сорок четыре тысячи километров в час на средней высоте по скор- ректированному высотомеру двести сорок три метра... - Подожди-ка, сынок, - перебил его Менчик, приподняв руку. - Ты не на до- просе с пристрастием. Выкладывай как есть. Уилсон кивнул и проглотил образовавшийся ком. Свет в зале погас, и проектор ожил. На экране появилось изображение города, залитого ярким белым светом, исходящим от самолета. - Первый заход, - сказал Уилсон. - С востока на запад, время - восемь минут двенадцатого. Это снимок с левой камеры, которая щелкает со скоростью девяно- сто шесть кадров в секунду. Как видите, я очень быстро снижаюсь. Прямо по курсу главная улица... Он вдруг замолк. На снимке можно было различить тела. Фургон так и стоял на улице, антенна на крыше все еще медленно вращалась. По мере приближения само- лета к фургону можно было разглядеть, что водитель лежит на руле. - Невероятная четкость, - восхитился Джаггерс. - До чего же отличное разре- шение у этой мелкозернистой пленки... - Вообще-то Уилсон отчитывается о ходе полета, - прервал его Менчик. - Так точно, сэр, - Уилсон прочистил горло и уставился в экран. - В этот момент я находился прямо над целью, наблюдал за погибшими. Я насчитал около семидесяти пяти человек, сэр. Он говорил тихо и напряженно. Запись на секунду прервалась, появились ка- кие-то цифры, затем вновь вернулось изображение. - Приступаю ко второму заходу. Вспышка уже гаснет, но можно заметить... - Остановите, - приказал Менчик. Киномеханик остановил воспроизведение. На застывшем кадре виднелась длинная прямая главная улица и множество тел. - Назад. Пленку запустили в обратном направлении, и казалось, что истребитель улета- ет с улицы. - Вот! Останови. Изображение застыло. Менчик подошел к экрану, всматриваясь в угол. - Смотрите, - и указал на мужчину в белом домашнем халате до колен, который смотрел прямо на самолет. Это был старик с иссохшим лицом и широко открытыми глазами. - Что скажешь? - спросил Менчик Джаггерса. Тот подошел ближе и нахмурился. - Давай чуть вперед. Картинка вновь задвигалась. Все собравшиеся ясно увидели, как старик с удивленным взглядом повернул голову вслед за улетающим самолетом. - А теперь назад, - попросил Джаггерс. Они просмотрели снимки еще раз, и Джаггерс расплылся в улыбке. - Кажется, этот человек жив, сэр. - Да, согласен, - четко произнес Менчик и вышел из зала, объявив на базе чрезвычайное положение: всем служащим базы до дальнейших указаний запрещено покидать казармы; также под запретом внешние звонки и общение, а информация, которую узнали все находившиеся в этом зале, под строгим секретом. Он направился в Центр управления полетами. Комро последовал за ним. - Позвоните генералу Уиллеру, - приказал Менчик. - Скажите, что я объявил
чрезвычайное положение без оповещения вышестоящего начальства. Попросите его немедленно явиться. Формально никто, кроме командира базы, не имел права объявлять чрезвычайное положение. Комро спросил: - А вы не хотите сообщить ему сами? - У меня есть другие дела, - отрезал Менчик. Тревога Когда Артур Менчик вошел в небольшую звукоизолированную будку и сел перед телефоном, он знал, что собирается сделать, но не совсем понимал зачем. После назначения в программу «Скуп» еще год назад он прошел инструктаж по проекту «Лесной пожар». Менчик вспомнил, что инструктаж проводил маленький человечек с сухим и строгим голосом, работавший профессором в каком-то уни- верситете. Менчик уже позабыл подробности, за исключением того, что где-то была некая лаборатория, а также пять ученых, которые должны были в этой лабо- ратории работать. Их основной задачей было исследование внеземных форм жизни, которые могли попасть на Землю на американских космических кораблях. Менчик не знал имен и фамилий этих ученых, он знал лишь, что Министерство обороны выделило этим людям магистральную линию связи для их вызова. Чтобы подключиться к линии, требовалось набрать двоичное число на телефоне. Он за- лез в карман, вытащил бумажник и некоторое время искал карточку, которую дал ему профессор: В СЛУЧАЕ ПОЖАРА Уведомить отдел № 87. Только в крайнем случае. Он смотрел на карточку и задумался: что произойдет, когда он наберет двоич- ное число 87? Он попытался представить последовательность событий: с кем он будет разговаривать? Или ему перезвонят? Будут ли его расспрашивать или сразу направят к руководству? Он протер глаза, вновь взглянул на карточку и наконец пожал плечами. Вот сейчас он и узнает. Менчик оторвал лист бумаги от лежавшего рядом с телефоном блокнота и напи- сал: qO q1 q2 q3 q4 q5 лб q7 Основа двоичной системы: число два, возведенное в степень. Два в нулевой степени - единица; два в первой - два; два в квадрате будет четыре и так да- лее . Менчик поспешно добавил еще одну строчку: лО г\ 1 л2 гуЗ л4 гуЪ О^ О "^ 1 2 4 8 16 32 64 128 Затем начал складывать числа, чтобы получить в общей сложности цифру 87, и выделил эти числа: лО г\ 1 л2 гуЗ л4 гуЪ О^ О "^ (1) (2) (4) 8 (16) 32 (64) 128 = 87 После этого вывел двоичный код. Двоичные числа разработали для работы с компьютерами, которые понимают только строгую последовательность команд: «включено-выключено», «да-нет». Один математик как-то пошутил, что двоичные числа придумали люди, у которых есть всего два пальца. По сути, двоичные чис- ла переводят числа обычные, которые требуют десяти цифр и десятичных знаков, в систему, которая основана только на двух цифрах: единице и нуле. 2° (1) 1 21 (2) 1 22 (4) 1 23 8 0 24 (16) 1 25 32 0 2б (64) 1 27 128 = 87 0
Менчик взглянул на только что написанное число и добавил тире: 1-110-1010. Вполне обычный телефонный номер. Менчик поднял трубку и набрал номер. Часы пробили ровно полночь. ДЕНЬ 2. ПИДМОНТ Первые часы Оборудование ожидало своего часа. Два года кабели, система кодирования и телеграфный аппарат бездействовали, но звонок Менчика привел механизм в дей- ствие . Когда он набрал номер, то услышал серию механических щелчков, сменившихся слабым шумом, что означало поступление вызова на одну из зашифрованных между- городних линий. Спустя мгновение шум прекратился, и послышался чей-то голос: - Это запись. Назовите свое имя, оставьте сообщение и положите трубку. - Говорит майор Артур Менчик, база ВВС Ванденберг, Центр управления полета- ми проекта «Скуп». Мне кажется, появилась необходимость созвать группу «Лес- ной пожар». У меня есть подтвержденные данные визуального наблюдения. Во из- бежание утечки информации база закрыта на карантин. Майор не мох1 не подумать, что все это нереально. Судя по всему, даже звуко- записывающее устройство ему не поверило. В ожидании ответа он не выпускал трубку из рук. Однако ничего не дождался: после щелчка соединение прервалось. Конец связи. Ему оставалось только со вздохом повесить трубку. Звонок оставил после себя весьма неприятное чувство. Менчик ожидал, что через несколько минут перезвонят из Вашингтона, да и в последующие несколько часов ему будут досаждать звонками, поэтому остался у телефона. Однако никто так и не перезвонил. Менчик даже не подозревал, что запущенный им процесс был полностью автоматизирован. Запуск тревоги «Лесной пожар» невозможно будет отменить в течение минимум двенадцати часов. Спустя десять минут после звонка Менчика по зашифрованному кабелю макси- мальной безопасности пришло сообщение. А еще через пять минут пришло и второе сообщение, в котором был перечислен список членов команды «Лесной пожар»: ******* *команда******** СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО КОДИРОВКА ХБО 9/9/234/435/6778/90 КООРДИНАТЫ ДЕЛЬТА 8997 СООБЩЕНИЕ ОБЪЯВЛЕНА ТРЕВОГА «ЛЕСНОЙ ПОЖАР». ПОВТОРЯЮ, ОБЪЯВЛЕНА ТРЕВОГА «ЛЕСНОЙ ПОЖАР». СКООРДИНИРОВАТЬ ДЕЙСТВИЯ НАСА / ВВМК / СНБ. ПЕРИОД ВЫПОЛНЕНИЯ ГГ-59-07. ДАЛЬНЕЙШИЕ УКАЗАНИЯ ПРЕССУ НЕ ОПОВЕЩАТЬ. ВОЗМОЖНО ПРИВЕДЕНИЕ В ПОЛНУЮ БОЕГОТОВНОСТЬ СОГЛАСНО ДИРЕКТИВЕ 7-Г2 ДО ПОСЛЕДУЮЩЕГО ИЗВЕЩЕНИЯ
КОНЕЦ СООБЩЕНИЯ ******** ВЫКЛЮЧЕНИЕ Сообщение было отправлено автоматически. Все приказы, в том числе запрет об оповещении прессы и возможность приведения в действие директивы 7-12, были запрограммированы заранее и претворялись в жизнь звонком Менчика. ******* *команда******** СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО КОДИРОВКА ХБО 9/9/234/435/6778/900 СООБЩЕНИЕ СТАТУС НИЖЕСЛЕДУЮЩИХ АМЕРИКАНСКИХ ГРАЖДАН - «ЗЕД КАППА». ПРЕДЫДУЩИЙ ВЫСШИЙ УРОВЕНЬ ДОПУСКА ПОДТВЕРЖДЕН. ИМЕНА: СТОУН, ДЖЕРЕМИ..81 ЛИВИТТ, ПИТЕР..04 БЕРТОН, ЧАРЛБЗ.Г51 КРИСТИАН СЕНКРИК ВЫЧЕРКНУТЬ ИСПРАВИТЬ КИРК, КРИСТИАН.142 ХОЛЛ, МАРК.Г77 ПРЕДОСТАВИТЬ ДАННЫМ ЛИЦАМ СТАТУС «ЗЕД КАППА» ДО ПОСЛЕДУЮЩЕГО ИЗВЕЩЕНИЯ КОНЕЦ СООБЩЕНИЯ КОНЕЦ СООБЩЕНИЯ Теоретически эта телеграмма тоже была обычным делом; всего лишь требовалось подтвердить имена пяти членов команды, которым был присвоен особый статус «Зед каппа». К сожалению, машина напечатала одно из имен с ошибкой и не пере- проверила сообщение. (В обычной ситуации, когда в сообщение закрадывается ошибка, все сообщение переписывается заново или перезаписывается компьютером с последующим подтверждением исправленного варианта.) Именно это сообщение вызвало сомнения в своей правильности. В Вашингтоне и в других учреждениях потребовали консультацию компьютерного эксперта для под- тверждения точности сообщения с помощью так называемого обратного прослежива- ния. Вашингтонский эксперт выразил серьезную озабоченность по поводу досто- верности данного сообщения, поскольку компьютер совершил несколько ошибок, например, использовал букву «Г» вместо единицы. В результате данной неразберихи статус «Зед каппа» получили только первые два лица в списке, а остальные пока дожидались подтверждения. * * * Эллисон Стоун очень устала. Они вместе с супругом, председателем бактерио- логического отдела Стэнфорда, принимали в своем доме на холмах с видом на кампусы Стэнфорда гостей в количестве тридцати человек. Все задержались до позднего вечера и не собирались расходиться. Миссис Стоун едва держала себя в руках: она с детства крутилась в светском обществе Вашингтона, где вторая
чашка кофе, демонстративно предложенная без коньяка, была сигналом разойтись по домам. К сожалению, подумала она, ученые подобных намеков не понимают. Она подала вторую чашку кофе уже несколько часов назад, но никто даже не думал расходиться. Незадолго до первого часа ночи вдруг раздался звонок в дверь. На пороге она с удивлением увидела двух военных. Они выглядели неловко и как будто слегка нервничали, и Эллисон предположила, что они заблудились, что нередко случа- лось в этих краях в ночное время. - Чем могу помочь? - Прошу прощения за беспокойство, мэм, - вежливо ответил один из них. - Это дом доктора Джереми Стоуна? - Верно, - слегка нахмурившись, ответила она и бросила взгляд на подъездную дорожку, где припарковался синий армейский седан. У машины стоял еще один мужчина; казалось, он держал что-то в руке. - У него что, пистолет? - Мэм, нам нужно поговорить с доктором Стоуном, - перебил ее первый воен- ный. Абсурдность ситуации напугала ее. Она взглянула на лужайку и заметила еще одного мужчину, который подошел к дому и заглянул в окно. В мягком свете, проливающемся из окна, она заметила винтовку в его руках. - В чем дело? - Мэм, мы не хотим мешать вашей вечеринке. Пожалуйста, позовите доктора Стоуна. - Не уверена, что... - Иначе нам придется зайти внутрь, - продолжил мужчина. Она поколебалась мгновение, затем решилась: - Ждите тут. Она собиралась закрыть дверь, однако один из военных тут же пробрался в прихожую. Он встал у двери, сжимая фуражку в руках. - Я подожду здесь, мэм, - и вежливо улыбнулся. Эллисон вернулась к гостям, пытаясь не выдать своего волнения. Гости разго- варивали и смеялись, в комнате стоял гвалт, а в воздухе клубился дым от си- гар. Она нашла Джереми в углу зала, где он спорил с кем-то по поводу недавних беспорядков. Она слегка коснулась его плеча, и он сразу же подошел к ней. - Очень странно, но тебя ищут какие-то военные. Один стоит в коридоре, вто- рой ждет у двери снаружи, и еще двое с оружием в руках на лужайке. Они гово- рят, что пришли за тобой. Стоун, казалось, удивился, но затем кивнул. - Я обо всем позабочусь. Его спокойствие ее задело; он словно ожидал чего-то подобного. - Мог бы и предупредить, раз ты знал... - Но я не знал, - ответил он. - Объясню позже. Он вышел в коридор, где все еще стоял офицер. Эллисон последовала за мужем. - Я - доктор Стоун. - Капитан Мортон, - отрапортовал мужчина. Руку для рукопожатия он не пред- ложил . - У нас пожар, сэр. - Понятно, - ответил Стоун. Он взглянул на свой смокинг. - Хоть переодеться позволите? - Боюсь, нет, сэр. К ее удивлению, Джереми на это только кивнул: - Ладно. Мне нужно идти, - последнюю фразу он адресовал уже супруге. Его лицо не выражало никаких эмоций, что очень напугало Эллисон. Она была сбита с толку. - Надолго?
- Не уверен. Неделя, может две. Или дольше. Она пыталась не повышать голос, но ничего не могла с собой поделать. - Да в чем же дело? Тебя арестовали? - Нет, - Джереми устало улыбнулся. - Совсем нет. Извинишься перед гостями от моего имени, ладно? - Но у них оружие... - Миссис Стоун, - вмешался солдат. - Наша задача - защитить вашего мужа. Мы проследим, чтобы с ним ничего не случилось. - Вот-вот, - подхватил ее муж. - Кажется, я внезапно стал очень важной пер- соной . И вновь подарил ей эту странную усталую улыбку. А затем, прежде чем она поняла, что происходит, вышел из дома. С одной сто- роны следовал капитан Мортон, а с другой - второй солдат. Вооруженный винтов- кой мужчина пошел за ними следом, а последний, у машины, отсалютовал и открыл им дверь. Внутри загорелся свет, дверь захлопнулась, и машина скрылась в ночи. Элли- сой все еще стояла у двери, когда один из гостей подошел к ней сзади и спро- сил: - Эллисон, с вами все в порядке? Она повернулась и выдавила из себя улыбку: - Да, ничего страшного. Джереми пришлось уехать - его вызвали в лаборато- рию . Еще один из вечерних экспериментов пошел не так. Гость кивнул: - Очень жаль. Восхитительная вечеринка. * * * Тем временем Стоун откинулся на спинку сиденья и смерил обоих мужчин взгля- дом . Их лица ничего не выражали. Он спросил: - что там у вас? - Извините, сэр? - Черт возьми, что там у вас? Должны же были они что-то передать. - Ох, так точно, сэр. И с этими словами ему вручили тонкую папку. На коричневой обложке трафаре- том было выведено: ПРОЕКТ «СКУП». - и это все? - уточнил Стоун. - Так точно, сэр. Стоун вздохнул. Он никогда не слышал о проекте «Скуп», и ему предстояло внимательно изучить все данные. Но в машине было слишком темно для чтения, и он решил заняться этим позже, в самолете. Стоуна неожиданно захлестнули вос- поминания пятилетней давности о весьма странном симпозиуме на Лонг-Айленде и не менее странном низеньком докладчике из Англии, который в некотором роде был ответственен за все происходящее. • * * Летом 1962 года английский биофизик Дж. Дж. Меррик выступил с докладом на тему «Частота биологического контакта в зависимости от вероятности видообра- зования» на Десятом биологическом симпозиуме в Колд-Спринг-Харбор, Лонг- Айленд. Меррика преследовала репутация строптивого и неортодоксального учено- го, более того, интерес к его персоне только возрос благодаря недавнему раз- воду и присутствию на данном симпозиуме эффектной блондинки-секретарши. Вы- ступление Меррика сопровождалось последующим обсуждением его идей, выдержки из которых я представляю чуть ниже. «Я сделал вывод, что первый контакт с внеземной жизнью будет определен ве- роятностями видообразования. Неоспорим тот факт, что высокоорганизованных ви- дов на нашей планете не так много, в то время как простейшие организмы изо- бильно процветают. На Земле проживают миллионы видов бактерий и тысячи видов
насекомых. Однако приматов всего несколько видов, а человекообразных обезьян и того четыре. Людей же всего один вид. Этой частоте видообразования отвечает соответствующая частота в числах. Простейшие существа встречаются гораздо чаще, чем сложные организмы. На Земле проживает три миллиарда человек, что звучит довольно внушительно до тех пор, пока мы не вспомним, что в обычной большой колбе может содержаться в десятки, а то и сотни раз больше бактерий чумы. Все имеющиеся данные о происхождении жизни указывают, что прогресс шел по эволюционному пути от простейших форм до сложных. Так было на Земле, и, веро- ятно, этот же подход можно применить и ко всей Вселенной. Шепли, Мерроу и другие ученые подсчитали возможное количество жизнеспособных планет в ближай- шей Вселенной. Мои собственные расчеты, указанные в статье, учитывают относи- тельную численность различных организмов во Вселенной. Моей целью было определение вероятности контакта между человечеством и ины- ми формами жизни. Вот мои расчеты: ФОРМА ВЕРОЯТНОСТЬ Одноклеточные организмы или ме- нее (чистая генетическая информация) 0,7840 Простые многоклеточные орга- низмы 0,1940 Сложные многоклеточные организ- мы без центральной нервной системы 0,0140 Многоклеточные организмы с си- стемами органов, в том числе нервной системой 0,0078 Многоклеточные организмы со сложной нервной системой, способные обрабатывать данные (человеческие возможности) 0,0002 Итого: 1,0000 Вышеизложенные данные наводят на мысль, что первый контакт человечества с внеземной жизнью произойдет с организмами, похожими на земные бактерии или вирусы, если не с идентичными им. Возможные последствия подобного контакта вызывают тревогу, учитывая, что три процента всех земных бактерий так или иначе оказывают пагубное воздействие на человеческий организм». • * * Позже сам Меррик выдвинул гипотезу, что первый контакт произойдет с чумой, занесенной с Луны первыми астронавтами. Эту идею в научном обществе подняли на смех. Одним из немногих, кто отнесся к его предостережению серьезно, был тридца- тишестилетний доктор Джереми Стоун, который уже в таком молодом возрасте был, пожалуй, самым известным участником вышеупомянутого симпозиума. Он заслужил должность профессора в Беркли в возрасте тридцати лет, и только что получил Нобелевскую премию. Список достижений Стоуна (даже без учета целой серии различных эксперимен-
тов, благодаря которым он получил уже упомянутую выше Нобелевскую премию) по- ражает воображение. В 1955 году он первым применил метод мультипликативного подсчета колоний бактерий, в 1957 году разработал метод получения чистой жид- кости, а в 1960 году представил радикально новую теорию активности Е. coli и S. tabuli и явил миру доказательства физической природы индукторов и репрес- соров. Его статья 1958 года о линейных вирусных трансформациях открыла миру новые возможности в науке. На основе его трудов работники Института Пастера в Париже разработали собственную систему изучения вирусов и впоследствии также удостоились Нобелевской премии. Стоун же выиграл премию в 1961 году за работу по мутантной реверсии бакте- рий, которой он занимался в свободное время еще во время учебы на юридическом факультете Мичиганского университета. На тот момент ему было всего двадцать шесть лет. Больше всего поражает то, что Стоун проделал работу нобелевского уровня, будучи студентом юридического факультета, что демонстрирует глубину и широкий диапазон его интересов. Один его друг однажды сказал: «Джереми знает все и увлечен всем остальным». Его сравнивали с Эйнштейном и Бором и называли уче- ным, обладающим совестью, пониманием значимости событий и умением зреть в ко- рень проблемы. Стоун был худощавым и лысеющим мужчиной с потрясающей памятью: он мог с одинаковой легкостью выдавать как научные факты, так и грубые шутки. Но самой выдающейся его чертой была нетерпеливость, которую он транслировал всем без исключения окружающим, одним своим видом показывая, что они зря тратят его драгоценное время. У него была дурная привычка перебивать своих собеседников и завершать неприятные ему разговоры, от которой он с переменным успехом пы- тался избавиться. Властная манера разговора в сочетании с тем фактом, что он получил Нобелевскую премию в столь молодом возрасте, вкупе с довольно скан- дальной личной жизнью (он был женат четыре раза, в том числе дважды увел жен своих коллег) никак не придавала ему популярности. Однако именно Стоун в начале шестидесятых сумел пробиться в правительствен- ные круги как один из представителей нового научного сообщества. Сам он отно- сился к своей роли со снисходительной усмешкой: «Вакуум жаждет, чтобы его за- полнили горячим газом», - заявил он однажды, и все же на самом деле его влия- ние было огромным. К началу 1960-х годов Америка наконец-то пришла к выводу, что обладает са- мым мощным научным комплексом в мировой истории. Восемьдесят процентов всех научных открытий за предшествующие три десятилетия были совершены американца- ми. В Соединенных Штатах сосредоточилось около 75 процентов всех мировых ком- пьютеров и 90 процентов лазерных установок; работало в три с половиной раза больше ученых и во столько же раз больше денег потрачено на научные исследо- вания , чем в Советском Союзе. В США. было в четыре раза больше ученых, чем в Европейском экономическом сообществе, и средств они потратили в семь раз больше. Большая часть этих средств поступала прямо или косвенно от Конгресса, который остро нуждался в советах мужчин, разбирающихся в науке. В пятидесятых все значимые советники Администрации США были физиками: Тел- лер и Оппенгеймер, Брукман и Вайднер. Но всего десять лет спустя на фоне ак- тивных вливаний денежных средств в биологическую отрасль и, соответственно, большего к ней внимания на сцену вышла новая группа, возглавляемая Дебейки в Хьюстоне, Фармером в Бостоне, Хеггерманом в Нью-Йорке и Стоуном в Калифорнии. Известность Стоуна объяснялась несколькими причинами: престижностью лауреа- та Нобелевской премии, политическими связями, в том числе его последней суп- руги - дочери сенатора Томаса Уэйна из Индианы, а также юридическим образова- нием. Все это в совокупности гарантировало неоднократное появление Стоуна пе- ред огромным количеством подкомитетов сената и давало ему значимые полномочия
доверенного советника. Именно эти свои силы он направил на решение научно-исследовательских и строительных вопросов при создании «Лесного пожара». * * * Стоуна крайне заинтересовали идеи Меррика, которые во многом совпадали с его собственными мыслями. Он выпустил небольшую статью под названием «Стери- лизация космических аппаратов» в журнале Science, которую затем перепечатали в британском Nature. В этой статье он кратко объяснил, почему бактериальное заражение - палка о двух концах и для чего человечество должно уметь защи- щаться и от того, и от другого. До статьи Стоуна ученые в основном опасались поставить под угрозу другие экосистемы: человеческие спутники и зонды могли случайно занести туда земные организмы. Эту проблему подняли еще в самом начале космической программы, и к 1959 году НАСА создала строжайшие правила предварительной стерилизации всех космических аппаратов земного происхождения. Их целью было предотвращение заражения других миров. Иными словами, если для поиска новой жизни на Марсе или Венере отправить зонд с земными организ- мами, это нарушит чистоту эксперимента. Однако Стоун показал иную сторону вопроса: внеземные организмы также могут заразить Землю с помощью тех же самых космических аппаратов. Корабли, сгорев- шие при входе в атмосферу, не представляют проблемы, но пилотируемые зонды и спутники, например «Скуп», - иное дело. Риск заражения в таких случаях очень велик. Его статья вызвала кратковременный всплеск интереса, но, как позже выразил- ся сам Стоун, «ни к чему особенному не привела». Поэтому в 1963 году он стал инициатором неформальных собраний, на которых обсуждались проблемы загрязне- ния планеты, с последующим перекусом. Собиралась эта группа дважды в месяц в комнате номер 410 на верхнем этаже отделения биохимии Медицинской школы Кали- форнийского университета и состояла из пяти ученых: сам Стоун и Джон Блэк из Беркли, Сэмюел Холден и Теренс Лиссет из Стэнфордского медицинского универси- тета, а также Эндрю Вайс с биофизического факультета Стэнфордского меда. Именно эти люди стояли у истоков проекта «Лесной пожар». В 1964 году они по- дали президенту США петицию, сознательно составленную по образцу письма Эйн- штейна Рузвельту в 1940 году, которое тот написал по поводу атомной бомбы. Калифорнийский университет Беркли, Калифорния Президенту США Белый дом 1600, Пенсильвания-авеню Вашингтон. Уважаемый господин президент! Согласно новейшим теоретическим гипотезам, стандартные процедуры стерилиза- ции возвращаемых космических зондов не могут в полной мере гарантировать их возвращение в том же стерильном состоянии в атмосферу Земли, что представляет опасность потенциального внедрения вирулентных организмов в нашу экологиче- скую систему. Мы полагаем, что никогда не сможем достигнуть максимально необходимой сте- рилизации зондов. Согласно нашим расчетам, даже если подвергать капсулы про- цедурам стерилизации в космосе, вероятность заражения все равно составляет десять тысяч к одному, а то и больше. Данные расчеты основаны только на из- вестных нам представителях жизни, а иные формы могут быть полностью устойчивы к нашим методам стерилизации.
Поэтому мы призываем к созданию предприятия, предназначенного для изучения внеземной формы жизни, если таковая случайно попадет на Землю. У данного предприятия будут две основные цели: ограничение распространения внеземной формы жизни, а также ее изучение в лабораторных условиях с целью защиты зем- ных форм жизни от ее возможного воздействия. Рекомендуем разместить базу данного предприятия в необитаемом районе США. глубоко под землей и оборудовать всеми известными методами изоляции, а также ядерным устройством для возможности самоуничтожения на случай возникновения аварийной ситуации. Насколько нам известно, ни одна форма жизни не сможет пе- режить ядерный взрыв. Искренне ваши, Джереми Стоун Джон Блэк Сэмюел Холден Теренс Лиссет Эндрю Вайс 10 июня 1964 года На вышеизложенное письмо отреагировали крайне быстро. Уже на следующий день Стоуну позвонил один из советников президента, и днем позже ученый вылетел в Вашингтон на встречу с президентом и членами Совета национальной безопасно- сти. Спустя две недели он полетел в Хьюстон, чтобы обсудить дальнейшие планы с представителями НАСА. Хотя Стоун признавал, что его выступления не обошлись без пары колкостей про «тюрьму для паразитов», большинство ученых, с которыми он беседовал, от- неслись к проекту с должным вниманием. Спустя месяц работ команда Стоуна по- лучила официальный статус комитета по решению проблемы внеземного загрязне- ния. Этот комитет был внесен в Список перспективных исследовательских проектов и субсидировался Министерством обороны. В то время СПИП вкладывался в основном в химию и физику - ионные спреи, обратное дублирование, субстраты пи-мезонов - однако интерес к биологическим проблемам все возрастал. Например, одна из групп СПИП занималась изучением электронной стимуляции функции мозга (что яв- лялось эвфемизмом для термина контроля над разумом); другая углубилась в ис- следования биосинергии - возможной комбинации человека и устройств, импланти- рованных в организм человека; еще одна оценивала результаты проекта «Озма» - поиска внеземных форм жизни в 1961-1964 годах. Четвертая группа проектировала самовоспроизводящийся механизм, который должен был взять на себя выполнение всех человеческих функций. Все вышеописанные проекты имели чисто гипотетический характер, но возглав- ляли их престижные ученые. Внесение в СПИП придавало статус руководителю и гарантировало финансирование для проведения и дальнейшего развития исследова- ний. Поэтому, когда комитет Стоуна представил свой проект под предварительным названием «Протокол анализа жизни», в котором описывались способы изучения любого живого существа, Министерство обороны тут же выделило ему 22 миллиона долларов на строительство изолированной спецлаборатории. (Эту довольно круп- ную сумму средств признали вполне оправданной, поскольку результаты проекта планировали применять в других исследованиях. В 1965 году вся область науки, включающей в себя вопросы стерильности и заражения, считалась крайне важной. Например, НАСА работала над строительством крайне засекреченной «Лунной лабо- ратории» для астронавтов, которые вернулись с Луны и, возможно, привезли с собой опасные для человечества бактерии и вирусы. Всех космонавтов, вернув-
шихся с Луны, помещали в трехнедельный карантин до окончания процедуры дезин- фекции. Кроме того, имели место и другие проблемы, к примеру, создание «сверхчистых» промышленных помещений, в которых планировалось свести к мини- муму содержание пыли и микробов, и «стерильных камер», которые проектировали в Бетесде. Считалось, что за созданием асептической среды, «островка жизни» и различных систем поддержания стерильности - настоящее будущее, и выделенные Стоуну средства расценили как вполне выгодное капиталовложение.) Комитет приступил к строительству лаборатории «Лесной пожар» во Флэтроке, штат Невада, по мере поступления финансовых средств. В результате проект был готов к работе уже в 1966 году. Проектированием занимались архитекторы из General Dynamics, обладающие огромным опытом в создании жилых отсеков на атомных подводных лодках, в которых матросам приходилось подолгу жить и рабо- тать . Получившийся результат являл собой пятиэтажное подземное сооружение кониче- ской формы. Каждый уровень имел круглую форму с центральным служебным ядром из проводки, водопровода и лифтов и был более стерильным, чем предыдущий. Первый этаж был нестерильным, второй - умеренно стерильным, третий - строго стерильным, и так далее. Свободное перемещение с одного уровня на другой было запрещено, персонал был обязан пройти все необходимые процедуры стерилизации и карантина при переходе на тот или иной этаж. Когда строительство лаборатории подошло к концу, встал вопрос о составе ко- манды «Лесной пожар», задачей которой было изучение внеземных форм жизни. Спустя некоторое время выбрали пять ученых, включая самого Стоуна. Эти пятеро должны быть готовы к немедленной мобилизации в случае биологической катастро- фы. Спустя всего два года после приснопамятного письма Стоун с удовлетворением отметил, что «у этой страны есть все шансы в борьбе с неизвестным ранее био- логическим агентом». Он заявлял, что доволен реакцией Вашингтона и скоростью, с которой власти реализовали его предложения. Однако в узком кругу близких и друзей он признавался, что его смутила легкость, с которой Вашингтон согла- сился с его планами. Стоун не имел ни малейшего понятия об истинных причинах рвения Вашингтона или реальной озабоченности многих правительственных чиновников по поводу дан- ной проблемы, как и не подозревал о существовании программы «Скуп» до той но- чи , когда уехал из дома на синем армейском седане. * * * - Это самый быстрый транспорт, который мы смогли найти, сэр, - сказал воен- ный. Стоун шагнул в самолет, поражаясь абсурдности ситуации. Это был абсолютно пустой «Боинг-727». - Можете устроиться в первом классе, если хотите. Думаю, никто не будет против, - военный улыбнулся ему и вышел из самолета. На его место заступила не стюардесса, а другой вооруженный солдат, который с грозным видом встал у выхода. Тем временем тихонько загудели двигатели самолета. Стоун взял папку с данными на «Скуп» и откинулся назад. Чтение полностью его захватило, он пролистывал страницы с такой скоростью, что солдат решил, будто пассажир просто скользит взглядом по строчкам. Но Стоун не пропускал ни единого слова. «Скуп» был детищем генерал-майора Томаса Спаркса, главы армейского медицин- ского корпуса, который подчинялся подразделению по ведению химической и био- логической войны. Спаркс отвечал за исследования в области химического и бак- териального оружия в Форт-Детрике, штат Мэриленд, Харли, штат Индиана, и Да- гуэй, штат Юта. Стоун встречался с ним пару раз и припомнил, что тот был при- ятным мужчиной в очках, из-за которых выглядел недостаточно солидно для своей
должности. Далее Стоун узнал, что «Скуп» сконструировала Лаборатория реактивного дви- жения Калифорнийского технологического института в Пасадене в 1963 году. Его целью был сбор данных о любых организмах, которые могут существовать в «ближ- нем космосе», то есть в верхних слоях атмосферы. Строго говоря, это был ар- мейский проект, но финансировался он Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, которое считалось гражданской орга- низацией. Однако на самом деле НАСА - правительственное агентство, работающее с военным департаментом. В 1963 году 43 % всех проектов НАСА было засекрече- но . Теоретически, ЛРД разрабатывала спутник, который должен был собирать вне- земные организмы и космическую пыль для последующего изучения. Это был чисто научный проект - просто чтобы удовлетворить любопытство, и поэтому ученые, работавшие над проектом, даже не подозревали, что на деле истинные цели их исследований были совсем другими. А заключались они в поиске новых форм жизни, которые могли помочь в разви- тии программы «Форт-Детрик». Иными словами, правительство искало новое биоло- гическое оружие. Форт-Детрик. Форт-Детрик в Мэриленде представлял собой целый комплекс разбросанных в хаотичном порядке зданий, в стенах которых занимались разработкой химического и биологического оружия. Располагался он на участке общим объемом в 526 гек- тара, а стоимость оценивалась в 100 миллионов долларов, что делало его одним из крупнейших исследовательских центров США. В открытом доступе находилось не более 15 процентов всех исследований, остальные же были засекречены, как, на- пример , в Харли и Дагуэе. Харли - сверхсекретное учреждение, в основном зани- мающееся изучением вирусов. За последние десять лет в его стенах создали це- лый ряд вирусов, в том числе «Кэрри Нэшн» (который вызывал диарею) и штамм «Арнольд» (клонические судороги и смерть). Полигон Дагуэй, штат Юта, размера- ми превышал штат Род-Айленд и в основном использовался для испытания отрав- ляющих газов, таких как «Табун», «Склар» и «Кафф-11». Стоун знал, что основная масса американцев даже не догадывается об истинных масштабах исследований США в области химического и биологического оружия. Об- щие государственные расходы на данную отрасль превышали полмиллиарда долларов в год. Большинство этих средств направлялось в академические центры, например Чикагский университет, где исследования в области боевого оружия скрывались
под крайне расплывчатыми формулировками. Однако так было не везде: например, в Университете имени Джона Хопкинса работали над «изучением фактических или потенциальных болезней, имеющих потенциальное значение для ведения биологиче- ской войны, а также оценкой химических и иммунологических реакций на опреде- ленные анатоксины и вакцины». За последние восемь лет ни об одном из исследований работников данного уни- верситета ничего не было известно. Периодически в открытом доступе появлялись работы других университетов, таких как Чикагский или Калифорнийский, но воен- ные расценивали их всего лишь как пробные шары - подобные статьи были в пер- вую очередь направлены на запугивание иностранных агентов. Классическим при- мером данного направления считается работа Тендрона и соавторов под названием «Исследование токсина, прерывающего окислительное фосфорилирование путем кож- ной абсорбции». В данной статье описан, но не назван прямым текстом впитывающийся через ко- жу яд, который способен менее чем за одну минуту убить человека. Более того, авторы признали, что его действие - довольно незначительное достижение в сравнении с другими токсинами, которые были созданы за последнее время. Принимая во внимание усилия и огромные денежные средства, которые вливали в данную отрасль, можно было ожидать постоянного усовершенствования уже имеюще- гося биологического оружия или создания новых и более опасных токсинов, одна- ко в период с 1961 по 1965 год этого так и не произошло. Уже в 1961 году под- комиссия сената по вопросам военной готовности пришла к выводу, что «резуль- таты традиционных методов исследования признаны неудовлетворительными» и дан- ная область науки «требует новых методов решения проблемы». Именно их и намеревался найти генерал-майор Томас Спаркс в рамках проекта «Скуп». В своем окончательном виде «Скуп» представлял собой программу по запуску семнадцати спутников на орбиту Земли с последующим возвращением на планету с образцами организмов. Стоун изучил результаты каждого запуска. «Скуп-1», позолоченный спутник конической формы весом 17 килограмм, был за- пущен 12 марта 1966 года с базы Ванденберг в Пуриссиме, Калифорния. Базу Ван- денберг обычно использовали для запусков в направлении с севера на юг, в от- личие от мыса Кеннеди, где использовали западно-восточное направление. У Ван- денберга также имелось дополнительное преимущество: в отличие от мыса Кенне- ди , там можно было сохранить большую секретность. «Скуп-1» провел на орбите шесть дней, прежде чем его сбили. Он приземлился на болоте рядом с городом Афины, Джорджия. К сожалению, на нем обнаружили только обычные земные организмы. «Скуп-2» сгорел при входе в атмосферу в результате отказа оборудования. Кроме него также сгорел и «Скуп-3», несмотря на новейшие теплозащитные экраны из пластика и вольфрама. «Скуп-4» и «Скуп-5» в целости и сохранности извлекли из толщи Индийского океана и предгорий Аппалачей, однако в обоих случаях ничего нового не обнару- жили, только безвредную разновидность S. albus, обычного представителя микро- флоры человеческой кожи. Результатом этих неудач стало улучшение процедур стерилизации спутников перед запуском. «Скуп-6» был запущен в первый день наступившего 1967 года. Он являл собой компиляцию лучших наработок всех своих предшественников. На этот спутник, вернувшийся на Землю спустя одиннадцать дней, возлагали огромные надежды. Он приземлился неподалеку от Бомбея в Индии. За его извлечением тайно отправили 34-ю дивизию ВДВ, которая на тот момент дислоцировалась в Эвре, Франция. Эту дивизию приводили в полную боевую готовность во время запуска любого космиче- ского аппарата в соответствии с операцией «Скраб», которая была разработана на случай защиты капсул «Меркурий» и «Близнецы», если таковые будут вынуждены
приземлиться на территории Советов или стран восточной коалиции. Это была единственная причина, по которой в первой половине 60-х годов США. держали свои силы в Западной Европе. «Скуп-6» нашли и доставили в США. без каких-либо происшествий. Внутри обна- ружили ранее неизвестную форму грамотрицательного, коагулазо- и триокиназопо- ложительного одноклеточного организма коккобациллярной формы. Тем не менее, никакого вредного воздействия на живых существ он не оказывал, за исключением домашних кур, да и те спустя четыре дня быстро приходили в себя. Сотрудники Форт-Детрика уже было потеряли надежду на успешный исход опера- ции «Скуп», однако руководство все же дало зеленый свет запуску «Скупа-7». Точная дата запуска до сих пор засекречена, но предполагают, что это произош- ло 5 февраля 1967 года. «Скуп-7» вышел на расчетную орбиту с апогеем 508 ки- лометров и перигеем 358 километров, где пробыл два с половиной дня. Затем спутник по неизвестным причинам внезапно сошел с орбиты, в связи с чем было принято решение дистанционно посадить его с Земли. Предполагаемым местом посадки был пустынный район на северо-востоке Аризо- ны. * * * Где-то в середине полета Стоуна отвлек офицер, который поставил перед ним телефонный аппарат, после чего отошел на почтительное расстояние. - Да? - ответил Стоун. Он чувствовал себя странно: до этого он никогда не разговаривал по телефону в самолете. - На связи генерал Маркус, - отрапортовал на том конце чей-то усталый го- лос. Стоун понятия не имел, кто это такой. - Хотел доложить, что мы вызвали всех членов команды, за исключением профессора Кирка. - Почему? - Профессор Кирк в больнице, - сказал Маркус. - Мы сообщим детали, когда вы приземлитесь. На этом разговор закончился, и Стоун вернул телефонный аппарат офицеру. Па- ру мгновений он обдумывал, как отреагировали другие члены команды, когда их подняли из постели. Во-первых, Ливитт. Он-то наверняка быстро сориентировался. Клинический мик- робиолог обладал огромным опытом лечения инфекционных заболеваний. В свое время он повидал столько эпидемий, что просто не мог не отреагировать быстро. Кроме того, он был закоренелым пессимистом: однажды он признался, что уже на свадьбе подсчитывал, сколько алиментов ему придется выплачивать будущей быв- шей жене. Этот раздражительный, ворчливый, крупный мужчина с угрюмым выраже- нием лица вечно смотрел на мрачное будущее тоскливым взглядом. Однако помимо этого он был здравомыслящим человеком, обладал богатым воображением и не бо- ялся мыслить смело. Далее шел патологоанатом Бертон из Хьюстона. Стоун недолюбливал Бертона, хотя и отдавал должное его научным познаниям. Они были абсолютной противопо- ложностью : Стоун любил организованность, а Бертон был небрежен; Стоун держал все под контролем, Бертон же поступал импульсивно и порой необдуманно; Стоун вел себя чересчур самоуверенно, Бертон общался нервно и слегка раздражитель- но. Коллеги за глаза прозвали его Растяпой отчасти из-за способности спо- ткнуться о развязанные шнурки и мешковатые манжеты брюк, отчасти из-за неве- роятной способности натыкаться на одно важное открытие за другим. Следующим по списку был Кирк, антрополог из Йеля, который, судя по всему, не сможет приехать. В таком случае Стоуну будет его не хватать. Кирк был ще- голеватым франтом, по какой-то случайности наделенным великолепным умом. Он мигом улавливал суть проблемы и, оперируя имеющимися данными, всегда приходил к правильному умозаключению. Несмотря на то, что он порой не мог свести соб- ственные финансовые счеты, к нему часто обращались за помощью для решения са-
мых сложных абстрактных задач даже именитые математики. Стоуну будет его не хватать, потому что пятый мужчина им в этом деле точно не помощник. Он нахмурился при одной только мысли о Марке Холле. В данном случае ему пришлось идти на компромисс - Стоун предпочел бы получить в коман- ду врача, имеющего опыт работы с заболеваниями обмена веществ, и с большой неохотой согласился на обычного хирурга. Холла активно продвигали Министерст- во обороны и Комиссия по атомной энергии, поскольку верили в «гипотезу о ре- шающем голосе случайного человека», и, в конце концов, Стоун и остальные ус- тупили . Стоун вовсе не знал Холла и задумался, как тот отреагирует на вызов. Он да- же не подозревал о вынужденной задержке уведомления членов команды. Он не знал, что патологоанатома Бертона вызвали только в пять утра, а микробиолога Питера Ливитта - в полседьмого, когда он уже приехал в больницу. Холлу же сообщили только в пять минут восьмого. * * * Позже Марк Холл рассказывал, что «это было ужасно. За одно мгновение меня швырнули из привычного мира в полную неизвестность». Без пятнадцати семь Холл стоял в уборной, примыкающей к операционной номер семь, и готовился к своей первой операции за день. Это была обычная рутина, которой он занимался на протяжении последних нескольких лет. Он был спокоен, перешучивался с врачом- ординатором и замывался вместе с ним. После всех приготовлений он вошел в операционную, держа руки на весу. Мед- сестра на входе протянула ему полотенце, чтобы он вытер их насухо. Помимо нее в операционной находились еще один ординатор, который уже готовил пациента к операции, обрабатывая того растворами йода и спирта, и вторая медсестра. Все поприветствовали друг друга. Холл имел репутацию резкого, вспыльчивого и непредсказуемого хирурга. Он работал быстро, почти в два раза быстрее, чем остальные хирурги больницы. Ко- гда операция протекала спокойно, он смеялся и шутил, позволяя себе колкости в адрес ординаторов, медсестер и анестезиологов. Однако если дела шли не так, если во время операции случались осложнения, Холл становился мрачнее тучи. Как и большинство хирургов, он предпочитал рутину. Все должно было проте- кать в привычном темпе. Если что-то шло не по плану, это выводило его из ду- шевного равновесия. Поскольку все были в курсе его характера, то с опасением взглянули на об- зорную галерею, когда там вдруг появился Ливитт. Он щелкнул громкоговорителем и произнес: - Здравствуйте, Марк. Холл накрывал пациента зеленой стерильной тканью, оставляя свободной об- ласть живота. Он с удивлением посмотрел на Ливитта. - Приветствую, Питер. - Извините за беспокойство, но дело срочное. - Подождете, - отрезал Холл. - Я только приступил. Он закончил подготовку операционного поля и попросил скальпель для кожи, затем пропальпировал живот в поисках ориентиров для правильного разреза. - Боюсь, времени ждать нет, - не уступал Ливитт. Холл ничего не ответил. Он отложил скальпель и вновь взглянул наверх. По- следовало долгое молчание. - Что, черт возьми, вы имеете в виду? - Придется отменить операцию. Это срочно, - спокойным голосом произнес Ли- витт . - Питер, пациент уже под наркозом. Нужно приступать к работе. Я не могу просто... - Вас заменит Келли.
Келли был одним из штатных хирургов больницы. - Что? - Он уже замывается, - сказал Ливитт. - Все уже решено. Встретимся в разде- валке . У вас полминуты. И ушел. Холл окинул присутствующих свирепым взглядом. Никто не издал ни звука. Спустя мгновение он снял перчатки и вышел из комнаты, напоследок еще раз громко выругавшись. * * * Холл полагал, что его роль в проекте «Лесной пожар» будет в лучшем случае малозначительной. Ливитт, заведующий бактериологическим отделением больницы, вышел на него 1966 году и в общих чертах объяснил цель проекта. Холла позаба- вило происходящее, и он согласился присоединиться к команде. Однако в глубине души он надеялся, что его никогда и никуда не вызовут. Ливитт планировал держать Холла в курсе последних событий, касающихся про- екта, и вначале даже приносил тому документы, но вскоре стало ясно, что хи- рург даже не утруждает себя их чтением. Ливитт прекратил поставлять ему новые данные, что пришлось по душе Холлу, который только обрадовался тому, что больше не придется захламлять рабочий стол. Годом ранее Ливитт уточнял у Холла, не передумал ли тот, ведь в будущем их работа может стать крайне опасной. Хирург ограничился коротким «нет». Однако теперь Холл горько жалел о своих словах. Они стояли в крохотной раз- девалке без окон, со всех сторон окруженные шкафчиками. В центре расположился столик с огромной кофеваркой и стопкой бумажных стаканчиков. Ливитт налил се- бе кофе с мрачным выражением лица, которое очень напоминало морду бассет- хаунда. - Наверняка кофе ужасный. В этой больнице приличного кофе не найти. Поторо- питесь . - Не хотите рассказать, почему... Холл начал было расспрашивать Ливитта, но тот его перебил: - Нет, не хочу. Переодевайтесь. Снаружи нас ждет машина. Мы опаздываем. Возможно, уже опоздали. Холла всегда раздражала угрюмая и даже напыщенная манера речи микробиолога. Тот тем временем громко отхлебнул свой кофе и скривился: - Как я и подозревал. Как вы вообще его пьете? Быстрее, пожалуйста. Холл отпер свой шкафчик и распахнул его ногой, затем облокотился о дверцу и снял черные полиэтиленовые бахилы, призванные предотвратить накопление стати- ческих зарядов. - Наверняка все это как-то связано с вашим клятым проектом. - Совершенно верно, - ответил Ливитт. - Поторопитесь. Машина ждет. Нам нуж- но успеть в аэропорт, а то еще в пробку попадем. Холл быстро и на автомате переоделся. Происходящее сбило его с толку. Поче- му-то он думал, что до этого никогда не дойдет. Они с Ливиттом направились к выходу. Снаружи переливающийся в утренних лучах седан оливкового цвета мигом подъехал к тротуару с включенными мигалками. Внезапно Холл, наконец, понял, что Ливитт не шутит, что сейчас вообще не до шуток. Он попал в какой-то кош- мар. * * * Питер Ливитт, в свою очередь, тоже недолюбливал Холла. Ливитт вообще тер- петь не мог практикующих врачей. Несмотря на наличие степени доктора, Ливитт посвятил всю свою жизнь теоретическим исследованиям в области клинической микробиологии и эпидемиологии, а специализировался он на паразитологии. Он успел объехать весь мир, изучая различных паразитов, и даже открыл миру бра-
зильского цепня Taenia renzi, которого описал в статье, вышедшей в 1953 году. Однако со временем Ливитт перестал путешествовать. Он часто приговаривал, что «лечение больных - дело молодых, а когда в пятый раз заболеваешь дизенте- рией, пора и честь знать». Этот пятый раз Ливитта произошел в Родезии в 1955 году. Он три месяца пролежал в больнице и потерял около двадцати килограммов. После этого случая он уволился с государственной службы и принял должность заведующего микробиологическим отделением в больнице, понимая, что только так сможет посвятить значительную часть своего времени исследованиям. В больнице у него была репутация превосходного клинического бактериолога, но сердце его было отдано паразитам. В период с 1955 по 1964 год он опублико- вал целую серию высоко оцененных коллегами статей, в которых описал метабо- лизм аскарид и некаторов. Благодаря такой репутации Ливитта и позвали в «Лесной пожар», и именно че- рез Ливитта пригласили Холла, о чем тот даже не подозревал. Когда Холл спросил Ливитта, почему выбрали его, обычного хирурга, тот отве- тил: - Да, вы хирург, но разбираетесь в электролитах. - И? - Это крайне важно. Химический состав крови, рН, кислотность и щелочность. Ваши знания могут пригодиться. - Но ведь в этой области есть много других специалистов, - заметил Холл. - И большинство разбираются лучше меня. - Да, но все они женаты. - Не понял? - А нам нужен холостяк. - Почему? - Крайне необходимо, чтобы один из членов команды был неженатым. - Бред какой-то, - покачал головой Холл. - Возможно, - ответил Ливитт. - А может, и нет. Они вышли из больницы и подошли к армейскому седану. Ожидающий их молодой офицер чопорно отсалютовал. - Доктор Холл? - Да. - Пожалуйста, предъявите документы. Холл протянул ему пластиковую карточку с фотографией. Он таскал ее в своем бумажнике больше года. Странный был документ - всего лишь имя, фотография и отпечаток большого пальца. Ничто не указывало на официальный статус этой кар- точки . Офицер изучил карточку, посмотрел на Холла, затем вновь перевел взгляд на фотографию и вернул ее. - Спасибо, сэр. Он открыл дверцу седана. Холл уселся на заднем сиденье, за ним внутрь зашел Ливитт, прикрывая глаза от красной мигалки на крыше машины. - В чем дело? - Ничего. Просто не люблю мигающий свет. Напоминает о днях, когда я работал водителем «скорой» во время войны. Ливитт откинулся на спинку кресла, и машина тронулась. - Как только доберемся до аэродрома, вам дадут папку с документами. Будет что почитать во время полета. - Какого полета? - На истребителе Ф-104, - ответил Ливитт. - Куда? - В Неваду. Постарайтесь войти в курс дела. Как только прилетим, свободного времени уже не будет.
- А другие? Ливитт бросил взгляд на часы. - Кирк попал в больницу с острым аппендицитом. Остальные уже приступили к работе. Прямо сейчас они пролетают в вертолете над Пидмонтом, штат Аризона. - Никогда о таком не слышал, - буркнул Холл. - Да никто не слышал, - произнес Ливитт. - До сегодняшнего дня. Пидмонт В 09:59 того же утра с бетонной площадки сверхсекретного ангара номер де- вять базы Ванденберг в воздух поднялся вертолет К-4 и полетел на восток, в сторону Аризоны. Распоряжение отправиться именно с этой площадки отдал майор Менчик, который беспокоился, что команда может привлечь внимание: все трое мужчин, пилот и двое ученых, были одеты в прозрачные пластиковые надувные костюмы и напомина- ли то ли огромных марсиан, то ли воздушные шары на параде Дня благодарения, как заметил один из техников ангара. Когда вертолет поднялся в ясное утреннее небо, два пассажира (а ими были Джереми Стоун и Чарльз Бертон) осмотрели друг друга. Они оба прибыли в Ван- дерберг всего несколько часов назад, Стоун из Стэнфорда, а Бертон - из Бей- лорского университета в Хьюстоне. Патологоанатому Бертону исполнилось пятьдесят четыре года, он занимал долж- ность профессора в Медицинской школе Бейлора, а также консультировал Центр пилотируемых космических полетов НАСА в Хьюстоне. До этого он проводил иссле- дования по вопросам влияния бактерий на человеческие ткани в Национальном ин- ституте Бетесды. Именно эта жизненно важная область науки оставалась практически незамечен- ной , когда Бертон вознамерился твердо изучить этот вопрос. Хотя человечество понимало, что микробы вызывают болезни еще со времен гипотезы Генле в 1840 году, до середины XX века о том, почему и как это происходит, ничего не было известно. Никто не понимал точных механизмов развития патологии. Бертон, как и многие другие до него, начал с Diplococcus pneumoniae, возбу- дителя пневмонии. До открытия пенициллина в сороковых годах ученые интересо- вались пневмококками, однако, в пятидесятые интерес академиков, как и финан- совые вливания в эти исследования, постепенно сошли на нет. Бертон перешел на Staphylococcus aureus, распространенный кожный патоген, вызывающий прыщи и гнойники. Вначале коллеги над ним посмеивались: стафилококк, как и пневмо- кокк, был крайне чувствителен к действию пенициллина. Они считали, что Бертон взялся за заведомо пропащую работу. Так оно и было в течение последующих пяти лет. Денег не хватало, и Бертон часто просил помощи у различных фондов и филантропов. Однако он не сдавался, терпеливо изучая защитные свойства оболочки клеточной стенки, вместе с тем открыв с полдесятка токсинов, которые выделяли бактерии для поражения тканей, распространения инфекции и разрушения эритроцитов. Неожиданно в 50-х появились первые устойчивые к воздействию пенициллина штаммы стафилококка. Новые штаммы были крайне опасны, обладали повышенной ви- рулентностью и часто приводили к смертельному исходу, в том числе - абсцессу головного мозга. Почти в мгновение ока Бертон узнал, что его работа приобрела огромное значение. Десятки лабораторий по всей стране спешно перепрофилирова- лись на изучение стафилококка, который находился у всех на слуху. За один только год количество денежных средств, выделяемых Бертону, увеличилось с шести до трехсот тысяч долларов. Вскоре после этого он стал профессором пато- логической физиологии. Однако Бертон не особо гордился своими достижениями. Он понимал, что ему
всего лишь повезло оказаться в правильном месте и в правильное время. А так он всего лишь занимался правильным делом. Теперь он задавался вопросом, во что выльется это задание. Сидящий напротив него Джереми Стоун пытался не выдать свою неприязнь к внешнему виду Бертона - под пластиковым костюмом скрывалась поношенная клет- чатая спортивная рубашка с непонятным темным пятном на левом грудном кармане и помятые брюки. Даже волосы, по мнению Стоуна, были взлохмачены и неопрятны. Он уставился в окно, пытаясь отогнать мысли о Бертоне. - Пятьдесят человек, - он покачал головой. - И все умерли в течение восьми часов после приземления «Скупа-семь». Как они заразились? - Воздушным путем, - предположил Бертон. - Скорее всего. - Погибли только те, кто находился в непосредственной близости от города? Есть ли пострадавшие за пределами Пидмонта? - продолжал Бертон. * Piedmont, Arizona Стоун покачал головой: - Я попросил военных отслеживать все возможные происшествия, но пока что никаких трупов за чертой города не обнаружили. - Ветра не было? - Нам очень повезло. Прошлым вечером ветер с севера так и завывал до четыр- надцати километров в час, но к полуночи утих. Говорят, для здешних краев это весьма необычно. - На наше счастье. - Да, - Стоун кивнул. - Нам повезло и в другом смысле. В радиусе почти двухсот километров нет ни одного крупного поселения. Конечно, на севере рас- положен Лас-Вегас, на западе Сан-Бернардино и Финикс на востоке. Не ровен час, зараза доберется и туда. - Пока безветренно, у нас есть время. - Предположительно. Следующие полчаса ученые обсуждали возможность дальнейшего распространения болезни, склонившись над кипой карт, составленных за ночь компьютерным отде- лом Ванденберга. Эти карты использовали для сложного комплексного анализа географических факторов; в данном случае на них была изображена юго-западная часть США. с указанием количества населения и направлением ветров.
ПРИМЕЧАНИЕ К ПРИЛОЖЕНИЮ: КАРТЫ. Данные схемы представляют собой пример поэтапного составления компьютерных схем. Первая схема - относительно стандартная карта с указанием компьютерных координат вокруг населенных пунктов и иных важных областей. Вторая схема составлена с учетом направления ветров и плотности населения. 1 *».< |?«? / 1 «1 II II 1110 / ^Ч^,^ JB2/7/A. /^ DEKS3 \ 1 I НА-ТОО \ МД \ Х%\\%%1%%\ ll'll'l liVlll f.Sfc/773/VCVJCC* \ о* аз \ Win NC 7/в^ЛО \ jjo jjt jj? '"Vs MKCmAMCClVlNI BB J>C | ИХ KL AS MX 1 X «V ?7"MCr 54 1 PIMUX «САП/5 1 JJ5 CKJJL 1 .8. 1 1 s.< Lxa
Третье изображение - компьютерная проекция конкретного сценария, основанно- го на влиянии ветра и плотности населения. IUL ■■/■НИ 1 1 'w МО / .• км I1 ,|| LACPOPT COD 1§||,||||1И. DlRtCF 6A7 -~г 4»<*7/RCAD 1? Ы WC<V<4 x mi •■fl Пи ...Li! C5D it|l 80*KR NINE OOC 1 I?l2l2l2/r ■ шлпклг w •..fill.i.i..i.ai*iiifl.iijjSTTT ImMMIMIMI 1 ■ •!• RCAD СТО Ни одна из вышеприведенных карт не принадлежит и не является результатом фактической работы проекта «Лесной пожар». (Предоставлено General Autonomics Corporation) Затем ученые начали обсуждать возможную скорость наступления смерти. Они прослушали запись из фургона и сошлись во мнении, что все жители Пидмонта умерли внезапно. - Даже если перерезать человеку горло, - сказал Бертон, - он не умрет так быстро. Потеря сознания от повреждения сонных артерий и яремных вен все равно займет минимум от десяти до сорока секунд, а смерть - не менее минуты. - Кажется, в Пидмонте все произошло буквально за пару секунд. Бертон пожал плечами. - Травма? Удар по голове? - Или нервнопаралитический газ. - Возможно. - Или же что-то похожее. Если бы мы имели дело с блокированием каких-то ферментных систем, вроде действия мышьяка или стрихнина, это также заняло бы пятнадцать-тридцать секунд, а то и больше. Но блокада нервных импульсов, или нервно-мышечного узла, или корковое отравление - вот они могут занять мало времени и вызвать почти мгновенную смерть. - Быстродействующий газ, - предположил Бертон, - с высокой диффузной спо- собностью проникать через легкие. - Или кожу, - подхватил Стоун. - Слизистые оболочки, да что угодно. Сойдет любая пористая поверхность. Бертон провел рукой по своему костюму. - Если этот газ так легко диффундирует... - Вот скоро и выясним, - Стоун слабо улыбнулся. * * * По внутренней связи раздался голос пилота: - Приближаемся к Пидмонту, господа. Жду дальнейших указаний. - Сделайте один круг над городом, мы хотим взглянуть сверху, - попросил Стоун. Вертолет круто накренился. Ученые выглянули в иллюминатор и увидели под со- бой раскинувшийся городок. За прошедшую ночь сюда уже слетелись стервятники, которые плотным кольцом копошились вокруг мертвых тел.
- Этого я и боялся, - выдохнул Стоун. - Они могут распространить инфекцию. Съесть мясо инфицированных людей и разнести повсюду в своем организме. Что будем с ними делать? Стоун кивнул. - Выпустим газ, - он включил переговорное устройство. - Канистры с газом при вас? - Так точно, сэр. - Еще один круг, чтобы накрыть весь город. - Есть, сэр. Вертолет наклонился и пошел на разворот. Вскоре земля исчезла в облаках бледно-голубого газа. - Что это? - спросил Бертон. - Хлоразин. В низких концентрациях крайне полезен для метаболизма птиц. У них крайне высокая скорость обмена веществ, ведь птицы состоят из сплошных мускулов и перьев. Средняя частота сердцебиения составляет сто двадцать уда- ров в минуту, и многие виды за день съедают больше, чем весят сами. - Газ-разобщитель? - Ага. Сейчас все свалятся замертво. Вертолет накренился, затем завис. Газ медленно рассеивался на слабом север- ном ветру, постепенно открывая взгляду землю, на которой лежали сотни птиц. Некоторые еще судорожно похлопывали крыльями, но большинство уже погибли. Стоун нахмурился, изучая местность. Где-то в глубине души он понимал, что проглядел что-то. Какой-то факт, важную деталь, которую им подсказало поведе- ние птиц, что-то, что он ни в коем случае не должен упустить из виду. - Какие будут дальнейшие указания, сэр? - напомнил о себе пилот. - Сбросим веревочную лестницу на главной улице. На поверхность не садитесь, зависнуть максимум на высоте шести метров. Понятно? - Так точно, сэр. - Как только мы спустимся вниз, поднимитесь на высоту сто пятьдесят метров. - Есть, сэр. - Вернетесь, когда мы подадим сигнал. - Есть, сэр. - И если с нами что-нибудь случится... - Направляюсь прямиком к базе «Лесного пожара», - сухо отчеканил пилот. - Правильно. Пилот понимал, что это значит. Его работу оплачивали согласно высшей шкале оплаты труда ВВС: он получал свою обычную зарплату плюс доплата за работу в опасных условиях, специальное обслуживание в мирное время, за задания над вражеской территорией и в дополнение за все смены за штурвалом. За эту работу он получит более тысячи долларов, а его семье, в случае гибели пилота, будет положено еще десять тысяч долларов. Оплата неспроста была такой внушительной: если с Бертоном и Стоуном что- нибудь произойдет на поверхности, пилоту было приказано лететь прямиком к ба- зе «Лесного пожара» и зависнуть там на высоте десяти метров, пока ученые не определят, как будет безопаснее всего уничтожить его и вертолет в воздухе. За такой риск ему и платили большие деньги. Он сам вызвался на эту работу. И знал, что где-то над ним, на высоте шести тысяч метров, курсировал реактив- ный самолет ВВС с ракетами класса «воздух - воздух», которому было приказано сбить вертолет, если пилот потеряет самообладание и свернет с назначенного пути. - Вы там поосторожнее, - попросил пилот. - Сэр. Вертолет пролетел над главной городской улицей и завис в воздухе. Веревоч- ная лестница с легким дребезжанием опустилась вниз. Стоун встал и надел шлем, загерметизировав костюм. Небольшой баллон с кислородом за спиной обеспечит
его воздухом на два часа. Он подождал, пока Бертон повторит его действия, затем открыл люк и уставил- ся на землю. Вертолет своими лопастями поднимал тяжелое облако пыли. Стоун спросил: - Готовы? - Готов. И он начал спускаться по лестнице. Через несколько секунд за ним последовал Бертон. Он не видел ничего, кроме клубящейся пыли, но почувствовал, как нако- нец коснулся земли. Он отпустил лестницу и попытался оглядеться, но с трудом различал даже тусклую фигуру Стоуна на фоне сумрачного мира. Лестница поднялась вверх вслед за улетающим вертолетом. Пыль рассеялась, открыв взору окружающий их городок. - Идем? - предложил Стоун. И они неуклюжим из-за костюмов шагом двинулись по главной улице Пидмонта. «Необычный процесс» Бертон и Стоун прибыли в Пидмонт спустя двенадцать часов после первого под- твержденного контакта человечества со штаммом «Андромеда». Несколько недель спустя, во время опроса членов команды, они оба с мельчайшими подробностями описали все, что с ними произошло. Утреннее солнце, отбрасывающее длинные тени на припорошенную снегом землю, пока еще не разогрело воздух. Было холодно и безрадостно. С места высадки в обе стороны от ученых вдоль улицы уходили серые обветшалые деревянные дома. Первым делом они заметили окружающую их тишину. Если не считать легкого ве- терка, слабо завывавшего в пустых домах, стояла мертвая тишина. Повсюду лежа- ли трупы с удивленным выражением лица. Но ни единого звука - ни успокаивающего шума проезжающих автомобилей, ни лая собак, ни детских криков. Тишина. Мужчины обменялись взглядами, в которых читалась затаенная боль. Они пони- мали, сколько им еще предстоит сделать. В этом городе произошла какая-то ка- тастрофа , и они были обязаны понять, что именно здесь случилось. Но они не видели никаких зацепок и не имели ни малейшего понятия, от чего отталкивать- ся. На самом деле знали они немного: во-первых, судя по всему, все началось с приземления «Скупа-7», а во-вторых, смерть настигла жителей Пидмонта почти с молниеносной быстротой. Если болезнь и была связана со спутником, то ни с чем подобным человечество за всю историю медицины ранее не сталкивалось. Они долгое время стояли на улице, не проронив ни звука, и просто осматрива- лись по сторонам, ощущая, как ветер треплет их огромные костюмы. Наконец Сто- ун прервал молчание: - Почему все на улице? Если болезнь поразила их ночью, то большинство долж- но было находиться в своих домах. - Еще почти все в пижамах. Прошлой ночью было холодно. Они должны были хотя бы накинуть куртку или плащ, чтобы не замерзнуть. - Торопились? - Но куда? - спросил Бертон. - Посмотреть на что-то, - Стоун только беспомощно пожал плечами. Бертон наклонился над ближайшим трупом. - Странно. Смотрите, как он сжимает рукой грудь. Другие тоже лежат в такой позе. Осмотрев тела, Стоун заметил, что действительно некоторые просто приложили
руки к грудной клетке, а кое-кто словно пытался почесать себе грудь. - Они не чувствовали боли, - заметил Стоун. - Все выглядят безмятежно. - Удивительно, - кивнул Бертон. - Что-то поразило их прямо посреди дороги, но держатся они за грудную клетку. - Острый коронарный синдром? - Сомневаюсь. Острая внезапная смерть вызывает сильный болевой синдром. Как и в случае с тромбоэмболией легочной артерии. - Если все произошло быстро, они могли и не успеть прочувствовать боль. - Возможно. Но почему-то мне кажется, что эти люди умерли безболезненно. А держались за грудь, потому что... - Не могли дышать, - подхватил Стоун. Бертон кивнул. - Возможно, мы имеем дело с удушьем. Быстрое, безболезненное, почти мгно- венное удушье. Однако тоже сомнительно. При удушье человек первым делом попы- тается расстегнуть одежду, особенно в области шеи и груди. Посмотрите, тот мужчина даже не притронулся к галстуку, а там женщина с туго застегнутым во- ротником . Бертон постепенно оправился от потрясения и начал ясно мыслить. Они подошли к фургону, стоявшему посреди улицы, его фары все еще слабо светились. Стоун протянул руку, чтобы их выключить. Он оттолкнул от руля окоченевшее тело во- дителя и прочел имя на нагрудном кармане куртки. «Шон». Солдата, сидевшего на заднем сиденье, звали Крейн. У обоих уже началось трупное окоченение. Стоун кивнул на оборудование внутри фургона. - Еще работает? - Наверное. - Тогда давайте найдем спутник. Это наша первоочередная задача. А позже об- думаем, как... И вдруг замолчал. Он не отрывал взгляда от Шона, который, очевидно, упал лицом на руль в момент смерти. На разбитом носу виднелся крупный дугообразный разрез. - Не понимаю. - Что именно? - уточнил Бертон. - Рана. Смотрите. - Чистая. Даже чересчур чистая. Никаких признаков кровотечения... И тут до него дошло. Он попытался было провести рукой по своему затылку, но наткнулся на пластиковый шлем. - Такой порез на лице - порванные капилляры, раздробленная кость - да тут все должно быть залито кровью. - Должно быть, - подтвердил Стоун. - Именно. Взгляните на остальные тела. Ни капли крови даже там, где трупы уже поклевали стервятники. Бертон в изумлении огляделся. Ни на одном из тел не было видно ни капли крови. Как они раньше этого не заметили? - Возможно, проявление болезни... - Да, - сказал Стоун. - Возможно. Он хмыкнул и вытащил окоченевшее тело Шона из фургона. - Давайте найдем чертов спутник. А то все это начинает меня угнетать. Бертон зашел в фургон через заднюю дверь и вытащил Крейна, затем вновь за- брался внутрь. Стоун тем временем пытался включить зажигание. Двигатель вяло зашумел, но так и не завелся. Стоун предпринял еще несколько попыток, после чего сдался. - Не понимаю. Аккумулятор сел, но все равно должно было хватить... - А как же бензин? Последовала короткая пауза, после чего Стоун громко выругался. Бертон с
улыбкой вышел из фургона, и они вместе направились к заправочной станции. Там они нашли ведро и залили в него бензин, потратив еще несколько минут на что, чтобы разобраться, как работает колонка. Затем вернулись к фургону, залили полный бак, и Стоун повернул ключ зажигания. Двигатель чихнул и зашумел. Стоун ухмыльнулся: - Поехали. Бертон залез внутрь, включил оборудование, и антенна заработала. Он услышал слабый писк сигнала от спутника. - Сигнал слабый, но спутник где-то поблизости. Как будто слева от нас. Фургон с легким шумом пришел в движение, и они поехали вперед, стараясь не задевать трупы. Писк тем временем усилился. Они проехали мимо заправочной станции и универмага. Вдруг писк почти исчез. - Проехали. Поворачивайте. Стоун не сразу обнаружил задний ход в коробке передач, после чего они по- вернули назад, отслеживая интенсивность звука. Они сумели определить пример- ный источник сигнала только спустя пятнадцать минут. Наконец они остановились перед одноэтажным деревянным домом почти на окраи- не города. На ветру поскрипывала табличка с надписью: «Доктор Алан Бенедикт». - Следовало догадаться, что они отнесут его к доктору. Ученые вышли из фургона и направились к дому. Входная дверь была открыта и тоже слегка хлопала на ветру. Они вошли внутрь и, так как в гостиной никого не было, двинулись направо. Там они и обнаружили Бенедикта: он сидел за столом, заваленном раскрытыми учебниками. Это был полноватый седой мужчина. Вдоль стены на полках стояли бутылки, шприцы, фотографии семьи и людей в военной форме. На одной фотокар- точке была изображена группа ухмыляющихся солдат и нацарапано: «Бенни от пар- ней из 87 полка. Анцио». Сам же Бенедикт незрячим взглядом смотрел в угол комнаты. Выглядел он спо- койно . - Ну, - произнес Бертон. - Бенедикт, например, наружу не вышел... И тут они заметили спутник. Гладкий полированный «Скуп-7», почти метр высотой, стоял в вертикальном по- ложении, его обожженные края потрескались при падении. Его внутренности до- вольно грубо вскрыли, по-видимому с помощью плоскогубцев и долота, лежащих на полу рядом с капсулой. - Паршивец его вскрыл, - простонал Стоун. - Глупый ты сукин сын. - Откуда ему было знать? - Стоило спросить хоть кого-нибудь, - и Стоун вздохнул. - Зато теперь зна- ет . А с ним еще сорок девять человек. Он нагнулся и закрыл зияющий треугольный люк. - Где контейнер? Бертон достал сложенный пластиковый мешок и открыл его. Туда они и положили спутник, после чего плотно закрыли. - Надеюсь, там что-нибудь осталось, - сказал Бертон. - А я в каком-то смысле надеюсь, что нет, - тихо ответил Стоун. Они повернулись к Бенедикту. Стоун подошел и встряхнул тело, отчего оно сразу же упало на пол. Бертон взглянул на его локти и сразу воодушевился. - Давайте, помогите мне, - попросил он Стоуна. - Как? - Разденем его. - Но зачем? - Нужно проверить синюшность. - Для чего? - не унимался Стоун.
- Потерпите, - Бертон уже начал расстегивать рубашку и брюки Бенедикта. Они работали молча, пока, наконец, не раздели доктора догола. - Вот, - воскликнул Бертон, отступая от тела. - Чтоб меня, - не выдержал Стоун. На теле не было никаких следов трупных изменений. Обычно после смерти кровь под действием силы тяжести оттекает вниз. У умершего в кровати человека вся спина будет фиолетового цвета. Но у Бенедикта, скончавшегося в сидячем поло- жении, кровь должна была скопиться в области ягодиц и бедер. Или локтей, которыми он опирался на подлокотники кресла. - Какая странная находка, - сказал Бертон. Он огляделся и вытащил небольшой скальпель из маленького автоклава. Затем осторожно, чтобы не повредить герме- тичный костюм, приладил лезвие и повернулся к телу. - Попробуем самую крупную поверхностную артерию и вену. - Которую? - Лучевую, на запястье. Бертон осторожно провел лезвием по коже внутренней части запястья сразу за большим пальцем. Отрезанный кусочек кожи отошел от совершенно бескровной ра- ны , обнажив жировую и подкожную клетчатку. Крови не было. - Поразительно. Он надрезал еще глубже. Никакой крови. Внезапно он прорезал сосуд, из кото- рого на пол выпал темно-красный сгусток. - Черт! - вновь вырвалось у Стоуна. - Твердый сгусток. - Неудивительно, что люди не истекали кровью. - Помогите мне его перевернуть, - попросил Бертон. Они положили труп на спину, и патологоанатом сделал глубокий надрез в медиальной части бедра, раз- резав бедренную артерию и вену. И вновь - никакого кровотечения. Он добрался до артерии толщиной с человеческий палец, но обнаружил там только плотную красноватую массу. - Невероятно. Следующий разрез он сделал на груди и обнажил ребра. Он обыскал кабинет доктора в поисках остеотома или хотя бы очень острого ножа, но пришлось оста- новить свой выбор на долоте, которым вскрыли капсулу. С помощью инструмента он сломал несколько ребер, чтобы обнажить легкие и сердце. Ни капли крови. Бертон глубоко вдохнул, затем разрезал левый желудочек сердца. Внутренности были наполнены красной губчатой тканью, но крови внутри не бы- ло . - Твердый сгусток, - выдохнул он. - Однозначно. - Есть идеи, почему это произошло? - спросил Стоун. - Что могло поразить всю сосудистую систему? Пять литров крови? Понятия не имею. Бертон тяжело опустился в кресло доктора и уставился на только что вскрытое тело. - Я никогда не слышал о подобном. Существует так называемый ДВС-синдром, но встречается он крайне редко. - Может ли подобное вызвать какой-нибудь токсин? - Теоретически может. Но на Земле такого не сущее... Он умолк. - Да, - произнес Стоун. - К чему я и веду. Он поднял «Скуп-7» и отнес его к фургону, затем вернулся в дом. - Обыщем дома. - Начиная с этого? - Сойдет, - сказал Стоун. * * *
Тело миссис Бенедикт нашел Стоун. Эта симпатичная женщина средних лет сиде- ла в кресле с книгой на коленях. Казалось, она вот-вот перевернет следующую страницу. Бертон быстро осмотрел ее, затем его позвал Стоун. Он прошел в другой конец дома. Стоун стоял в маленькой спальне, склонившись над телом мальчика-подростка, лежавшего на кровати. Судя по всему, это была его комната: на стенах висели психоделические плакаты, а на полке сбоку кра- совались модели самолетов. Мальчик лежал на спине и пустыми открытыми глазами смотрел на потолок. Рот тоже был открыт. В одной руке он держал пустой тюбик из-под клеящего вещества для моделей. На кровати были разбросаны пустые бутылки из-под краски, раство- рителя и скипидара. Стоун пододвинулся: - Взгляните. Бертон заглянул ребенку в рот, просунул внутрь палец и коснулся уже затвер- девшей массы. - Боже мой, - пробормотал он. - Это заняло немало времени, - Стоун нахмурился. - Мы явно упростили ситуа- цию . Не все умерли мгновенно. Некоторые скончались у себя дома, некоторые вы- шли на улицу. А этот мальчик... Он покачал головой. - Проверим другие дома. На пути к выходу Бертон снова заглянул в кабинет врача. Обескровленные за- пястье, нога, обнаженная грудь выглядели дико и как-то не по-человечески. Как будто кровотечение могло считаться признаком человечности. «Может, так оно и есть, - подумал он. - Может, и так. Возможно, наша спо- собность истекать кровью и делает нас людьми». * * * Для Стоуна Пидмонт был загадкой, которая требовала ее раскрыть. Он был убе- жден, что город расскажет все о природе болезни, ее течении и последствиях. Ему оставалось только правильно собрать анамнез. Однако пока все собранные ими данные только вводили в заблуждение. * * * В следующем доме они обнаружили семью из трех человек за обеденным столом. Мужчина с женой и маленькой дочкой выглядели расслабленными и счастливыми. Они даже не отодвинули стулья от стола и застыли во времени, улыбаясь друг другу через тарелки с уже начинающей портиться едой, в которой копошились му- хи. Стоун напомнил себе не забыть про жужжащих мух. * * * Пожилая морщинистая женщина с седыми волосами мягко улыбалась, покачиваясь на веревке, привязанной к потолочной балке. Веревка под ее весом слегка по- скрипывала . Внизу лежал конверт, на котором аккуратным неторопливым почерком было выве- дено: «Тем, кого это касается». Стоун прочитал письмо вслух. Там было написано: «Судный день близится. Раз- верзнутся земля и вода, и человечеству придет конец. Да помилует Бог мою душу и души тех, кто проявил ко мне милосердие. А остальных - к черту. Аминь». Бертон выслушал его и сказал: - Сумасшедшая старуха. Старческое слабоумие. Она увидела, что все кругом умирают, и сошла с ума. - И покончила с собой? - Судя по всему, да. - А не странноватый ли способ для самоубийства? - Ребенок тоже выбрал далеко не легкий путь, - заметил Бертон. Стоун только кивнул в ответ.
rk rk rk Рой О. Томпсон проживал один. Судя по засаленному комбинезону, решили они, он работал на бензоколонке. Рой наполнил ванну водой, затем опустился на ко- лени, сунул голову в воду и держал ее там, пока не захлебнулся. Тело уже око- ченело , голова так и осталась в воде. Вокруг никого не было, как не было вид- но и признаков борьбы. - Невозможно , - произнес Стоун. - Так с собой точно никто не кончает. * * * Лидия Эверетт, городская швея, вышла на задний дворик, села в кресло, обли- ла себя бензином и чиркнула спичкой. Рядом с останками ее тела ученые нашли обгоревшую канистру с бензином. * * * Уильям Арнольд, мужчина лет шестидесяти, неподвижно сидел в кресле в гости- ной в форме времен Первой мировой войны. На войне он дослужился до звания ка- питана и вновь, хоть и ненадолго, стал капитаном, прежде чем выстрелил себе в правый висок из кольта 45-го калибра. В комнате не было крови, старик выгля- дел до ужаса нелепо с чистой, сухой дыркой в голове. Левой рукой он держал магнитофон. Бертон вопросительно взглянул на Стоуна и включил запись. Они услышали дрожащий раздраженный голос: «А вы совсем не торопились. Но я все равно рад, что вы наконец-то прибыли. Нам нужно подкрепление. Ох и дали же нам гансы жару. Прошлой ночью мы пыта- лись взять высоту и потеряли около сорока процентов личного состава. Двое на- ших офицеров уже кормят червей. Жаль, с нами нет Гэри Купера. Нам нужны люди вроде него. На таких людях и строилась Америка. Над нами кружат эти великаны на летающих тарелках, они нас сжигают, травят газом. Мои люди умирают, ведь у нас нет противогазов. Нет и не было. Но я не собираюсь безропотно ждать кон- ца, я сделаю все по чести. Жаль, у меня всего одна жизнь, которую я могу от- дать за свою Родину». Запись продолжалась, но старик больше ничего не говорил. Бертон выключил магнитофон. - Сумасшедший. Он совсем обезумел. Стоун кивнул. - Некоторые умерли мгновенно, а остальные... сошли с ума. - И мы опять возвращаемся к главному вопросу. Почему? В чем разница? - Возможно, у кого-то есть иммунитет, - предположил Бертон. - Некоторые бо- лее восприимчивы, чем другие. У тех есть хоть кратковременный иммунитет. - Кстати, - вспомнил Стоун. - На снимках с истребителя мы заметили одного мужчину. Он был одет во все белое. - Считаете, что он еще жив? - Теперь задаюсь этим вопросом. Если некоторые люди живут достаточно долго, чтобы успеть записать себя на пленку или покончить жизнь самоубийством, то возникает вопрос, не выжил ли еще кто-нибудь? Именно в этот момент они услышали плач. * * * Сначала им показалось, что это зашумел ветер, такой тонкий и слабый, но стоило им прислушаться, как они с изумлением поняли, что это действительно был детский плач. Ребенок не умолкал, прерывая свои рыдания только отрывистым покашливанием. Они выбежали на улицу. Плач был слабым, и они никак не могли понять, откуда он доносится. Они по- бежали вдоль улицы, и, казалось, звук усилился, что их подстегнуло. А затем он вдруг исчез. Ученые остановились, пытаясь отдышаться, грудь ходила ходуном. Они стояли
посреди безлюдной улицы и смотрели друг на друга. - Теперь и мы сходим с ума? - спросил Бертон. - Нет, - ответил Стоун. - Мы же оба его слышали. Они ждали. Несколько минут не доносилось ни единого звука. Бертон осмотрел улицу, близлежащие дома, фургон, припаркованный на другом конце улицы перед домом доктора Бенедикта. Плач вдруг снова раздался, на этот раз он звучал куда громче и как будто... разочарованно? Они вновь побежали. Неподалеку от них по правую сторону стояло два дома. Снаружи на тротуаре лежали мужчина и женщина, державшиеся за грудь. Ученые пробежали мимо них в дом. Плач стал еще громче, он заполнил собой все пустые комнаты. Они поспешили наверх и забежали в спальню. Внутри они обнаружили большую незастеленную двуспальную кровать, комод, зеркало, шкаф. И небольшую детскую кроватку. Они наклонились, чтобы стянуть одеяльце с крохотного, краснолицего и крайне несчастного младенца. Ребенок тут же прекратил рыдать, рассматривая их лица в пластиковых шлемах. И вновь залился слезами. - Черт, мы его напугали, - сказал Бертон. - Бедняга. Он осторожно поднял ребенка и покачал на руках. Тот даже не думал замол- кать . Он широко разевал свой беззубый ротик, на щеках стоял румянец, а на лбу выступили вены. - Он, наверное, голоден. Стоун нахмурился. - Совсем кроха. Не больше пары месяцев. Мальчик или девочка? Бертон развернул одеяло и проверил подгузник. - Парень. Ему пора сменить подгузник. И накормить. Он окинул комнату взглядом. - Наверное, на кухне есть... - Нет, - прервал его Стоун. - Кормить не будем. - Почему? - Мы ничего ему не дадим, пока не выберемся из города. Может, все отрави- лись едой? А те, кто какое-то время еще оставались живы, в последний раз ели давно? Может, что-то защитило ребенка из его еды? А может... - Он задумался. - Что бы то ни было, рисковать нельзя. Следует подождать и доставить его туда, где мы можем все проконтролировать. Бертон вздохнул. Он понимал, что Стоун прав, но ведь ребенка не кормили ми- нимум двенадцать часов. Неудивительно, что он так ревел. Стоун продолжил: - Это крайне важно. Это серьезный прорыв, и мы должны его защитить. Нужно немедленно вернуться. - Но мы еще не закончили полный подсчет погибших. Стоун покачал головой: - Теперь это уже не важно. Мы нашли нечто более ценное, чем могли предста- вить . Мы нашли выжившего. Младенец на мгновение прекратил рыдать, сунул палец в рот и вопросительно уставился на Бертона. Затем, удостоверившись, что еды от них не дождаться, вновь закатил истерику. - Жаль, он не может рассказать, что здесь произошло, - вздохнул Бертон. - А я надеюсь, что он нам очень поможет, - ответил Стоун. * * * Они припарковали фургон в центре главной улицы, под парящим вертолетом, и дали ему знак снижаться. Бертон держал в руках младенца, а Стоун - спутник.
«Странные трофеи из странного города», - вдруг подумал Стоун. Ребенок успокоился; по всей видимости, он уже устал плакать и теперь тре- вожно спал, время от времени всхлипывая. Вертолет снизился, подняв в воздух вихрь пыли. Бертон обернул лицо ребенка одеялом, чтобы защитить его. Сверху опустилась лестница, и он с трудом на нее забрался. Стоун ожидал на земле в самом центре вихря, держа в руках капсулу. Неожиданно он осознал, что стоит тут не один. Он обернулся и увидел позади себя мужчину. На него смотрел босоногий старик с тонкими седыми волосами и морщинистым измученным лицом. На нем была ночная рубашка, вся грязная от пыли. Он спо- ткнулся и направился в сторону Стоуна. Его грудь под ночной рубашкой вздыма- лась от напряжения. - Вы кто? - спросил Стоун, хотя уже понял, что это был тот мужчина со сним- ков . - Ты... - прохрипел мужчина. - Это ты... сделал? . . - Как вас зовут? - Не убивай... я не такой, как другие... Он дрожал от страха, глядя на Стоуна в пластиковом костюме. Тот подумал: «Видимо, мы и его напугали своим видом. Наверное, выглядим как пришельцы с Марса или другого мира». - Не делай мне больно... - Мы не причиним вам вреда. Как вас зовут? - Джексон. Питер Джексон. Пожалуйста, не трогайте меня. Он махнул рукой на тела. - Я не такой, как остальные... - Мы не причиним вам вреда, - повторил Стоун. - Ты всех убил. - Нет, это не мы. - Они все мертвы. - Мы с этим никак не связаны... - Лжец! - вдруг закричал старик, широко распахнув глаза. - Ты лжешь. Ты не человек. Ты всего лишь им притворяешься. Ты же знаешь, что я болен. Знаешь, что можешь передо мной притворяться. Я болен. Я истекаю кровью. Я... же... я... Он содрогнулся, после чего согнулся пополам, схватившись за живот и морщась от боли. - С вами все в порядке? Старик упал на землю. Он тяжело задышал, кожа побледнела, на лице выступил пот. - Живот, - выдохнул он. - Мой желудок. А затем его вырвало. Рвота была обильной, темно-красной и в прожилках кро- ви. - Мистер Джексон... Но мужчина уже не отвечал, он упал на спину, глаза были закрыты. На долю секунды Стоун было решил, что он умер, но сразу заметил, как он очень медлен- но , но все же дышит. Тем временем спустился Бертон. - Кто это? - Тот мужчина, которого мы видели на снимках. Помогите его поднять. - Он жив? - Пока что. - Будь я проклят, - сказал Бертон. • * * Они подняли бессознательное тело Питера Джексона с помощью лебедки, а затем
вновь спустили ее, чтобы на этот раз поднять спутник. После этого уже подня- лись сами. Костюмы они снимать не стали, а подключили второй кислородный баллон, чтобы продержаться еще два часа, пока они долетят до штаб-квартиры «Лесного пожа- ра». Пилот установил радиосвязь с базой Ванденберг, чтобы Стоун отчитался майору Менчику. - Узнали что-нибудь? - Все в городе мертвы. Довольно необычный процесс, но у нас есть несколько гипотез. - Осторожнее, - предупредил Менчик. - Это открытый канал. - Знаю. Запускайте семь-двенадцать. - Постараюсь. Прямо сейчас? - Да. - Спутник у вас? - Да. - Отлично, - сказал Менчик. - Сейчас распоряжусь. Директива 7-12 Директива 7-12 - документ программы «Лесной пожар», в котором был прописан порядок действий на случай возникновения биологической чрезвычайной ситуации. Согласно данной директиве, место взаимодействия земной экосистемы и внеземных организмов требовалось выжечь ядерным ударом ограниченной мощности. Кодовое название операции - «Прижигание» - объясняло необходимость «прижечь» и унич- тожить инфекцию, тем самым предотвратив ее дальнейшее распространение. Операция «Прижигание» была единственным пунктом программы, которую очень долгое время согласовывали со всеми возможными органами: президентом, Госде- партаментом, Министерством обороны и Комиссией по атомной энергии. Последняя, и без того негодующая по поводу передачи ядерного оружия в лабораторию «Лес- ного пожара», категорически отказывалась давать добро, а Госдепартамент и Ми- нистерство обороны вели к тому, что ядерный взрыв, как ни крути, повлечет за собой серьезные международные последствия. В итоге президент утвердил директиву, но настоял на том, что окончательное решение о взрыве бомбы остается за ним. Стоуна подобный вердикт не устроил, но выбора у него не было. Президента вынуждали полностью отказаться от этой идеи, и это решение он принял только после длительных споров. Кроме того, он держал в уме выводы ученых Гудзоновского института. Институту поручили рассмотреть возможные последствия операции «Прижигание». В их отчете указаны четыре возможные ситуации (сценария), при которых прези- денту, предположительно, придется дать согласие на запуск операции. Ниже представлены данные сценарии по степени серьезности: 1. Спутник или пилотируемый космический аппарат приземлился в ненаселенном районе США. В данном случае возможно замять дело без особого шума и све- сти к минимуму жертвы среди населения. Русских можно неофициально проин- формировать о причинах нарушения Московского договора 1963 года, запре- щающего официальные ядерные испытания. 2. Спутник или пилотируемый космический аппарат приземлился в одном из круп- ных американских городов (например, Чикаго). Последствия: огромные разру- шения и значительные жертвы среди населения. Серьезные внутренние и менее серьезные международные разбирательства. 3. Спутник или пилотируемый космический аппарат приземлился в одном из круп- ных городов нейтральной страны (например, Дели). Операция «Прижигание» приведет к американскому вмешательству с применением ядерного оружия для
предотвращения дальнейшего распространения болезни. Дальнейшие сценарии после уничтожения Дели включают в себя семнадцать возможных последствий американо-советских политических взаимоотношений. Двенадцать из них за- канчиваются термоядерной войной. 4. Спутник или пилотируемый космический аппарат приземлился в одном из круп- ных советских городов (например, Сталинград). Согласно первоначальным протоколам операции «Прижигание» Соединенные Штаты обязаны оповестить власти Советского Союза о произошедшем и посоветовать русским самим раз- рушить город. Согласно сценариям Гудзоновского института данная ситуация может привести к шести возможным вариантам развития американо-советских отношений, и все шесть заканчивались войной. В связи с этим властям Со- единенных Штатов было рекомендовано отрицать свою причастность к данным событиям, если спутник приземлится на территории Советского Союза или стран Восточного блока. Подобное заключение было основано на том, что эпидемия в России унесет жизни от двух до пяти миллионов человек, в то время как общие потери Советов и Америки от ядерных ударов составят более двухсот пятидесяти миллионов человек. На основании данного отчета президент и его советники пришли к выводу, что контроль над операцией «Прижигание» и ответственность за ее последствия сле- дует оставить в руках политиков, а не ученых. Однако, разумеется, никто не мог представить всех возможных последствий подобного заключения. Как бы то ни было, Вашингтон принял решение по запросу Менчика в течение часа. Мотивы решения президента остались неясны, но суть была проста. Президент отложил применение директивы 7-12 на срок от 24 до 48 часов. Вме- сто этого он вызвал Национальную гвардию и приказал оцепить территорию вокруг Пидмонта в радиусе 160 километров. И стал ждать. Флэтрок Доктор Марк Уильям Холл, с трудом устроившийся на тесном заднем сиденье ис- требителя Ф-104, пытался удержать в руках выданную ему Ливиттом документацию по проекту «Скуп» - тяжелую толстую кипу бумаг в серой папке. Холлу, на кото- рого к тому же нацепили огромную кислородную маску, приказали ознакомиться с данными во время полета, но в тесной кабине истребителя ему самому едва хва- тало свободного места, что уж говорить про какие-либо манипуляции с огромной папкой. И все же Холл что-то разобрал. На титульной странице трафаретом было выведено название: «ЛЕСНОЙ ПОЖАР», а под ним виднелось зловещее примечание: СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО Доступ неуполномоченных лиц к материалам дела карается лишением свободы сроком до 2 0 лет и штрафом 2 0 тысяч долларов. Холл даже присвистнул, когда прочитал заглавие. - Не обращайте внимания, - сказал ему Ливитт. - Они нас просто запугивают? - Если бы, - ответил Ливитт. - Если информация попадет в руки постороннего человека, поминай его как звали. - Отлично. - Разберетесь почему, когда прочитаете. Полет длился чуть более полутора часов и проходил в полнейшей, а оттого жуткой тишине. Истребитель летел со скоростью, в 1,8 раза превышающей ско- рость звука. Холл пролистал большую часть страниц: прочитать документ полно- стью не представлялось возможным. Большую часть 274 страниц составляли пере- крестные ссылки и условные сокращения, в которых он ничего не понимал. Оце-
нить полный масштаб бедствия можно было уже по первой странице: СТРАНИЦА 1 ИЗ 274 ПРОЕКТ: «ЛЕСНОЙ ПОЖАР» ОРГАНИЗАЦИЯ: НАСА/ВВМК КЛАССИФИКАЦИЯ: СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО ПРИОРИТЕТ: НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕМА: Создание объекта повышенной безопасности для предотвращения распро- странения заразных внеземных агентов. ССЫЛКИ: Проект «ЧИСТОТА», проект «НУЛЕВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ», проект «ПРИЖИГА- НИЕ» . КРАТКОЕ РЕЗЮМЕ: Постановление Правительства о строительстве объекта: январь 1965 года. Ста- дия планирования: март 1965 года. Консультирование специалистами из Форт- Детрика и General Dynamics: июль 1965 года. Рекомендовано возведение много- уровневого объекта в ненаселенном пункте для исследования и изучения возмож- ных или предположительно вредных веществ и материалов. Пересмотр технических характеристик: август 1965 года. Окончательные чертежи переданы в ВВМК (копии хранятся в Детрике, Хоукинс). Выбор участка для объекта: северо-восток Монта- ны, август 1965 года. Выбор участка для объекта: юго-запад Аризоны, август 1965 года. Выбор участка для объекта: северо-запад Невады, сентябрь 1965 го- да. Одобрение участка в Неваде: октябрь 1965 года. Окончание строительства: июль 1966 года. Финансирование: НАС А, ВВМК, МО (неподотчетные резервы). Ассигнование бюджетных средств Конгрессом на техни- ческое обслуживание и набор персонала также проходят по графе неподотчетных резервов. Основные изменения: микропористые фильтры (см. стр. 74) . Устройство (ядер- ное) самоуничтожения (см. стр. 88). Демонтирование ультрафиолетовых облучате- лей (см. стр. 81). Гипотеза одного человека (Теория решающего голоса) (см. стр. 255). ЛИЧНЫЕ ДАННЫЕ ПЕРСОНАЛА ИЗ ДОКУМЕНТА ИЗЪЯТЫ. ОБРАЩАТЬСЯ В ВВМК («ЛЕСНОЙ ПО- ЖАР») . На второй странице были перечислены основные параметры системы, прописанные первоначальной командой «Лесной пожар». Самая важная концепция данного ком- плекса заключалась в использовании однотипных уходящих под землю уровней, ка- ждый из которых более стерилен, чем предыдущий. СТРАНИЦА 2 ИЗ 274 ПРОЕКТ: «ЛЕСНОЙ ПОЖАР» ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ 1. ПЯТЬ УРОВНЕЙ: Уровень № 1: Не обеззараженный, но чистый. Стерильность на уровне стандарт- ной операционной или «чистой комнаты НАСА». Вход без предварительного каран- тина. Уровень № 2: Минимальные процедуры стерилизации: гексахлорофен и метитол. Полное погружение не требуется. Часовой карантин со сменой одежды. Уровень № 3: Процедуры стерилизации средней степени: ванна с полным погру- жением и ультрафиолетовое облучение с последующим двухчасовым карантином для предварительного осмотра. Возможен допуск персонала с бессимптомной инфекцией мочевыводящих путей и клиникой ОРВИ. Уровень № 4: Процедуры максимальной стерилизации: полное погружение в ванны с биокаином, монохлорофином, ксантолизином и профином с промежуточным УФ- и ИК-облучением. Запрещен допуск персонала с клиникой инфекционных заболеваний.
Регулярный медосмотр персонала. Карантин длительностью шесть часов. Уровень № 5: Многократная стерилизация: прекращение процедур стерилизации путем погружений в ванны и осмотров, однако требуется уничтожение одежды ми- нимум два раза в сутки. Профилактический прием антибиотиков в течение 48 ча- сов . Ежедневный медицинский осмотр для выявления суперинфекции в течение пер- вых восьми суток. 2. КАЖДЫЙ ЭТАП ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ: 1. Индивидуальные помещения для отдыха. 2. Общественные помещения для отдыха, в том числе кинозал и зал для актив- ного отдыха. 3. Автоматизированный кафетерий. 4. Библиотека с периодикой, передаваемая из основной библиотеки на уровне № 1 на остальные уровни путем копирования материалов с помощью копировального аппарата или телеэкрана. 5. Убежище: комплекс с высокой степенью защиты, обеспечивающий безопасность в случае заражения. 6. Лаборатории: A) Биохимическая лаборатория, оборудованная аппаратом для автоматического анализа состава и определения последовательности аминокислот, окислительно- восстановительного баланса, уровня липидного и углеводного спектра человече- ского , животного и иных организмов. Б) Патологическая лаборатория, оборудованная электронным, фазово- контрастным и световым микроскопами, микротомами и камерой для тепловой обра- ботки . Круглосуточные смены из пяти лаборантов на каждом уровне. Секционная. Комната для подопытных животных. B) Микробиологическая лаборатория, оборудованная термическими приборами, питательными средами, устройствами для аналитического и иммунологического анализа. Секции: бактериологическая, вирусная, паразитарная и т. д. Г) Фармакологическая лаборатория с материалами для изучения дозировок и специфичности действия известных соединений на рецепторы. Постоянное пополне- ние лекарственных препаратов (см. приложение). Д) Основная лаборатория, экспериментальные животные. 75 генетически чистых мышей, 27 крыс, 17 кошек, 12 собак, 8 приматов. Е) Стандартная лаборатория на случай незапланированных экспериментов. 7. Кабинет врача: для ухода и лечения персонала, в т. ч. операционная для экстренных случаев. 8. Комната связи: для контакта с другими уровнями с помощью аудиовизуальных и иных средств связи. ПОДСЧИТАЙТЕ СТРАНИЦЫ НЕМЕДЛЕННО СООБЩИТЕ ОБ ОТСУТСТВИИ СТРАНИЦ ПОДСЧИТАЙТЕ СТРАНИЦЫ Далее Холл выяснил, что на первом уровне, так называемом верхнем этаже, расположен огромный вычислительный комплекс для анализа данных, который об- служивает все остальные уровни в режиме разделения времени. Вполне целесооб- разно, ведь при решении различных задач реальное время по сравнению со време- нем машинным не имеет особого значения, а машина способна обрабатывать сразу несколько поставленных задач. Он пролистывал оставшуюся часть документа в поисках заинтересовавшей его «Теории решающего голоса», когда наткнулся на довольно необычную страницу. СТРАНИЦА 255 ИЗ 274 ДАННАЯ СТРАНИЦА ИЗЪЯТА ОРГАНОМ ДЕПАРТАМЕНТА ЗАЩИТЫ
НОМЕР СТРАНИЦЫ: двести пятьдесят пять / 255 ПРОЕКТ: «Лесной пожар» ТЕМА.: Гипотеза решающего голоса ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: ДАННАЯ СТРАНИЦА УДАЛЕНА СОГЛАСНО ЮРИДИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ, ОБ ОТСУТСТВИИ ДАННОЙ СТРАНИЦЫ СООБЩАТЬ НЕ НУЖНО. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ОБЗОР СМ. НИЖЕ 255 «ЛЕСНОЙ ПОЖАР» 255 Холл нахмурился, гадая, что означают эти слова, когда пилот подал голос: - Доктор Холл? - Да? - Мы только что пролетели последний контрольно-пропускной пункт, сэр. При- землимся через четыре минуты. - Ладно, - Холл выдержал паузу. - А где именно, не подскажете? - Ну, - ответил пилот. - Флэтрок, Невада. - Понятно. Спустя пару минут пилот выпустил закрылки, и истребитель с протяжным сви- стом приступил к снижению. * * * Невада идеально подходила для целей проекта «Лесной пожар». Невада, также известная как Серебряный штат, занимает седьмое место по размеру, но всего лишь сорок девятое по численности населения. Невада может похвастаться наи- меньшей плотностью населения после Аляски. А если принять во внимание, что 85 % всего населения штата (440 тысяч человек) проживают в Лас-Вегасе, Рино и Карсон-Сити, то плотность 3 человека на 1 кв. км более чем устраивала руково- дителей проекта «Лесной пожар». Наряду со знаменитой атомной станцией в Винтон-Флэтс в Неваде расположены Испытательная станция сверхэнергии в Мартиндейле и база ВВС США Медиватор не- подалеку от Лос-Гадоса. Данные объекты расположены в южном треугольнике шта- та, поскольку были созданы еще до того, как Лас-Вегас начал принимать по два- дцать миллионов посетителей в год. В дальнейшем новые правительственные ис- следовательские станции начали строить на северо-западе Невады, который до сих пор можно считать необитаемым. Согласно секретным данным Пентагона, там находятся пять новых объектов, но что именно там происходит, до сих пор нико- му не известно. Уровень № 1 Истребитель приземлился после полудня, когда солнце, ярко сияющее на голу- бом безоблачном небе, уже вовсю палило. Даже асфальт, казалось, плавился под воздействием жары и таял под ногами Холла, который прошел по взлетно- посадочной полосе от истребителя до крохотного ангара. Едва ли не увязая в толще асфальта, Холл подумал, что аэродром, наверное, обычно используют в ночное время, когда поверхность остывает. Внутри ангара громко шумели два огромных кондиционера. Обстановка была скудной: в углу стоял карточный столик, за которым два пилота коротали время за игрой в покер и чашечкой кофе. Охранник с оружием наперевес разговаривал по телефону в углу. На вошедшего Холла он не обратил никакого внимания. Рядом с телефоном Холл заметил кофеварку, и они вместе с пилотом налили се- бе по чашке. Холл попробовал напиток и спросил: - А рядом никаких городов нет? Я ничего не заметил, когда мы снижались. - Не знаю, сэр. - Бывали здесь раньше?
- Нет, сэр. Этот аэродром расположен вдали от основных маршрутов. - Тогда для чего его здесь поставили? В этот момент его окликнул Ливитт. Бактериолог провел Холла в дальний угол ангара, откуда они вновь вышли на солнцепек и направились к голубому седану. Никаких опознавательных знаков на машине, как и водителя, не было. Ливитт сел за руль и жестом пригласил Холла садиться внутрь. - Не очень нас теперь ценят, - заметил Холл, когда Ливитт завел двигатель. - Еще как ценят. Но мы стараемся использовать как можно меньше обслуживаю- щего персонала, а без водителей вполне можно обойтись. Чем меньше языков, тем лучше. Они поехали по пустынной холмистой местности. Вдали виднелись голубые горы, мерцающие на пустынном зное. Дорога была ухабистой и пыльной. Казалось, ее забросили много лет назад. Холл высказал свои мысли вслух. - Вы заблуждаетесь, - ответил ему Ливитт. - Славно мы постарались? Угрохали на эту дорогу не меньше пяти тысяч долларов. - Зачем? - Избавлялись от следов трактора, - он пожал плечами. - Здесь сновало столько тяжелой техники, что мы решили избавиться от следов, чтобы никто не задавался вопросами. - Кстати про осторожность, - сказал Холл после небольшой паузы. - Я изучил документы и хотел уточнить про устройство самоуничтожения. - А что с ним? - Оно действительно существует? - Оно действительно существует. Установка данного устройства стоила руководителям «Лесного пожара» больших усилий. Стоун с коллегами требовали оставить им контроль над принятием реше- ния о запуске или отмене взрыва, чему всеми силами противились Комиссия по атомной энергии и органы исполнительной власти. До этого момента все атомные устройства контролировались напрямую правительством. Стоун утверждал, что в случае утечки опасных веществ в лаборатории они могут не успеть проконсульти- роваться с Вашингтоном и получить добро президента о запуске самоуничтожения. Президент долго сопротивлялся, прежде чем согласился с его доводами. - Я прочитал, что это устройство каким-то образом связано с гипотезой ре- шающего голоса. - Ага. - Но как? Страницу с описанием из моей папки почему-то изъяли. - Знаю, - ответил Ливитт. - Обсудим это позже. • * * Машина наконец свернула с ухабистой дороги на грунтовую, подняв за собой огромное облако пыли. Несмотря на жару, они были вынуждены закрыть окна. Холл закурил. - Это будет ваша последняя сигарета, - предупредил Ливитт. - Знаю. Дайте насладиться. Они проехали табличку с надписью «ВХОД ВОСПРЕЩЕН. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОБСТВЕН- НОСТЬ», но кругом не было видно ни забора, ни охраны, ни собак - только по- трепанный ржавый знак. - Отличные у вас меры безопасности, - съязвил Холл. - Мы стараемся не вызывать подозрений. А меры безопасности куда лучше, чем вам кажется. Они тряслись по пыльной дороге еще полтора километра, затем объехали холм, за которым внезапно обнаружился огромный круговой участок земли диаметром примерно сто метров. Его окружал прочный трехметровый забор, обвешанный колю- чей проволокой. Внутри Холл заметил деревянный домик и кукурузное поле.
- Кукуруза? - Хитроумно же, - ответил Ливитт. Они подъехали к воротам. Навстречу им вышел жующий бутерброд мужчина в ком- бинезоне и футболке и запустил их внутрь. Он подмигнул, улыбнулся и помахал им, не прекращая жевать. Табличка у ворот гласила: ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОБСТВЕННОСТЬ ДЕПАРТАМЕНТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА США ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ФЕРМА ПО ОСВОЕНИЮ ПУСТЫНИ Ливитт въехал и припарковался у дома. Он оставил ключи в замке зажигания и вышел, Холл - за ним. - что теперь? - спросил он. - Идем внутрь. Они вошли в здание, и сразу попали в небольшую комнату. За ветхим столом сидел мужчина в ковбойской шляпе, клетчатой спортивной рубашке и галстуке. Он читал газету и тоже жевал свой обед. Наконец он поднял на них взгляд и поздо- ровался с приятной улыбкой: - Денька доброго. - Здравствуйте. - Чем могу помочь, ребята? - Просто мимо проезжали, - ответил Ливитт. - Едем в Рим. - А время не подскажете? - спросил мужчина. - Мои часы остановились еще вчера. - Обида какая. - Наверное, из-за жары. Они закончили ритуал, мужчина снова кивнул. Ливитт и Холл прошли мимо него в прихожую, затем прямо по коридору. На дверях висели таблички с написанными от руки словами: «Инкубация саженцев», «Контроль влажности», «Анализ почвы». В здании находилось с полдесятка человек, все они работали в повседневной одежде, но явно были заняты. - Это настоящая сельскохозяйственная ферма, - произнес Ливитт. - При необ- ходимости тот мужчина за столом может провести экскурсию, рассказать про цели фермы и проводимые эксперименты. В основном они пытаются вывести сорт кукуру- зы , который мог бы расти в сухом солончаке. - А где база «Лесного пожара»? - Здесь, - Ливитт открыл дверь с надписью «Склад», за которой скрывалось маленькое помещение, уставленное граблями, мотыгами и поливочными шлангами. - Прошу, - он пригласил внутрь и закрыл дверь. Вдруг Холл почувствовал, как пол опускается вниз вместе с граблями, шлангами и остальным оборудованием. Спустя несколько мгновений они попали в пустую, современную на вид комнату, освещенную флуоресцентными лампами. Стены были выкрашены в красный цвет. В середине комнаты стояла прямоугольная коробка высотой человеку по пояс, кото- рая наводила Холла на мысли о подиуме. Сверху коробку покрывало зеленое стек- ло . - Подойдите к анализатору, - попросил Ливитт. - Положите руки ладонями вниз на стекло. Холл сделал, как ему сказали, и почувствовал легкое покалывание в пальцах, после чего машина зажужжала. - Отлично. Отойдите назад, - Ливитт сам положил руки на коробку и дождался звукового сигнала. - Теперь идем дальше. Вы упомянули меры безопасности. Я вам все покажу, прежде чем мы войдем внутрь. Он кивнул на следующую дверь. - Что это было? - Анализатор отпечатков пальцев и ладоней, - ответил Ливитт. - Полностью автоматический. Считывает до десяти тысяч дерматографических линий, поэтому
никогда не ошибается. В его базах данных хранятся записи отпечатков пальцев всех, кто допущен к работе в «Лесном пожаре». Ливитт толкнул дверь. Внутри Холл увидел еще одну дверь с надписью «ОХРАНА», которая тут же бес- шумно открылась. Они зашли в затемненную комнату, в которой перед несколькими зелеными экранами сидел мужчина. - Привет, Джон, - поздоровался Ливитт. - Как дела? - Отлично, доктор Ливитт. Я видел, как вы вошли. Ливитт представил Холла охраннику, который показал, как все устроено. На холмах над комплексом работали два хорошо замаскированных, но от этого не ме- нее эффективных радара. В земле были закопаны датчики общего сопротивления, сигнализирующие о приближении животных весом свыше 45 килограмм. Этими датчи- ками была окружена вся база. - Пока что мы еще ничего и никого не пропустили, - сказал мужчина. - А если и пропустим... Он неопределенно пожал плечами и спросил у Ливитта: - Покажем ему собак? - Ага. Они прошли в соседнюю комнату, в которой стоял сильный псиный дух и девять больших клеток. Внутри сидели самые крупные немецкие овчарки, которых Холл когда-либо видел в своей жизни. Они залаяли на него, но не издали ни звука. Холл с удивлением смотрел, как они разевали пасти и лаяли, вытянув головы вперед. Беззвучно. - Это обученные армейские сторожевые собаки, - сообщил охранник. - Злобные, но их так натренировали. С ними без кожаной одежды и плотных перчаток не обойтись. Все после ларингоэктомии, поэтому вы их не слышите. Молчаливые и жестокие. - Вы их когда-нибудь, кхм, в дело пускали? - спросил Холл. - Нет, - ответил охранник. - К счастью, нет. • * * Далее они попали в маленькую комнату со шкафчиками. Холл нашел свой имен- ной. - Переодеваемся здесь, - сообщил Ливитт и кивнул на стопку розовой формы в углу. - Снимайте все свои вещи и надевайте эти. Холл быстро переоделся в свободный комбинезон с молнией сбоку, после чего они вышли в коридор. Вдруг раздался сигнал тревоги, двери резко закрылись, и где-то на потолке замигала белая лампа. Происходящее сбивало с толку, и только намного позже Холл вспомнил, что Ливитт пытался не смотреть на мигающий свет. - Что-то не так, - сказал Ливитт. - Вы все сняли? - Да, - ответил Холл. - Кольца, часы, что-нибудь еще? Холл осмотрел свои руки: он забыл про часы. - Вернитесь и положите в свой шкафчик. Холл так и поступил. Когда они вновь пошли по коридору, двери не закрылись, тревога не зазвучала. - Тоже автоматика? - Да, - ответил Ливитт. - Реагирует на любые посторонние предметы. Когда мы его устанавливали, волновались, что он будет включаться на стеклянные глаза, кардиостимуляторы, вставные зубы - да все что угодно. Но, к счастью, ни у ко- го из команды их нет. - Пломбы? - Мы запрограммировали аппарат не обращать внимания на пломбы.
- Как именно? - Что-то связанное с конденсаторной емкостью, но я в этом не очень-то раз- бираюсь , - сказал Ливитт. Они миновали табличку с надписью: ВЫ ЗАХОДИТЕ НА УРОВЕНЬ № 1. НЕМЕДЛЕННО ПРОЙДИТЕ К ПУНКТУ ИММУНИЗАЦИИ Холл заметил, что все стены были красного цвета, о чем сразу же сообщил Ли- витту. - Да, все уровни выкрашены в разные цвета. Уровень первый - красный, второй - желтый, третий - белый, четвертый - зеленый и пятый - синий. - Цвета выбирали по какой-то определенной причине? - Кажется, несколько лет назад руководство военно-морского флота проводило исследования по психологическому воздействию цветных средств. Мы применили результаты этих исследований. Они подошли к пункту иммунизации. Дверь открылась, внутри скрывались три стеклянные кабинки. - Садитесь внутрь одной из них, - попросил Ливитт. - Тоже автоматика? - Конечно. Холл зашел в кабинку и закрыл за собой дверь. Внутри находились кресло и целая куча сложного оборудования. Перед креслом располагался телеэкран, на котором были изображены несколько точек. - Присаживайтесь, - раздался безэмоциональный механический голос. - Приса- живайтесь . Присаживайтесь. Он сел в кресло. - Посмотрите на экран перед вами. Устройтесь на диване так, чтобы все точки исчезли. Холл посмотрел на экран: теперь он увидел, что точки воссоздают форму тела человека. ♦ » • * Стоило чуть подвинуться, и точки друг за другом исчезли. - Очень хорошо, - продолжил голос. - Теперь продолжим. Назовите свое имя для записи. Сначала фамилия, затем имя. - Марк Холл. - Назовите свое имя для записи. Сначала фамилия, затем имя. Одновременно на экране появилась надпись: НЕКОДИРУЕМЫЙ ОТВЕТ - Холл, Марк. - Благодарим за сотрудничество, - сказал голос. - Пожалуйста, произнесите: «У Мэри был ягненок». - Издеваетесь?
После паузы раздался слабый щелчок реле и цепей. На экране вновь появилась надпись: НЕКОДИРУЕМЫЙ ОТВЕТ - Пожалуйста, произнесите. Чувствуя себя донельзя глупо, Холл продекламировал: - У Мэри был ягненок, с руном белее снега, как нитка за иголкой, везде он шел за нею. Еще одна пауза. Затем голос произнес: - Благодарим за сотрудничество. А на экране высветилось: ЛИЧНОСТЬ ПОДТВЕРЖДЕНА ХОЛЛ, МАРК - Пожалуйста, слушайте внимательно, - продолжал механический голос. - На следующие вопросы вам нужно ответить «да» или «нет». Иные варианты ответа не- допустимы. Ставили ли вы прививку от оспы в течение последних двенадцати ме- сяцев? - Да. - От дифтерии? - Да. - От брюшного тифа и паратифа А и В? - Да. - От столбнячного анатоксина? - Да. - От желтой лихорадки? - Да-да-да. Я все поставил. - Пожалуйста, ответьте на вопрос. Недопустимые ответы впустую тратят драго- ценное машинное время. - Да, - сдался Холл. После вступления в команду «Лесной пожар» он прошел вакцинацию от всех возможных заболеваний, даже от чумы и холеры, которые нуж- но обновлять каждые полгода, и прививок гамма-глобулином от вирусной инфек- ции. - Вы когда-нибудь болели туберкулезом или другой микобактериальной инфекци- ей, или у вас была положительная кожная проба на туберкулез? - Нет. - Вы когда-нибудь болели сифилисом или другим инфекционным заболеванием, вызванным трепонемами, или у вас был положительный серологический результат на сифилис? - Нет. - Вы болели грамположительной стрептококковой, стафилококковой или пневмо- кокковой инфекцией за последний год? - Нет. - Любой грамотрицательной инфекцией, вызываемой гонококками, менингококка- ми, протеем, псевдомонадами, сальмонеллами или шигеллой? - Нет. - Вы болели недавно или в прошлом грибковой инфекцией, такой как бластоми- коз, гистоплазмоз или кокцидиомикоз, или у вас был положительная кожная проба на какое-нибудь грибковое заболевание? - Нет. - Вы болели недавно вирусной инфекцией, такой как полиомиелит, гепатит, мо- нонуклеоз, эпидемический паротит, корь, ветряная оспа или герпес? - Нет. - У вас есть бородавки? - Нет. - У вас есть аллергия?
- Да, на пыльцу амброзии. На экране появилась надпись: МЫЛЬЦО К0Р03ИИ И через мгновение: НЕКОДИРУЕМЫЙ ОТВЕТ - Пожалуйста, медленно повторите свой ответ для наших ячеек памяти. Холл отчетливо произнес: - Пыльца амброзии. На экране сразу отобразились слова: ПЫЛЬЦА АМБРОЗИИ ИНФОРМАЦИЯ ВНЕСЕНА - У вас есть аллергия на белок? - продолжал голос. - Нет. и вновь устроитесь - На этом опрос закончен. Пожалуйста, разденьтесь кресле согласно точкам на экране. Холл так и сделал. Мгновение спустя появилась ультрафиолетовая лампа на длинном манипуляторе и устройство для сканирования. Он смотрел на экран, на котором постепенно появлялось компьютерное изображение его ноги. III! IIIIII ИНН МИ III • II • •I • •• ••••!•••••••II••••• II**•!•••••• ••••!*< 1 !•1•1•••1I•••III•! IIIIIIIIIIIIIIIIIII ••••••••••••tlllll* mIIIIHI.,11111111 ..IIIHIImI tl ..lllllllullllllll nlllllllullltllll • iIHIIH.iHIHIH ••lllllllllllllllll IIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIII •■lllllllllllllllll IIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIII ИННМИПММММ •••••••«••»•••••••!• • •IHIIIII ••••• ..HIIIIIH.••.•.... • ••IHIIIII •• IIIHIHIH,..1,1.1. I.IIIIIIII1 Ml Ill •••• ..ниши,,. •••••• •••IHIIIII..••••••• lllllllll ••• liniMIIH,,....... Illllllllll Illllllllll IMMHIMMI....... Illllllllllll ., Itlllllllllt Illllllllllll, • llllllllllll Illlllllllll - Сканирование на грибок, - объявил голос. Через несколько минут Холлу при- казали лечь на живот, а затем на спину, после чего процесс полностью повто- рился . - Сейчас мы измерим ваши физические параметры, - сказал голос. - Пожалуй- ста , во время проведения исследования лежите спокойно. К его телу змейками потянулись различные провода, среди которых Холл разли- чил около десяти проводов для записи электрокардиограммы и двадцать один - для электроэнцефалограммы. Другие закрепились на животе, руках и ногах. - Пожалуйста, поднимите левую руку, - попросил голос. Холл подчинился. Откуда-то сверху опустился механический манипулятор с электрическими глазками по обе стороны и осмотрел Холла. - Положите руку на панель слева. Не двигайтесь. Введение иглы может сопро- вождаться ощущением легкого укола. Он посмотрел на экран, на котором появилось цветное изображение его руки, вены были выделены зеленым. Судя по всему, аппарат использовал тепловое излу- чение для визуализации. Он собирался было высказать свое возмущение, как по- чувствовал легкий быстрый укол. Он взглянул на руку: так и есть, они уже воткнули иглу. - Теперь лежите спокойно. Расслабьтесь. Оборудование гудело и гремело в течение пятнадцати секунд, затем все прово- да отлепились. Механический манипулятор наложил аккуратный пластырь на об- ласть внутривенного прокола. - Исследование физических параметров завершено, - сообщил голос. - Теперь-то я могу одеться?
- Пожалуйста, повернитесь правым плечом к экрану телевизора. Вам сделают пневматический укол. Из стены появился пистолет с толстым тросом, прижался к коже его плеча и выстрелил. Раздалось шипение, за которым последовала кратковременная боль. - Теперь можете одеваться, - разрешил голос. - Будьте внимательны, в тече- ние нескольких часов вас может беспокоить головокружение. Вам провели ревак- цинацию и поставили гамма-вакцину G. В случае, если вас будет беспокоить го- ловокружение , присядьте. При появлении жалоб на тошноту, рвоту или лихорадку немедленно сообщите в вышестоящие инстанции. Вы поняли? - Да. - Выход справа от вас. Благодарим за сотрудничество. Запись окончена. * * * Холл с Ливиттом шли по длинному красному коридору. Рука после укола все еще побаливала. - Какой аппарат, - сказал Холл. - Американская медицинская организация о нем знает? - Какой такой аппарат? - спросил Ливитт. На самом деле электронный анализатор тела был разработан компанией Sandeman Industries в 1965 году по заказу правительства США. в рамках разработки уст- ройства по мониторированию организма космонавтов. Правительство понимало: не- смотря на огромную стоимость в 87 тысяч долларов, в будущем данный механизм сможет заменить человека-врача в качестве диагностического инструмента. Еще одним препятствием к широкому использованию были трудности в адаптации к ра- боте с машиной как у врачей, так и пациентов. ЭАТ не планировали выпускать до 1971 года, и то лишь в самых крупных клиниках. Холл вдруг заметил, что стены коридора как будто закругляются. - А где мы сейчас находимся? - спросил он. - На первом уровне. Слева от нас располагаются лаборатории, а справа - твердая порода. Навстречу им вышли несколько работников в розовых комбинезонах. Выглядели они внушительно. - А где остальные члены команды? - Здесь, - ответил Ливитт и открыл дверь с надписью «Зал для совещаний № 7». Они попали в комнату с большим деревянным столом, за которым сидели на- пряженный Стоун и неряшливый Бертон. В глазах патологоанатома плескался страх. Мужчины обменялись рукопожатиями, после чего устроились за столом. Стоун вытащил из кармана два ключа. Один был серебряный, другой - красный, с цепоч- кой. Стоун отдал его Холлу. - Наденьте на шею, - попросил он. - Что это? - Холл разглядывал ключ. - Боюсь, Марк пока не в курсе теории решающего голоса, - сказал Ливитт. - Он же должен был изучить документацию во время полета. - Ему выдали отредактированную версию. - Понятно, - Стоун повернулся к Холлу. - Значит, вы ничего не слышали про эту теорию? - Ничего, - Холл нахмурился. - И никто не рассказывал, что главным фактором при выборе вашей кандидатуры был ваш холостяцкий статус? - А это тут при чем... - Дело в том, - сказал Стоун, - что вы и есть этот человек с решающим голо- сом. Ключ ко всему в прямом и переносном смысле этого слова. Он взял свой ключ и прошел в угол комнаты, нажал какую-то скрытую кнопку, открыв деревянные панели, за которыми скрывалась полированная металлическая
консоль. Он вставил ключ в замок и повернул его. Загорелась зеленая лампочка, Стоун отступил на один шах1, и панель закрылась. - На самом нижнем уровне этой лаборатории установлено автоматическое ядер- ное устройство самоуничтожения, - сказал он. - Его можно запустить только из- нутри, внутри нашей лаборатории. Я только что вставил свой ключ и запустил механизм. Устройство готово к взрыву. Ключ на этом уровне уже нельзя выта- щить , он заблокирован изнутри. А ваш ключ можно вставить и вновь вытащить. Между моментом запуска устройства и взрывом установлена задержка в три минуты для обдумывания ситуации и возможной отмены взрыва. - Но почему я? - нахмурился Холл. - Потому что вы одиноки. В команде должен быть хотя бы один холостяк. - Прочтите, - Стоун вытащил из портфеля папку, на которой было выведено «Проект «Лесной пожар». - Страница двести пятьдесят пять, - подсказал Стоун. Холл приступил к чтению. Проект: «Лесной пожар» ИЗМЕНЕНИЯ 1. Микропористые фильтры для установки в вентиляционной системе, согласно первоначальным характеристикам, представляли собой однослойные полистирилено- вые фильтры с максимальной эффективностью до 97,4 %. Заменены в 1966 году апджоновскими фильтрами, способными задерживать организмы размером до одного микрона. Эффективность составляет до 90 % на один лист, благодаря чему дости- гается результат до 99,9 % при использовании трехслойной мембраны. Вероятная возможность заражения, составляющая 0,1 %, признана достаточно низкой, чтобы причинить какой-либо значимый вред. Стоимость четырех- или пятислойных фильт- ров с эффективностью до 99,999 % признана чересчур затратной. Допуск в 1/1000 посчитан достаточным. Установка завершена 08.12.1966. 2. Ядерное устройство самоуничтожения, замена часового механизма взрывате- ля. См. файл КАЭ / МО 77-12-0918. 3. Ядерное устройство самоуничтожения, пересмотр основных графиков техниче- ского обслуживания (для технических специалистов), см. файл 77-14-0004 КАЭ / Варбург. 4. Ядерное устройство самоуничтожения, изменение процедуры принятия оконча- тельного решения. См. файл КАЭ / МО 77-14-0023. КРАТКАЯ СПРАВКА ПРИЛАГАЕТСЯ. «ТЕОРИЯ РЕШАЮЩЕГО ГОЛОСА», КРАТКАЯ СПРАВКА. Впервые рассмотрена в качестве нулевой гипотезы консультативным комитетом «Лесной пожар», изучена на основе проведенных ВВС США тестов на определение способности командиров принимать жизненно важные решения. Данные тесты вклю- чали в себя десятки различных сценариев с заранее заданными альтернативами, разработанными отделением психиатрии Национального военно-медицинского центра имени Уолтера Рида на основе анализа многочисленных тестов, проведенных отде- лом биостатистики Национального института здравоохранения в Бетесде. Тестирование прошли представители воздушных и наземных войск Стратегическо- го военного командования, персонала ВВС США и другие лица, которые обязаны принимать решения или совершать самостоятельные действия. Гудзоновский инсти- тут разработал десять сценариев, на каждый из вопросов требовалось ответить «да» или «нет». Все решения предполагали уничтожение вражеских целей с помо- щью ядерного или химико-биологического оружия.
Данные по 7420 испытуемым изначально обработаны программой многофакторного дисперсионного анализа Н1Н2, затем - программой ANOVAR, окончательный разбор - программа CLASSIF. Полученные результаты отдел биостатистики НИЗ резюмиро- вал следующим образом: Цель данной программы - определить эффективность распределения людей по различным группам на основании количественных оценок. Программа установила границы групп и вероятностную достоверность классификации отдельных лиц в ка- честве достоверных данных. Данные программы ЭВМ: средние оценки по группам, границы достоверности и оценки отдельных испытуемых. К. Г. Боргранд, к. м.н., НИЗ США РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕОРИИ РЕШАЮЩЕГО ГОЛОСА: Согласно полученным данным можно сделать вывод, что женатые люди мыслят слегка иначе, чем одинокие. Гуд- зоновский институт подготовил усредненные, т. н. теоретически «правильные» решения, которые на основании приведенных в сценариях данных приняла ЭВМ. На основе сравнения результатов ответов испытуемых и ЭВМ и выведен индекс эффек- тивности - критерий числа правильных решений. г Индекс Группа . . г/ эффективности Женатые мужчины 0,343 Замужние женщины 0,399 Незамужние женщины 0,402 Холостые мужчины 0,824 Из этих данных видно, что женатые мужчины принимают правильное решение все- го один раз из трех, в то время как одинокие мужчины - четыре раза из пяти. В дальнейшем для уточнения информации группу холостых мужчин разделили на под- группы. Результаты дополнительного тестирования подтвердили плюсы теории ре- шающего голоса о том, что холостой мужчина способен принимать тяжелые реше- ния, в том числе в контексте использования ядерного или химико-биологического оружия. Группа "ндекс г/ эффективности Холостые мужчины в целом Военнослужащие: Офицерский состав Младший командирский состав Технический персонал: Инженеры Наземный экипаж Обслуживающий персонал: Ремонт и хозяйственно-бытовая служба Дипломированные специалисты: Научные работники 0,824 0,655 0,624 0,877 0,901 0,758 0,946 Строго не рекомендуется поспешно истолковывать вышеперечисленные результа- ты: может показаться, что дворники лучше принимают решения, чем генералы, од- нако в действительности ситуация куда сложнее. ВЫШЕПЕРЕЧИСЛЕННЫЕ ДАННЫЕ - СУММА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ И ТЕСТИРОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ИНДИВИДОВ. ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДАННЫЕ С ОСТОРОЖНОСТЬЮ. В ином случае возможно получение ошибочных и неверных
предположений. Согласно требованиям Комиссии по атомной энергии в период установки ядерно- го устройства самоуничтожения данному тестированию подвергли весь персонал базы «Лесной пожар», как командный состав, так и всех остальных работников. Результаты исследования хранятся в деле «ЛЕСНОЙ ПОЖАР»: УПРАВЛЕНИЕ ПО ДЕЛАМ (см. 77-14-0023). Результаты теста командного состава: Фамилия Бертон Ливитт Кирк Стоун Холл Результаты ждают гипотезу специального Индекс эффективности 0,543 0,601 0,614 0,687 0,899 тестирования подтвер- человека с решающим голосом, соглас- но которой холостой мужчина лучше других способен принимать важные решения, в том числе решить вопрос о запуске ядерного или химико-биологического оружия. Результаты специального тестирования подтверждают гипотезу человека с ре- шающим голосом, согласно которой холостой мужчина лучше других способен при- нимать важные решения, в том числе решить вопрос о запуске ядерного или хими- ко-биологического оружия. - Это безумие, - вырвалось у Холла, когда он закончил чтение. - Тем не менее, - сказал Стоун. - Это был единственный способ заставить правительство оставить за нами контроль над ядерным оружием. - Вы действительно считаете, что я воспользуюсь ключом и запущу бомбу? - Боюсь, вы не понимаете, - проговорил Стоун. - Механизм детонации полно- стью автоматизирован. В случае заражения пятого уровня опасным веществом мы взлетим на воздух через три минуты, если вы не отмените взрыв своим ключом. - Ого, - только и выдохнул Холл сдавленным голосом. Дезинфекция Где-то вдали прозвенел звонок. Стоун взглянул на настенные часы: было позд- но. Он приступил к краткому инструктажу, расхаживая взад-вперед по комнате, активно при этом жестикулируя. - Как вы уже поняли, - начал он, - мы находимся на верхнем этаже многоуров- невого подземного строения. Согласно протоколу нам потребуется около двадцати четырех часов для прохождения всех процедур стерилизации и дезинфекции, чтобы попасть на пятый уровень, поэтому приступим немедленно. Спутник уже на пути к нижнему уровню. Он нажал кнопку на консоли, и на телеэкране появилось изображение конусооб- разного спутника в пластиковом мешке, который поддерживал механический мани- пулятор . - В центральном ядре нашего круглого сооружения установлены лифты и пункты обслуживания - трубы, провода и тому подобное, - по которым мы сейчас достав- ляем спутник на пятый уровень с предварительной максимальной санобработкой. Затем он рассказал, какие еще два подарка он прихватил с собой из Пидмонта. На экране появилось изображение лежащего на носилках Питера Джексона, из обо- их предплечий которого торчали трубки для внутривенного введения лекарствен-
ных веществ. - Этот мужчина пережил прошлую ночь. Именно его мы видели на записях с ис- требителя , и он до сих пор жив. - Как он сейчас себя чувствует? - Неважно, - ответил Стоун. - Состояние нестабильное, утром его неоднократ- но рвало кровью. Мы вводим ему внутривенно глюкозу для поддержания организма. Стоун нажал кнопку, и на экране появилось изображение привязанного к кро- ватке и заливающегося плачем ребенка. Из вены на голове торчал внутривенный катетер. - Этот паренек тоже выжил, поэтому мы прихватили его с собой. Иного выбора у нас не было, потому что я приказал привести в действие директиву семь- двенадцать. Город уже должен быть уничтожен ядерным взрывом. К тому же они с Джексоном могут помочь нам разобраться, что там произошло. Затем, специально для Холла и Ливитта, они рассказали, что видели и о чем узнали в Пидмонте. Ученые обсудили странные смерти, причудливые самоубийства, тромбозы артерий и отсутствие кровотечений. Холл с удивлением выслушал их рассказ. Ливитт только покачивал головой. - Вопросы? - спросил Стоун, закончив свой доклад. - Да уж подождут, - сказал Ливитт. - Тогда приступим, - заключил Стоун. • * * Они направились к двери, на которой незамысловатыми белыми буквами было на- писано: «На Уровень № 2». Настолько простой и обыденный знак поразил Холла, который ожидал чего-то большего - например, строгого охранника с пулеметом или часового, проверяющего пропуска. Но ничего подобного он не увидел, как и не заметил у кого-нибудь пропусков, о чем и сообщил Стоуну. - Да, мы отказались от карточек еще на раннем этапе, потому что на них лег- ко занести инфекцию, но трудно стерилизовать - высокие температуры плавят пластик. Ученые прошли через дверь, которая сразу же с шипением закрылась за ними. Они попали в пустое герметичное помещение, облицованное плиткой. Внутри стоя- ла только корзина с надписью «Одежда». Холл снял комбинезон и кинул его к корзину. Тот сгорел в яркой, но короткой вспышке света. Затем, оглянувшись, увидел, что на обратной стороне входной двери висела табличка: «Возвращаться на Уровень № 1 через эту дверь запрещено». Он только пожал плечами. Остальные уже прошли через следующую дверь с над- писью «Выход». Холл последовал за ними, и его сразу окутали клубы пара. Запах внутри был своеобразным и слегка отдавал древесиной. Скорее всего, это было дезинфицирующее средство. Он присел на скамейку и расслабился, позволив пару окутать его со всех сторон. Холл сразу догадался, для чего тут установили па- рилку: тепло раскрывает поры, а пар расширяет поры. Мужчины подождали, пока их тела не покроются влажным блеском, а затем про- шли в следующую комнату. - Что скажете? - спросил Ливитт у Холла. - Черт, словно в римскую баню сходил, - заметил Холл. В следующем помещении они обнаружили тазик («Только для погружения ног») и душ («Внутрь раствор для душа не употреблять. Избегать попадания в глаза и на слизистые оболочки»). Все это выглядело довольно устрашающе. Он безуспешно пытался по запаху угадать, что это за раствор, но в итоге сдался. Раствор был скользким на ощупь, а значит, щелочным. Ливитт сказал, что это раствор альфа- хлорофина с рН 7,7, и обычно они чередуют кислотные и щелочные растворы. - Если подумать, - сказал Ливитт, - мы столкнулись с довольно серьезной проблемой: как дезинфицировать человеческое тело - одно из самых грязных предметов во Вселенной - не убивая при этом человека. Интересный вопрос.
И с этими словами прошел дальше. Холл поискал взглядом полотенце, чтобы вы- тереться, но ничего не обнаружил. Он тоже зашел в соседнюю комнату, и с по- толка его обдуло потоком горячего воздуха. По краям комнаты работали ультра- фиолетовые лампы, заливая входящих интенсивным фиолетовым светом. Холл ждал, пока не сработает сигнал и не выключится сушилка. Кожу слегка пощипывало, ко- гда он направился в следующую комнату, где хранилась одежда. На этот раз они должны были облачиться не в комбинезоны, а в хирургический костюм: верх свет- ло-желтого цвета с V-образным вырезом и короткими рукавами, брюки с прорези- ненной окантовкой и удобные, похожие на балетки туфли на низкой каучуковой подошве. Ткань одежды была мягкой на ощупь, как будто синтетической. Холл надел вы- данный комплект и вместе с остальными зашел в лифт, ведущий ко второму уров- ню. Оттуда они попали в очередной коридор, выкрашенный уже в желтый цвет, а не красный, как на первом уровне, и люди здесь тоже были одеты в униформу желто- го цвета. - Время - 14:47, господа. Можете продолжить спуск через один час, - сообщи- ла им дежурная медсестра. Их проводили до комнаты для временного пребывания, уставленной несколькими кушетками с одноразовыми полиэтиленовыми спальниками. - Пока расслабьтесь. Поспите, если выйдет. Лучше выкроить каждую минуту сна до того, как попадем на пятый уровень, - сказал Стоун. Следующую фразу он ад- ресовал уже Холлу: - Как вам наши процедуры обеззараживания? - Занятно, - сказал Холл. - Можно продать концепцию шведам и заработать це- лое состояние. Хотя я ожидал чего-то более серьезного. - Не торопитесь с выводами, - предупредил Стоун. - По мере продвижения вниз более изощренные методы. На третьем и четвертом уровнях нас ждут медосмотры, затем проведем короткое совещание. С этими словами Стоун лег на одну из кушеток и тут же заснул. Этому трюку он научился много лет назад, в те времена, когда мог круглосуточно работать над различными экспериментами. Он находил способность урвать часик тут, два там крайне полезной. • * * Вторая часть процедуры обеззараживания была аналогична первой. Желтую форму Холла, которую он надел всего час назад, отправили в топку. - А не слишком ли расточительно? - спросил Холл у Бертона. Тот только пожал плечами. - Всего лишь бумага. - Бумага? Ткань из бумаги? - Это не ткань, а именно что бумага. Новые разработки. Затем они прошли в первый бассейн полного погружения. Согласно инструкциям на стене глаза под водой закрывать было запрещено. Вскоре он понял, что по- пасть в следующую комнату можно только полностью погрузившись в воду через подводный туннель. Он почувствовал легкое жжение в глазах, но не более того. Во второй комнате стояло шесть боксов со стеклянными переборками, напоми- нающих телефонные будки. Холл подошел к одной из них и прочитал: «Зайдите внутрь и закройте глаза. Слегка приподнимите руки и встаньте, расставив ноги на расстоянии полуметра. Не открывайте глаза до сигнала. Длинноволновое излу- чение может привести к слепоте». Он последовал указаниям и ощутил на теле одновременно холод и жар. Процеду- ра длилась минут пять, затем он услышал сигнал и открыл глаза. Все тело было сухим. Затем он последовал за остальными к четырем душевым. Холл прошел по очереди под каждым душем и в конце коридора обнаружил воздуходувы, которые высушили его, после чего оделся в новую форму - на этот раз белого цвета.
После того как все переоделись, они направились к лифту, ведущему на Уро- вень № 3. • * * Там их уже ожидали четыре медсестры. Одна из них отвела Холла в смотровую для проведения двухчасового медицинского осмотра, который на этот раз провел не компьютерный аппарат, а статный молодой человек с отрешенным лицом. Холл с раздражением подумал, что предпочел бы машину. Врач собрал полноценный анам- нез, включая полную историю рождения, образование, историю путешествий, се- мейный анамнез, прошлые госпитализации и наличие хронических заболеваний. По- сле сбора анамнеза врач провел полный физикальный осмотр. Холл едва не вышел из себя: ему казалось, что все это ни к чему, на что доктор только пожимал плечами и повторял, что такова стандартная процедура. Два часа спустя Холл присоединился к остальным, и они перешли на Уровень № 4. • * * На четвертом уровне они вновь окунулись во все четыре ванны полного погру- жения, прошли через три комнаты ультрафиолетового и инфракрасного излучения, выждали два сеанса ультразвукового воздействия, а в конце их ждало нечто уди- вительное . Кабинка со стальными стенками и каской на крючке. Надпись гласила: «Это аппарат, проецирующий ультрафиолетовые вспышки. Для защиты глаз и воло- сяного покрова на лице надежно закрепите металлический шлем на голове, а за- тем нажмите на кнопку снизу». Холл впервые услышал про такой аппарат и не знал, чего от него ожидать. Он надел шлем и нажал на кнопку. Сразу за этим последовала короткая ослепительная вспышка белого света, а потом - волна тепла, заполнившая кабинку. На мгновение он почувствовал крат- ковременную боль, настолько быструю, что даже не сразу догадался, что про- изошло . Он осторожно снял шлем и осмотрел свое тело. Кожа была покрыта тонким слоем белого пепла, который буквально только что был его кожей: машина сожгла внешние эпителиальные слои. Холл смыл пепел в душе и переоделся в форму зеле- ного цвета. • * * Дальше Холлу вновь приказали сдать анализы: слюну, образец слизистой полос- ти рта, крови, мочи, кала. Он безропотно отвечал на всевозможные вопросы, проходил обследования и осмотры. Голова уже шла кругом от усталости. Однооб- разные процедуры, множество новых впечатлений, разные цвета на стенах, искус- ственный свет... Наконец он вернулся к Стоуну и остальным. - На этом уровне мы проведем шесть часов, - сообщил Стоун. - Согласно про- токолу мы обязаны дождаться результатов лабораторных анализов. Зато можно по- зволить себе отдохнуть. Прямо по коридору - личные комнаты, все они подписа- ны. Далее - столовая. Встретимся там через пять часов на собрание. Хорошо? Холл еле добрался до своей комнаты: на пластиковой дверной бирке было напи- сано его имя. Он с удивлением обнаружил, что внутри довольно просторно. Он ожидал увидеть что-то вроде люксового спального вагона, но комната была боль- ше размером и куда лучше обставлена. Там уместились кровать, стул, небольшой письменный стол и компьютерная консоль со встроенным телевизором. Его очень заинтересовала ЭВМ, но усталость давала о себе знать. Он лег на кровать и сразу же уснул. • * * Бертон тем временем никак не мог уснуть. Он лежал в своей кровати и размыш- лял, не отрывая взгляда от потолка. Он никак не мог выбросить из головы образ того города или лежащих на улице бескровных тел... Бертон не был гематологом, но его научные изыскания немного затрагивали эту область. Он знал, что различные бактерии по-разному влияют на состав крови.
Например, согласно его собственному исследованию, стафилококк выделяет два фермента, изменяющих кровь. Один из них, так называемый экзотоксин, вызывает повреждения кожи и разру- шает эритроциты. Другой была коагулаза - белок, продуцируемый бактерией для ингибирования активации лейкоцитов. Так что вполне вероятно, что бактерии могли изменить состав крови. И это могло произойти самыми разными способами: стрептококк вырабатывает фермент стрептокиназу, который растворяет тромбы и волокна фибрина. Клостридии и пневмококки продуцируют различные гемолизины, разрушающие эритроциты. Плазмо- дии и амебы, как и другие паразиты, также выделяют лизирующие вещества для поглощения эритроцитов. Подобный вариант развития событий был вполне возможен. Но все же это никак не помогло им узнать принцип функционирования организма «Скуп». Бертон попытался восстановить в памяти последовательность механизма сверты- вания крови. Он вспомнил, что тот работает по принципу «водопада»: активация одного фермента запускает работу второго фермента, который действует на тре- тий; третий на четвертый; и так далее, пока, наконец, спустя двенадцать или тринадцать шагов, кровь не сворачивается. Он смутно вспоминал детали: промежуточные этапы, ферменты, металлы, ионы, местные факторы. Все это было ужасно сложно. Он покачал головой и попытался заснуть. * * * Ливитт, клинический микробиолог, продумывал этапы выделения и идентификации возбудителя. Для него все это было не в новинку; он был одним из основателей группы и входил в команду разработчиков Протокола анализа жизни. Но теперь, когда пришло время проверить этот протокол на практике, у него возникли со- мнения . Два года назад, за славным обедом, все происходящее виделось ему в радужных красках. Тогда это была всего лишь занятная интеллектуальная игра, этакая аб- страктная проверка сообразительности. Но теперь, вживую столкнувшись с возбу- дителем, который вызывает такую жуткую смерть, он начал задаваться вопросом: настолько ли эффективна и совершенна их система, как они предполагали? Первые шаги были достаточно простыми. Они тщательно исследовали капсулу и культивировали все образцы на питательной среде. Они очень надеялись обнару- жить хоть один организм, который можно было бы изучить, поставить эксперимен- ты и идентифицировать. А затем попытаться выяснить, как он убивает людей. Они уже высказали пред- положение, что он свертывает кровь; в таком случае у них есть от чего оттал- киваться, но если они ошибаются, то могут потратить драгоценное время на оши- бочную теорию. Ливитт сразу вспомнил про холеру. На протяжении многих веков было известно, что холера - смертельное заболевание, вызывающее острую диарею, из-за которой человек может потерять до тридцати литров жидкости за сутки. Люди знали об этом, но почему-то не предполагали, что смертельные последствия болезни свя- заны с диареей; они искали другое: противоядие, лекарство, способ убить орга- низм. Лишь в наше время холеру признали болезнью, от которой погибают главным образом из-за обезвоживания; если у больного быстро восполнить потерю жидко- сти, он справится с инфекцией без лекарств или специфического лечения. Вылечите симптомы - вылечите болезнь. Но Ливитта беспокоил организм «Скуп». Смогут ли они вылечить эту болезнь путем ингибирования механизма свертывания крови? Или же эта проблема была вторичным проявлением куда более серьезного заболевания? Беспокоило его и еще кое-что: с самых ранних этапов создания «Лесного пожа-
pa» Ливитта преследовал мучительный страх. На этих ранних встречах он утвер- ждал, что команда «Лесного пожара» может совершить убийство внеземного орга- низма . Ливитт подчеркивал, что все люди, независимо от уровня их образования, име- ют несколько предубеждений при обсуждении определения термина «жизнь». Одно из этих предубеждений предполагает, что высокоразвитый организм всегда круп- нее простейшей формы жизни. На Земле так оно и есть. По мере того как орга- низмы обретали разум, они становились все больше, переходя от одноклеточного строения к многоклеточным существам, а затем к более крупным созданиям с диф- ференцированными клетками, функционирующими в группах, называемых органами. На Земле существует тенденция к появлению более крупных и сложных животных. Но где-нибудь во Вселенной все может быть совсем по-иному. В других местах жизнь может развиваться в противоположном направлении - в сторону все меньших и меньших форм. Подобно тому, как современные человеческие технологии научи- лись уменьшать предметы, возможно, иной эволюционный путь привел к появлению более мелких форм жизни с явными преимуществами в виде меньшего потребления сырья, снижения стоимости космических полетов, отсутствия проблем с обеспече- нием провианта... А вдруг самая развитая форма жизни на какой-нибудь далекой планете размером не больше блохи, а то и микроба? В таком случае проект «Лесной пожар» может уничтожить высокоразвитую форму жизни, даже не осознавая, что именно произош- ло. Ливитт не единственный радел за эту идею. Его поддерживали Мертон из Гар- варда и Чалмерс из Оксфорда. Чалмерс, известный юморист, приводил в качестве примера человека, который смотрит на предметное стекло микроскопа и видит там бактерии, сложившиеся в слова: «Отведи нас к своему лидеру». Тогда все только посмеялись над этой шуткой. Однако сейчас Ливитт не мог выбросить эту мысль из головы - потому что она могла оказаться правдой. * * * Готовясь ко сну, Стоун думал о предстоящем совещании. И метеорите. Интерес- но, что сказали бы Надь или Карп, узнай они об этом. «Наверное, - подумал он, - они просто сойдут с ума. Наверное, мы тут все с ума сойдем». А потом он уснул. * * * Три комнаты на Уровне № 1, заполненные приборами для связи «Лесного пожа- ра», называли «Сектором Дельта». Внутри были подключены линии связи для внут- реннего сообщения между уровнями, а также кабели для телефонной связи и теле- тайпа. Связь с библиотекой и центральным хранилищем также регулировалась «Сектором Дельта». По сути, это был гигантский, полностью автоматизированный коммутатор. Внут- ри «Сектора Дельта» было тихо; тишину нарушали лишь тихий гул вращающихся ба- рабанов да приглушенные пощелкивания реле. Здесь работал всего один человек - одинокий мужчина, сидящий за консолью в окружении мигающих лампочек. На самом деле этому человеку не было острой необходимости там находиться. Саморегулирующиеся ЭВМ были сконструированы так, чтобы проверять работу своих схем каждые двенадцать минут; при отклонении от нормы машина автоматически выключалась. Согласно протоколу в обязанности этого работника входило следить за входя- щими сообщениями, о которых сигнализировал звонок на телетайпе. После звонка ему требовалось уведомить об этом командные центры всех пяти уровней. Он так- же был обязан сообщать о любой неисправности компьютера руководству Уровня № 1, если такое маловероятное событие вдруг произойдет.
ДЕНЬ 3. «ЛЕСНОЙ ПОЖАР» Совещание - Пора просыпаться, сэр. Марк Холл открыл глаза. Комнату заливал бледный флуоресцентный свет. Холл моргнул и отвернулся лицом к подушке. - Пора просыпаться, сэр. Он вновь услышал женский голос, приятный, ласковый и даже соблазнительный. Он сел в постели и понял, что, кроме него, в комнате никого нет. - Есть кто? - Пора просыпаться, сэр. - Кто это? - Пора просыпаться, сэр. Холл протянул руку и нажал кнопку на прикроватной тумбочке. Свет погас. Он ждал очередной фразы, но голос молчал. До чего же эффективный способ разбудить мужчину! Натягивая на себя одежду, он задался вопросом: как это работает? Это была не просто запись, потому что голос с ним взаимодействовал. Сообщение повторилось только после ответа Хол- ла. Он решил проверить свою теорию и снова нажал кнопку на тумбочке. - Чем могу помочь, сэр? - вежливо спросил голос. - Не подскажете, как вас зовут? - На этом все, сэр? - Да, наверное. - На этом все, сэр? Ученый ждал, пока свет вновь не погас. Затем он надел свою обувь и уже со- бирался уходить, когда услышал мужской голос: - На связи руководитель службы автоответчика, доктор Холл. Будьте так лю- безны , отнеситесь к работе более серьезно. Холл рассмеялся. Выходит, кто-то отвечал на его комментарии, записывая свои ответы через ЭВМ. До чего же умная система! - Извините, - сказал он. - Я просто не особо разобрался, как работает сис- тема. До чего же сладкий голосок! - Этот голос, - медленно произнес надзиратель, - принадлежит шестидесятит- рехлетней мисс Глэдис Стивене. Она живет в Омахе и зарабатывает на жизнь за- писью сообщений для экипажей ВВС США. и других систем голосового оповещения. - Ох, - выдавил из себя Холл. Он вышел из комнаты и направился по коридору в столовую. По пути он осоз- нал, почему проектировку базы «Лесного пожара» поручили проектировщикам под- водных лодок. Без наручных часов он потерял любое представление о времени и не мог даже предположить, день стоит на улице или ночь. Он поймал себя на мысли, что переживал, переполнена ли столовая, гадал, время сейчас обеда или завтрака. Как оказалось, там почти никого не было. Внутри сидел Ливитт; он передал, что остальные уже собрались в конференц-зале. Он пододвинул Холлу стакан с темно-коричневой жидкостью и предложил позавтракать. - Что это? - спросил Холл. - Питательная жидкость сорок два - пять. В ней содержится все необходимое для поддержания активного жизнеобеспечения семидесятикилограммового человека в течение восемнадцати часов. Холл выпил эту сиропообразную жидкость, на вкус напоминающую апельсиновый
сок. Довольно странное ощущение - пить апельсиновый сок коричневого цвета, но после первого глотка стало проще. Ливитт объяснил, что эту смесь разработали для космонавтов, и она содержит все, кроме растворимых в воздухе витаминов. - Для этого вам понадобится эта таблетка, - сказал он. Холл проглотил таблетку и налил себе чашку кофе из автомата в углу. - А сахар есть? Ливитт покачал головой: - Сахара здесь нет. Все, что может обеспечить среду для роста бактерий, строго запрещено. С этого момента мы садимся на диету с высоким содержанием белка. Наш организм будет получать необходимое количество глюкозы путем рас- щепления белка - но не из кишечника. Как раз наоборот. Он полез в карман. - О нет. - О да, - сказал Ливитт и протянул ему небольшую капсулу в алюминиевой фольге. - Нет, - повторил Холл. - Все через это прошли. Капсула широкого спектра действия. Вернитесь в свою комнату и вставьте капсулу внутрь, перед тем как приступить к заключительным процедурам обеззараживания. - Я не против окунуться во все эти грязные ванны, - сказал Холл. - Я не против облучения. Но будь я проклят, если... - На пятом уровне вы должны быть максимально стерильны, - не уступал Ли- витт . - Мы простерилизовали вашу кожу и слизистые оболочки дыхательных путей настолько, насколько это вообще возможно, но не пищеварительный тракт. - Да, - выдавил из себя Холл, - но суппозитории? - Еще привыкнете. Мы все принимаем их в течение первых четырех дней. Конеч- но, толку от них немного, - произнес он со своим привычным кривым, пессими- стическим выражением лица. Затем он поднялся на ноги. - Пойдем в комнату для совещаний. Стоун хочет поговорить о Карпе. - О ком? - О Рудольфе Карпе. • * * Рудольф Карп - биохимик венгерского происхождения, переехавший в Соединен- ные Штаты из Англии в 1951 году. Он получил должность в Мичиганском универси- тете, где в течение последующих пяти лет в тишине и спокойствии занимался своими исследованиями. Затем по предложению коллег из обсерватории «Энн- Арбор» Карп приступил к изучению метеоритов: он поставил себе целью доказать существование на них жизни или найти доказательства того, что их уже обнару- живали в прошлом. Он подошел к работе с полной серьезностью и усердно рабо- тал, не отвлекаясь на написание статей на эту тему до начала 1960-х годов, в то время как Кальвин, Вон, Надь и другие уже выпускали друг за другом статьи с громкими заголовками на подобные темы. Приводимые в качестве аргументов и контраргументов факты всегда были неод- нозначными , но в итоге всегда сводились к одному и тому же: каждый раз, когда кто-нибудь объявлял, что обнаружил какое-либо ископаемое или признаки белко- вых веществ в углеводородах, или любое другое указание на наличие жизни в ме- теорите, критики заявляли о нарушениях в работе лаборатории и загрязнении ве- ществами и организмами земного происхождения. Сдержанный Карп, предпочитавший предварительное тщательное изучение, был полон решимости положить конец этим спорам раз и навсегда. Он объявил, что приложил большие усилия, чтобы избежать загрязнения: он обработал каждый под- опытный метеорит двенадцатью растворами, в том числе перекисью, йодным рас- твором, гипертоническим раствором и разбавленными кислотами. Затем в течение двух дней метеорит подвергался воздействию интенсивного ультрафиолетового из-
лучения. Наконец, после погружения в бактерицидный раствор, его помещали в стерильную асептическую камеру, в которой и проводились все дальнейшие иссле- дования . Карп все же сумел выделить бактерии из своих образцов: кольцеобразные орга- низмы, похожие на крошечную волнообразную камеру. Более того, он обнаружил, что они растут и размножаются. Несмотря на то, что по строению они были похо- жи на земные бактерии, поскольку состояли из белков, жиров и углеводов, у них все же отсутствовало клеточное ядро, поэтому способ их размножения оставался загадкой. Карп изложил полученную информацию в своей обычной тихой, спокойной манере и надеялся на хороший прием. Однако вместо этого на Седьмой конференции аст- рофизиков и геофизиков, проходившей в Лондоне в 1961 году, его подняли на смех. Такой прием отбил у него всю охоту продолжать работу, а выведенные ор- ганизмы были уничтожены в результате случайного взрыва в лаборатории, который произошел ночью 27 июня 1963 года. Общественность приняла результаты исследований Карпа так же, как выводы Надь и других ученых. В шестидесятые в существование внеземной жизни никто не верил, а все представленные доказательства было принято сбрасывать со счетов, не принимать во внимание и попросту игнорировать. Однако эта тема все равно тревожила умы горстки людей в десятке стран. Од- ним из них был Джереми Стоун; другим - Питер Ливитт. Собственно, за несколько лет до этого именно Ливитт сформулировал так называемое Правило 48. Это пра- вило было шутливым напоминанием ученым по поводу огромного количества литера- туры, собранной в конце 1940-х и в 1950-х годах, касающейся числа хромосом человека. Долгое время считалось, что в человеческих клетках содержится 48 хромосом; это подтверждали и фотографии, и множество тщательных исследований. В 1953 году группа американских исследователей объявила, что число хромосом человека составляет 46. И вновь это число подтверждали фотографии и исследования. Но эти же исследователи пересмотрели старые изображения и подняли давние иссле- дования - и обнаружили всего 46 хромосом, а не 48. «Правило 48» Ливитта крайне простое: «Все ученые слепы». Ливитт применил свое правило, увидев прием, оказанный Карпу и остальным. Он просмотрел отчеты и не нашел причин просто так отказываться от исследований метеоритов, ведь многие эксперименты были продуманными, хорошо аргументированными и убедитель- ными. Он вспомнил об этом, когда вместе с другими создателями «Лесного пожара» раздумывал над исследованием под названием «Вектор-3». Наряду с «Токсином-5» на этом исследовании и держались теоретические основы «Лесного пожара». В докладе «Вектор-3» подняли важный вопрос: если на Землю попадет бактерия, вызывающая у людей неизвестное заболевание, откуда она может появиться? Проконсультировавшись с астрономами и специалистами по эволюционной теории, группа «Лесного пожара» выдвинула три предполагаемых источника происхождения бактерий. Первый был наиболее очевидным - организм с иной планеты или галактики, ко- торый мог пережить экстремальные температуры и вакуум космоса. А подобные ор- ганизмы вполне могут выжить в таких условиях - например, термофильные бакте- рии растут в условиях сильной жары и охотно размножаются при температурах до 70 градусов по Цельсию. Кроме того, некоторые бактерии, извлеченные из еги- петских гробниц, которые были запечатаны тысячи лет, также оставались жизне- способными . А все потому, что бактерии способны образовывать споры, формируя вокруг се- бя твердую известковую оболочку. Эта оболочка позволяет организму переживать экстремально холодные и горячие температуры, а при необходимости и проводить
тысячи лет без пищи. Эта способность сочетает в себе все преимущества скафан- дра и анабиоза. Споры могут путешествовать в космосе, сомнений нет. Но может ли другая пла- нета или галактика стать наиболее вероятным источником загрязнения Земли? Ответ отрицательный. Наиболее вероятным источником была сама Земля. Ученые предполагали, что некоторые бактерии могли покинуть поверхность Зем- ли миллиарды лет назад, когда жизнь только появлялась в океанах и на раска- ленных континентах. Эти бактерии могли существовать до появления рыб, прими- тивных млекопитающих, задолго до первого обезьяно-человека. Бактерии медленно поднимались и поднимались в воздух, пока буквально не попадали в космос. Там они могли принять самые разнообразные формы, возможно, даже научиться полу- чать энергию для жизни непосредственно от Солнца вместо того, чтобы использо- вать пищу в качестве источника энергии. Эти организмы также могут напрямую преобразовывать энергию в материю. Сам Ливитт предложил аналогию с верхними слоями атмосферы и морскими глуби- нами: это одинаково негостеприимные и в то же время вполне жизнеспособные среды обитания. Ведь даже в самых глубоких и темных областях океанов, где почти нет кислорода, и куда никогда не доходит свет, в изобилии процветают самые различные формы жизни. Почему бы им не существовать и в дальних уголках атмосферы? Да, кислорода не хватает. Да, еды для питания почти нет. Но если существа могут жить на расстоянии множества километров под поверхностью, по- чему они не могут жить в десяти километрах над ней? И если бы подобные организмы там все-таки существовали и если бы они поки- нули обжигающую поверхность Земли задолго до появления первых людей, тогда они были бы неизвестны организму человека. Не было бы ни иммунитета, ни при- способленности, ни антител. Для современного человека они могли бы считаться микроскопическими пришельцами не в меньшей степени, чем, например, акула - примитивная рыба, почти не изменившаяся на протяжении сотен миллионов лет, которая также выглядела опасным пришельцем для современного человека, впервые вторгшегося в океан. Третий источник заражения, третий из переносчиков, считался одновременно наиболее вероятным и крайне опасным: земные организмы, попавшие в космос от- носительно недавно на обшивке недостаточно стерилизованного космического ко- рабля. В космосе эти организмы подвергаются действию радиации, невесомости и иному воздействию окружающей среды, которые могут изменять организмы, оказы- вая мутагенный эффект. Они будут другими, когда вернутся на поверхность Земли. Представьте, как безвредные бактерии, вызывающие, например, появление акне или боль в горле, возвращаются в новой - опасной и непредвиденной - форме. На что они способны? Может быть, поражать внутриглазную жидкость и, тем самым, глазное яблоко? Или произрастать благодаря кислотным выделениям желудка, а то и размножаться благодаря силе тока электричества, создаваемого самим челове- ческим мозгом, сводя людей с ума. Однако ученые из «Лесного пожара» сразу отмели вероятность появления мути- ровавших бактерий, сочтя ее надуманной. Иронично, ведь именно это и произошло со штаммом «Андромеда». Но члены команды «Лесного пожара» упорно не брали во внимание как свои собственные познания в области биологии (например, скорость роста и изменчивость строения бактерий), так и результаты серии экспериментов под названием «Биоспутники». Тогда в космос отправили - и вернули обратно - представителей нескольких форм жизни с Земли. На борту «Биоспутника-2», помимо прочего, находилось несколько видов бакте- рий. Вскоре руководители проекта опубликовали данные, в которых сообщалось, что эти бактерии начали размножаться в 20-30 раз быстрее. Причины такого рос- та никто не мог объяснить, но все сводилось к тому, что космическое простран-
ство каким-то образом влияет на воспроизводство и рост. И все же никто из участников команды «Лесной пожар» не обратил внимания на этот факт, пока не стало слишком поздно. * * * Стоун кратко разъяснил коллегам информацию, затем вручил каждому по картон- ной папке. - В этом документе, - начал он, - расшифровка записей автосинхронизации всего полета «Скуп-7». Наша цель - по возможности определить, что именно про- изошло со спутником, когда он находился на орбите. - А что с ним случилось? - спросил Холл. - Спутник должен был провести шесть дней на орбите, поскольку вероятность сбора организмов пропорциональна времени нахождения в космосе. После запуска он вышел на стабильную орбиту, но сутки спустя он с нее сошел, - объяснил Ли- витт. - Начните с первой страницы, - попросил Стоун. Холл открыл свою папку. СТЕНОГРАММА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ «СКУП-7» ДАТА ЗАПУСКА: СОКРАЩЕННЫЙ ВАРИАНТ. ПОЛНАЯ РАСШИФРОВКА НАХОДИТСЯ В ХРАНИЛИЩЕ 179-99, КОМПЛЕКС «ВДБГ ЭПСИЛОН». ЧАСЫ/МИН/СЕК/ДЕЙСТВИЕ ОБРАТНЫЙ ОТСЧЕТ 0002 01 05 Ванденберг. Стартовая площадка - Блок № 9. Центр управления полетом «Скуп», проверка систем, идем по гра- фику. 0001 39 52 ЦУ «Скуп», сообщаем о задержке, про- водим проверку топлива. ОБНУЛЕНИЕ ОТСЧЕТА ОБНУЛЕНИЕ ОТСЧЕТА. ЗАДЕРЖКА 12 МИНУТ. 0001 39 52 Обратный отсчет запущен. Время скор- ректировано. 0000 41 12 ЦУ «Скуп», сообщаем о задержке, 20 секунд для проверки Блока № 9. Время не скорректировано, отсчет запущен. 0000 30 00 Опорный каркас отцеплен. 0000 24 00 Заключительная проверка систем. 0000 19 00 Заключительная проверка капсульных систем. 0000 13 00 Отклонений по данным проверки не вы- явлено. 0000 07 12 Расцепление кабелей. 0000 01 07 Отсоединение стат-цепей. 0000 00 05 Зажигание. 0000 00 04 Запуск всех систем Блока № 9. 0000 00 00 Стыковочный механизм разомкнут. Запуск.
- Останавливаться на этом смысла нет, - сказал Стоун. - Запуск прошел безу- пречно . Более того, в последующие девяносто шесть часов полета ничто не ука- зывает, что на борту спутника были какие-либо проблемы. Откройте страницу но- мер десять. Все перелистнули страницы. СТЕНОГРАММА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ «СКУП-7». ПРОДОЛЖЕНИЕ ДАТА ЗАПУСКА: СОКРАЩЕННЫЙ ВАРИАНТ 0097 04 12 Станция Кеннеди: согласно данным оценки орбита стабильная, но реги- стрируется неисправность системы. 0097 05 18 Неисправность подтверждена. 0097 07 22 Станция Гранд-Багама: неисправ- ность подтверждена. По данным ЭВМ регистрируется отклонение от ор- биты. 0097 34 54 Сидней: докладывает об отклонении от орбиты. 0097 39 02 Расчеты Ванденберга указывают на от- клонение от траектории. 0098 27 14 Центр управления полетами «Скуп», Ванденберг: отдан радиоприказ о воз- вращении в атмосферу. 0099 12 56 Код возвращения в плотные слои атмо- сферы получен. 0099 13 13 Хьюстон докладывает о входе в атмо- сферу. Траектория полета стабильная. - А что насчет голосовой связи в этот период? - Работники из Сиднея, Кеннеди и Гранд-Багамы поддерживали между собой связь через Хьюстон, которые могут похвастать довольно мощной ЭВМ. Но в дан- ном случае Хьюстон просто помогал; все решения оставались за Центром управле- ния полетами «Скуп» в Ванденберге. Расшифровка аудиозаписей в конце папки. Занятная информация. РАСШИФРОВКА ГОЛОСОВЫХ СООБЩЕНИЙ ЦЕНТРА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТАМИ «СКУП», АВИАБАЗА «ВАНДЕНБЕРГ». ВРЕМЯ: 0096:59-0097:39 СЕКРЕТНЫЕ ДАННЫЕ. БЕЗ СОКРАЩЕНИЙ И УДАЛЕНИЙ. 0096 59 00 ПРИВЕТСТВУЮ, КЕННЕДИ, НА СВЯЗИ ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ «СКУП». СОГЛАС- НО ДАННЫМ ВСЕХ СТАНЦИЙ ПО ИС- ТЕЧЕНИИ ДЕВЯНОСТО ШЕСТИ ЧАСОВ ПОЛЕТНОГО ВРЕМЕНИ: ОРБИТА СТА- БИЛЬНАЯ. ОЖИДАЕМ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ.
0097 00 00 «Скуп», прием. Проверяем данные. По- дождите несколько минут, ребята. 0097 03 31 Здравствуйте, ЦУ «Скуп», Кеннеди на связи. Подтверждаем, на последнем пролете орбита стабильная. Извините за задержку, неисправность оборудова- ния. 0097 03 34 КЕННЕДИ, УТОЧНИТЕ, ПОЖАЛУЙСТА: НЕИСПРАВНОСТЬ НА ЗЕМЛЕ ИЛИ НА СПУТНИКЕ? 0097 03 39 Извините, пока неизвестно. Скорее все- го, на Земле. 0097 04 12 Прием, Кеннеди вызывает ЦУ «Скуп». Мы получили предварительный отчет, судя по всему, неисправность системы на вашем космическом судне. Повто- ряю, предварительный отчет: неисправ- ность в воздухе. Прием. 0097 04 15 КЕННЕДИ, МОЖЕТЕ УТОЧНИТЬ, КАКАЯ ИМЕННО СИСТЕМА? 0097 04 18 К сожалению, информацией не владею. Возможно, они над этим работают. 0097 04 21 МОЖЕТЕ ПОДТВЕРДИТЬ СТАБИЛЬ- НОСТЬ ОРБИТЫ? 0097 04 22 Ванденберг, данные подтверждаю, орбита стабильная. Прием, орбита ста- бильная. 0097 05 18 Ох, Ванденберг, боюсь, также под- тверждаем неисправность бортовых систем вашего космического суд- на. Проблема в неподвижных элементах ротора на двенадцатой отметке. Повто- ряю, отметка двенадцать. 0097 05 30 ВЫ ПРОГНАЛИ ДАННЫЕ ЧЕРЕЗ ЭВМ? 0097 05 35 Извините, ребята, ЭВМ подтверждает неисправность. 0097 05 45 ХЬЮСТОН, БУДЬТЕ ЛЮБЕЗНЫ, ПОД- КЛЮЧИТЕ СИДНЕЙ. ТРЕБУЕТСЯ ПОД- ТВЕРЖДЕНИЕ ДАННЫХ. 0097 05 51 ЦУ «Скуп», прием, на связи Сидней. Подтверждаем наши показатели. Во время последней проверки отклонений не выявили. 0097 06 12 СОГЛАСНО РЕЗУЛЬТАТАМ НАШЕЙ ПРО- ВЕРКИ ДАННЫХ ЗА НЕИСПРАВНОСТЬ ПРИБОРОВ НЕ ВЫЯВЛЕНО, ОРБИТА СТАБИЛЬНАЯ. КЕННЕДИ, ВОЗМОЖНО, ПРОБЛЕМА В ВАШЕМ ОБОРУДОВА- НИИ? 0097 06 18 ЦУ «Скуп», прием, говорит Кеннеди. Мы повторно запустили проверку систем.
Неисправность сохраняется. От Багамы есть что-нибудь? 0097 06 23 НИКАК НЕТ, КЕННЕДИ. ОЖИДАЕМ. 0097 06 36 ХЬЮСТОН, ЭТО ЦУ «СКУП». ПОДЕЛИ- ТЕСЬ ХОТЬ КАКОЙ-НИБУДЬ ИНФОРМАЦИЕЙ. 0097 06 46 «Скуп», пока ничего сообщить не мо- жем. Недостаточно данных. Согласно ЭВМ орбита по-прежнему стабильная, а все системы работают безотказно. 0097 07 22 ЦУ «Скуп», на связи станция Гранд-Ба- гама. Докладываю: спутник «Скуп- семь» движется по расписанию. Радио- локационные отметки прошел нормаль- но, однако увеличилось время прохож- дения. Пожалуйста, подождите данных системной телеметрии. 0097 07 25 ЖДЕМ, ГРАНД-БАГАМА. 0097 07 29 ЦУ «Скуп», мне жаль, но мы подтвержда- ем данные Кеннеди. Повторяю, под- тверждаем данные Кеннеди о неисправ- ности системы. Передаем вычисления Хьюстону. Перенаправить вам? 0097 07 34 НЕТ, ПОДОЖДЕМ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗ ХЬЮСТОНА. У НИХ АППАРАТУРА ЛУЧШЕ. 0097 07 36 ЦУ «Скуп», Хьюстон получил данные из Багамы. Сейчас прогоним их через про- грамму «Диспер». Дайте нам десять секунд. 0097 07 47 ЦУ «Скуп», на связи Хьюстон. Программа «Диспер» подтверждает неисправность системы. Ваш аппарат находится на не- стабильной орбите с увеличенным вре- менем полета до нуля целых три деся- тых секунды на единицу дуги. В настоя- щее время мы анализируем параметры орбиты. Вам требуется интерпретиро- вать еще какие-нибудь данные? 0097 07 59 НЕТ, ХЬЮСТОН, ВЫ ВРОДЕ И САМИ СПРАВЛЯЕТЕСЬ. 0097 08 10 Извините, «Скуп». У меня плохие новости. 0097 08 18 ПРОСИМ КАК МОЖНО БЫСТРЕЕ ПЕРЕ- ДАТЬ ДАННЫЕ СХОЖДЕНИЯ С ОРБИТЫ. КОМАНДОВАНИЕ ПЛАНИРУЕТ СНИЖЕ- НИЕ ЧЕРЕЗ ДВА ВИТКА. 0097 08 32 Понятно, «Скуп». Примите наши собо- лезнования. 0097 11 35 «Скуп», наши аналитики подтверждают схождение с орбиты. Отправляем вам данные по выделенному каналу связи.
0097 11 44 ЧТО ТАМ, ХЬЮСТОН? 0097 11 51 Беда. 0097 11 59 НЕ РАССЛЫШАЛ. ПОВТОРИТЕ, ПОЖА- ЛУЙСТА. 0097 12 07 Беда - боль, единица, дверь, ад. 0097 12 15 ХЬЮСТОН, В ЧЕМ МОЖЕТ БЫТЬ ПРО- БЛЕМА? СПУТНИК ПРОБЫЛ НА СТА- БИЛЬНОЙ ОРБИТЕ В ТЕЧЕНИЕ СОТНИ ЧАСОВ. ЧТО С НИМ СЛУЧИЛОСЬ? 0097 12 29 Кто бы знал. Возможно, с чем-то стол- кнулся? На новой орбите отмечаются значительные колебания. 0097 12 44 ХЬЮСТОН, НАШИ ЭВМ ОБРАБАТЫВАЮТ ПОЛУЧЕННЫЕ ДАННЫЕ. ТОЖЕ ПРЕДПО- ЛАГАЕМ СТОЛКНОВЕНИЕ. А ПО СОСЕД- СТВУ НИКТО НЕ ОШИБАЛСЯ? 0097 13 01 Согласно докладам службы наблюдения «Скайвотч» вокруг вашего малыша все чисто, «Скуп». 0097 13 50 ХЬЮСТОН, НАШИ ЭВМ РАСЦЕНИЛИ ЭТО СОБЫТИЕ КАК СЛУЧАЙНОЕ. ВЕРО- ЯТНОСТЬ БОЛЕЕ НОЛЬ ЦЕЛЫХ СЕМЬ ДЕВЯТЬ. 0097 15 00 И добавить нечего. Вполне логично. Бу- дете готовить спутник к посадке? 0097 15 15 СКОРЕЕ ВСЕГО, ХЬЮСТОН. МЫ ВАС ОПОВЕСТИМ, КАК ТОЛЬКО УЗНАЕМ ТОЧНО. 0097 17 54 ХЬЮСТОН, НАША ОПЕРГРУППА ПРО- СИТ УТОЧНИТЬ: ЕСТЬ ЛИ ВОЗМОЖ- НОСТЬ ЧТО juunii*ii*ii^^'uiu? 0097 17 59 [Ответ Хьюстона удален] 0097 18 43 [Вопрос «Скупа» Хьюстону удален] 0097 19 03 [Ответ Хьюстона удален] 0097 19 11 СОГЛАСЕН, ХЬЮСТОН. МЫ ПРИМЕМ ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ, КАК ТОЛЬ- КО ПОЛУЧИМ ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ ПОД- ТВЕРЖДЕНИЕ СХОЖДЕНИЯ С ОРБИТЫ ИЗ СИДНЕЯ. ВЫ СОГЛАСНЫ? 0097 19 50 Конечно, «Скуп». Ждем ответа. 0097 24 32 ХЬЮСТОН, МЫ ПЕРЕПРОВЕРИЛИ СВОИ ДАННЫЕ. ВЕРОЯТНОСТЬ * СТРЕМИТСЯ К НУЛЮ. 0097 24 39 Так точно, «Скуп». 0097 29 13 ХЬЮСТОН, ОЖИДАЕМ СИДНЕЙ.
54 ЦУ «Скуп», Сидней на связи. Мы только что проследили за траекторией вашего спутника. Подтверждаем свои исходные данные насчет удлинения времени по- лета. Отклонение довольно серьезное. 12 СПАСИБО,СИДНЕЙ. 22 Просто не повезло, «Скуп». Сожалею. 02 ВСЕМ СТАНЦИЯМ, ЭТО ЦУ «СКУП». НАШИ ЭВМ РАССЧИТАЛИ ТРАЕКТОРИЮ ОТКЛОНЕНИЯ СПУТНИКА С ОРБИТЫ. ОЖИДАЕМОЕ ВРЕМЯ - ЧЕТЫРЕ ЧАСА. ОЖИДАЙТЕ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО РЕШЕ- НИЯ ПО ПОВОДУ СНИЖЕНИЯ КОРАБЛЯ. Холл спросил: - А что было в удаленных отрывках? - Майор Менчик из Ванденберга сообщил, - ответил Стоун, - что в той области ранее проявляли активность советские спутники. В конце концов обе станции пришли к выводу, что русские, случайно или намеренно, не причастны к неис- правностям спутника. С тех пор ничего не изменилось. Все кивнули. - Лакомый кусочек, - сказал Стоун. - ВВС обустроили в Кентукки станцию, ко- торая отслеживает местонахождение всех возможных спутников на околоземной ор- бите . Ее работники следят как за теми спутниками, которые уже давно вышли на орбиту, так и за все новыми аппаратами. В настоящее время они отслеживают двенадцать неопознанных спутников; иными словами, это не наши и не советские аппараты, по крайней мере, те, о запуске которых они объявили официально. Предполагается, что часть из них - это навигационные спутники для советских подводных лодок. Другие мы расценили как спутники-шпионы. Но советские они или нет, наверху, так или иначе, уже чертовски много спутников. По состоянию на прошлую пятницу ВВС сообщили о пятистах восьмидесяти семи искусственных телах, вращающихся вокруг Земли, в том числе старые, уже вышедшие из строя американские спутники из серии «Эксплорер» и советские «Спутники». В это чис- ло также входят ракетоносители и последние ступени ракет - все достаточно крупные объекты, движущиеся по стабильной орбите и отражающие лучи радиолока- ционной станции. - Как же их много! - Именно. И, вероятно, их гораздо больше. ВВС считает, что вокруг Земли ле- тает множество различного мусора - гайки, болты, куски металла - и все по бо- лее-менее стабильной орбите. Как вам известно, абсолютно стабильных не суще- ствует . Без постоянной коррекции курса любой спутник в итоге сойдет с орбиты и начнет по спирали снижаться к поверхности Земли, пока не сгорит в атмосфе- ре . Но на это могут уйти года, если не десятилетия, с момента запуска. В лю- бом случае, по оценкам ВВС, общее количество отдельных объектов, летающих на орбите, может достигать семидесяти пяти тысяч. - Значит, наш спутник мог столкнуться с каким-нибудь куском космического мусора? - Да, вполне возможно. - А с метеоритом? - Подобное тоже могло произойти. Ванденберг отдает предпочтение именно этой теории. Случайное столкновение, скорее всего, с метеоритом. - Были ли в эти дни метеоритные дожди? 0097 34 0097 35 0097 35 0097 39
- Насколько нам известно, нет - что совсем не исключает данной возможности. - Вообще-то есть еще одно предположение, - прокашлялся Ливитт. Стоун нахмурился. Он знал, что Ливитт обладает богатым воображением, и эту его черту можно было считать как сильной его стороной, так и недостатком. По- рой Ливитт выдавал невероятные и захватывающие гипотезы; в иных случаях его идеи попросту раздражали. - Не сильно ли притянута за уши теория, - произнес Стоун, - про тела внега- лактического происхождения... - Согласен, - ответил Ливитт. - Предположение вполне натянутое. Никаких до- казательств этому нет. Но мы не можем позволить себе просто так отбросить по- добную возможность. Прозвучал тихий сигнал. Приятный женский голос, который, как теперь знал Холл, принадлежал Глэдис Стивене из Омахи, спокойно произнес: - Господа, можете пройти на следующий уровень. Уровень № 5 Стены Уровня № 5 были окрашены в бледно-голубые оттенки. Персонал также но- сил форму синего цвета. Бертон устроил Холлу экскурсию. - Этот этаж, - рассказывал он, - ничем не отличается от остальных. Он тоже сферической формы, но состоит из трех концентрических кругов. Сейчас мы нахо- димся во внешнем круге: здесь мы живем и работаем, здесь же буфет и спальные комнаты. В следующем круге располагаются лаборатории. И, наконец, изолирован- ный внутренний круг. Сейчас там находятся спутник и двое выживших. - Они полностью от нас отрезаны? - Да. - Тогда как мы до них доберемся? - Вы когда-нибудь работали в защитной камере с перчатками? - спросил Бер- тон. Холл покачал головой. Бертон объяснил, что это большие прозрачные пластиковые ящики, используемые для работы со стерильными материалами. По бокам у этих ящиков расположены от- верстия, к которым подсоединены плотные герметичные перчатки. Для работы с подопытным материалом человеку необходимо просунуть руки в перчатки и про- толкнуть их внутрь. Таким образом можно избежать прямого контакта с материа- лом. - Но мы пошли еще дальше, - продолжал Бертон. - Мы создали целые комнаты, которые представляют собой пресловутые защитные камеры. Вместо перчаток для рук - цельный полиэтиленовый защитный костюм для всего тела. Да вы и сами скоро увидите. Они прошли по изогнутому коридору в комнату, в которой уже работали Ливитт и Стоун. Табличка на двери гласила: «Центральный пункт управления». Это была тесная комната, до потолка набитая различным электронным оборудованием. Одна стена была полностью стеклянной, через нее ученые видели все, что происходит в соседнем помещении. Сквозь стекло Холл увидел, как механические руки подняли и поставили капсу- лу на стол. Холл, впервые увидевший спутник воочию, изучал его с большим ин- тересом. Он был меньше, чем тот предполагал, не более метра в длину; один его конец почернел при входе в атмосферу. Манипуляторы, управляемые движениями Стоуна, открыли небольшую панель на боковой части капсулы. - Вот, - сказал Стоун, убирая руки с пульта управления, напоминающего пару наручных кастетов. Механические руки в точности повторяли все его движения. - Наш следующий шаг - определить, содержится ли еще в капсуле живой биологиче-
ский агент. - Крыса, - предложил Ливитт. - Выпускайте черную норвежскую. На самом деле черная норвежская крыса совсем не черного цвета; это всего лишь название вида лабораторных животных, возможно, самого известного в исто- рии науки. Когда-то эта крыса была и черной, и норвежской; но годы селекции и смена бесчисленных поколений превратили ее в белого, крохотного и послушного зверька. Спрос на биологические исследования создал и спрос на генетически однородных животных. За последние тридцать лет искусственным путем вывели бо- лее тысячи линий «чистых» животных. Что касается черной норвежской, то теперь ученые во всех уголках мира получили возможность проводить эксперименты на этом животном и быть уверенными, что ученые на другом краю света могут повто- рить этот же эксперимент с использованием практически идентичных организмов. - Затем проверим на макаке-резусе, - сказал Бертон. - Рано или поздно все равно придется перейти на приматов. Остальные кивнули. Специалисты «Лесного пожара» понимали, что им придется ставить опыты как на мартышках и приматах, так и на мелких и более дешевых животных. Работать с мартышками крайне трудно: маленькие приматы враждебны, прытки и весьма сообразительны. Больше всего проблем ученым доставляют обезь- яны Нового Света с их цепкими хвостами. Многим ученым требуется помощь трех или четырех лаборантов только для того, чтобы удержать обезьяну для введения инъекции, иначе та может ухватить шприц своим цепким хвостом и швырнуть его через все помещение. Основной довод в пользу проведения экспериментов на приматах заключается в том, что эти животные биологически ближе всех к человеку. В 1950-х годах не- сколько лабораторий даже пытались ставить эксперименты на гориллах, но обна- ружили, что работа с этими, казалось самыми человекоподобными, животными крайне трудна и затратна. Однако к шестидесятым выяснилось, что в биохимиче- ском смысле к человеку больше близки не гориллы, а шимпанзе. (Вообще, выбор лабораторных животных для изучения патологии человека часто вызывает удивле- ние . Например, для иммунологических исследований и анализа раковых заболева- ний лучше всего подходят хомяки, а для изучения сердца и системы кровообраще- ния выбирают свинью из-за схожести строения сердечно-сосудистой системы.) Стоун снова осторожно взял в руки пульт управления. За стеклом черные ме- таллические пальцы направились к дальней стене, где за герметичными дверьми находилось несколько лабораторных животных. Вид этих клеток чем-то напомнил Холлу чудной торговый автомат. Манипуляторы открыли одну из дверей, вытащили оттуда клетку с крысой, пере- несли ее в комнату и поставили рядом с капсулой. Крыса огляделась и понюхала воздух, слегка вытянув шею, а мгновение спустя упала на бок, разок дернулась и замерла. Все произошедшее заняло какие-то секунды. Холл даже не мог поверить, что такое возможно. - Боже мой, - выдавил Стоун. - Какая скорость. - Это все усложняет, - отметил Ливитт. - Попробуем изотопные маркеры? - предложил Бертон. - Да. Придется их использовать, - ответил Стоун. - Какова скорость нашего сканирующего устройства? - Вплоть до миллисекунды. - Еще как понадобится. - Давайте проверим на резусе, - сказал Бертон. - Все равно будем писать доклад. Стоун вновь направил механические руки к стене, открыл еще одну дверь и вы- тащил клетку с большой коричневой взрослой макакой-резусом. Обезьяна взвизг- нула , ударившись о прутья клетки, когда ее поставили на стол.
Затем умерла с выражением удивления на морде, прижав руку к груди. Стоун покачал головой. - По крайней мере, теперь мы знаем: что бы то ни было, оно все еще биологи- чески активно. То, что убило всех жителей Пидмонта, никуда не исчезло, и по- прежнему могущественно, - вздохнул он. - Если могущество - подходящее слово. - Начнем со сканирования капсулы? - спросил Ливитт. - А я займусь трупами, - сказал Бертон, - и сначала осмотрю их снаружи, за- тем проведу вскрытие. Стоун в очередной раз взялся за механические руки. Те подняли клетки с тру- пами крысы и обезьяны и поставили их на прорезиненный конвейер в дальней час- ти комнаты. Затем он нажал кнопку на пульте управления с надписью «Секцион- ная» , и лента пришла в движение. Бертон вышел из комнаты и сразу же направился в секционный зал. Конвейерная лента, предназначенная для транспортировки материалов из одной лаборатории в другую, должна была автоматически доставить туда клетки. - Вы единственный среди нас практикующий врач, - обратился Стоун к Холлу. - Боюсь, вам предстоит хорошо поработать. - В качестве педиатра и гериатра? - Совершенно верно. Посмотрите, что вы сможете выяснить. Сейчас они оба на- ходятся в другой комнате, которую мы построили специально для подобных не- обычных случаев. Если понадобится, можете поработать с ЭВМ. Лаборант поможет вам разобраться в управлении. Разные вопросы Холл открыл дверь, размышляя над своим заданием - ему предписали сохранить жизни старика и крошечного ребенка. Их жизни крайне важны для проекта, и спа- сти их будет крайне непросто. Он попал в небольшую комнату, едва ли отличающуюся от пультовой, из которой он только что вышел. Только здесь за стеклом размещались две кровати, на од- ной из которых лежал Питер Джексон, а на второй - младенец. Также на себя об- ращали внимание костюмы: четыре прозрачных полиэтиленовых костюма, надутых в форме человеческой фигуры. От каждого костюма к стене тянулся настоящий тон- нель . Судя по всему, в костюм можно попасть, только пробравшись через этот про- ход, после чего уже приступить к работе с пациентами. Лаборантка по имени Карен Энсон уже что-то изучала на панели ЭВМ. Она пре- рвалась , объяснив ему, как работает ЭВМ. - Это всего лишь одна из подстанций основного ЭВМ на первом уровне. Всего в лаборатории установлено тридцать подстанций, соответственно, одновременно на них могут работать тридцать человек. Холл кивнул. Принцип использования вычислительных машин в режиме разделения во времени был ему понятен. Ресурсами одной ЭВМ могут пользоваться за раз до двух сотен операторов; машина проводит вычисления невероятно быстро, в то время как людям на работу требуются секунды, а то и минуты. Использование та- кой машины одним человеком подразумевает крайне неэффективную трату ресурсов, ведь ввод данных отнимает у оператора несколько минут, после чего машина вы- дает результат почти мгновенно. Иными словами, ЭВМ долгое время простаивает без дела, но, допустив к работе несколько работников, можно достичь полной загруженности работы ЭВМ. - В случае большой загрузки, - продолжала лаборантка, - машина может выда- вать результат с задержкой до одной-двух секунд, но подобное происходит край- не редко. Мы используем программу «Медком». Вы когда-нибудь с ней работали?
Холл покачал головой. - Это программа-анализатор медицинских данных, - объяснила она. - Вы вводи- те информацию, а программа выдает предварительный диагноз, рекомендуемое ле- чение или дообследование для уточнения диагноза. - Звучит очень удобно. - И крайне быстро. Все лабораторные анализы мы отдали на откуп машинам. Та- ким образом, на постановку даже самых сложных диагнозов нам требуется всего несколько минут. Холл бросил взгляд на пациентов за стеклом. - Им что-нибудь уже провели? - Пока ничего. На первом уровне им начали внутривенное введение - плазма крови для Питера Джексона и физраствор с декстрозой для малыша. Мы восполнили недостаток жидкости в организме, острая недостаточность уже купирована. Джек- сон все еще без сознания. Зрачки не реагируют, на внешние раздражители также не отвечает, анемичен. Холл кивнул. - Значит, можно провести любые анализы? - Любые. Даже проверить гормоны надпочечников или активированное частичное тромбопластиновое время. Все известные лабораторные анализы. - Отлично. Тогда приступим. - Заказываете анализы здесь, - лаборант включила ЭВМ. - Выбираете нужные вам анализы с помощью светового пера. Просто прикоснитесь пером к экрану. Она протянула ему прибор и нажала кнопку «Старт». Экран засветился. ПРОГРАММА «МЕДКОМ» ЛАБ / АНАЛИЗ ПРОВЕРКА / 1223098 КРОВЬ КОЛИЧЕСТВО: ЭРИТРОЦИТЫ РЕТИКУЛОЦИТЫ ТРОМБОЦИТЫ ЛЕЙКОЦИТЫ ЛЕЙКОЦИТАРНАЯ ФОРМУЛА ПОКАЗАТЕЛИ: ГЕМАТОКРИТ ГЕМОГЛОБИН СРЕДНИЙ ОБЪЕМ ЭРИТРОЦИТА СРЕДНЯЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ГЕМОГЛОБИНА В ЭРИТРОЦИТЕ ПТВ (ПРОТРОМБИНОВОЕ ВРЕМЯ) АЧТВ (АКТИВИРОВАННОЕ ЧАСТИЧНОЕ ТРОМБОПЛАСТИНОВОЕ ВРЕМЯ) СОЭ (СКОРОСТЬ ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ) ЭЛЕКТРОЛИТЫ ГИПОБРОМИТ КАЛЬЦИЙ ХЛОР МАГНИЙ ФОСФАТЫ КАЛИЙ НАТРИЙ ДИОКСИД УГЛЕРОДА
ФЕРМЕНТЫ АМИЛАЗА ХОЛИНЭСТЕРАЗА ЛИПАЗА ЩЕЛОЧНАЯ ФОСФАТАЗА ЛДГ (ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА) ACT (АСПАРТАТАМИНОТРАНСФЕРАЗА) АЛТ (АЛАНИНАМИНОТРАНСФЕРАЗА) СТЕРОИДЫ АЛЬДОСТЕРОН L7-OH 17-КЕТОСТЕРОИДЫ АКТГ (АДРЕНОКОРТИКОТРОПНЫИ ГОРМОН) ВИТАМИНЫ ГРУППА А ГРУППА В (ВСЕ) ГРУППА С ГРУППА Е ГРУППА К БЕЛКИ АЛЬБУМИН ГЛОБУЛИН ФИБРИН ОБЩИЙ БЕЛОК ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ХОЛЕСТЕРИН КРЕАТИНИН ГЛЮКОЗА БЕЛК0В0-СВЯЗАННЫИ ЙОД ГОРМОНАЛЬНЫЙ ЙОД ИЗОЛЕЙЦИН ОЖСС (ЖЕЛЕЗОСВЯЗЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СЫВОРОТКИ КРОВИ) БЕЗБЕЛКОВЫЙ АЗОТ МОЧЕВИНА БИЛИРУБИН ЦЕФАЛИН-ХОЛЕСТЕРИНОВАЯ ПРОБА ТИМОЛОВАЯ ПРОБА БРОМСУЛЬФОФТАЛЕИНОВАЯ ПРОБА ЛЕГОЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МИНУТНЫЙ ОБЪЕМ ДЫХАНИЯ ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ ЕМКОСТЬ ВДОХА РЕЗЕРВНЫЙ ОБЪЕМ ВДОХА РЕЗЕРВНЫЙ ОБЪЕМ ВЫДОХА ЖИЗНЕННАЯ ЕМКОСТЬ ЛЕГКИХ АНАЛИЗ МОЧИ УДЕЛЬНЫЙ ВЕС РН БЕЛОК
ГЛЮКОЗА КЕТОНЫ ЭЛЕКТРОЛИТЫ СТЕРОИДЫ МИНЕРАЛЫ КАТЕХОЛЫ ПОРФИРИНЫ УРОБИЛИНОГЕН 5-ГИУК (5-ГИДРОКСИИНДОЛУКСУСНАЯ КИСЛОТА) Холл пристально изучил весь список, затем отметил световым пером нужные ему анализы; выбранные им строки сразу исчезали с экрана. Он заказал пятнадцать- двадцать показателей, потом отошел от прибора. Экран на мгновение погас, затем там появилось сообщение: ДЛЯ АНАЛИЗОВ ОТ КАЖДОГО ПАЦИЕНТА ПОТРЕБУЕТСЯ 20 мл ЦЕЛЬНАЯ КРОВЬ 10 мл КРОВЬ, СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ЩАВЕЛЕВОКИСЛЫМ НАТРИЕМ 12 мл КРОВЬ, СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ЛИМОННОКИСЛЫМ НАТРИЕМ 15 мл МОЧА - Я возьму кровь для анализов, пока вы будете проводить физикальное обсле- дование . Вы здесь еще не работали? - спросила лаборантка. Холл покачал головой. - Все достаточно просто. Мы попадем в костюмы через туннели. Они за нами сразу закроются. - Что? Почему? - На случай, если с кем-нибудь из нас что-нибудь произойдет. Любое повреж- дение костюма согласно протоколу будет расценено как нарушение целостности рабочей поверхности, что может привести к заражению чистой зоны. - Значит, мы полностью изолированы? - Именно. Воздух поступает из автономной системы - видите тонкие трубки? По сути, в этом костюме вы изолированы от всего мира. Но не беспокойтесь: повре- дить костюм можно, только разрезав его скальпелем, но на этот случай нам вы- дали трехслойные перчатки.
Холл проследил за тем, как лаборант пролезла внутрь, затем сам залез в по- лиэтиленовый костюм. Внутри он почувствовал себя огромной неуклюжей рептили- ей, тянущей за собой громоздкий хвост-туннель. Спустя мгновение послышалось шипение: костюм герметизировался. Затем шипе- ние повторилось: по шлангу начал поступать холодный чистый воздух. Лаборантка подала ему все необходимые инструменты и приступила к забору крови из боковой вены головы у младенца. Холл тем временем сосредоточил свое внимание на Питере Джексоне. * * * Старик был бледным: анемия? И крайне худым. Первая мысль: рак? Затем - ту- беркулез, алкоголизм, какой-то другой хронический процесс? Без сознания. Холл обдумал весь ряд возможных заболеваний, от эпилепсии до гипогликемического шока и инсульта. Позже Холл рассказывал, что почувствовал себя полнейшим глупцом, когда ЭВМ показала ему лейкоцитарную формулу пациента, а вместе с ней - и список пред- полагаемых диагнозов. На тот момент он и понятия не имел о способностях ЭВМ и качестве ее программ. Он проверил артериальное давление Джексона: гипотония - 85/50 мм рт. ст., тахикардия - 110 ударов в минуту. Температура 36,5 градусов по Цельсию. Час- тота дыхательных движений около 30 в минуту. Он приступил к осмотру тела, начав с головы. Когда он надавил на нерв, про- ходящий через надглазничное отверстие (чуть ниже брови), Джексон скривился от боли и шевельнул руками в попытке оттолкнуть Холла. Похоже, он все-таки в сознании, просто в оглушении. Холл потряс старика. - Мистер Джексон! Мистер Джексон! Сначала старик не реагировал, но затем постепенно начал приходить в себя. Холл крикнул прямо в ухо его имя и сильно встряхнул. Питер Джексон на мгновение открыл глаза и произнес: - Отстаньте... от меня... Холл еще раз встряхнул Джексона, но тот уже обмяк и больше ни на что не реагировал. Холл вернулся к обследованию. Дыхание прослушивалось нормально, как и сердечные тоны. Живот был напряжен, к тому же Джексона вырвало один раз кровянистым содержимым. Холл быстро сделал анализ крови на базолит: результат положительный. Затем провел пальцевое ректальное исследование: также положи- тельно . Он повернулся к лаборантке, которая тем временем уже взяла кровь у младенца и устанавливала пробирки в машинный анализатор. - Судя по всему, у него желудочно-кишечное кровотечение, - сказал он. - Скоро будут готовы результаты? Она показала на экран под потолком. - Все результаты по мере готовности появляются как здесь, так и на консоли в чистой зоне. Простые анализы приходят первыми. Гематокрит должен быть готов через пару минут. Холл ждал. На экране появились слова: ДЖЕКСОН, ПИТЕР ЛАБОРАТОРНЫЕ АНАЛИЗЫ АНАЛИЗ / НОРМА / РЕЗУЛЬТАТ ГЕМАТОКРИТ / 38-54 /21 - В два раза меньше нормы, - пробормотал Холл. Он надел кислородную маску на лицо Джексона и затянул ремешок. - Нам понадобится минимум четыре дозы. И две дозы плазмы. - Я закажу. - Начнем как можно скорее.
Лаборантка заказала концентраты из хранилища консервированной крови и по- просила поторопиться. Холл тем временем приступил к осмотру ребенка. Прошло много времени с тех пор, как он в последний раз обследовал младенца, и он по- забыл , насколько это тяжело. Стоило ему заглянуть в глаза ребенка, тот сразу зажмурился. Попытался рассмотреть горло, но малыш закрыл рот. Рискнул выслу- шать сердцебиение, но младенец кричал так громко, что заглушил все сердечные тоны. И все же он продолжал осмотр, памятуя слова Стоуна. Эти два человека, хоть и совсем непохожих друг на друга, тем не менее, были единственными выжившими жителями Пидмонта. Каким-то образом им удалось победить болезнь. Между этими двумя людьми - сморщенным стариком, блюющим кровью, и розовощеким вопящим младенцем - была некая связь. На первый взгляд их ничто не объединяло; они находились на противоположных концах жизненного цикла, между ними не было ничего общего. И все же что-то их объединяло. В итоге осмотр ребенка занял целых полчаса. В результате Холл пришел к вы- воду, что ребенок совершенно здоров. Абсолютно. В нем не было ничего необыч- ного . Не считая того, что он каким-то образом выжил. Комната управления Стоун вместе с Ливиттом изучали капсулу в главной комнате управления. Не- смотря на свои малые размеры, комната управления содержала сложное и дорогое оборудование: оно обошлось правительству в два миллиона долларов, что делало ее самым дорогим помещением во всем «Лесном пожаре». Однако оборудование это стоило своих вложений, и было жизненно важно для функционирования всей лабо- ратории . Комната управления представляла собой первый этап в изучении капсулы. Ос- новная ее задача заключалась в поиске и изоляции чужеродных микроорганизмов. Согласно «Протоколу анализа жизни» программа «Лесного пожара» включала в себя три основных этапа: обнаружение, исследование и контролирование. Первым делом требуется обнаружить организм, затем изучить строение и понять функции, а уже после этого искать способы его контролировать. Комната управления была заточена под поиск организма. Ливитт и Стоун сидели перед пультом, оснащенным различными кнопками, рыча- гами и индикаторами. Стоун управлял манипуляторами, а Ливитт настраивал мик- роскоп. Разумеется, прямой доступ в помещение с капсулой для ее непосредст- венного изучения был запрещен. Зато у них были микроскопы с дистанционным управлением, которые передавали изображение на экраны в комнате управления. На ранней стадии проектирования встал вопрос о необходимости использования телевизионного оборудования или же иной системы прямой визуальной связи. Те- левизионная установка была дешевле и проще в установке; телевизионные усили- тели изображения уже применялись в работе с электронными микроскопами, рент- ген-аппаратами и другими устройствами. Однако, в конце концов, команда «Лес- ного пожара» решила, что для их целей телевизионный экран не подходит; даже отбросили вариант с камерами с режимом двойного сканирования, которые давали вдвое большее количество строк, чем обычный телевизор - и, соответственно, лучшее разрешение. В итоге они остановили свой выбор на волокно-оптической системе, в которой световое изображение передается через змеевидный пучок из стеклянных волокон и затем выводится на экран, что позволяет получить доста- точно четкое и резкое изображение. Стоун зафиксировал капсулу и нажал кнопку на панели управления. С потолка
тут же спустился черный ящик и просканировал поверхность капсулы. Мужчины приступили к изучению данных. - Начнем с пятикратного, - предложил Стоун. Ливитт установил необходимую мощность. Они наблюдали, как камера автомати- чески перемещается вокруг1 капсулы, сканируя поверхность металла. Полностью просмотрев капсулу, они увеличили мощность до двадцати крат. На этот раз ска- нирование заняло куда больше времени, так как поле зрения значительно умень- шилось. Однако они по-прежнему ничего не увидели: ни пробоин, ни вмятин, ни чужеродных организмов. - Давайте на стократное, - вновь подал голос Стоун. Ливитт настроил микроскоп и откинулся на спинку кресла. Они приступили к еще более длительному и утомительному поиску, который, как они подозревали, скорее всего, ни к чему не приведет. Затем они перейдут к изучению внутренней части капсулы, и вот там-то могут что-нибудь обнаружить. А может, и нет. В любом случае, они брали образцы для анализов и помещали соскобы и мазки в пи- тательные среды. Ливитт оторвался от экранов и обвел взглядом комнату с капсулой. Камера, подвешенная к потолку сложной системой стержней и проводов, с автоматической точностью медленно перемещалась вокруг капсулы. Он вновь перевел взгляд на экраны, которых в комнате управления насчитывалось три штуки, и показывали они одно и то же изображение. Теоретически они могли включить все три камеры, которые передавали бы три различные картинки, и разделить просмотр на троих людей, чтобы не тратить столько времени. Но этого они пока не хотели делать - по крайней мере, на данный момент. Ученые понимали, что со временем их инте- рес и внимание ослабнут, и, как бы они ни старались, надолго их не хватит. Но когда одно и то же изображение изучают два человека, вероятность упустить что-то важное снижается. Площадь поверхности конусообразной капсулы длиной 94 сантиметра и диаметром у основания 30 сантиметров составляет немногим более 4 тысяч квадратных сан- тиметров . Три сканирования с увеличением в пять, двадцать и сто крат заняли около двух часов. В конце третьего круга Стоун сказал: - По-хорошему следует перейти к максимальному увеличению. - Но? - Но меня тянет сразу перейти к сканированию внутренней части. Если и там ничего не найдем, то вернемся к наружной поверхности и пройдемся с увеличени- ем уже до четырехсот сорока. - Согласен. - Отлично, - ответил Стоун. - Начнем с пятикратного. Внутренняя поверх- ность . Ливитт взялся за панель управления. На этот раз автоматика им не поможет; камера была запрограммирована на отслеживание контуров объектов правильной формы, например куба, сферы или конуса. Но для изучения внутренней части кап- сулы требовался человек-оператор. Ливитт установил линзы на пятикратное уве- личение и переключил дистанционное изучение на ручное управление, затем на- правил камеру в отверстие капсулы. - Больше света, - попросил Стоун, не отрываясь от экрана. Ливитт внес коррективы в работу системы, и с потолка спустилось пять све- тильников , со щелчком осветив внутренности «Скупа». - Так лучше? - Сойдет. Ливитт начал передвигать камеру, не отрывая взгляда от экрана. Прошло не- сколько минут, прежде чем ему удалось плавно направлять камеру; это было крайне затруднительно - словно пытаться писать текст, всматриваясь при этом в зеркало. Но вскоре у него стало получаться.
Сканирование с пятикратным увеличением заняло около двадцати минут. Единст- венное, что они обнаружили, - крохотное углубление размером с кончик каранда- ша. Стоун предложил начать сканирование с двадцатикратным увеличением с этой же вмятины. И сразу увидели крошечное зазубренное пятнышко размером не более песчинки. Оно было черного цвета с легким зеленоватым оттенком. Оба ученых сидели тихо, хотя позже Ливитт вспоминал, что «дрожал от волне- ния. Я не мог выбросить из головы мысль, что вот оно, что-то новое, совершен- но новая форма жизни...» Однако вслух он выдавил только одно слово: «Интересно». - Сначала завершим сканирование на двадцатикратном увеличении, - произнес Стоун. Он пытался сохранять спокойствие, однако в его голосе тоже сквозило волнение. Ливитт хотел немедленно приступить к изучению этой частички, однако он по- нимал , что имел в виду Стоун. Они не могли позволить себе поспешных выводов - да и вообще никаких выводов. Их единственная надежда на решение этой задачи заключалась в жесткой дисциплине и невероятной педантичности. Им требовалось действовать методично, чтобы убедиться, что ничего не упустили. В ином случае они могут потратить часы или даже дни на предположение, кото- рое в итоге ни к чему не приведет. Допустят ошибку, неправильно истолкуют факты и зря потратят время. Таким образом, Ливитт провел полное сканирование на двадцатикратном увели- чении. Он останавливался пару раз, когда им казалось, что они замечали новые участки зеленого цвета, и отмечал их координаты, чтобы вернуться к этим уча- сткам и рассмотреть их при большем разрешении. Спустя полчаса Стоун объявил, что сканирование при двадцатикратном увеличении можно заканчивать. Они прервались для приема двух таблеток кофеина, запив их водой. Ранее уче- ные пришли к общему согласию, что не будут принимать стимуляторы за исключе- нием совсем крайних случаев; эти препараты хранились в аптеке на уровне № 5, но в повседневных случаях предпочтение решили отдать кофеину. Кофеиновая таблетка еще отдавала горечью во рту, а Ливитт уже поставил лин- зы со стократным увеличением и приступил к третьему этапу сканирования. Как и в прошлый раз, они начали с той же самой вмятины и крохотного черного пятна, которое отметили ранее. Однако ожидание обернулось досадой: изображение при большем увеличении ни- чем не отличалось от предыдущих снимков, оно просто увеличилось в размерах. Однако теперь они могли предположить, что это был похожий на камень кусок не- правильной формы. Также они отчетливо разглядели пятна зеленого цвета. - Что скажете? - спросил Стоун. - Если капсула столкнулась именно с этим объектом, - начал Ливитт, - то ли- бо она двигалась с огромной скоростью, либо очень и очень тяжелая. Потому что с такими размерами... - Спутник с орбиты точно не сбить. Согласен. В то же время вмятина не очень глубокая. - Есть предположения? Стоун только пожал плечами. - Предполагаю, что он не имеет никакого отношения к изменению орбиты, либо настолько эластичен, что мы с подобным ранее не сталкивались. - А что это за зелень? - Ну, уж нет, не поймаете, - Стоун ухмыльнулся. - Для меня это тоже что-то новенькое. Ливитт тоже усмехнулся и продолжил сканирование. Ученые пришли в восторг и в глубине души уже поверили, что совершили важное открытие. Они осмотрели другие области, где заметили зеленые вкрапления, и подтвердили свою находку.
Но эти другие пятна выглядели иначе, чем те, что виднелись на песчинке, об- разовавшей вмятину. Во-первых, они были ярче и больше размером. Во-вторых, с правильными и округлыми границами. - Они похожи на крошечные капли зеленой краски, которую разбрызгали по внутренней поверхности капсулы, - предложил сравнение Стоун. - Очень надеюсь, что это не так. - Возьмем на анализ? - Лучше рассмотрим при 440-кратном увеличении, - ответил Ливитт. Стоун согласился. Они работали уже четыре часа, но усталость как рукой сня- ло. Они внимательно следили за сменой линз в микроскопическом аппарате, изо- бражение тем временем на мгновение размылось. Когда картинка вновь сфокусиро- валась, их взгляду вновь предстала вмятина и черное пятно с зелеными краями. Но при таком увеличении больше всего поражали неровности на поверхности пес- чинки - и они до ужаса напоминали крохотную планету с зазубренными вершинами и глубокими впадинами. Ливитту даже пришло в голову, что так оно и есть, что они смотрят на маленькую планету, на которой процветает жизнь. Но он покачал головой, выбросив эту мысль из головы. Это невозможно. Стоун отметил: - Если это метеорит, то он чертовски забавен. - Что вас беспокоит? - Левая граница, вот здесь, - Стоун указал на экран. - На поверхности кам- ня, если это вообще камень, повсюду неровности, за исключением левой границы, где она гладкая и ровная. - Вы подозреваете искусственное происхождение поверхности? Стоун вздохнул. - Если я так и продолжу на него смотреть, - сказал он, - то могу предполо- жить и не такое. Давайте пока взглянем на другие зеленые пятна. Ливитт ввел координаты и сфокусировал микроскоп. На экранах появилось новое изображение - на этот раз крупный план одного из зеленых пятен. При таком большом увеличении границы выглядели очень четко. Края были не ровными, а с небольшими зазубринами, и напоминали шестеренку из часов. - Будь я проклят, - пробормотал Ливитт. - Это точно не краска. Зазубрины расположены систематически. И вдруг прямо у них на глазах зеленое пятно на долю секунды стало фиолето- вым, а затем вновь приобрело зеленый оттенок. - Вы это видели? - Да. Вы не меняли освещение? - Нет, я ничего не трогал. Мгновение спустя это произошло вновь: зеленый, секундная вспышка пурпурно- го, затем вновь зеленый. - Невероятно. - Это же... Пока они смотрели на происходящее, пятно опять окрасилось в фиолетовый цвет, и так им и осталось. Пятно слегка увеличилось в размерах, заполнив про- межутки между зазубринами. Теперь оно приобрело форму круга и позеленело. - Оно растет, - выдавил из себя Стоун. * * * Они работали быстро. Сверху опустились видеокамеры и засняли капсулу с пяти разных ракурсов со скоростью 96 кадров в секунду. Еще одна камера отщелкивала кадры с интервалом в полсекунды в режиме замедленной съемки. Ливитт также ис- пользовал еще две камеры с дистанционным управлением и установил их под раз- ными углами по направлению к основной. Теперь все три экрана в комнате управления показывали одно зеленое пятно с разных ракурсов.
- Может, еще увеличить разрешение? - спросил Стоун. - Не выйдет. На большее оборудование не способно. Стоун выругался. Для большего разрешения им придется перейти в другую лабо- раторию или воспользоваться электронными микроскопами. Так или иначе, на это уйдет много времени. - Тогда приступим к выращиванию и выделению организма? - спросил Ливитт. - Да, пожалуй. Ливитт переключил камеру на двадцатикратное увеличение. Теперь в поле зре- ния попали все четыре интересующих их участка: три зеленых пятнышка и песчин- ка с вмятиной. Он нажал кнопку «Культуры» на панели управления, и из стены выдвинулся лоток с закрытыми чашками Петри. Внутри каждой чашки находился тонкий слой питательной среды. Ученые «Лесного пожара» имели в своем распоряжении почти все известные нау- ке питательные среды - студенистые массы, содержащие различные питательные вещества, необходимые для питания и размножения бактерий. Наряду с обычными субстратами, такими как лошадиный и овечий агар, шоколадный агар, среда Сабу- ро, дополнительно использовали около тридцати диагностических сред, содержа- щих различные сахара и минералы. Помимо этого имелись еще сорок три специали- зированные питательные среды, в том числе субстраты для роста туберкулезных палочек и редких грибков, а также экспериментальные среды, обозначенные толь- ко номерами: МЕ-997, МЕ-423, МЕ-А12 и так далее. На лотке также лежали стерильные тампоны. С помощью манипулятора Стоун по одному подхватывал тампоны, брал мазки с поверхности капсулы и убирал их в чашки с питательной средой. Ливитт в это время вводил необходимую информацию в ЭВМ, чтобы не перепутать, откуда именно они взяли мазок. Пройдясь по наруж- ной поверхности, они приступили к забору мазков по внутренней площади. Стоун с крайней осторожностью, отрегулировав микроскоп на максимальное увеличение, взял соскоб с зеленых пятен и сразу отправил их в питательные среды. Затем с помощью остроконечного пинцета он подхватил песчинку и перенес в чистую стеклянную чашечку. Весь процесс занял у них более двух часов, после чего Ливитт запустил про- грамму под названием «МАКСКУЛЬТ». Эта программа брала на себя автоматический контроль над целой сотней высеянных в чашках Петри культур. Одни должны хра- ниться при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении, другие - подвергнуться воздействию жарких и холодных температур, высокого давления и вакуума, низкого и высокого уровня кислорода, света и темноты. Одно только распределение чашек заняло бы несколько суток, однако, ЭВМ могла справиться за несколько секунд. После запуска программа Стоун поставил чашки Петри на конвейерную ленту, по которой они отправились к контейнерам для выращивания культур. Теперь им оставалось только ждать от одних до двух суток, пока там что- нибудь вырастет. - Ну а пока что, - произнес Стоун, - мы займемся изучением этого куска кам- ня, если это действительно камень. Вы умеете пользоваться ЭМ? - Постольку-поскольку, - Ливитт слегка замялся. Он не работал с электронным микроскопом уже около года. - Тогда я подготовлю образец. Еще нам понадобится масс-спектрометр. Все оборудование автоматизировано. Но для начала нам требуется большее увеличе- ние . Какое максимальное оптическое увеличение в морфологической лаборатории? - Тысячекратное. - Займемся этим в первую очередь. Отправьте туда образец. Ливитт изучил консоль и нажал кнопку «Морфологическая». Стоун же с помощью манипуляторов поместил чашку на конвейерную ленту. Они оба обернулись и взглянули на настенные часы: те показывали 11:00. Уче-
ные работали уже одиннадцать часов. - Пока что... - подал голос Стоун. - Все идет нормально. Ливитт только усмехнулся и скрестил пальцы. Секционная Бертон работал в секционной. Он был напряжен и взвинчен и никак не мох1 из- бавиться от мыслей об увиденном в Пидмонте. Спустя несколько недель, анализи- руя свои действия и мысли, он сожалел о том, что не мох1 полностью сосредото- читься на работе. Потому что он допустил несколько серьезных ошибок в первой же серии экспе- риментов . Согласно инструкции Бертон был ответственен не только за вскрытие трупов животных, но и эксперименты по определению путей передачи заболевания. Честно говоря, для выполнения такой работы лучше подошел бы Ливитт, но ученые реши- ли, что его навыки пригодятся и для выявления и распознания микроорганизма. Поэтому задача по определению путей распространения болезни пала на плечи Бертона. Эти эксперименты были относительно просты и незамысловаты - для начала тре- бовалось понять, как именно передается болезнь. Бертон выстроил в ряд не- сколько клеток, каждая из которых имела собственный доступ к воздухопроводу; однако все они были объединены одной вентиляционной системой. Бертон поместил герметичную клетку с трупом норвежской крысы рядом с другой клеткой, в которой сидела живая крыса. Он нажал кнопку и открыл доступ возду- ха из одной клетки в другую. Крыса сразу же умерла. «Интересно», - подумал Бертон. Заболевание передается по воздуху. Он взял следующую клетку с живой крысой, но на этот раз установил между ними микропо- ристый фильтр с диаметром пор в 100 ангстрем - размером с небольшой вирус. Он открыл доступ воздуха - крыса осталась жива. На всякий случай он выждал несколько мгновений. Возбудитель, кем бы он на самом деле ни являлся, по размерам все же был крупнее вируса. Бертон поменял фильтр, заменив его на более крупный, затем на другой и, наконец, на самый крупнопористый. Он выжидал, пока крыса не умрет. В итоге последний фильтр пропустил возбудитель. Он проверил его диаметр: два микрона - размер небольшого клеточного организма. Наконец-то хоть что-то ценное: теперь им известны размеры возбудителя. Важность открытия было трудно переоценить, ведь одним простым экспериментом он исключил версию о том, что данное заболевание вызывается белковыми или иными химическими соединениями. В Пидмонте они со Стоуном предположили, что во всем виноват выделяемый живыми организмами газ. Тем не менее, теперь стало понятно, что газ здесь ни при чем. Заболевание передается возбудителем размером с клетку, которая намного крупнее молекулы или частицы газа. Следующий шаг был не сложнее предыдущего - требовалось определить, заразны ли трупы животных. Он выкачал весь воздух из клетки с дохлой крысой. От резкого снижения дав- ления труп разорвало, но Бертона это не смутило. Убедившись, что в клетке образовался вакуум, он пустил внутрь свежий, чис- тый отфильтрованный воздух и открыл доступ воздуха к живой крысе. Ничего. Интересно. Он вновь задумался. С помощью дистанционно управляемого скальпе- ля он надрезал труп, чтобы содержащиеся внутри организмы точно попали в воз- дух.
Ничего не произошло. Живая крыса со счастливым видом носилась по клетке. Результаты были вполне очевидны: мертвые животные не заразны. Поэтому стер- вятники, хоть и клевали мертвые тела, так и не погибли. Болезнь передавалась не через трупы, а через микроорганизмы и только воздушным путем. Микроорганизмы в воздухе - смертельны. Микроорганизмы в трупах - безвредны. Отчасти это было довольно предсказуемо и коррелировалось с теорией аккомо- дации и взаимной адаптации бактерий и человека. Бертон давно интересовался этим вопросом и читал лекции в Бейлорском медицинском университете. Для большинства людей бактерии ассоциируются только с болезнями. Однако на самом деле болезнетворны всего три процента бактерий; остальные либо безвред- ны, либо даже полезны для человека. Например, в нашем кишечнике проживает ог- ромное количество бактерий, которые способствуют нормальному процессу пищева- рения. Человек нуждается и зависит от них. Более того, человек в прямом смысле живет в море бактерий. Они повсюду - на коже, в ушах и во рту, в легких и желудке. Все наше окружение, каждый наш вдох и прикосновение - все содержит бактерии. Они вездесущи. Но в большинстве случаев мы об этом даже не догадываемся. На то есть причина. Что человек, что бактерии привыкли друг к другу, адап- тировались , выработали взаимный иммунитет. И на это тоже есть своя, и весьма хорошая, причина. Согласно одному из главных принципов биологии эволюция всегда направлена на увеличение репродук- тивного потенциала организма. Человек, погибший от воздействия бактерии, был плохо приспособлен к жизни и умер, возможно, не оставив после себя потомство. Но и бактерия, убившая своего носителя, ничем не лучше - ведь паразит, уничтоживший своего хозяина, в итоге погибнет вместе с ним. По-настоящему эф- фективный паразит живет за счет хозяина, не убивая его. А самые приспособленные хозяева не просто принимают паразита, но еще и по- лучают от него какую-либо выгоду, позволяют работать на себя. - Самые приспособленные бактерии, - рассказывал Бертон, - вызывают не более чем легкие недомогания или не вызывают их вообще. Вы можете носить одну и ту же клетку Streptococcus viridans в своем организме на протяжении шестидесяти, а то и семидесяти лет. Все это время вы спокойно растете и размножаетесь, как и стрептококк. То же можно сказать и про Staphylococcus aureus, который за все время вызовет у вас всего лишь несколько прыщей. С возбудителем туберку- леза вы можете прожить многие десятилетия, а с сифилисом - хоть всю жизнь. Да, последние примеры - не самые легкие заболевания, но в последнее время их переносят гораздо легче, чем раньше, потому что человек и бактерия приспосо- бились друг к другу. Широко известно, например, что еще четыреста лет назад сифилис считался крайне опасным заболеванием, которое вызывало появление огромных гнойных язв по всему телу и приводило к смерти человека всего за несколько недель. Но за прошедшие века, как человек, так и спирохета научились терпеть друг друга. Подобные рассуждения были не столь абстрактны и формальны, как может пока- заться на первый взгляд. На начальной стадии планирования «Лесного пожара» Стоун заметил, что микроорганизмы вызывают до сорока процентов всех болезней человека. Бертон же на это ответил, что из всех микроорганизмов для человека опасны всего три процента. Несмотря на то, что многие человеческие невзгоды связаны именно с активностью бактерий, шансы на то, что одна конкретная бак- терия опасна для человека, крайне малы. Все это потому, что процесс адаптации человечества к бактериям сам по себе сложен. - Большинство бактерий, - вещал Бертон, - просто не способны прожить в ор- ганизме человека достаточно долго, чтобы успеть нанести ему какой-либо вред. Условия существования, так или иначе, неблагоприятны. Наше тело для них либо
слишком горячее, либо слишком холодное, среда чересчур кислая или щелочная, кислорода то много, то недостаточно. Для большинства бактерий человеческий организм подобен Антарктиде для нас - слишком уж он недружелюбен. Из чего следует, что вероятность заражения человека неизвестным инопланет- ным организмом, можно сказать, ничтожна. Все признавали достоверность данного заключения, не отказываясь при этом от необходимости создания программы «Лес- ной пожар». Бертон также согласился с этой мыслью, но сейчас чувствовал сме- шанные эмоции, ведь его предсказание сбылось. Обнаруженный ими организм убивал людей, хоть и не был для них приспособлен, ведь погибал вместе со своим носителем. Он не мог передаваться от одного тру- па к другому. Просто существовал в теле хозяина несколько секунд, а затем умирал. «До чего же интересная задачка», - подумал Бертон. Но ему еще предстояло выделить этот организм, разобрать его на составляющие и создать лекарство. * * * Бертон уже более-менее разобрался в способе передачи инфекции и механизме смерти - свертывании крови. Но оставался вопрос: как же организм попадает в тело человека? Поскольку инфекция передается воздушным путем, нельзя исключать возможный контакт через кожу и легкие. Возможно, организм проникает прямиком через кож- ный покров? Или попадает через легкие? Или и то и другое. Как это выяснить? Он решил было надеть защитный покров на экспериментальное животное, оставив открытым только рот, но пришел к выводу, что это займет слишком много време- ни. Целый час он раздумывал над этой проблемой. И вдруг ему в голову пришла одна идея. Человеческий организм погибает из-за тромбоза сосудов, который, скорее все- го , запускается в месте проникновения инфекции в тело. Если это происходит через кожу, то кровь свернется в подкожных сосудах. Если через легкие - то процесс начнется в груди. Эту теорию уже можно проверить на практике. Он определит, где именно в ор- ганизме начинается процесс коагуляции с помощью меченых белков крови и сцин- тилляционного аппарата. Для проведения опыта он выбрал макаку-резуса из-за большей анатомической схожести с человеком, чем крыса. Он ввел ей в вену радиоактивное вещество - изотоп магния - и настроил сканер. После завершения калибровки он привязал обезьяну и установил над ней сканер. Теперь он был готов приступать. По мере исследования сканер должен распечатывать данные на схематичном изо- бражении человеческого тела. Бертон открыл клетке с обезьяной доступ воздуха, содержащего смертоносный микроорганизм. Печатающее устройство тут же зашумело: БЕЗ ИЗМЕНЕНИЙ. ПРОГРАММА ЗАВЕРШЕНА. ПЕЧАТЬ ОКОНЧЕНА В 03.50. Все закончилось спустя три секунды. Графические данные подтвердили все, что ему нужно было знать, - свертывание крови началось в легких и оттуда распро- странилось по всему телу. Но вместе с тем он узнал кое-что еще. Позже Бертон рассказывал: «Я был обеспокоен тем, что время смерти и коагуляции не совпадает... или совпадает не в точности. Невозможно, чтобы смерть наступала в течение всего трех секунд, но еще невероятнее то, что все пять литров крови в теле человека могли свер- нуться за столь короткий промежуток времени. Мне стало любопытно: а не мог ли быть виновен всего один критически важный тромб, образовавшийся, например, в
головном мозге, но в остальной части тела распространяющийся куда медленнее?» • • • • • • • 99 • ••• -1 ЕХР .5 .6 • • •а*••• ••••••••••• .9 1.D 1.1 1.S 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 •• « • ••• •••«•••••• •••»•••»■•• ••••••••••• ■••••••••ff••••] !••••••••■••• ••«•••••»•• • •••••• •••• •••••#••••• • tt ••••••••••• •••••■••••• «••••§•*••• ••••••••••• ••••••••••• • •a • • ••• • •••• ••• • ••• •• • •• 1.S 1.9 3.0 a.1 2-Е а.з а.ч a.5 а.б ал
•П. .1 Л t lllllff'llll: .иг P Ш1ШШИ Ш1НШШ ШШШШ IIISt###lltl NO CHRNGE. PROGRRM ENDS. END PRINT ON 03.50 5.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 З.Б 3.1 Бертон размышлял о влиянии мозга даже на столь ранней стадии своих исследо- ваний . Теперь, по прошествии времени, крайне жаль, что он не развил свою мысль до логического конца. А во всем можно винить результаты сканирования, на которых было видно, что коагулопатия начинается в легких и только спустя одну-две секунды распространяется по сонным артериям к мозгу. Вот так Бертон потерял интерес к мозгу. А следующий эксперимент только усу- губил его ошибку. • * * Эксперимент был простой и не входил в стандартные протоколы «Лесного пожа- ра» . Бертон уже узнал, что смерть совпадает с моментом коагуляции. Можно ли избежать смерти, если предотвратить свертывание крови? Он ввел нескольким крысам раствор гепарина - антикоагулянта, препятствующе- го тромбообразованию. Гепарин - быстродействующий препарат, широко используе- мый в медицине; его фармакологическое действие досконально и уже давно изуче- но . Бертон вводил этот препарат внутривенно в различных дозировках, от мини- мальной до максимальной. Затем все крысы подверглись воздействию смертоносного микроорганизма. Первая крыса, получившая минимальную дозу, умерла спустя пять секунд. Ос- тальные последовательно погибали в течение минуты. Единственная крыса, кото- рой ввели максимальную дозировку гепарина, прожила почти три минуты, но в итоге все равно сдохла. Результаты эксперимента огорчили Бертона. Он отсрочил смерть, но не смог полностью ее предотвратить. Метод симптоматического лечения не сработал. Бертон отложил дохлых крыс в сторону, чем совершил свою самую главную ошиб- ку. Он не вскрыл трупы, которым ввел антикоагулянт. Вместо этого он вернулся к черной норвежской крысе и макаке-резусу, которые первыми погибли от воздействия инопланетного организма. Он вскрыл этих живот- ных, но почему-то не стал изучать крыс, которым ввел антикоагулянт. Пройдет еще двое суток, прежде чем Бертон поймет свою ошибку. Вскрытие он провел тщательно и неторопливо, с соблюдением всех правил. Он напоминал себе, что не может позволить что-нибудь упустить. Он удалил все внутренние органы у крысы и обезьяны и тщательно изучил каждый по отдельности, взяв образцы для оптического и электронного микроскопа. Согласно результатам макроскопического исследования, животные умерли от об- ширного внутрисосудистого свертывания крови. Артерии, сердце, легкие, почки, печень и селезенка - все органы, обильно снабжаемые кровью, затвердели, слов-
но окаменели. Это было вполне ожидаемо. Он унес образцы тканей на другой стол, чтобы подготовить срезы для микро- скопического исследования. Лаборант готовил срезы, а Бертон изучал их под микроскопом и фотографировал. Патологии он не выявил. За исключением свернувшейся крови, ничего необычно- го в них не было. Эти же образцы перенаправят в гистологическую лабораторию, где из них приготовят окрашенные срезы с использованием гематоксилин-эозина, йодной кислоты (реактивом Шиффа) и ценкер-формол. Срезы нервных тканей окра- сят по методу Ниссля и Гольджи. Весь процесс займет от двенадцати до пятна- дцати часов. Он питал слабую надежду на то, что дальнейшее исследование тка- ней что-нибудь да выявит, но оснований верить в такой исход событий у него было. Точно так же он не верил и в результаты электронной микроскопии. Этот вроде бы ценный инструмент порой только усложнял задачу, а не упрощал ее. Он обес- печивает большее увеличение, благодаря чему позволяет лучше рассмотреть неко- торые детали, но лишь в том случае, если вы знаете, где именно искать. Элек- тронный микроскоп незаменим при исследовании отдельной клетки или ее части. Но эту самую клетку еще нужно найти, ведь в человеческом организме их количе- ство исчисляется целыми миллиардами. По прошествии десяти часов работы он устроился в кресле поудобнее и обобщил полученные им сведения в виде короткого списка: 1. Размер смертоносного микроорганизма - приблизительно один микрон. Следо- вательно, это не газ или молекула, и даже не крупная белковая молекула или вирус. Объемом этот организм не превышает клетку, возможно, его даже можно считать неким одноклеточным организмом. 2. Смертоносный микроорганизм передается по воздуху. Мертвые организмы не заразны. 3. Смертоносный микроорганизм попадает в легкие посредством вдыхания. Пред- положительно , оттуда он поступает в кровоток и запускает механизм свер- тывания крови. 4. Смертоносный микроорганизм вызывает смерть вследствие массивной коагуля- ции. Смерть наступает в течение нескольких секунд и по времени совпадает с полным свертыванием крови во всей сердечно-сосудистой системе тела. 5. Введение антикоагулянтов в данном случае неэффективно. 6. Иных патологических изменений в организме погибшего животного не обнару- жено . Бертон пробежался взглядом по списку и покачал головой. Возможно, антикоа- гулянты и не помогают, но что-то ведь останавливает процесс гибели организма. Предотвратить смерть возможно. Он был в этом уверен. Потому что два человека каким-то образом выжили. Восстановление В 11:47 Марк Холл склонился над панелью ЭВМ, на которой были изображены по- казатели лабораторных исследований Питера Джексона и младенца. ЭВМ автомати- чески выдавала результаты по мере их готовности; к этому времени они были почти все готовы. Младенец, как ранее заметил Холл, был здоров. На его счет машина высказа- лась без обиняков: ПАЦИЕНТ: МЛАДЕНЕЦ. ВСЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ В ПРЕДЕЛАХ НОРМЫ. А вот с Питером Джексоном было куда сложнее. Его результаты во много раз превышали норму. ПАЦИЕНТ: ДЖЕКСОН, ПИТЕР. В ЛАБОРАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЯХ ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ ОТКЛОНЕНИЯ.
АНАЛИЗ НОРМА ПОКАЗАТЕЛЬ ГЕМАТОКРИТ 38-54 21 ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ 25 В ДИНАМИКЕ 29 В ДИНАМИКЕ 33 В ДИНАМИКЕ 37 В ДИНАМИКЕ МОЧЕВИНА 0-20 50 РЕТИКУЛОЦИТЫ 1 6 ПО ДАННЫМ ОБЩЕГО АНАЛИЗА КРОВИ РЕГИСТРИРУЕТСЯ БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО НЕЗРЕЛЫХ ЭРИТРОЦИТОВ. АНАЛИЗ ПРОТРОМБИНОВОЕ ВРЕМЯ РН КРОВИ ACT СОЭ АМИЛАЗА НОРМА L2 7,4 40 9 70-200 ПОКАЗАТЕЛЬ 12 7,31 75 29 450 Некоторые результаты анализов были легко объяснимы, другие - нет. Постепен- ная нормализация уровня гематокрита обусловлена переливанием компонентов кро- ви. Повышение показателей уровня мочевины, скорее всего, вызвано гиповолеми- ей. Остальные анализы вполне соответствовали состоянию при кровопотере. Количе- ство ретикулоцитов увеличилось с одного до шести процентов. Джексон уже неко- торое время страдал хронической анемией, на что указывал объем незрелых эрит- роцитов : его организм изо всех сил пытался восполнить потерю крови, образовы- вая и выводя в кровоток молодые эритроциты. Нормальные показатели протромбиновохю времени подтверждали отсутствие нару- шений со свертыванием. Несмотря на то, что у Джексона определенно произошло желудочно-кишечное кровотечение, коагулопатии у него точно не было. Результаты скорости оседания эритроцитов и аспартатаминотрансферазы вызыва- ли мысли о наличии процесса разрушения тканей. Где-то в организме Джексона погибали клетки. А вот цифры рН крови были настоящей загадкой. Показатель 7,31 указывал на повышенную кислотность крови, хоть и не критичную. Пока что Холл не мог объ- яснить эти показатели. Как, впрочем, и ЭВМ. ПАЦИЕНТ: ДЖЕКСОН, ПИТЕР. ВЕРОЯТНЫЙ ДИАГНОЗ: 1. ОСТРАЯ И ХРОНИЧЕСКАЯ КРОВОПОТЕРЯ. ВЕРОЯТНОСТЬ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО КРОВОТЕЧЕНИЯ - 0,884. ИНЫХ СТАТИСТИЧЕСКИ ВОЗМОЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ НЕ ВЫЯВЛЕНО. 2. АЦИДОЗ НЕУТОЧНЕННОЙ ЭТИОЛОГИИ. ТРЕБУЮТСЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ. УТОЧНИТЬ АНАМНЕЗ. Холл прочитал рекомендации ЭВМ и передернул плечами. Машина предлагает ему уточнить сведения у самого пациента. Легко сказать... учитывая, что тот нахо- дится в коматозном состоянии. Даже если он принял что-то, что могло увеличить кислотность его крови, об этом не узнать, пока он не очнется. Возможно, стоит проверить газы крови? Он приступил было к вводу данных на
ЭВМ, но машина упорно стояла на своем. СБОР АНАМНЕЗА ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЕЕ ЗАБОРА АНАЛИЗОВ. «Пациент в коматозном состоянии», - напечатал Холл. ЭВМ, казалось, несколько секунд обдумывала запрос, затем выдала: ДАТЧИКИ НЕ РЕГИСТРИРУЮТ ИЗМЕНЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ КОМАТОЗ- НОМУ СОСТОЯНИЮ. ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЫ, РЕГИСТРИРУЕТСЯ АЛЬФА-ВОЛНЫ, СООТВЕТСТВУЮ- ЩИЕ ОБЫЧНОМУ СНУ. - Будь я проклят! - воскликнул Холл. Он посмотрел за стекло и увидел, что Джексон действительно подергивается, словно во сне. Холл прошел по туннелю к своему костюму и склонился над пациентом. - Мистер Джексон, проснитесь... Старик вяло приоткрыл глаза и уставился на Холла, затем озадаченно моргнул. - Не бойтесь, - спокойно произнес Холл. - Вы болеете, а мы вас лечим. Вам уже лучше? Джексон сглотнул и кивнул. Казалось, он боится подать голос. Но бледность уже сменилась легким румянцем, а цианоз исчез. - Как вы себя сейчас чувствуете? - Так... ты кто такой будешь? - Доктор Холл. Я за вами наблюдаю. У вас было сильное кровотечение, поэтому мы переливали вам кровь. Джексон кивнул, как будто бы даже не удивившись его словам. Его спокойствие навело Холла на мысль: - Подобное с вами уже происходило? - Да, дважды. - Расскажите, как вы себя тогда чувствовали? - Где это я? - спросил старик, оглядывая помещение. - В больнице? Что на тебе надето? - Это не больница, а специализированная лаборатория в Неваде. - Невада? - он прикрыл глаза и покачал головой. - Но я же живу в Аризоне... - Сейчас вы в Неваде. Мы привезли вас сюда, чтобы помочь. - Так что за костюм? - Мы привезли вас из Пидмонта. Там произошла вспышка заболевания. Сейчас вы находитесь в изоляторе. - Выходит, я заразен? - Мы точно не уверены, поэтому... - Послушай, - он внезапно попытался присесть. - От этого места у меня му- рашки по коже. Мне пора. Мне здесь не по душе. Он повозился в постели, пытаясь вырваться из ремней. Холл мягко его осадил. - Успокойтесь, мистер Джексон. Все будет хорошо, но вы должны успокоиться. Вы очень больны. Джексон медленно откинулся на подушке. - Сигаретку бы, - заявил он. - Боюсь, не получится. - Какого черта, дай мне покурить. - Прошу прощения, но курение здесь запрещено. - Молодой человек, вот поживешь с мое, поймешь, что можно, а что нельзя. Мне и раньше об этом твердили. Ни острой мексиканской кухни, ни спиртного, ни курева. Знаем, бывали. Как мантру повторял. Знаешь, как я себя тогда чувство- вал? Ужас да и только. - А кто твердил-то? - Да врачи. - Какие именно? - Из Финикса. Больница там огромная, оборудование блестит, халаты у всех
как с иголочки. Роскошь, одним словом. Я бы туда ни ногой, кабы не сестрица моя. Это она настояла. Они с Джорджем, муженьком своим, в Финиксе проживают. Дурак он, Джордж этот. Я думать про больницы не думал, отдохнуть хотел. Но она своего добилась, пришлось согласиться. - Когда это произошло? - Да почти род тому назад. Июнь вроде стоял, а может, июль. - А почему вы обратились к врачам? - А с чем обычно туда обращаются? Заболел я, черт побери. - Чем именно? - Да желудок клятый подвел, как всегда. - Кровотечение? - Оно самое, чтоб меня. Стоило икнуть - так и сплевывал кровь. Кто бы мог подумать, что внутри столько крови. - Желудочное кровотечение? - Ага. Говорю же, и раньше такое было. Все эти иголки, - он кивнул на инфу- зионную систему, - да переливание крови. В прошлом году в Финиксе, а до этого в Тусоне. Там, кстати, славно было. А медсестричка, что за мной ухаживала, - красотка каких поискать... - Он внезапно замолчал. - А тебе годков-то сколько? Больно ты молод для врача. - Я хирург, - ответил Холл. - Хирург! Ну, уж нет. Меня все пытали, требовали согласиться. Куда там! Не выйдет. Вам из меня ничего не вырезать. - Язва у вас уже два года? - Даже больше. Началось-то все на пустом месте. Я было решил, что это не- сварение обычное, но потом кровь как пошла. Двухлетний анамнез. Точно не рак, а язва. - И вы обратились в больницу? - Ага. Там меня мигом на ноги поставили, но запретили острое, спиртное и табачное. Я держался, сынок, изо всех сил старался. Все без толку. От старых привычек просто так не избавиться. - А год спустя вы вновь попали в больницу? - Ага. Огромная больница в Финиксе. Придурок Джордж с моей сестрой каждый день меня навещали. Книжный червь настоящий. Адвокат, понимаешь. Болтать-то он горазд, а на деле дуб дубом. - Вас планировали прооперировать в Финиксе? - Еще как. Ты, сынок, зла не держи, но вашей братии только дай волю - мигом что-нибудь вырежете. Ну не можете вы по-другому. Я им так и сказал, что затя- нул с лечением, и без него как-нибудь проживу. - Когда вы выписались из больницы? - Где-то в начале августа. - И вновь начали курить, пить и нарушать диету? - Отчитывать меня вздумал? Сынок, я уже шестьдесят девять лет кряду ем что попало и живу как душе угодно. Привык уже. Если запретить так жить, ну его тогда к черту. - Но ведь вам наверняка было больно, - Холл нахмурился. - Не то слово. Особенно на голодный желудок. Но я и с этим справился. - Как? - В больнице выдали какое-то молоко и велели пить дома, раз сто на дню, ма- ленькими глотками. На вид вроде молоко, а на вкус как мел. Но я придумал кое- что получше. - и что же? - Аспирин, - заявил Джексон. - Аспирин? - Ну да. Отлично помогает.
- Сколько же таблеток аспирина вы принимали? - Немало. В последнее время по пачке в сутки. Ты же и сам наверняка видел эти бутылочки. Холл кивнул. Вот откуда повышенная кислотность. Если принимать ацетилсали- циловую кислоту в больших количествах, то, разумеется, она повысит кислот- ность в желудке. Аспирин также раздражает слизистую желудка и усиливает кро- вотечение . - А вам никто не говорил, что аспирин усиливает кровотечение? - спросил Холл. - Говорили, - ответил Джексон. - Еще как говорили. Да что толку-то? Боли он снимал и ладно. Аспирин и выжимка. - Какая еще выжимка? - Ну, ты же понимаешь. Холл только покачал головой. Он ничего не понимал. - «Стерно». Розовая леди. Процеживаешь через кусок ткани и... - Так вы еще и денатурат пили, - со вздохом произнес Холл. - Только тогда, когда иного выхода не было. Аспирин с выжимкой славно сни- мают боль. - «Стерно» не просто алкоголь, он содержит метанол. - Ну, так ведь метанол много вреда не принесет? - старик неожиданно обеспо- коился . - Еще как принесет. Вы могли ослепнуть, а то и погибнуть. - Ну, мне от него хорошо было, вот я его и пил, - заявил Джексон. - А не повлияло ли употребление аспирина и выжимки на ваше дыхание? - Раз уж ты про это напомнил, да, дыхание слегка перехватывало. Но, черт побери, в моем-то возрасте многого не надо. Джексон зевнул и закрыл глаза. - Столько вопросов, сынок. Я бы не отказался поспать. Холл взглянул на него и понял, что тот прав. Хорошего понемногу. Можно рас- спрашивать его потихоньку. Он вернулся в чистую зону по туннелю и обратился к лаборантке: - У нашего друга язва двухлетней давности. Переливание крови не прекращать, осталось еще две дозы, потом оценим его состояние. Установите ему назогаст- ральный зонд и промойте желудок. Вдруг раздался удар гонга и эхом разнесся по помещению. - Что это? - Прошло двенадцать часов. Мы должны сменить одежду. А еще у вас запланиро- вано совещание. - Что? Где? - В конференц-зале возле столовой. Холл кивнул и направился в зал. • * * Капитан Артур Моррис работал на панели управления в «Секторе Дельта» в ок- ружении тихого гудения и пощелкивания процессоров. Капитан Моррис был про- граммистом; его направили в «Сектор Дельта», поскольку командование Уровня № 1 не получало никаких сообщений по линии военной защищенной связи. Разумеет- ся, не исключалось, что никаких сообщений действительно не поступало, но это было маловероятно. А если таковые все же были, значит, в работу ЭВМ закралась какая-то ошибка. Капитан Моррис удостоверился, что машина запустила стандартную программу про- верки и сообщила, что все цепи работают стабильно. Но результаты проверки его не удовлетворили, поэтому он запустил более тща- тельную проверку схем. Проверка заняла 0,03 секунды: на консоли почти сразу замигал ряд из пяти зеленых лампочек. Капитан подошел к телетайпу и прочитал:
ВСЕ СХЕМЫ ФУНКЦИОНИРУЮТ В ПРЕДЕЛАХ НОРМЫ. Этот ответ полностью его удовлетворил, и он кивнул сам себе. И все же даже в такой близости к телетайпу он понятия не имел, что проблема все-таки име- лась. Однако неисправность эта была механической, а не электронной, и, соот- ветственно, не могла быть выявлена никакими программами. Проблема заключалась в самом телетайпе: полоска бумаги внутри коробки оторвалась от края рулона и застряла между звонком и молоточком. Звонок не работал, и сообщения по линии военной связи не регистрировались. Ни машина, ни человек не были способны определить подобную ошибку. Полуденное совещание Согласно инструкции каждые двенадцать часов команде было предписано прово- дить краткие совещания, чтобы обсудить полученные результаты и дальнейшие действия. В целях экономии времени они решили собираться в крохотном помеще- нии, примыкающем к буфету, - там они могли беседовать, попутно при этом пере- кусывая . Холл подошел последним. Он опустился в свое кресло и изучил свою порцию: два стакана какой-то жидкости и три разноцветные таблетки. Стоун тем временем произнес: - Сначала выслушаем Бертона. Бертон, слегка поколебавшись, поднялся на ноги и медленно, даже нерешитель- но доложил о результатах своих экспериментов. Первым делом он сообщил, что определил размер вещества - около одного микрона. При этих словах Стоун с Ливиттом переглянулись. Те зеленые пятна были го- раздо большего размера; очевидно, для заражения требуется малая толика этого организма. Затем Бертон объяснил, что заражение происходит воздушным путем, а сверты- вание крови начинается в легких, и в конце рассказал про свои попытки лечения антикоагулянтами. - Что насчет вскрытия? - спросил Стоун. - Какие результаты? - Ничего такого, чего бы мы еще не знали. Тотальная коагуляция. Иных замет- ных отклонений с помощью светового микроскопа я не выявил. - Свертывание начинается в легких? - Да. Судя по всему, оттуда либо сам микроорганизм, либо выделяемые им ток- сины попадают в кровоток. Более точный ответ мы получим только после изучения окрашенных срезов. В частности, нас интересует повреждение кровеносных сосу- дов, на фоне чего выделяются тканевые тромбопластины, которые активируют сис- тему свертывания крови в месте повреждения. Стоун кивнул и повернулся к Холлу. Тот рассказал о своих исследованиях двух пациентов. Он сообщил, что младенец абсолютно здоров, а у Джексона выявили желудочно-кишечное кровотечение, из-за которого ему переливают компоненты крови. - Он пришел в себя, - продолжал Холл. - Я с ним немного поговорил. Все выпрямились в своих креслах. - Мистер Джексон - капризный шестидесятидевятилетний старик, в течение двух лет страдающий от язвы. У него уже дважды диагностировали кровотечение: два года назад и в прошлом году. Оба раза ему рекомендовали изменить привычки, но как об стену горох - и кровотечение рецидивировало. Он сам прописал себе пу- зырек аспирина в день и запивал его «Стерно». Говорит, что на фоне такого ле- чения его беспокоила несильная одышка. - И выраженный ацидоз, - пробормотал Бертон. - Именно.
В человеческом организме метиловый спирт расщепляется и превращается в фор- мальдегид и муравьиную кислоту. Добавьте к этому прием аспирина - и получите огромное количество кислоты. Наш организм должен поддерживать определенные показатели кислотно-щелочного равновесия, иначе наступит смерть. Один из спо- собов сохранить баланс - учащенное дыхание, призванное вывести из организма углекислый газ. - Мог ли ацидоз защитить его организм? - спросил Стоун. - Трудно сказать, - Холл пожал плечами. Тут подал голос Ливитт: - А у младенца анемия не регистрируется? - Нет, - ответил Холл. - С другой стороны, нельзя утверждать, что он выжил благодаря тому же механизму. Может, его спасло нечто другое? - А его кислотно-щелочной баланс? - В норме, - уточнил Холл. - Совершенно нормальный. По крайней мере, на данный момент. Наступило молчание. Наконец Стоун сказал: - Что же, теперь у нас есть от чего отталкиваться. Нужно выяснить, что об- щего между младенцем и стариком. Возможно, между ними действительно нет ниче- го общего. Но пока что мы все равно должны предполагать, что их защитил один механизм. Холл кивнул. - А вы нашли что-нибудь в капсуле? - Бертон повернулся к Стоуну. - Сейчас покажем. - Что? - Судя по всему, искомый организм, - сказал Стоун. • * * На двери висела табличка «Морфология». Внутри помещение было разделено на две части: в одной половине сидели ученые, а напротив них за прозрачной сте- ной располагалась изолированная камера. При помощи перчаток исследователи могли работать с инструментами в камере. Стоун указал на стеклянную чашку. Посередине едва виднелось крохотное чер- ное пятнышко. - Мы предполагаем, что это и есть наш «метеорит», - сказал он. - На его по- верхности мы обнаружили нечто явно живое. Внутри капсулы также имеется еще несколько областей, на которых мы видели признаки жизни. Этот образец мы при- несли сюда, чтобы хорошенько изучить его под световым микроскопом. Стоун с помощью перчаток установил стеклянную чашечку в отверстие в большой хромированной коробке, затем убрал руки. - Эта коробка - обыкновенный световой микроскоп, увеличивающий изображение с помощью разрешающих сканеров. Холл и остальные не сводили глаз с экрана, пока Ливитт настраивал технику. - Десятикратное, - произнес он. На экране появилось изображение песчинки: неровное, черное, тусклое. Стоун указал пальцем на зеленые пятна. - Теперь стократное. Пятна мгновенно увеличились в размерах. - Мы полагаем, что это и есть наш организм. Мы наблюдали за его ростом: он окрашивается в фиолетовый цвет в момент клеточного деления. - Спектральный сдвиг? - Что-то вроде этого. - Тысячекратное, - продолжал Ливитт. Теперь экран целиком заполнило изображение одного зеленого пятна, укрытое во впадине между зубчатыми скалами. Холл заметил, что поверхность зеленого цвета была гладкой и блестящей, даже маслянистой.
- Думаете, это бактериальная колония? - Не в общепринятом смысле этого слова, - ответил Стоун. - До отчета Берто- на мы даже не предполагали, что это колония. Мы думали, что это единый орга- низм. Но отдельные его частицы должны быть размером в один микрон, тогда пят- но для этого чересчур велико. Поэтому, вероятнее всего, это более крупная структура - возможно, даже колония или что-то в этом роде. Прямо у них на глазах пятно приобрело фиолетовый оттенок, затем снова стало зеленым. - Делится, - сказал Стоун. - Великолепно. Ливитт включил камеру. - Теперь смотрите внимательно. Цвет пятна сменился на фиолетовый - и таким и остался. Казалось, оно слегка увеличилось в размерах, а спустя секунду распалось на шестигранники, похожие на кафельную плитку. - Видели? - Оно как будто распалось. - На шестигранники. - Интересно, - задумался Стоун. - Можно ли назвать эти шестиугольники от- дельными организмами? - И сохранят ли они свою геометрическую структуру или же это происходит только во время деления? - Узнаем больше под электронным микроскопом, - Стоун повернулся к Бертону: - Вы уже закончили вскрытия? - Да. - Со спектрометром доводилось работать? - Да. - Тогда приступайте. Работа аппарата автоматизирована. Нам нужен анализ об- разцов камня и зеленого организма. - Вы дадите мне образец? - Конечно, - Стоун тем временем уже обращался к Ливитту: - А вы знакомы с устройством аминокислотных анализаторов? - Да. - Задание то же самое. - И провести фракционирование? - Можно. Но придется делать это вручную. Ливитт кивнул. Стоун уже вытащил стеклянную чашку из-под микроскопа и пере- ставил ее к небольшому прибору, похожему на миниатюрную платформу. Это был микрохирургический аппарат. Микрохирургия - относительно новая профессия в биологии. Профессионал спо- собен выполнять точные операции на одной крохотной клетке - например, удале- ние ядра или части цитоплазмы так же аккуратно и чисто, как обычный хирург проводит ампутацию. Устройство с помощью шестеренок и сервомоторов преобразовывало движения че- ловеческих пальцев в тончайшие микродвижения вплоть до миллионной доли санти- метра . Не отрывая взгляда от экрана, на который транслировалось увеличенное изо- бражение, Стоун приступил к обработке черной песчинки, пока не получил два крошечных фрагмента. Он разложил их по отдельным стеклянным чашечкам и при- нялся соскребать два фрагмента от зеленого пятна. Зеленый цвет тотчас сменился фиолетовым, а пятно увеличилось в размерах. - Вы ему не нравитесь, - пошутил Ливитт. Стоун нахмурился. - Интересно. Как вы считаете, это неспецифическая или трофическая реакция роста - на повреждение и облучение?
- Кажется, ему просто не по душе, когда в него тыкают, - предположил Ли- витт. - Тогда продолжим, - сказал Стоун. Катастрофа Артура Менчика этот телефонный разговор привел в ужас. Он уже вернулся до- мой, только пообедал и собирался было полистать газеты, когда ему позвонили. Из-за происшествия в Пидмонте последние два дня ему было не до газет. Когда прозвенел звонок, он предположил, что звонят его супруге, но спустя мгновение она позвала его к телефону: - Это тебя. С базы. Он взял трубку, обуреваемый тяжелыми чувствами. - Майор Менчик на связи. - Майор, говорит полковник Берне из восьмого подразделения. Данное подразделение отвечало за допуск персонала базы к работе, а также прослушивало телефонные разговоры. - Да, полковник? - Сэр, нам приказано оповещать вас обо всех непредвиденных происшествиях, - голос полковника звучал сдержанно. Ему приходилось тщательно выбирать слова, ведь разговор могли прослушивать. - Сорок две минуты назад в Биг-Хеде, Юта, во время тренировочного полета потерпел крушение самолет. Менчик нахмурился. Почему об этом докладывают ему? Подобные происшествия находились вне его ведомства. - Какой именно самолет? - «Призрак», сэр. На пути из Сан-Франциско в Топику. - Понятно, - ответил Менчик, хотя ничего не понял. - Сэр, Годдард просит вас присоединиться к их комиссии. «Годдард? При чем тут Годдард?» - Менчик, не отрывающий взгляда от газеты и заголовка статьи «Угроза нового Берлинского кризиса», сначала решил, что пол- ковник говорит про Льюиса Годдарда, руководителя шифровального отдела Ванден- берга. Затем он догадался, что тот имел в виду Центр космических полетов име- ни Годдарда, располагающийся неподалеку от Вашингтона. Годдард, помимо своих основных задач, еще и регулировал несколько особых проектов, находящихся под юрисдикцией Хьюстона и правительственных организаций из Вашингтона. - Сэр, «Призрак» вылетел из Сан-Франциско и отклонился от курса спустя со- рок минут, когда пролетал над зоной «ЛП», - отрапортовал полковник Берне. Менчик почувствовал, как на него накатила сонливость. - Зоной «ЛП»? - Так точно, сэр. - Когда? - За двадцать минут до крушения. - Высота? - Семь тысяч километров, сэр. - Когда выезжает комиссия? - Через полчаса, сэр. Они выедут из базы. - Понял, - ответил Менчик. - Скоро буду. Он повесил трубку и уставился на телефонный аппарат. На него вдруг резко нахлынула усталость; он просто хотел немного поспать. Зоной «Лесного пожара» они обозначили радиус оцепления вокруг Пидмонта. «Стоило все там взорвать», - подумал он. Они должны были сбросить бомбу еще два дня назад. Менчик встревожился, когда правительство приняло решение отложить выполне- ние Директивы 7-12. Но он не мог выразить своего несогласия, поэтому ждал,
пока свое недовольство выкажет команда «Лесного пожара» из подземной лабора- тории. Менчик знал, что ученые получили сообщение; он лично видел телеграмму, которую отправили всем причастным засекреченным организациям. Но «Лесной пожар» почему-то не выразил протеста. Они вообще оставили это сообщение без внимания. Странно. А теперь эта авария. Менчик закурил трубку и пососал ее, размышляя над про- изошедшим. Скорее всего, какой-нибудь салага во время полета задремал, сбился с курса, запаниковал и потерял управление. Такое случалось уже не в первый раз. Комиссия по расследованию аварий часто выносила следующий вердикт: «ава- рия вследствие отказа систем». За этой фразой обычно понимали крушение по не- известным причинам - от неисправности механики до ошибки пилота, но всем было известно, что в основном проблема заключалась в человеческом факторе. Пилот не может позволить себе отвлекаться во время управления сложнейшим механиз- мом, летящим со скоростью три тысячи километров в час. Согласно статистиче- ским данным, на рейсы, совершенные после отпуска или увольнительной пилотов, приходилось всего девять процентов полетов, но из них различными авариями за- канчивались около двадцати семи процентов. Трубка погасла. Менчик встал, уронив при этом газету на пол, и направился на кухню, чтобы сообщить супруге, что уезжает. • * * - Картинка словно с экранов сошла, - произнес кто-то, обводя взглядом алею- щие под сгущающейся синевой неба скалы из песчаника. И он не ошибался: в этом районе Юты сняли множество кинофильмов. Но сейчас Менчику было не до этого. На пути из аэропорта Юты на заднем сиденье лимузина он размышлял над тем, что ему сообщили. Во время полета из Ванденберга члены комиссии изучили стенограмму радиосо- общений между «Призраком» и Центром полетов Топики. По большей части ничего интересного они там не нашли, за исключением последних мгновений перед круше- нием. - Что-то не так, - сообщил пилот, затем спустя несколько секунд добавил: - Резиновый воздушный шланг рассыпался в труху. Возможно, из-за вибрации? Он просто превратился в пыль. Еще пару секунд спустя он добавил севшим голосом: - Да тут все прорезиненные участки кабины рассыпались. На этом передача закончилась. Менчик никак не мог выбросить из головы эту последнюю фразу. Странные сло- ва... и пугающие. Он посмотрел в окно. Солнце уже садилось, освещая вершины скал тусклым алым светом; долина уже погружалась в темноту. Он взглянул на мчащийся впереди ли- музин, поднявший облако пыли, на котором их машина летела к месту крушения. - Раньше я обожал вестерны, - не умолкал кто-то. - Их здесь снимали. Как же тут красиво! Менчик нахмурился. Его поражало то, как люди тратят столько времени на не- нужную болтовню. Возможно, таким образом они просто пытаются сбежать от ре- альности . А в реальности было чего бояться: «Призрак» попал в зону «ЛП», заметил свою ошибку спустя шесть минут и повернул на север. Но самолет уже потерял управ- ление - и вскоре разбился. - Команда «Лесного пожара» уже в курсе? - спросил он. - Вы про ученых? - уточнил бритоголовый психиатр - в состав любой комиссии согласно протоколу входил минимум один психиатр. - Так точно. - Им передали, - ответил кто-то другой.
«Значит, остается только ждать их ответа, - подумал Менчик. - Подобное про- исшествие невозможно оставить без внимания». Только если они вообще читают телеграммы. До этого момента эта мысль не приходила ему в голову, но ведь это вполне возможно. Они настолько поглощены своей работой, что даже не думают проверить входящие сообщения. Его мысли прервал кто-то из команды: - Приближаемся к месту крушения. • * * Места крушений всегда до глубины души поражали Менчика. Он так и не привык к виду разрушения и беспорядка и невероятной мощи огромного металлического объекта, который ударился о землю со скоростью тысячу километров в час. Поче- му-то он каждый раз ожидал увидеть аккуратный кусок металла, однако действи- тельность всегда его поражала. Обломки «Призрака» разбросало по пустыне на площади в пять квадратных кило- метров . Он едва мох1 разглядеть виднеющиеся вдали обломки правого крыла, стоя у обугленных останков левого крыла. Куда бы он ни посмотрел, кругом виднелись куски обуглившегося металла с отслаивающейся краской. Он едва мох1 различить остатки надписи на одном из обломков. Трафаретом было выведено: «НЕ». Больше ничего не сохранилось. Изучение этих обломков уже ничем не поможет. Фюзеляж, кабина, защитный эк- ран - все разбилось на миллион осколков при крушении, а огонь завершил нача- тое. Солнце уже зашло, а Менчик так и стоял у обломков хвостовой части самолета. Металл до сих пор излучал тепло от тлеющего огня. Вдруг он заметил что-то в песке; он поднял предмет и с ужасом понял, что это была человеческая кость. Продолговатая, сломанная и обугленная с одного конца - скорее всего, часть руки или ноги. Кость была на удивление чистой - без единого куска мяса, толь- ко голая кость. На землю постепенно опустилась ночь, и люди вытащили фонарики. Они двига- лись среди дымящихся кусков металла, освещая их желтыми лучами света. Было уже совсем темно, когда к Менчику подошел биохимик - он даже не знал его имени. - Занятно, - сказал он. - Пилот сообщил, что резина растворилась. - и что? - не понял Менчик.
- В этом самолете не было резины - только синтетический пластик. Новинка от компании «Анкро»; они ею очень гордятся. Этот полимер по своим характеристи- кам очень похож на человеческую ткань. Он очень эластичный, что позволит ис- пользовать его во многих сферах жизни. - Могла ли вибрация вызвать разрушение полимера? - Нет, - заявил мужчина. - По всему миру летают тысячи «Призраков», и во всех используется один и тот же полимер. Но с подобным мы столкнулись впер- вые. - И? - И я вообще не понимаю, что тут произошло, - сказал биохимик. Рутинная работа Постепенно ученые «Лесного пожара» привыкли к установленному порядку рабо- ты: в подземной лаборатории установился ритм, в котором не было различий меж- ду ночью, днем, утром или вечером. Мужчины ложились спать по мере необходимо- сти , просыпались, когда набирались сил, и затем возвращались к своей работе. Большая часть их исследований вела в тупик, но они были к этому готовы. Как любил говорить Стоун, научная работа во многом схожа с геологической развед- кой: ты выходишь на охоту, вооружившись лишь картами и инструментами, но, в конце концов, без удачи тебе не помогут ни подготовка, ни интуиция. Впрочем, без кропотливого и тяжелого труда далеко тоже не продвинуться. • * * В лаборатории Бертона, помимо спектрометра, также имелись приборы для изме- рения радиоактивности, рентгенпрозрачности и термоэлектродвижущей силы, а также рентгеноструктурного анализа. Бертон работал со стандартной моделью спектрометра - К5 фирмы Whittington. В его комплектацию входили испаритель, призма и записывающий экран. Изучаемый материал, помещенный в испаритель, сжигается, после чего свет от горения про- ходит через призму, где распадается до уровня спектра, который и проецируется на экран. Поскольку при горении различные элементы излучают световые волны разной длины, то с помощью исследования светового спектра можно определить химический состав вещества. В теории все звучит просто, но на практике чтение спектрограмм - сложная и трудная задача. В лаборатории «Лесного пожара» хорошо обученных специалистов в данной области не было, поэтому результаты автоматически передавались на ЭВМ, которая и проводила анализ и даже подсчитывала примерный процентный со- став химических элементов. Бертон положил первый образец черной песчинки на испаритель и нажал кнопку, затем отвернулся, чтобы не ослепнуть от краткой яркой вспышки света, после чего повторил тест со вторым образцом. ЭВМ к тому времени уже приступила к анализу. Он провел эксперимент еще раз, но уже с образцами зеленого пятна, после че- го взглянул на время. ЭВМ уже сканировала самопроявляющиеся фотопластинки, которые были готовы за несколько секунд. Однако само исследование занимало около двух часов - электронный глаз работал не очень быстро. По завершении сканирования ЭВМ проанализирует данные и распечатает резуль- таты за пять секунд. Настенные часы показывали три часа дня. Внезапно он понял, как сильно ус- тал. Он ввел в ЭВМ задание разбудить его по завершении анализа, после чего пошел спать. • * * Тем временем Ливитт в другой лаборатории осторожно помещал такие же образцы
в другую машину - анализатор аминокислот. Он даже улыбнулся, вспоминая, как данное исследование проводили раньше, до появления подобной техники. В начале пятидесятых анализ белковых аминокислот мох1 занимать несколько не- дель , а то и месяцев. Иногда на это уходили целые годы. А теперь результаты будут готовы через несколько часов, самое большее через сутки. И все без уча- стия человека. Аминокислоты - строительный материал белков. Всего существует двадцать че- тыре аминокислоты, и все до единой состоят из полудесятка молекул углерода, водорода, кислорода и азота. Аминокислоты соединяются между собой в линию, словно товарный поезд. Порядок их расположения определяет вид белка - инсу- лин, гемоглобин или гормон роста. Все белки состоят из одних и тех же ваго- нов, различающихся только их расположением и количеством: у одних белков больше вагонов одного типа, а в других их, например, меньше. Одни и те же аминокислоты образуют белки, как у человека, так и у блохи. На выяснение этого факта ушло около двадцати лет. Но что регулирует порядок распределения аминокислот в белке? Как выясни- лось, за это ответственна ДНК - молекула, которая хранит биологическую инфор- мацию в виде генетического кода. Именно ДНК берет на себя роль диспетчера на грузовой станции. На определение этой информации потребовалось еще двадцать лет. Как только аминокислоты объединяются в одну линию, они начинают скручивать- ся в спираль и становятся похожи не на поезд, а скорее на змею. Форма спирали определяется расположением аминокислот и довольно специфична: каждый белок должен иметь определенную форму, иначе он будет нежизнеспособен. Еще десять лет. «Как же странно, - подумал Ливитт. - Сотни лабораторий и тысячи ученых по всему миру потратили целые десятилетия ради выяснения таких простых фактов». А затем появился этот аппарат. Разумеется, машина не способна определить точный порядок аминокислот, однако может выдать примерное их процентное соот- ношение: столько-то валина, столько аргинина, цистина, пролина и лейцина. Но даже эти данные служат огромным подспорьем для различных исследований. Однако в данном случае они палят из пушки наобум. У них не было никаких ос- нований считать, что песчинка или зеленый организм даже частично состоят из белков. Разумеется, все живые организмы на Земле так или иначе имеют в своем составе белковые соединения, но это не означает, что инопланетная жизнь долж- на следовать тем же правилам. На мгновение он попытался представить себе безбелковую жизнь. Это было поч- ти невозможно: на Земле белки входят в состав клеточной мембраны, как и всех известных человеку ферментов. Может ли жизнь существовать без ферментов? Он вспомнил слова Джорджа Томпсона, английского биохимика, который как-то назвал ферменты «сватами жизни». В сущности, так оно и есть: ферменты высту- пают в роли катализаторов во всех биохимических реакциях, обеспечивая образо- вание связи и взаимодействия между двумя молекулами. Сотни тысяч, если не миллионы, ферментов способствуют протеканию определенных химических реакций. Без ферментов не бывать всевозможным биохимическим процессам. А значит, не бывать и жизни. Или это не так? Данный вопрос назрел уже давно. Еще на начальных этапах планирования проек- та «Лесной пожар» встала проблема: как именно изучать форму жизни, не похожую ни на один из земных организмов? Как понять, жизнь ли это? И это был далеко не академический вопрос. Биология, как неоднократно утвер- ждал Джордж Уолд, уникальная наука, которая никак не может определиться с предметом своего изучения. Никто так и не выдвинул четкого определения жизни - ведь никто пока не понял, что это такое. Все прежние толкования - например,
организм с возможностью метаболизма и размножения, которому требуется потреб- ление питательных веществ с последующим их выделением, - некорректны ввиду того, что из этого правила всегда найдутся исключения. В итоге группа пришла к выводу, что отличительной чертой жизни можно счи- тать преобразование энергии. Все живые организмы тем или иным образом погло- щают энергию - к примеру, в виде пищи или солнечного света - и затем преобра- зовывают ее в другую форму энергии для дальнейшего использования. (Из этого правила есть одно исключение - вирусы, но ученые пришли к общему согласию, что вирусы под это определение не попадают.) К следующему собранию Ливитта попросили подготовить опровержение этого оп- ределения. Он ломал голову целую неделю и вернулся с тремя предметами: лоску- том черной ткани, часами и куском гранита. Он поставил эти предметы перед учеными и сказал: - Господа, представляю вам три живых существа. И предложил опровергнуть его слова. Он положил черную ткань на солнце, и она нагрелась. Чем не пример преобразования энергии из световой в тепловую? Ему возразили, что он показал всего лишь пассивное поглощение энергии, а не ее превращение. Также они указали, что это преобразование (даже если допус- тить, что это действительно преобразование энергии) не умышленно и не служит никакой функции. - Откуда вы знаете, что это не так? - спросил Ливитт. Далее они перешли к часам. Ливитт указал на светящийся в темноте циферблат. Свет появляется вследствие радиоактивного распада. Мужчины принялись утверждать, что это всего лишь высвобождение потенциаль- ной энергии из нестабильных энергетических уровней электрона. И все же смуще- ние нарастало - Ливитт четко доказывал свою точку зрения. Наконец они перешли к граниту. - Он живой, - заявил Ливитт. - Он живет, дышит, перемещается и даже гово- рит. Просто мы этого не видим, потому что вышеперечисленные действия крайне медленные. Срок жизни камня - около трех миллиардов лет, а мы в среднем живем шестьдесят-семьдесят лет. Мы не способны оценить, что с ним происходит, так же как не сможем узнать мелодию на пластинке, которая вращается со скоростью один оборот в столетие. А наши жизни для камня - не более чем краткие вспышки в темноте. И забрал свои часы. Ливитт вполне доступно донес свою мысль. Команда «Лесного пожара» пересмот- рела свою точку зрения по поводу столь важного вопроса. Они признали, что мо- гут и пропустить определенные формы жизни и, возможно, даже не продвинутся ни на шаг в его изучении. Однако Ливитта беспокоила более насущная проблема - как им следует действо- вать в условиях полной неопределенности? Он перечитал книгу Толберта Грегсона «Планирование непланируемого», поломал голову над сложными математическими моделями, которые автор разработал для анализа данной проблемы. Вот что пишет Грегсон: «Все решения, завязанные на факторе неопределенности, делятся на две кате- гории - те, которые включают в себя непредвиденные обстоятельства, и те, в которых их нет. Разумеется, первая категория куда опаснее второй. Большинство решений, к которым также относятся человеческие отношения, мож- но включить в модель вероятных событий, которые невозможно предсказать. На- пример, президент может развязать войну, мужчина - продать свой бизнес или подать на развод с женой. Эти действия могут вызвать бесконечное количество реакций, однако количество вероятных последствий относительно невелико. Преж- де чем принять решение, человек может оценить возможные варианты событий и тем самым более эффективно оценить свое первоначальное мнение.
Однако существует категория, которую невозможно проанализировать с помощью возможных последствий. Эта категория включает в себя те самые абсолютно не- предсказуемые события и ситуации, не только катастрофы различных масштабов, но и редкие моменты научных открытий и озарений, например создание лазерной установки или открытие пенициллина. Поскольку вышеописанные события невозмож- но предсказать, они не поддаются никакой логике. Математика в данном случае бессильна. Остается только утешать себя мыслью, что подобные события, к худу или к до- бру, происходят крайне редко». • * * Джереми Стоун крайне осторожно взял кусочек зеленого материала и положил его в расплавленную пластиковую формочку, похожую на лекарственную капсулу. Он подождал, пока зеленая масса полностью погрузится в пластик, и залил ее еще одним слоем пластмассы, после чего перенес форму в пропарочную камеру. Стоун завидовал своим коллегам, которые могли воспользоваться помощью авто- матизированных механизмов. Подготовка образцов для изучения под электронным микроскопом все еще оставалась довольно деликатной задачей, которая требовала наметанной человеческой руки; для получения хорошего образца требовалось ис- тинное мастерство сродни любой другой прикладной профессии, - и немало време- ни для того, чтобы ее освоить. Стоун потратил пять лет, пока в совершенстве не овладел этой техникой. Пластмасса выпаривалась в специальном высокоскоростном технологическом ап- парате , но полное затвердевание занимало не менее пяти часов. Внутри аппарата поддерживалась постоянная температура 61 градус по Цельсию при относительной влажности 10 %. Как только пластмасса затвердеет, Стоун соскребет ее, затем с помощью мик- ротома подготовит крохотный кусочек для анализа в электронном микроскопе. Размер среза не должен превышать 1,500 ангстрем. Только тогда он сможет внимательно рассмотреть зеленое вещество (чем бы оно ни было) при увеличении в шестьдесят тысяч раз. «Это будет очень интересно», - подумал Стоун. В принципе, он считал, что работа продвигается хорошо. Они добились больших успехов в самых разных многообещающих направлениях. Но самое главное - им бы- ло некуда торопиться. Никакой спешки, паники или страхов. Бомба уже разрушила Пидмонт, тем самым уничтожив переносимые по воздуху микроорганизмы и нейтрализовав источник инфекции. Теперь заражение могло рас- пространиться только из комплекса «Лесной пожар», который был спроектирован, чтобы не допустить подобного варианта развития событий. Если в лаборатории вдруг произойдет утечка, зараженная зона автоматически изолируется. За долю секунды герметичные двери захлопнутся, изменив внутреннее строение лаборато- рии. Это была вынужденная мера, поскольку, согласно опыту других лабораторий, работавших в условиях так называемой аксеничной, или стерильной, атмосферы, процент утечки инфекции достигал 15 %. Заражение происходило по причинам кон- структивного характера - разрыв герметичной прокладки, нарушение целостности перчаток, повреждение шва - и все же, так или иначе, имело место. «Лесной пожар» был готов к подобным случаям. Но если этого не произойдет, - а шансы того, что до этого не дойдет, стремились к нулю, - они могли спокойно работать, не обращая внимания на время. Они могли потратить на изучение этого микроорганизма целый месяц, а то и год. Ведь беспокоиться совершенно не о чем. * * * Холл прогуливался по коридору, пытаясь запомнить расположение командных подстанций ядерного устройства. Всего на уровне находилось пять одинаковых
подстанций, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Размером эти небольшие коробки серебряного цвета не превышали пачку сигарет. На каждой имелся замок, а также зеленая и темно-красная лампочки. Сейчас мигала зеленая лампочка. Незадолго до этого Бертон разъяснил ему механизм работы подстанций: - В системе воздуховодов и во всех лабораториях установлены датчики. Они мониторируют состав воздуха с помощью различных химических и электронных ана- лизаторов, а также биологической пробы. В качестве пробы мы используем обыч- ную мышь. Если ее пульс отклоняется от нормы, лаборатория автоматически изо- лируется . Если заражение охватило целый уровень, то он закрывается, активируя при этом атомное устройство. В таком случае зеленый свет погаснет, и начнет мигать красный - значит, пошел трехминутный отсчет. Если вы не вставите свой ключ, бомба взорвется через три минуты. - Это должен сделать именно я? Бертон кивнул. - Ключ - стальной, он проводит ток. Замковая система измеряет емкостные ха- рактеристики человека, держащего в руке этот ключ, в том числе размер, вес и даже солевой состав пота. Для этой цели подойдете только вы. - Значит, никто, кроме меня? - Именно. И ключ только один. Однако есть кое-какая проблема. При строи- тельстве рабочие допустили ошибку - слегка отклонились от чертежей; мы обна- ружили просчет уже после установки ядерного устройства. На этом уровне всего пять подстанций вместо запланированных восьми. - То есть? - То есть в случае срабатывания сигнализации вы должны что есть мочи бежать к ближайшей подстанции, иначе можете остаться в той части уровня, где их нет. Ведь вся лаборатория может взорваться без особой на то причины, например из- за ложного срабатывания неисправных датчиков. - Но ведь это довольно серьезный недосмотр... - Выяснилось, - продолжал Бертон, - что установка этих трех недостающих подстанций была запланирована на следующий месяц, но сейчас нам от этого про- ку мало. Ничего страшного - просто имейте эту информацию в виду. • * * Ливитт проснулся, вскочил с постели и начал быстро одеваться. Он был крайне взволнован: ему в голову только что пришла идея. Захватывающая, дикая и бе- зумная, но чертовски занятная. Эта мысль пришла ему во сне. Ему снился дом, стоящий посреди огромного, сложно-структурного города. В доме этом жил мужчина со своей семьей; мужчина жил, работал и ездил по горо- ду, перемещался, взаимодействовал с другими жителями. А потом город внезапно исчез, остался лишь дом. Как же все изменилось! Оди- ноко стоящий дом остался без всего, что ему было необходимо - воды, канализа- ции , электричества, соседей. Семья осталась без супермаркетов, школ, аптек. И мужчина, работающий в городе, связанный с другими жителями города, внезапно оказался в затруднительном положении. Дом стал совершенно другим организмом. До организма, который изучал «Лесной пожар», оставался всего один шаг, один скачок воображения... Ему нужно обсудить это со Стоуном. Тот, как обычно, рассмеется - Стоун все- гда любил посмеяться - однако все равно задумается. Ливитт понимал, что его позвали в команду не в последнюю очередь из-за того, что он выдает различные идеи. Невероятные и дикие - но все же рабочие идеи. Стоун наверняка заинтересуется его идеей. Он взглянул на часы. Ровно десять вечера. Время близится к полуночи - лучше поторопиться.
Он достал новый бумажный костюм и просунул в него ноги. Ткань приятно холо- дила кожу. А затем ему вдруг стало жарко. Странно. Он закончил одеваться, встал и за- стегнул молнию. Уходя, он вновь взглянул на часы. 22:10. О боже. Опять. В этот раз на целых десять минут. Что произошло? Он никак не мох1 вспомнить. Но десять минут вдруг куда-то исчезли, испарились, пока он одевал- ся - хотя все его действия должны были занять не больше тридцати секунд. Он сел на кровать, пытаясь хоть что-нибудь вспомнить, но - ничего. Десять минут его жизни куда-то пропали. Ужасно. Уже не в первый раз, хотя он надеялся, что это больше не произой- дет . Приступы не беспокоили его несколько месяцев, но теперь, на фоне стрес- совой ситуации, переработки, отрыва от привычного рабочего графика, они вер- нулись . На мгновение он было решил рассказать о своем недуге остальным членам ко- манды, затем покачал головой. С ним все будет в порядке. Этого больше не по- вторится . Все будет хорошо. Ливитт не сдвинулся с места. Он же хотел поговорить со Стоуном. Рассказать ему что-то важное и интригующее. Он так и стоял. Но не смог вспомнить, о чем именно. Идея, образ, азарт куда-то пропали. Все стерлось из его памяти. Он должен рассказать обо всем Стоуну. Но он понимал, как поступит Стоун, когда узнает. Он понимал, как это повлияет на его будущее, на всю его жизнь. Не видать ему больше работы в «Лесном пожаре». Все изменится, как только люди обо всем узнают. Он никогда не сможет вернуться к обычной жизни - придется бросить свою практику, заняться другими делами, бесконечно ко всему приспо- сабливаться . Он ведь даже машину не сможет водить. Нет, он никому ничего не скажет. С ним все будет в порядке: главное не смотреть на мигающие огни. • * * Джереми Стоун устал, но понимал, что все равно не сможет уснуть. Он расха- живал по лаборатории и никак не мог выбросить из головы мысли о птицах в Пид- монте. Он вспоминал все, что там произошло: как они увидели птиц, как травили их хлоразином и как те погибли. Он вновь и вновь прокручивал в голове те со- бытия . Он что-то упустил. И это не давало ему покоя. Он задумался об этом еще в Пидмонте, но потом переживания как-то забылись и вновь вернулись, когда Холл рассказывал о пациентах на полуденном совещании. Холл что-то упомянул, какой-то факт, связанный с птицами. Но что именно? Какие именно слова вызвали эту ассоциацию? Стоун покачал головой. Он никак не мог вспомнить. Зацепки, логичные заклю- чения, разгадки - все хранилось у него в голове, но он не мог вытащить их на- ружу. Он сжал голову руками, проклиная свой мозг за упрямство. Как многие другие умные люди, Стоун относился к собственному мозгу с опре- деленной толикой настороженности; мозг - машина точная и умелая, но довольно импульсивная. Его не удивляло, когда порой эта машина давала сбой, хотя боял- ся и ненавидел такие мгновения. Порой, когда его одолевали мрачные раздумья, Стоун подвергал сомнению практическую ценность мыслительных процессов. Иногда он завидовал лабораторным крысам; до чего же примитивен их разум. Они даже помыслить не могли об уничтожении всего своего вида; этим мог похвастать один лишь род человеческий.
Стоун частенько повторял, что человеческий интеллект приносит больше про- блем, чем пользы. Он разрушает, а не созидает, сбивает с толку, а не объясня- ет , скорее разочаровывает, чем удовлетворяет, приносит зло, а не добродетель. Иногда Стоун сравнивал человека и его огромный мозг с динозаврами. Даже школьники знали, что динозавры переросли самих себя, доросли до таких разме- ров , что не смогли выжить. Никто не задумывался, что человеческий мозг, слож- нейшая структура во всей известной Вселенной, требующий от организма столько ресурсов, приведет к его вымиранию. Уже сейчас мозг потребляет не меньше четверти всей крови нашего организма. Четверть всей крови, которую качает сердце, поступает в мозг - орган, на ко- торый приходится лишь малая часть от общей массы тела. А если в будущем мозг только увеличится в размерах, возможно, он станет потреблять еще больше - быть может, настолько, что захватит власть над своим хозяином и покончит с телом, которое служит ему переносчиком. Возможно, в своей безграничной одаренности они найдут способ уничтожить се- бя и друг друга. Иногда, во время заседаний Госдепартамента или Министерства обороны, окидывая взглядом окружающих, он видел не людей, а серые изощренные мозги. Ни плоти, ни крови, ни рук, ни глаз, ни пальцев. Ни ртов, ни половых органов - все это им ни к чему. Просто мозги. Мозги сидят на совещаниях и решают, как им перехитрить другие мозги. Глупость какая. Он помотал головой, подумав, что становится похож на Ливитта - теперь и ему в голову лезут дикие мысли. Тем не менее, в мыслях Стоуна прослеживалась определенная логика. Если дей- ствительно бояться и ненавидеть свой мозг, то однажды придет мысль его унич- тожить . И свой собственный мозг, и чужие. - Я просто устал, - произнес он вслух и взглянул на настенные часы: без двадцати двенадцать - вот-вот начнется полуночное собрание. Полуночное совещание Они собрались в том же помещении, что и в прошлый раз. Стоун окинул взгля- дом коллег и понял, что все устали. Никто, включая его самого, не выспался. - Мы взялись за дело слишком рьяно, - сказал он. - Не стоило работать круг- лыми сутками. Уставший человек склонен допускать ошибки. Утомление нарушает как мыслительный процесс, так и координацию. Мы можем все испортить из-за проблем с концентрацией и вниманием. Начнем выдвигать неверные предположения и делать неправильные выводы. Этого нельзя допустить. Команда пришла к соглашению отдыхать не менее шести часов в сутки. Эти сро- ки показались всем вполне разумными, ведь вероятность заражения из Пидмонта больше не представляла проблемы: город был уничтожен атомной бомбой. Возможно, ученые еще долго находились бы в неведении, если бы не Ливитт: именно он предложил зарегистрировать кодовое наименование нового организма. Все с ним согласились. В углу комнаты стоял телетайп шифровальной связи, который целыми днями шум- но печатал поступающие извне материалы. Машина могла не только принимать дан- ные, но еще и отправлять их: передаваемый материал набирался строчными буква- ми, а полученный - заглавными. Однако с момента прибытия на Уровень № 5 никто из них не утруждал себя чи- тать полученные сообщения. Все были слишком заняты, чтобы тратить время на дежурные военные депеши, которые никак не касались дел «Лесного пожара». Од- нако из-за того, что база была внесена в список подстанций сети «Кулер» (про-
званная некими шутниками «Двадцаткой лучших»), сообщения туда все-таки прихо- дили. Эти подстанции представляли собой двадцать важнейших стратегических объектов страны и были напрямую связаны с подвалом Белого дома. Кроме «Лесно- го пожара» в их число входили база Ванденберг, мыс Кеннеди, Командование воз- душно-космической обороны Северной Америки, база ВВС «Райт-Паттерсон», Форт- Детрик и база на Вирджинии-Ки. Стоун подошел к телетайпу и ввел сообщение, сразу же перенаправленное ЭВМ на Центральную станцию кодирования, которая проверяла и присваивала индекс всем проектам, включенным в систему «Кулер». открыть линию передачи ПРИНЯТО ПОДТВЕРЖДАЮ ОТКУДА стоун проект «лесной пожар» КУДА центральная станция кодирования ПРИНЯТО ЦЕНТРАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ КОДИРОВАНИЯ Передаю сообщение ОТПРАВИТЬ СООБЩЕНИЕ выделен внеземной организм занесенный на землю спутником скуп семь запраши- ваю кодовое наименование конец сообщения СООБЩЕНИЕ ПЕРЕДАНО Последовала долгая пауза. Телетайп гудел и щелкал, но ничего не печатал. Затем выплюнул длинный рулон бумаги: ПОЛУЧЕНО СООБЩЕНИЕ ОТ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТАНЦИИ КОДИРОВАНИЯ ПРИНЯТО ВЫДЕЛЕН НОВЫЙ ОРГАНИЗМ ПОЖАЛУЙСТА ОПИШИТЕ ТОЧНЕЕ КОНЕЦ СООБЩЕНИЯ Стоун нахмурился: - Мы же сами пока ничего особо не знаем. Однако телетайп был крайне нетерпелив: ЖДЕМ ОТВЕТА ЦЕНТРАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ КОДИРОВАНИЯ Стоун обдумал ответ и напечатал: сообщение для центральной станции кодирования на данный момент описать точнее не представляется возможным предварительная классификация бактериальный штамм конец сообщения ПОЛУЧЕНО СООБЩЕНИЕ ОТ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТАНЦИИ КОДИРОВАНИЯ ПРИНЯТА ЗАЯВКА НА КЛАССИФИКАЦИЮ БАКТЕРИИ ОТКРЫТА НОВАЯ КАТЕГОРИЯ В СООТВЕТСТВИИ С МКБ КОДОВОЕ НАЗВАНИЕ АНДРОМЕДА ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ «ШТАММ АНДРОМЕДА» ПОДАН В СПИСОК МКБ ПОД НОМЕРОМ 053.9 [НЕОПРЕДЕЛЕННЫЙ ОРГАНИЗМ] ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ НОМЕР Е866 [АВИАЦИОННОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ]
СОГЛАСНО НАИБОЛЕЕ БЛИЗКОЙ УСТАНОВЛЕННОЙ КАТЕГОРИИ - Кажется, мы не попадаем под установленные категории, - улыбнулся Стоун. наименование штамм андромеда принято конец сообщения СООБЩЕНИЕ ПЕРЕДАНО - Ну вот и все г - сказал Стоун. Бертон тем временем просматривал пачку бумах1 за телетайпом. Он печатал со- общения на длинном бумажном рулоне, который постепенно выдвигался в стоящий рядом ящик. Там накопились десятки метров рулона, которые никто не читал. Он молча прочитал одно из сообщений, оторвал его и протянул Стоуну. 1134/443/КК/И-У/9 ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ ВСЕМ СТАНЦИЯМ КЛАССИФИКАЦИЯ СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО СЕГОДНЯ ПРЕЗИДЕНТ И СНБ-КОБРА ПОЛУЧИЛИ ЗАПРОС НА ВЫПОЛНЕНИЕ ДИРЕКТИВЫ 7-12 ОТПРАВИТЕЛЬ ВАНДЕНБЕРГ / «ЛЕСНОЙ ПОЖАР» УДОСТОВЕРЕНИЕ НАСА / ВВМВ США ПОЛНОМОЧНЫЙ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ МЕНЧИК АРТУР МАЙОР США НА ЗАКРЫТОМ ЗАСЕДАНИИ НАСТОЯЩАЯ ДИРЕКТИВА В ДЕЙСТВИЕ НЕ ПРИВЕДЕНА ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ОТЛОЖЕНО В СРОКИ ОТ ДВАДЦАТИ ЧЕТЫРЕХ ЧАСОВ ДО СОРОКА ВОСЬМИ ЧАСОВ РЕШИТЬ ВОПРОС К ЭТОМУ СРОКУ РЕЗЕРВНЫЙ ПЛАН РАЗВЕРТЫВАНИЕ ВОЙСК СОГЛАСНО ДИРЕКТИВЕ УВЕДОМЛЕНИЕ О ПОЛУЧЕНИИ ИНФОРМАЦИИ НЕ ТРЕБУЕТСЯ КОНЕЦ СООБЩЕНИЯ ВСЕМ СТАНЦИЯМ КЛАССИФИКАЦИЯ СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО КОНЕЦ ПЕРЕДАЧИ Все члены команды в недоумении уставились на сообщение. В комнате воцари- лось молчание. Наконец Стоун провел пальцами по верхнему углу листа и тихо произнес: - Код 443. Сообщение пришло по многоузловой защищенной сети связи. - На этом устройстве нет звонка, - заметил Ливитт. - Он установлен только на первом уровне, в пятом секторе. Но они должны были сразу нас оповестить... - Вызовите их по внутренней связи, - попросил Стоун. • * * Десять минут спустя напуганный капитан Моррис соединил Стоуна с Робертсоном - руководителем научно-консультативного комитета президента. Стоун несколько минут беседовал с Робертсоном, который выразил крайнее
удивление, что «Лесной пожар» так долго не выходил на связь. Затем они пере- шли к бурному обсуждению решения президента не приводить в действие Директиву 7-12. - Президент не доверяет ученым, - рассказывал Робертсон. - Они ему не по душе. - Так постарайтесь, чтобы было наоборот, это ваша работа, которую вы не вы- полняете . - Джереми... - Источника заражения всего два, - продолжал Стоун, - Пидмонт и это соору- жение . Наша база хорошо защищена, а вот Пидмонт... - Джереми, я согласен, что бомбу следовало взорвать. - Так сделайте уже что-нибудь, проходу ему не давайте. Пусть разрешит семь- двенадцать как можно быстрее. Надеюсь, еще не слишком поздно. Робертсон пообещал сделать все, что в его силах, и перезвонить. Прежде чем повесить трубку, он спросил: - Кстати говоря, а что вы думаете по поводу «Призрака»? - Что? - «Призрака», который разбился в Юте. Члены команды «Лесного пожара» на долю секунды растерялись, но затем сооб- разили , что пропустили еще одно важное сообщение. - Обычный тренировочный полет. Но реактивный самолет отклонился от маршрута и залетел в закрытую зону. Настоящая загадка. - Есть еще данные? - Пилот успел доложить, что воздушный шланг рассыпался - возможно, от виб- рации. Чудные слова. - Словно он бредил? - спросил Стоун. - Именно, - ответил Робертсон. - Специалисты уже выехали на место крушения? - Да, мы ждем от них хоть каких-нибудь сведений. Они уже должны отчитаться. - Держите нас в курсе, - сказал Стоун и вдруг задумался. - Если в силу вступила директива семь-одиннадцать, значит, вы развернули войска в области Пидмонта? - Да, Национальную гвардию. - Черт, какие же вы глупцы! - воскликнул Стоун. - Послушайте, Джереми, я полностью с вами согласен... - Когда люди начнут погибать, я хочу знать, во сколько и как именно. И в особенности где. Ветер преимущественно восточный. Как только услышите про смертельные случаи к западу от Пидмонта... - Я сразу позвоню, Джереми, - ответил Робертсон. Разговор закончился, и команда вышла из конференц-зала. Только Холл нена- долго задержался, вытащив несколько рулонов бумаги из ящика. В большинстве своем он ничего не понял - для него это было всего лишь бессмысленное нагро- мождение кодированных сообщений. Спустя какое-то время он сдался, не успев добраться до перепечатанной новости о необычной смерти полицейского Мартина Уиллиса из дорожного патруля штата Аризона. ДЕНЬ 4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ Анализы В связи с новыми обстоятельствами результаты спектрометрии и аминокислотно- го анализа, ранее не представлявшие большого интереса, внезапно приобрели ог- ромную важность. Ученые надеялись, что эти данные, хотя бы приблизительно,
подскажут, существует ли между «Андромедой» и земными организмами хоть какая- нибудь связь. Ливитт и Бертон мигом приступили к изучению цифр, распечатанных на зеленой бумаге: ДАННЫЕ МАСС - СПЕКТРОМЕТРИИ ПЕЧАТЬ ПРОЦЕНТНОЕ СООТНОШЕНИЕ ОБРАЗЕЦ № 1 - ОБЪЕКТ ЧЕРНОГО ЦВЕТА НЕИЗВЕСТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Н НЕ 21.07 0 LI BE В С N О F 0 0 0 54.90 0 18.00 0 NA MG AL SI P S CL 0 0 0 00.20-01.01 0 К СА SC TI V CR MN FE СО N1 0 0 0 CU ZN GA GE AS SE BR - 0 0 0 00.34 0 НУЛЕВОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ОБРАЗЦА № 2 - ОБЪЕКТ ЗЕЛЕНОГО ЦВЕТА НЕИЗВЕСТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Н НЕ27.00 0 LI BE В С N О F 0 0 0 45.00 05.00 23.00 0 НУЛЕВОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ КОНЕЦ ПЕЧАТИ КОНЕЦ ПРОГРАММЫ - СТОП Картина была вполне наглядна. Черная порода содержала водород, углерод и кислород, значительное количество серы, кремния и селена, а также следы не- скольких других элементов. В состав зеленого пятна, напротив, входили только водород, углерод, азот и кислород - и больше ничего. Мужчин немного смутил схожий химический состав породы и пятна, несмотря на наличие азота в зеленом образце и его отсутствие в песчинке. Вывод был очевиден: «черная песчинка» и не песчинка вовсе, а некое вещест- во , по составу схожее с земной органикой и напоминающее пластик. Зеленое пятно, предположительно живое, состояло из различных элементов при- мерно в тех же пропорциях, что и земные организмы. На Земле эти четыре эле- мента - водород, углерод, азот и кислород - составляют до 99 % всех элементов в живых организмах. Ученых воодушевили полученные результаты: они указывали на сходство между зеленым пятном и земными организмами. Однако все их надежды мигом угасли, ко- гда они увидели показатели аминокислотного анализа: АМИНОКИСЛОТНЫЙ АНАЛИЗ ПЕЧАТЬ ОБРАЗЕЦ № 1 - ОБЪЕКТ ЧЕРНОГО ЦВЕТА НЕИЗВЕСТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ОБРАЗЕЦ № 2 - ОБЪЕКТ ЗЕЛЕНОГО ЦВЕТА НЕИЗВЕСТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
ОБРАЗЕЦ № 1 ОБРАЗЕЦ № 2 НЕЙТРАЛЬНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ ГЛИЦИН АЛАНИИ ВАЛИН ИЗОЛЕЙЦИН СЕРИИ ТРЕОНИН ЛЕЙЦИН АРОМАТИЧЕСКИЕ АМИНОКИСЛОТЫ ФЕНИЛАЛАНИН ТИРОЗИН ТРИПТОФАН СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ АМИНОКИСЛОТЫ ЦИСТИН ЦИСТЕИН МЕТИОНИН АМИНОКИСЛОТЫ СО ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРОЙ ПРОЛИН ГИДРОКСИПРОЛИН ДИКАРБОНОВЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ АСПАРАГИНОВАЯ КИСЛОТА ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА ОСНОВНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ гистидин АРГИНИН ЛИЗИН ГИДРОКСИЛИЗИН 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ АМИНОКИСЛОТ 00.00 00.00 КОНЕЦ ПЕЧАТИ КОНЕЦ ПРОГРАММЫ - СТОП - Боже, - вымолвил Ливитт, просматривая лист бумаги. - Вы только посмотри- те . - Ни аминокислот, - ответил Бертон, - ни белков. - Безбелковая жизнь, - Ливитт покачал головой; судя по всему, подтвержда-
лись все его худшие опасения. Земные организмы смогли эволюционировать благодаря возможности осуществле- ния биохимических реакций на малых пространствах с помощью белковых фермен- тов . Современные ученые научились воспроизводить подобные реакции, но только по отдельности. В живых клетках все иначе. Там, на крохотном отрезке площади, происходят взаимосвязанные реакции, которые обеспечивают клетки энергией, ростом и воз- можностью движения. Человеку не под силу воспроизвести эти реакции в перво- зданном виде, как не в силах приготовить полноценный ужин от закусок до де- серта, смешав все ингредиенты в одной посуде, и выделить из уже готового блю- да яблочный пирог или сырный соус. Осуществление сотен различных реакций в клетках возможно лишь благодаря ферментам. Каждый фермент подобен повару, ответственному за приготовление только одного блюда. Таким образом, пекарь не берется за готовку стейка, а грильщик даже не подумает использовать свое оборудование для приготовления закусок. Но ферменты нужны не только для этого. Биохимики воспроизводят химические процессы с помощью высоких температур, повышенного давления или едких кислот, но человеческий организм или отдельная клетка столь экстремальных условий, разумеется, не выдержат. Ферменты, так называемые сваты жизни, помогают хими- ческим реакциям протекать при обычной температуре тела и атмосферном давле- нии. Жизнь на Земле без участия ферментов невозможно представить. Однако если иная форма жизни все же приспособилась обходиться без них, то и развивалась она по совершенно иному эволюционному пути. Следовательно, они имеют дело с абсолютно чужеродным организмом. А это, в свою очередь, означает, что на его исследование и нейтрализацию потребуется куда больше времени. * * * В морфологической лаборатории Джереми Стоун приступил к удалению крохотной пластиковой капсулы, внутри которой пряталось зеленое пятнышко. Он вставил капсулу в тиски, надежно ее зафиксировал, затем с помощью стоматологической бормашины снимал слой за слоем, пока не добрался до сердцевины. Этот деликатный процесс занял немало времени и потребовал крайней сосредо- точенности. В итоге Стоун получил пластиковую пирамидку с зеленым пятнышком на вершине. Он разжал тиски и отнес пирамидку к микротому, который с помощью вращающе- гося лезвия разрезал получившийся препарат на тончайшие круглые срезы, сразу же падающие в чашку с водой. Толщину среза проверяли, изучая свет, отражаю- щийся от ломтиков, - если он был бледно-серебристого цвета, то срез считался слишком толстым. Если же он переливался всеми цветами радуги, значит, толщина была что надо - всего несколько молекул. Именно такая толщина требовалась для изучения под электронным микроскопом. Как только Стоун нашел срез подходящего размера, он осторожно поднял его с помощью пинцета и опустил на небольшую круглую медную решетку. Затем вставил ее в металлическую заготовку, вложил в микроскоп и прочно его закрыл. Ученые «Лесного пожара» пользовались электронным микроскопом модели JJ-42 от BVJ с улучшенным определителем интенсивности света и приставкой для вывода изображения. Принцип работы электронного микроскопа по сути своей достаточно прост: он работает точно так же, как и световой микроскоп, но фокусирует не световой поток, а электронные пучки. Свет фокусируется вогнутыми линзами, а электроны - линзами магнитными. Во многих отношениях электронный микроскоп едва ли отличался от обычного телевизора, ведь изображение генерируется на телевизионном экране - облицо-
ванной поверхности, светящейся под воздействием электронов. Преимущество электронного микроскопа в сравнении со световым заключается в том, что он обеспечивает куда большее увеличение. Для выяснения причин стоит обратиться к квантовой механике и волновой теории света. Лучше всего эту теорию описал ученый Сидни Полтон, помимо работы с электронными микроскопами увлекающийся вождением на гоночных автомобилях. «Предположим, - говорил Полтон, - что перед нами дорога с крутым поворотом. Давайте представим, что по ней мчатся спортивная машина и большой грузовик. При попытке завернуть за угол грузовик вылетает с трассы; а спортивная машина легко вписывается в поворот. Почему? Спорткар легче, меньше и быстрее, благо- даря чему лучше подходит для этих целей. На крупных пологих поворотах у спорткара нет преимущества, но на крутых поворотах ему нет равных. Точно так же электронный микроскоп «вписывается в поворот» лучше, чем мик- роскоп световой. Все объекты состоят из углов и краев. Длина волны электронов меньше светового кванта. Электроны лучше «срезают углы» и быстрее «мчатся по дороге». С помощью светового микроскопа, или грузовика, удобно «ехать» только по «прямой дороге». Если продолжать аналогию в научных терминах, то под «пря- мой дорогой» подразумеваются крупные объекты с плоскими углами и плавными из- гибами: клетки и ядра. А электронный микроскоп способен проследить все второ- степенные и обходные пути, даже очертить самые маленькие структуры внутри клетки - митохондрии, рибосомы, мембраны и эндоплазматическую сеть». На практике же у электронного микроскопа также имеется несколько недостат- ков, которые едва ли не сводят на нет все его преимущества. Во-первых, из-за использования электронов внутри микроскопа требуется использовать вакуум. Иными словами, в нем не получится исследовать живые существа. Но самый серьезный недостаток таится в размере срезов, необходимых для ра- боты, - они должны быть чрезвычайно тонкими, что мешает правильному трехмер- ному представлению об изучаемом объекте. На это Полтон также приводил простую аналогию: «Предположим, что вы разрезали напополам автомобиль посередине. В таком случае вы можете представить его полную, «целую», структуру. Но если вы отре- жете от автомобиля очень тонкий срез, да еще и под нестандартным углом, вряд ли у вас получится воссоздать в уме правильный облик машины. В ваш срез может попасть кусок бампера, резиновая шина и стекло. Вот и попробуйте угадать фор- му и функцию всей конструкции». Стоун держал в уме все эти недостатки, когда закладывал металлическую заго- товку в микроскоп и запускал вакуумный насос. Однако ему пришлось закрыть на них глаза, потому что выбора у него не было. Несмотря на все вышеперечислен- ные ограничения, электронный микроскоп был для них единственным доступным и достаточно мощным инструментом. Он выключил в комнате свет и запустил пучок электронов. Несколько мгновений на регулировку аппарата - и изображение обрело четкость и заполнило экран зе- леным и черным цветом. Это было невероятно. Джереми Стоун смотрел на новый организм. Он состоял из огромного количества идеальных объединенных друг с другом шестиугольников. Внутри все шестиуголь- ники делились на клинья, каждый из которых совпадал с центром конструкции. Вид этого организма поражал своей математической точностью, которую не встре- тить в обычной жизни. Он походил на кристалл. Стоун улыбнулся: Ливитт точно будет доволен. Он любил потрясающие, умопо- мрачительные вещи и часто предполагал, что внеземная жизнь может быть основа- на на кристаллической основе, что в ней можно проследить некий порядок. Он решил позвать Ливитта.
Предварительный набросок гексагональной формы «Андромеды». Автор - Джереми Стоун. Рисунок любезно предоставлен учеными проекта «Лесной пожар». • * * Ливитт сразу с порога выпалил: - Вот и ответ. - Что? - Мы поняли, как функционирует этот организм. Мы получили результаты спек- трометрии и аминокислотного анализа. - И? - Он состоит из водорода, углерода, кислорода и азота. Но нет аминокислот. Вообще ни следа. Значит, в нем нет ни белков, ни ферментов в привычном нам понимании. Я все думал, возможно ли существование безбелковой формы жизни. Вот я и получил ответ. - Кристаллическая структура? - Судя по всему, - Ливитт изучал данные на экране. - В трехмерном изображе- нии она, скорее всего, будет иметь форму шестиугольной плитки. Восьмиуголь- ник , каждая сторона которого представляет собой шестиугольник. А внутри - объединенные в центре клиновидные отсеки. - Которые вполне могут служить для разделения биохимических функций. - Согласен, - Ливитт вдруг нахмурился - В чем дело? Ливитт пытался что-то вспомнить, но что именно? Сон - о доме и городе. Мгновение спустя воспоминания о сне обрели очертания. Дом и город. Дом суще- ствует сам по себе, но также является частью города. Он все вспомнил. - Знаете, - сказал он, - интересно, как эти шестиугольники взаимодействуют друг с другом? - Вы считаете, не часть ли это большего организма? - Совершенно верно. Самодостаточна ли эта единица как бактерия или же она - часть более крупного органа, а то и целого организма? В конце концов, сможете ли вы узнать орган по отдельно взятой клетке печени? Нет. Или что нам толку с одной мозговой клетки без самого мозга? Стоун долго не отрывал взгляда от экрана. - Какая занятная аналогия. Но ведь печень, в отличие от мозга, способна ре- генерировать .
- «Теория посланника», - улыбнулся Ливитт. - Любопытно, - пробормотал Стоун. «Теорию посланника» изложил инженер-связист Джон Р. Сэмюеле на Пятой еже- годной конференции по астронавтике и коммуникациям. Он рассмотрел несколько гипотез о том, как именно инопланетная цивилизация может выйти на связь с другими жителями Вселенной. Он утверждал, что даже самые передовые способы связи, которыми мы владеем, не отвечают необходимым требованиям, в отличие от других более развитых цивилизаций. «Допустим, некая внеземная цивилизация захочет прозондировать Вселенную. Предположим, они пожелают «выйти в свет» и сообщить об этом на всю галактику. Они готовы делиться информацией, объявить о своем существовании. Что лучше всего подойдет для этих целей? Радио? Вряд ли - слишком медленное, слишком дорогостоящее, а сигнал слабый. Даже самый мощный сигнал ослабевает через не- сколько миллиардов километров. Телевидение еще хуже. Передача световых лучей стоит куда дороже. Даже если уничтожать звезды и солнца, чтобы заявить о се- бе, это обойдется в баснословную сумму. Помимо огромных затрат, все эти методы страдают характерным для любого из- лучения недостатком: уменьшением мощности сигнала по мере увеличения расстоя- ния. Лампочка, нестерпимо яркая на расстоянии трех метров, будет хорошо за- метна в пределах трех сотен метров и едва видима за пятнадцать километров. Но ее будет невозможно разглядеть на расстоянии в миллионы километров. Энергия излучения затухает пропорционально четвертой степени радиуса. Простой, но не- победимый закон физики. Так что для передачи сигнала придется использовать не физику, а биологию. Создать систему связи, которая не только не ослабевает с расстоянием, но и остается такой же мощной даже в миллионах километров, словно находится рядом с источником. Иными словами, создать дешевый и самовоспроизводящийся в огромных количест- вах организм, который и послужит транспортным средством для сообщения. Соз- дать за несколько долларов триллион таких организмов и отправить их во всех направлениях в космос. Эти живучие и неприхотливые паразиты, устойчивые к су- ровым условиям космоса, будут расти, воспроизводиться и делиться. Спустя не- сколько лет вся галактика будет заполнена бесчисленным количеством этих орга- низмов, ожидающих встречи с разумной жизнью. А что произойдет, когда они добьются своего? Каждое отдельное существо по- тенциально может развиться в полноценный орган или организм. Как только они вступят в контакт с ранее неизвестным представителем жизни, они превратятся в окончательный в своей форме коммуникационный механизм. Можно сказать, что это своего рода распространение миллиарда клеток мозга, каждая из которых при оп- ределенных обстоятельствах способна превратиться в целый мозг. Этот выросший мозг и наладит связь с новой цивилизацией, сообщив ей о существовании других форм жизни и способах с ней связаться». Ученые-практики подняли Сэмюелса и его теорию на смех, но сейчас ее нельзя было просто так сбрасывать со счетов. - Как вы считаете, он уже превращается в какое-то устройство связи? - спро- сил Стоун. - Возможно, нам подскажут посевы культур, - ответил Ливитт. - Или рентгеноструктурный анализ, - предположил Стоун. - Сейчас попробуем. * * * На Уровне № 5 хранилось оборудование для рентгеновской кристаллографии, хо- тя во время проектировки «Лесного пожара» не обошлось без жарких дискуссий о необходимости этой установки. Рентгеновская кристаллография - самый совершен- ный, сложный и дорогостоящий метод структурного анализа в современной биоло- гии. По принципу работы он слегка напоминает электронную микроскопию, но
представляет собой следующий этап развития данной технологии. Этот метод куда чувствительнее и информативнее, но занимает больше времени, требует новейшего оборудования и привлечения дополнительного персонала. Биолог Р. А. Янек как-то отметил: «Прогресс обходится нам все дороже». Лю- бая аппаратура, позволяющая людям видеть лучше, увеличивается в цене быстрее ее разрешающей способности. Этот неопровержимый факт впервые обнаружили ас- трономы, с горечью осознавшие, что создание зеркала для телескопа толщиной в пять метров дороже, чем для такого же, но двухметрового зеркала. Эти же слова прекрасно подходят и для биологии. К примеру, световой микро- скоп - это небольшое устройство, которое можно без проблем перетаскивать од- ной рукой. Он позволяет спокойно изучить клетку и стоит около тысячи долла- ров. С помощью электронного микроскопа можно хорошо рассмотреть мелкие внутри- клеточные структуры. Но этот громоздкий аппарат обойдется уже в сто тысяч долларов. Рентгеновская кристаллография позволяет исследовать даже отдельные молеку- лы. Этот метод, бесспорно, считается лучшим из всего, что может предложить наука. Но само это устройство, размерами превышающее автомобиль, а то и целую комнату, требует огромного штата специально обученных операторов, а также ЭВМ для интерпретации результатов. Проблема в том, что данный метод не создает прямого визуального изображения изучаемого объекта. Можно сказать, что эта установка даже не является микро- скопом как таковым, и работает она иначе, чем световой или электронный микро- скоп. Вместо изображения она выводит на фотопластину дифракционную картину - до- вольно загадочный геометрический узор, состоящий из точек. И уже ЭВМ на осно- вании полученных данных выдает предполагаемую структуру изучаемого объекта. Несмотря на старомодное название, это относительно новая наука. Сами кри- сталлы уже давно не в ходу; а термин «рентгеновская кристаллография» восходит к тем временам, когда их еще использовали в качестве объектов исследования. Правильная структура кристаллов облегчает анализ узора точек, образовавшегося в результате прохождения рентгеновских лучей через кристалл. Однако в послед- нее время рентгеновские лучи стали использовать для изучения самых разных объектов. ЭВМ «считывает» фотопластину, измеряет все углы и определяет форму объекта, который оставил это отражение. ЭВМ, установленная в «Лесном пожаре», выполняла бесконечное множество уто- мительных вычислений. Если бы выполнение этой задачи возложили на людей, она заняла бы годы, возможно столетия. ЭВМ было достаточно нескольких секунд. • * * - Как вы себя чувствуете, мистер Джексон? Старик моргнул и уставился на облаченного в пластиковый костюм Холла. - Неплохо. Не отлично, но сойдет. И криво усмехнулся. - Вы не против поговорить? - О чем? - Про Пидмонт. - А что с ним? - о том вечере, - уточнил Холл. - Когда все произошло. - Ну, давайте. Я-то всю жизнь в Пидмонте прожил. И в Лос-Анджелес ездил, и даже во Фриско заезжал. На востоке бывал, в Сент-Луисе, но это уж совсем на краю мира. Но Пидмонт - мой дом родной. Вот что я тебе скажу... - Расскажите, что произошло в тот вечер, - повторил Холл. Старик замолк и отвернулся. - Не хочу вспоминать, - признался он.
- Придется. - Нет. Он молчал еще несколько секунд, затем повернулся к Холлу. - Все умерли? - Не все. Вот еще один выживший, - Холл кивнул в сторону детской кроватки рядом с Джексоном. - А кто там? - старик уставился на сверток. - Ребенок. - Ребенок? Должно быть, Риттеров. Джейми Риттер. Совсем кроха. - Месяца два от роду. - Ага, он самый. Бесенок малолетний. Весь в отца. Старший Риттер тоже любил устраивать концерты, вот и пацан орал с утра до ночи. Они даже окна из-за не- го не открывали. - Вы не замечали в Джейми чего-нибудь необычного? - Нет. Здоров, что твой буйвол, только вопить горазд. Он и в тот вечер орал, чертенок, дай-то бог. - Какой вечер? - Да в тот, когда Чарли Томас притащил эту клятую штуку. Мы все ее видели. Сияющая звезда упала к северу от города. Все переполошились, а Чарли Томас поехал ее искать. Он вернулся минут через двадцать и привез ее в кузове сво- его «Форда». Новенький-то совсем «фордик». Больно уж он им гордился. - А что произошло дальше? - Мы все собрались вокруг поглазеть. Порешили на том, что это спутник из космоса. Одной лишь Энни взбрело в голову, что это корабль с Марса, но у дев- ки мозгов, почитай, совсем нет, вот и заносит ее порой не туда. Мы-то сообра- зили , что не с Марса эта штука, скорее с мыса Канаверал. Слыхал, поди, оттуда из Флориды ракеты запускают? - Да. Продолжайте. - Ну, мы, конечно, все хорошенько обдумали, а дальше-то что делать? В Пид- монте сроду ничего подобного не случалось. Не, было дело, однажды турист уст- роил пальбу в мотеле «Вождь команчей», но это еще когда было, в году этак со- рок восьмом, да и то он просто слегка перебрал. Беда у него случилась: дев- чонка бросила, когда тот в Германии служил или где там. Мы-то обиду не держа- ли, с кем не бывает. Но с тех пор тишина да гладь. Тихий у нас городок. По- этому мы здесь и живем. - Что вы сделали с капсулой? - А мы понятия не имели, чего с ней делать. Эл предлагал ее вскрыть, но мы- то догадались, что не стоит, вдруг там разная научная ерунда внутри хранится. Сидим мы, значит, кумекаем, куда ее теперь, как Чарли, который капсулу эту и привез, надумал ее доку показать. Доктору Бенедикту, врачу местному. Он всех в округе лечит, даже индейцев. Но мужик-то он всяко славный, да и где только не учился - вся стена дипломами увешана. Мы надеялись, что уж док Бенедикт разберется, чего дальше делать, вот и снесли ее к нему домой. - А затем? - Старик док... хотя какой из него старик... внимательно ее осмотрел, словно пациента. Ну и выдал, что штуковина эта из космоса будет, может, наша, а мо- жет даже и не наша. Сказал, что обо всем позаботится, обзвонит кого нужно и скажет нам, что да как через часок-другой. Док частенько в покер по понедель- никам играл с Чарли, Элом и Хербом Джонстоуном у того дома. Вот мы и решили, что они что-нибудь да надумают. Там уже к ужину дело шло, проголодался народ- то, поэтому все оставили на дока. - Во сколько это было? - Плюс-минус полвосьмого. - Что Бенедикт сделал с капсулой?
- Забрал к себе домой. Больше эту штуку никто не видел. Все началось часов в восемь, в полдевятого. Мы с Элом в это время на заправке лясы точили, он в ночную смену только заступил. Холодина стояла жуткая, но мне нужно было от боли отвлечься. Подумывал еще содовой взять, чтобы аспирин запить. Жажда меня мучила после «Стерно». - Вы в тот день пили «Стерно»? - Ага , глотнул немного часов в шесть. - Как вы себя чувствовали? - Ну , когда с Элом сидел, то нормально. Голова малость кружилась, да желу- док побаливал, но в целом прилично. Сидим мы, значит, с Элом, а он вдруг как заголосит: «Боже мой, голова!» Выбежал из бензоколонки, да там и упал прямо посреди улицы. Я и понятия не имел, что мне делать. Подумал, может, его удар какой хватил - но парень-то молодой, рано ему еще. Вышел к нему, да только он уже мертвый был. А затем... остальные повылазили. Сдается, первой вышла миссис Лэнгдон, за ней следом вдова Лэнгдон. А там и остальные пошли, всех не упом- нить . Просто выбежали на улицу, хвать рукой за грудь - и падают замертво. Ни- кто не поднялся, и слова даже не подал. - Что же вы подумали? - Да я уже знать не знал, чего думать. Чертовщина какая-то. Напугался я знатно, чего уж скрывать. Пытался сохранять спокойствие, но куда там: сердце, и без того старое, как заколотилось, грудь всю сдавило. Страху я натерпелся - а как иначе, когда все кругом помирают? Но тут услышал ребячий плач - и по- нял, что не я один такой остался. А потом увидел Генерала. - Генерала? - А, это мы его так прозвали. Никакой он не генерал, просто воевал в свое время, ему дай только волю вспомнить про былые деньки. Он меня постарше бу- дет . Славный дед. Питер Арнольд. Крепкий как кремень, и всю жизнь таким был. Он стоял на крыльце в военной форме. Уже стемнело, но тут луна вышла, вот он меня и заметил: «Питер, ты ли это?» - спросил он. Тезки мы с ним, понимаешь. Я-то ему ответил, а он продолжает: «Что, черт возьми, происходит? Япошки, верно, напали?» Я понять не могу, что за ерунду он несет, но он никак не уни- мался: «Видать, япошки по нашу душу явились». Я его спросил: «Питер, ты что, рехнулся?» А он ответил, что нехорошо ему, и зашел внутрь. Но он как пить дать рехнулся, потому что мигом с собой кончил. Да и остальные все тоже рех- нулись . Словно массовое помутнение. - С чего вы так решили? - Да кто ж в своем уме-то будет себя сжигать или топиться? Все жители наше- го городка были славными, нормальными людьми. Пока с ума не посходили. - Что вы сделали дальше? - Решил было, что мне кошмар снится. Ну, перебрал слегка. Пошел домой и лег в постель. Надеялся, что утром полегчает. Вот только около десяти вечера ус- лышал, как заехала машина, и вышел на улицу. В фургоне сидели два парня. Только я к ним подошел, как они тоже, черт побери, упали замертво. Ничего страшнее я в жизни не видывал. Хотя странно... - Что именно? - За весь вечер это была всего лишь вторая машина, которая проезжала мимо. Обычно-то их много бывает. - Значит, была еще одна машина? - Ага. Уиллис из дорожного патруля. Он проехал мимо примерно за полминуты до того, как все началось. Но он не остановился, бывает порой такое. Опазды- вал, поди, куда-нибудь, он ведь по графику работает. Джексон вздохнул и уронил голову на подушку. - А теперь, если не возражаешь, я бы слегка соснул. Больше-то и добавить нечего.
С этими словами он закрыл глаза. Холл вернулся в лабораторию по туннелю и, не отрывая взгляда от Джексона и младенца, просидел так много времени. Топика Ангар был огромным, размером с целое футбольное поле, однако внутри разме- щалось всего несколько столов. Эхом разносились голоса перекликающихся между собой техников, которые раскладывали искореженные обломки «Призрака» в том же порядке, в каком их нашли в песке. После этого они приступят к их тщательному изучению. Уставший майор Менчик наблюдал за их работой с осоловелым взглядом, стоя в углу с чашкой кофе в руках. Развернувшаяся перед ним картина отдавала каким- то сюрреализмом: десяток мужчин в длинном, размалеванном известкой помещении в Топике восстанавливали место крушения. К нему подбежал один из биофизиков с прозрачным полиэтиленовым пакетом в руках и помахал им перед носом у Менчика. - Только что получили из лаборатории, - отчитался он. - и что это? - Ни за что не угадаете, - глаза ученого блестели от возбуждения. «Нет так нет», - с раздражением подумал Менчик. Но вслух спросил только: - Так что это? - Деполимеризованный полимер, - биохимик даже причмокнул губами. - Только из лаборатории. - Что еще за полимер? Полимер - многократно повторяющаяся молекула, состоящая из тысяч одинаковых частиц, нечто вроде домино. Большинство пластмассовых, нейлоновых, вискозных вещей, клетчатка и даже гликоген печени - все это полимеры. - Пластик, из которого был создан воздушный шланг «Призрака». И лицевая маска пилота. По крайней мере, мы так считаем. Менчик нахмурился и внимательно изучил черный порошок в мешке. - Пластик? - Именно. Полимер деполимеризовался, разрушился. Но не от вибрации. Мы по- дозреваем воздействие некоего биологического агента. Менчик постепенно начал понимать. - Хотите сказать, что-то уничтожило пластик? - Да, можно и так выразиться, - ответил ученый. - Хотя это, конечно, черес- чур упрощенное объяснение... - Как же так вышло? Биохимик пожал плечами. - Какая-то химическая реакция. Кислота, высокая температура или... - Или? - Возможно, какой-нибудь микроорганизм. Если бы в мире существовал орга- низм, разрушающий пластик. Если вы понимаете, к чему я клоню. - Кажется, - ответил Менчик, - еще как понимаю. Он вышел из ангара и направился к телеграфному аппарату, расположенному в другой части здания. Он передал сообщение команде «Лесного пожара» и заодно спросил: - Ответа не было? - Откуда, сэр? - растерялся телеграфист. - Из «Лесного пожара», - сказал Менчик. Его поразило, что никто до сих пор не отреагировал на крушение «Призрака». Эти два происшествия определенно свя- заны друг с другом. - «Лесной пожар», сэр? - телеграфист никак не мог понять, что он от него требует.
Менчик протер глаза. Усталость все-таки дает о себе знать: ему следует дер- жать рот на замке. - Не обращайте внимания, - ответил он. * * * После разговора со стариком Холл отправился к Бертону. Тот просматривал вчерашние срезы в секционной. - Нашли что-нибудь? - спросил Холл. - Ничего, - Бертон со вздохом оторвался от микроскопа. - Я задумался насчет помешательства, - начал Холл. - Разговор с Джексоном навел меня на мысль. Большинство жителей Пидмонта сошли с ума - по крайней мере, покончили жизнь самоубийством - за один вечер. И почти все были пожилы- ми людьми. Бертон нахмурился. - К чему вы ведете? - У стариков вроде Джексона всегда имеются хронические заболевания. Орга- низм страдает по-разному. У кого-то проблемы с легкими, у кого-то - с серд- цем . Патология печени, атеросклероз сосудов. - И это меняет течение заболевания? - Возможно. Я все думаю, что может так быстро свести человека с ума? Бертон молча покачал головой. - Еще кое-что, - вспомнил Холл. - Джексон сказал, что один из умерших перед смертью вскрикнул: «Боже, моя голова!» - Прямо перед гибелью? - Бертон уставился в одну точку. - Именно. - Кровоизлияние? Холл кивнул. - Вполне логично. В любом случае, не помешает проверить. Если штамм «Андромеда» действительно каким-то образом убивает путем крово- излияния в мозг, то это могло бы объяснить мгновенные психические отклонения. - Но мы ведь уже выяснили, что организм вызывает гибель путем свертывания... - Да, - прервал его Холл, - у большинства людей. Но не у всех. Некоторые выжили, а другие сошли с ума. Бертон покивал и внезапно пришел в возбуждение. Предположим, что организм поражает кровеносные сосуды, запуская процесс свертывания крови. Любое повре- ждение , порез, ожог стенки сосуда вызывает коагуляцию. Вокруг раны скаплива- ются тромбоциты, защищая ее и предотвращая потерю крови. Затем наступает оче- редь эритроцитов, после чего образуется фибриновый сгусток. Так должно происходить в норме. Но если повреждение обширное, если оно начинается в легких и переходит на... - Интересно, - размышлял Холл, - а не поражает ли наш организм стенки сосу- дов, запуская при этом процесс коагуляции? Но если предотвратить свертывание крови, не вызовет ли это кровоизлияние? - И безумие, - подхватил Бертон, перебирая срезы. Он нашел три мозговых среза и проверил их. Разумеется. Поразительно. Весь внутренний слой сосудов головного мозга был в зеленых вкраплениях. Бертон был уверен, что при большем увеличении они будут шести- угольной формы. Он быстро проверил остальные срезы сосудов легких, печени и селезенки. Зе- леные пятна нашлись на нескольких образцах, но нигде в таком большом количе- стве, как в сосудах головного мозга. Судя по всему, штамм «Андромеда» испытывал особое пристрастие к мозговой сосудистой системе. Сложно сказать почему, однако давно известно, что мозго- вые сосуды отличаются от других сосудов нашего организма. Например, когда ос-
тальные кровеносные сосуды расширяются или сужаются от воздействия холода или физической нагрузки, церебральные сосуды не меняются, поддерживая стабильное кровоснабжение мозга. Во время физических упражнений кровоснабжение мышечной мускулатуры может увеличиваться от пяти до двадцати раз. Однако мозг всегда работает стабильно, вне зависимости от того, сдает ли человек экзамен, рубит дрова или смотрит телевизор. Мозг получает постоянное количество крови ежеминутно, ежечасно, ежедневно. Ученые не могут объяснить, почему так происходит и как именно регулируется система кровоснабжения мозга. И все же эти данные давно подтверждены, и сосу- ды головного мозга считаются особым случаем среди остальных артерий и вен те- ла. Чем-то они все-таки отличаются - но чем именно? И вот появился организм, который поражает именно эти сосуды. Впрочем, Бертон решил, что ничего необычного в этом не было. Например, си- филис приводит к воспалению аорты - крайне специфической и своеобразной реак- ции. Паразитарная инфекция шистосомоз в зависимости от вида отдает предпочте- ние мочевому пузырю, кишечному тракту или сосудам толстой кишки. Так что по- добная специфичность не являлась чем-то особенным. - Но есть еще одна проблема, - сказал он. - Как нам доподлинно известно, у большинства людей свертывание крови начинается в легких. Предположительно, там же происходит и повреждение сосудов. В чем же отличие... Он вспомнил крыс, которым ввел антикоагулянт. Он ведь так и не вскрыл тела погибших крыс. - Боже мой, - выдавил он. Он вскрыл труп одной из крыс, которые хранились в холодильнике. Все было в крови. Он быстро вскрыл черепную коробку, обнажив мозг, - по всей поверхности виднелись участки обширного кровоизлияния. - Вот оно, - сказал Холл. - Если у живого существа нет сопутствующей патологии, оно умирает от свер- тывания крови. Но если предотвратить развитие коагуляции, «Андромеда» поража- ет церебральные сосуды, вызывая кровоизлияние. - И безумие. - Именно. - Бертон пришел в состояние крайнего возбуждения. - Но проблемы со свертыванием может вызвать любое заболевание крови - недостаток витамина К, синдром мальабсорбции, нарушение работы печени, синтеза белка. Десятки других патологий. - Которые чаще встречаются у пожилых людей, - отметил Холл. - Джексон болел чем-нибудь из этого? Холл задумался, прежде чем ответить на вопрос. - Нет. У него есть проблемы с печенью, но ничего существенного. - Вот мы и вернулись, с чего начали, - вздохнул Бертон. - Не совсем. Потому что Джексон с младенцем выжили. Насколько нам известно, у них не было кровоизлияния - и все же они остались в живых. Болезнь никак их не затронула. - К чему вы ведете? - Значит, их организм каким-то образом справился с первичным процессом вне- дрения штамма в стенки сосудов. «Андромеда» не попала ни в легкие, ни в мозг. Она вообще не проникла внутрь. - Но почему? - Выясним, когда поймем, чем связаны шестидесятидевятилетний старик с яз- вой, прикладывающийся к «Стерно», и двухмесячный младенец, - ответил Холл. - Но ведь они полные противоположности, - заметил Бертон. - Именно, - ответил Холл. Пройдет еще несколько часов, прежде чем Холл пой- мет , что Бертон уже дал ответ на его вопрос - но к тому времени будет поздно.
Оценка результатов Сэр Уинстон Черчилль однажды сказал, что «истинная гениальность заключается в способности правильно оценить недостоверную, щекотливую и противоречивую информацию». Однако, несмотря на выдающиеся способности всех до единого чле- нов команды «Лесного пожара», они, к сожалению, допустили несколько огромных ошибок. На ум сразу приходит колкая фраза Монтеня: «Люди, страдающие от сильного напряжения, совершают ошибки и обманывают сами себя». Разумеется, над учеными из «Лесного пожара» нависал огромный груз ответственности, но они понимали, что полностью ошибок не избежать, даже ожидали, что такое все-таки произой- дет. Однако они не могли даже представить значимость и невероятный размах своей ошибки. Они и понятия не имели, что их окончательная ошибка - результат цело- го десятка мелких просчетов и оплошностей. Позднее Стоун так описал их слабое место: «Мы изучали определенный вопрос. Все наши усилия были направлены на поиск лекарства от «Андромеды». Конечно, мы не забывали о том, что произошло в Пидмонте. Мы понимали, что если не дос- тигнем своей цели, то все будет напрасно - ведь в таком случае судьбу Пидмон- та повторит весь мир. Мы просто не смогли думать в другом ключе». Результаты высеянных культур только усугубили масштабы проблемы. Стоун и Ливитт высеяли тысячи культур из образцов капсулы; каждую - в раз- личных условиях атмосферы, температуры и давления. Оценку результатов возло- жили на ЭВМ. Однако аппарат, следуя заложенной программе «Рост/Трансматрица», распечатал далеко не все результаты исследования, а только самые значимые положительные и отрицательные. Показатели были готовы после первого взвешивания каждой чаш- ки Петри и отслеживания роста культуры с помощью фотоэлектрического глазка. Когда Стоун и Ливитт приступили к изучению результатов, они обнаружили не- сколько занятных закономерностей. Первая заключалась в том, что питательные среды вообще не имеют никакого значения - организм одинаково хорошо рос как на сахаре, так и на крови, шоколадном агаре, агар-агаре или даже на голом стекле. Куда больший интерес представляли условия газа и света, в которых были вы- сеяны эти культуры. Ультрафиолетовое освещение стимулировало рост при любых обстоятельствах. Полная темнота и в меньшей степени инфракрасное освещение его тормозили. Кислород подавил рост во всех культурах, углекислый газ его стимулировал. Азот не давал никакого дополнительного эффекта. Таким образом, идеальными условиями для развития «Андромеды» можно было на- звать углекислый газ, освещенный ультрафиолетом. Хуже всего штамм переносил чистый кислород и полную темноту. КУЛЬТУРА - 779.223187. «АНДРОМЕДА» СРЕДА - 779 АТМОСФЕРА - 223 ОСВЕЩЕНИЕ - С87 УФ/Н1 ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ Пример распечатки сканера фотоэлектрического глазка, с помощью которого проводилось исследование питательных средств. В круглой чашке Петри ЭВМ выде- лила наличие двух отдельных колоний. Они «считываются» в сегментах размерами 2 кв. мм и оцениваются по плотности по шкале от 1 до 9.
*™ ■■■■■■■■■■■■■■■ ■«■■■■■мимтммми» ■'■■'"■Hinim aiUHi»HiimiaiiiiiHjDGo>>«»o#tt»>«.>t*«ti#>nuiiiini»i¥iiiiuini»nunniiJu mnmiiiiiiiniiimu •• «.iiiiimiMiminimmuHiiTinm iiimninmmiim мнжмиши tomuuiiniiiiiiiniiiHiiiiiD иатишшцшо .♦.••••♦•нгззгп» ••ашгошшпштххшшв (шшшшшвтн • •••иггэгм нипщпиппщщнтппз gmiiiiiimiiu#tt>>M»»»»<tti>>f»>oitgu>tM>»»>»«>>»nnnnnrnniHHniiM»gounju »иии»щц).п1мн1нм.м .«н • inimriimmiiniiiiiD UniimilUDitmMHiH him м« И111Ш11Ш1И11111ШП ШХШШХХХХЬ*. ••••••••••»••«»••••• .1.»моДШ1Ш11НШ»П11111) 1Н»1Ш»т.ннмм и мнмнн ••••••••ШШХХШШШХШШЭ aunniiiiir«>it»»»t>»t>>>>ii>«M»<n*..«.»«,.,».,»>>«><ntt»uiiJULimnnnnnngoo ODDODDDomBi мгг??«... лшттмттитп iiiuinninbiM.i ♦♦а»»пгксдег1»н> • • .■♦тнпшгнишивот 0QCC0DGQmCG0««««i.fi*IZZ>CSk77LSOSI.*«... «■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ип ЦЩЩПППЬ, ISK5MOfl77b&aZlli*« .« ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ип пиии»и|Цч>#н»»»1г1ка»7ууц7^&оге1 ###»♦»#. i unnriHiiinuiuunm П11имт111ш>«.*»111 юсе&таучвтььаги.,.».,,.. ».»«t.ininiimmnmu'rpcco ишшшгшь гкгьтвтл&сэг1.«.••••»• липпипптпшиши ||гдь77ьтаьсги<#» <»>t>»M»»»cxixxminnnuiii»iuiHii .пгмьаги......••.♦♦..♦ гтшшпппшншшшз • гак tmiummnmuniHPooaaoo дмЩПШПИПШПн^ч!»!» гтпитптитиниттип 1|щццщщ|||щщщ..11»». ttmnurnirHiniiiuiiaiiiriiim) щщшщщщшиттв ииитппишипщишшнттв - Что вы об этом думаете? - спросил Стоун. - Настоящая система преобразования энергии, - сказал Ливитт. - Возможно, - задумался Стоун. Он ввел координаты замкнутой системы роста. Подобные системы использовали для изучения метаболизма бактерий, измеряя потребление газов и питательных веществ, а также выброса продуктов жизнедеятельности. Они были полностью гер- метичны и автоматизированы. Например, растения в данных условиях будут погло- щать углекислый газ и выделять воду и кислород. Однако, увидев показатели штамма «Андромеда», они поняли, что обнаружили нечто невероятное. Организм ничего не выделял. В условиях обильного поступле- ния углекислого газа и ультрафиолетового света он продолжал воспроизводиться до полного поглощения газа, после чего рост прекращался. Ни следа выделений, газов или каких-либо продуктов жизнедеятельности. Никаких отходов. - Крайне эффективная система, - заметил Стоун. - Чего и следовало ожидать, - поддакнул Ливитт. Этот организм отлично приспособился к выживанию в окружающей системе. Он поглощал все, что мог, при этом не теряя ничего понапрасну. Он идеально под- ходил для существования в бесплодном космосе. Стоун на мгновение задумался, затем его неожиданно осенило. Ливитт тоже по- тянулся к телефонной трубке с криком: - Черт возьми! Робертсона, да побыстрее. - Невероятно, - тихо произнес Стоун. - Никаких отходов. Ему даже питатель- ной среды для роста не требуется - спокойно проживет на углероде, кислороде и солнечном свете. И точка. - Надеюсь, мы не опоздали, - Ливитт с нетерпением поглядывал на телевизион- ный экран ЭВМ. Стоун покивал. - Если организм действительно напрямую преобразует материю в энергию, а энергию - в материю... значит, он работает по принципу маленького реактора. - И ядерный взрыв... - Невероятно, - произнес Стоун. - Просто невероятно. На экране появилось изображение уставшего Робертсона с сигаретой в зубах. - Джереми, не торопите меня. Я не могу дозвониться... - Послушайте, - прервал его Стоун. - Ни в коем случае не приводите в дейст- вие директиву семь-двенадцать. Это ваша первостепенная задача. Не допустить взрыва любых ядерных устройств рядом с организмом. Это в буквальном смысле будет последнее, чего мы добьемся.
Он вкратце объяснил их выводы. Робертсон даже присвистнул: - И мы бы предоставили ему невероятно питательную среду для роста. - Именно , - ответил Стоун. Команду «Лесного пожара» крайне беспокоила проблема бесконтрольной пита- тельной среды. Как известно, в обычных условиях окружающей среды существует множество факторов, которые подавляют избыточный рост бактерий. Математическая формула неконтролируемого роста пугает своими цифрами. В идеальных условиях одна клетка Е. coli делится каждые двадцать минут. Каза- лось бы, не такие и пугающие показатели, если не брать в расчет тот факт, что бактерии делятся в геометрической прогрессии: из одной бактерии получается две, из четырех - восемь и так далее. Таким образом, за одни сутки единствен- ная клетка Е. coli способна превратиться в суперколонию, сопоставимую по раз- мерам и весу с нашей планетой. Однако до этого не доходит по совершенно простой причине: бесконечных «иде- альных условий» не существует. Еда заканчивается. Кислород расходуется. Усло- вия внутри колонии также могут контролировать рост организмов. С другой стороны, если бы в природе существовал организм, способный напря- мую преобразовывать энергию в материю, и вы могли подпитать его внушительным источником энергии, например атомным взрывом... - Я передам президенту ваш совет, - сказал Робертсон. - Он будет рад уз- нать, что принял правильное решение по поводу семь-двенадцать. - Поздравьте его от моего лица, - попросил Стоун. - Он проявил отличную на- учную прозорливость. Робертсон почесал голову. - У меня есть новые сведения о «Призраке». Он потерпел крушение к западу от Пидмонта на высоте семи тысяч километров. Комиссия нашла следы разрушения, о которых доложил пилот. Это был пластик - он деполимеризовался. - Что по этому поводу думает комиссия? - Они и понятия не имеют, что думать, - признался Робертсон. - И еще кое- что. Они нашли два фрагмента костей, которые идентифицировали как человече- ские . Плечевая и большеберцовая. Примечательно, что они абсолютно чистые - отполированы подчистую. - Плоть сгорела? - Не похоже, - ответил Робертсон. Стоун бросил хмурый взгляд на Ливитта. - Тогда на что это похоже? - На чистую, отполированную кость, - произнес Робертсон. - Они даже предпо- ложить ничего не могут. И последнее: мы проверили всех членов Национальной гвардии, оцепившей Пидмонт. Сто двенадцатый полк расположен в радиусе ста шестидесяти километров от Пидмонта, также выяснилось, что во время патрулиро- вания около сотни человек приближались к городу на расстояние до восьмидесяти километров. Все живы. - Точно? Вы уверены? - Абсолютно. - В районе, над которыми пролетел «Призрак», находились люди? - Да. Двенадцать человек. Они о нем и доложили. - Судя по всему, авиакатастрофа - не более чем обычное совпадение, - пред- положил Ливитт. Стоун кивнул. - Я согласен с Питером. Учитывая отсутствие жертв среди людей на поверхно- сти... - Может, организм находится в верхних слоях атмосферы? - Возможно. Но мы точно знаем, что «Андромеда» убивает, вызывая свертывание
крови. Она не разрушает ткани и не полирует кости. Только свертывание. - Понятно, - ответил Робертсон. - Про самолет пока забудем. На этом разговор подошел к концу. * * * - Предлагаю проверить наши посевы на биологическую активность, - подал го- лос Стоун. - Испытания на крысах? - Нужно убедиться, что организм еще вирулентен и не изменился, - кивнул Стоун. Ливитт согласился. Им было необходимо проявлять осторожность на предмет му- тации организма и изменения его свойств. Они уже было приступили к работе, как щелкнул динамик внутренней связи: - Доктор Ливитт. Доктор Ливитт? На телевизионном экране появилось изображение приятного молодого человека в белом халате. - Да? - спросил Ливитт. - Доктор Ливитт, мы получили результаты вашей электроэнцефалограммы. Уве- рен, здесь закралась какая-то ошибка, но... Он замолк. - Да? Что-то не так? - Кхм, сэр, результаты вашей энцефалограммы можно отнести к четвертому классу. Ничего серьезного, но мы советуем провести исследование еще раз. - Должно быть, какая-то ошибка, - сказал Стоун. - Да, - добавил Ливитт, - конечно, ошибка. - Несомненно, сэр, - ответил молодой человек. - Но нам все же требуется по- вторная запись. - Я сейчас занят, - сказал Ливитт. На этот раз Стоун обратился напрямую к лаборанту. - Доктор Ливитт пройдет исследование повторно, как только освободится. - Хорошо, сэр, - и с этими словами экран погас. - Порой эта проклятая рутина крайне действует на нервы, - заметил Стоун. - Вот-вот, - ответил Ливитт. И вновь, стоило им приступить к биологическому тестированию различных пита- тельных сред, ЭВМ оповестил их о готовности предварительных отчетов рентге- новской кристаллографии. Стоун с Ливиттом решили проверить полученные данные, отложив биологическую проверку. Это было крайне неудачное решение, ведь в противном случае они бы осознали, что уже сбились с пути и пошли по ложному следу. Уиллис Согласно данным рентгеновской кристаллографии, в организме «Андромеды» не было никаких внутренних элементов - например, привычных митохондрий, рибосом и ядра. Ни субъединиц, ни иных мелких частиц. Казалось, внутренняя часть ор- ганизма состоит из того же вещества, что и наружная. Оно и давало характерную картину прецессионного колебания или, иными словами, рассеивания рентгенов- ских лучей. - Всего лишь группа шестигранников, - отметил Стоун, изучая результаты. - И на этом все, - сказал Ливитт. - Как, черт побери, оно вообще существу- ет? У мужчин не было ни единого предположения, как такой простой организм ис- пользует энергию для своего роста. - Структура кольца совершенно простейшая, - заметил Ливитт. - Обычная фе- нольная группа. Она должна быть инертной.
- И все же каким-то образом превращает энергию в материю. Ливитт почесал затылок. Он вспомнил свою аналогию с городом и мозговой клеткой. Молекула в простоте своей состояла из обычных строительных блоков. Отдельно взятая молекула не обладает какими-то примечательными способностями, однако в совокупности приобретает огромную силу. - Возможно, существует некий критический уровень, - предположил Ливитт. - Усложнение структуры определяет свойства, которые не проявляются в простой форме. - Давний аргумент про шимпанзе, - отметил Стоун. Ливитт кивнул. Насколько можно было определить, мозг шимпанзе настолько же сложен по своему строению, как и у человека. Разумеется, существуют незначи- тельные различия, однако главное отличие заключалось в размерах - человече- ский мозг куда крупнее, в связи с чем в нем больше как мозговых клеток, так и образующихся между ними нейронных связей. Данная особенность каким-то образом и отличает мозг человека от шимпанзе. (Нейрофизиолог Томас Уолдрен однажды в шутку заметил, что единственное разли- чие между мозгом шимпанзе и человека состоит лишь в том, что «это мы ставим над шимпанзе опыты, а не они над нами».) Стоун с Ливиттом несколько минут ломали голову над этой проблемой, но в итоге перешли к анализу электронной плотности, базирующейся на преобразовании Фурье. Вероятностное положение электронов изображено на представленной схеме, больше напоминающей топографическую карту. Изображение структуры «Андромеды» на основе микрографических ис- следований. Именно данное изображение выявило вариацию активно- сти внутри однородной структуры. Изображение любезно предостав- лено командой «Лесного пожара». И обнаружили нечто странное. Структура отображалась, но величина коэффици- ентов Фурье оказалась неодинакова. - Выглядит так, - произнес Стоун, - словно часть конструкции каким-то обра- зом отключили. - Как бы то ни было, структура неоднородная, - заметил Ливитт. Стоун вздохнул, глядя на изображение. - Черт побери, надо было взять в команду физика-химика. «Вместо Холла», - добавил он про себя. • * * Холл устало протер глаза и пригубил кофе, сожалея о запрете на употребление сахара. В столовой, кроме него, больше никого не было. Стояла тишина, которую
нарушало лишь едва доносившееся из угла тиканье телетайпа. Спустя какое-то время он подошел к телетайпу и просмотрел рулоны распеча- танной бумаги. Большую часть полученных данных он даже не разобрал. Затем он заметил сообщение из компьютерной программы «Обзор смертей», кото- рая регистрировала все смертельные случаи согласно заложенным в программу па- раметрам. В данном случае ЭВМ отслеживала и распечатывала данные обо всех смертях в Аризоне, Неваде и Калифорнии. Холл пропустил бы и это сообщение, если бы не разговор с Джексоном. На тот момент слова старика показались ему какой-то бессмыслицей и пустой тратой времени. Однако сейчас он задумался. ПЕЧАТЬ ОБЗОР СМЕРТЕЛЬНЫХ СЛУЧАЕВ ОБЗОР СМЕРТЕЛЬНЫХ СЛУЧАЕВ / 998 МАСШТАБ 7, Y,0. X,4,0 ДОСЛОВНЫЙ ТЕКСТ ИСТОЧНИК ASSOCIATED PRESS 778-778 БРАШ-РИДЖ, АРИЗОНА. Полицейский из дорожного патруля штата Аризона подозре- вается в убийстве пяти человек в придорожной закусочной. В живых осталась лишь мисс Салли Коновер, официантка из закусочной на шоссе 15, что расположе- на в 16 километрах к югу от Флагстаффа. Мисс Коновер сообщила следователям, что сегодня в 02:40 ночи полицейский Мартин Уиллис зашел в закусочную и заказал кофе с пончиками. Полицейский Уил- лис был постоянным посетителем данного заведения. После перекуса он сказал, что у него болит голова и «язва прихватила». Мисс Коновер дала ему две таб- летки аспирина и столовую ложку пищевой соды. Затем Уиллис с подозрением ос- мотрел остальных посетителей закусочной и прошептал: «Они за мной охотятся». Прежде чем официантка успела ответить, Уиллис выхватил револьвер и методич- но, друг за другом, убил всех посетителей, пустив им пулю в лоб. Затем якобы повернулся к мисс Коновер и с улыбкой произнес: «Я люблю тебя, Ширли Темпл», после чего сунул дуло в рот и застрелился сам. Мисс Коновер отпустили после допроса. Имена погибших пока неизвестны. КОНЕЦ ТЕКСТА КОНЕЦ ПЕЧАТИ ЗАВЕРШЕНИЕ ПРОГРАММЫ ВЫКЛЮЧЕНИЕ Холл вспомнил, что тем вечером полицейский Уиллис проезжал через Пидмонт - всего за несколько минут до начала вспышки болезни. Он просто проехал мимо. А затем сошел с ума. Связаны ли эти события? Холл задумался. Вполне может быть. Он не мог не отметить схожие моменты: Уиллис также страдал язвой, принимал аспирин и, в конце концов, покончил жизнь самоубийством. Разумеется, это ничего не доказывало. Эти события могли быть никак не свя- заны друг с другом. Но проверить все же стоило. Он нажал кнопку на консоли ЭВМ. Телеэкран загорелся, на нем появилось изо- бражение улыбающейся девушки с наушником в ухе поверх прически. - Мне нужен главный врач дорожной полиции Аризоны, - попросил Холл. - Жела- тельно из западного сектора штата. - Сейчас, сэр, - коротко ответила девушка.
Спустя несколько секунд она вновь появилась на экране. - Мы нашли доктора Смитсона, врача из дорожного патруля Аризоны к югу от Флагстаффа. У него нет телевизионного экрана, но вы можете общаться по аудио- связи . - Отлично, - ответил Холл. Далее последовало потрескивание и механический гул. Холл не отрывал взгляда от экрана, но девушка уже отключила у себя звук и отвечала на другой звонок. Вдруг он услышал низкий протяжный голос: - Здравствуйте? - Здравствуйте, доктор, - начал Холл. - Вас беспокоит доктор Марк Холл из... Финикса. Я хотел бы кое-что уточнить по поводу Уиллиса, одного из ваших пат- рульных . - Девушка сказала, что это правительственный звонок, - протянул Смитсон. - Это правда? - Да. Нам требуется... - Доктор Холл, - все так же подчеркнуто медленно продолжал Смитсон, - для начала представьтесь полностью и назовите свое агентство. Холлу пришло в голову, что, вероятно, смерть Уиллиса повлечет за собой во- просы юридического характера, что и беспокоит Смитсона. - К сожалению, мне запрещено разглашать... - Что ж, доктор, дело такое. По телефону я говорить ничего не собираюсь, особенно если человек на другом конце провода отказывается объяснять, в чем дело. Холл шумно вздохнул. - Доктор Смитсон, вынужден попросить... - Просите сколько душе угодно. Уж извините, но я не... В этот момент в трубке неожиданно прозвенел звонок и бесстрастный механиче- ский голос произнес: - Внимание. Это запись. Согласно результатам автоматизированной проверки телефонной линии, данный разговор записывается внешней стороной. Предупрежда- ем всех участников телефонного разговора, что несанкционированная запись сек- ретных правительственных разговоров карается тюремным заключением до пяти лет. В случае, если запись не будет прекращена, связь автоматически прервет- ся . Это запись. Благодарим за внимание. Последовала долгая пауза. Холл мог только представить себе удивление Смит- сона. Он и сам крайне изумился. - Откуда вы, черт возьми, звоните? - наконец спросил Смитсон. - Выключите запись, - приказал Холл. Вновь последовало молчание. Затем раздался щелчок. - Хорошо. Выключил. - Я звоню из секретного правительственного объекта... - начал было Холл. - Слушайте, мистер... - Позвольте начистоту, - прервал его Холл. - Дело крайне важное, и касается оно полицейского Уиллиса. Разумеется, в его отношении возбудят судебное рас- следование , которое затронет и вашу персону. Мы можем доказать, что Уиллис не отвечал за свои поступки по медицинским причинам. Однако мы не сможем вам по- мочь , если вы сейчас же не расскажете нам все, что знаете, о его здоровье. Если вы откажетесь сотрудничать, мы вправе засадить вас за решетку на двена- дцать лет за препятствование официальному правительственному расследованию. И плевать, верите вы мне или нет. Но я рекомендую вам отнестись к моим словам серьезно. Еще одна очень долгая пауза. Затем протяжный голос произнес: - Не стоит горячиться, доктор. Теперь-то ситуация прояснилась... - Уиллис страдал язвой?
- Что? Нет. Он просто так выразился, по крайней мере, так сообщили следова- телям . Насколько мне известно, язвой он не страдал. - А какие-нибудь проблемы со здоровьем были? - У него был диабет. - Сахарный диабет? - Именно. Но относился он к нему довольно небрежно. Диагноз мы поставили около пяти-шести лет назад, ему тогда едва исполнилось тридцать. Случай был запущенный. Мы прописали ему инсулинотерапию - целых пятьдесят единиц в су- тки , но, как я уже сказал, он не воспринимал заболевание всерьез. Пару раз попадал в больницу в коме из-за того, что не ставил инсулин. Иголки ему, ви- дите ли, не нравились. Мы его чуть от службы не отстранили, потому что боя- лись за руль пускать - еще впадет в ацидоз во время езды. Мы здорово его то- гда напугали, и он божился, что начнет за собой следить. Это было года три назад, и, насколько мне известно, с тех пор он регулярно ставил себе инсулин. - Вы в этом уверены? - Ну, скорее всего. Официантка из забегаловки сказала следователю, что Уил- лис был пьян - потому что от него несло спиртным. Но я-то знаю, что он и кап- ли в рот не брал. Он и в церковь ходил, не пил, не курил. Вел праведную жизнь. Поэтому его так беспокоил диабет: он считал, что не заслужил его. Холл откинулся в своем кресле. Ответ был так близок, только рукой подать. Окончательный ответ, ключ ко всему. - И последний вопрос, - сказал он. - Уиллис проезжал через Пидмонт в тот вечер? - Да. Он сообщил об этом по рации. Он немного отстал от графика, но все же заехал туда. А что? Это как-то связано с теми правительственными испытаниями? - Нет, - ответил Холл, хотя собеседник наверняка ему не поверил. - Но послушайте, дело плохо, и если вы можете нам помочь... - Мы еще с вами свяжемся, - сказал Холл и отключился. На связь сразу вышла девушка у коммутатора. - Вы закончили разговор, доктор Холл? - Да, но мне нужно кое-что уточнить. - Что именно? - Есть ли у меня право арестовать человека? - Сейчас узнаю, сэр. За что именно? - Неважно. Просто уточните. Девушка какое-то время изучала информацию на своем экране. - Доктор Холл, вы имеете право вызвать на официальный военный допрос любого гражданина, так или иначе связанного с вашим ведомством, на срок, не превы- шающий сорок восемь часов. - Отлично, - обрадовался Холл. - Сможете устроить? - Да, сэр. Кому именно? - Доктору Смитсону. Девушка кивнула, и экран погас. Холл сначала даже пожалел Смитсона; но ре- шил, что ничего страшного с ним не случится, ну попотеет пару часов со стра- ху, делов-то. Куда важнее было пресечь распространение слухов про Пидмонт. Холл откинулся на спинку стула и начал размышлять о том, что узнал. Он был взволнован и чувствовал, что находится на пороге важного открытия. Три человека: Диабетик, страдающий ацидозом из-за отказа приема инсулина. Старик, запивающий аспирин денатуратом, тоже страдает ацидозом. Младенец. Один прожил несколько часов, остальные - судя по всему, так и останутся в живых. Один сошел с ума, те двое - нет. Все это каким-то образом взаимосвяза- но.
И ответ наверняка простой. Ацидоз. Учащенное дыхание. Повышенное выделение углекислого газа. Насыщение крови кислородом. Головокружение. Усталость. Каким-то образом все логически взаимосвязано. И где-то здесь таится ключ к победе над «Андромедой». В этот момент громко и настойчиво прозвенел сигнал тревоги, сопровождаемый миганием ярко-желтых ламп. Холл вскочил на ноги и выбежал из помещения. Уплотнитель В коридоре мигала панель, указывающая на место аварии: «Секционная». Холл догадался, что проблема в разрыве герметичного уплотнителя и заражении целого помещения. Тревогу могло запустить только это событие. Пока он бежал по коридору, из громкоговорителя донесся тихий успокаивающий голос: - В секционной разгерметизация. В секционной разгерметизация. Чрезвычайная ситуация. Из лаборатории выглянула уже знакомая Холлу лаборантка. - В чем дело? - Кажется, у Бертона произошло заражение. - Он в порядке? - Сомневаюсь, - Холл уже бежал дальше. Лаборантка бросилась за ним. Ливитт вышел из своей морфологической лаборатории и тоже побежал по полого- му коридору. Стоило Холлу подумать, что для своего возраста Ливитт в хорошей форме, как тот резко остановился как вкопанный. Он, не отрываясь, смотрел на мигающую панель и нависающую над ней лампу, которая то загоралась, то гасла. - Быстрее, - оглянулся Холл. - Доктор Холл, с ним что-то не так, - позвала его лаборантка. Ливитт не шевелился. Он просто стоял с открытыми глазами, но выглядел так, словно спит. Руки свободно свисали по бокам. - Доктор Холл? Холл остановился и вернулся к Ливитту. - Питер, ей-богу, хватит, нам без вас... И замолчал, потому что Ливитт его не слышал. Он не отрывал взгляда от ми- гающего света. Холл провел рукой перед его лицом, но тот никак не отреагиро- вал . Тут Холл вспомнил, как совсем недавно Ливитт, отшучиваясь, отвернулся от мигающего света. - Сукин сын. Как назло, именно сейчас. - В чем дело? - спросила лаборантка. Из угла рта Ливитта тем временем потекла струйка слюны. Холл быстро зашел ему за спину. - Встаньте перед ним и закройте ему глаза. Ему нельзя смотреть на мигающую лампу. - Почему? - Потому что она мигает три раза в секунду, - ответил Холл. - То есть... - С секунды на секунду начнется припадок. Так и произошло. Колени Ливитта вдруг подкосились, и он рухнул спиной на пол. Все его тело задрожало. Припадок начался с рук и стоп, затем перешел на верхние и нижние конечности, после чего на тело. Он стиснул зубы и громко застонал, ударившись при этом головой. Холл подставил ногу, и тот забился о его пальцы. Все лучше, чем о твердый пол. - Не пытайтесь разжать ему рот, - сказал Холл. - У вас все равно не полу-
чится. Челюсти сжимаются очень крепко. Тем временем на брюках Ливитта разлилось желтое пятно. - Сейчас припадок может перейти в эпиприступ, - сказал Холл. - Принесите мне сто миллиграмм фенобарбитала из аптечки. Быстрее. В шприце. Дилантин, ес- ли понадобится, введем позже. Ливитт издавал нечеловеческие звуки сквозь сжатые зубы. Тело билось по по- лу , как напряженный прут. Лаборантка со шприцем в руке вернулась уже спустя пару минут. Холл подож- дал , пока тело Ливитта не расслабится, затем ввел барбитурат. - Оставайтесь с ним, - сказал он девушке. - Если начнется еще один припа- док , просто подставьте ему ногу под голову. С ним все будет в порядке. И ни- куда его не передвигайте. Затем Холл побежал в секционную. • * * Он несколько секунд бился в закрытую дверь, пока не догадался, что та на- глухо закрыта, ведь секционная заражена. Он добежал до комнаты управления, в которой Стоун уже разговаривал с Бертоном через телевизионную внутреннюю связь. Бертон был в ужасе. Он весь побледнел, дышал неглубоко и часто и не мог вы- молвить ни слова. Он выглядел так, словно его вот-вот хватит удар - можно сказать, так оно и было. Стоун пытался его успокоить. - Успокойтесь же, успокойтесь. С вами все будет в порядке. Спокойнее. - Мне страшно, - выдавил Бертон. - Боже, как же страшно... - Успокойтесь, - медленно произнес Стоун. - Мы знаем, что «Андромеда» не любит кислород. Прямо сейчас мы закачиваем в лабораторию чистый кислород. Это поможет. Он повернулся к Холлу. - А вы не очень-то торопились. Где Ливитт? - Славно устроился на полу, - ответил Холл. - Не понял? - Ваши лампы мигают с частотой три раза в секунду, что вызвало припадок. - Что? - Petit mal перешел в сильный тонический приступ, сопровождающийся недержа- нием мочи и прочим. Я ввел ему фенобарбитал и прибежал, как только смог. - Ливитт страдает эпилепсией? - Именно. - Должно быть, он не знал. Не понимал, - предположил Стоун, но почти сразу вспомнил про результаты электроэнцефалограммы. - О, еще как знал, - сказал Холл. - Он избегал мигающего света, ведь тот мог вызвать приступ. Я уверен, что он был в курсе. Наверняка у него случались приступы, когда он не мог вспомнить, что с ним происходило в последние не- сколько минут, когда он забывал, что только что произошло. - Сейчас он в порядке? - Мы продолжим вводить ему успокоительное. - К Бертону поступает чистый кислород. Это поможет, пока мы что-нибудь не придумаем, - Стоун выключил микрофон. - На самом деле нам требуется еще не- сколько минут, но я сказал ему, что мы уже начали. Он заперт внутри, так что дальнейшее заражение мы остановили. По крайней мере, остальная база в поряд- ке . - Что произошло? Откуда утечка? - Должно быть, где-то порвался уплотнитель, - предположил Стоун. Затем ше- потом добавил: - Мы знали, что рано или поздно нечто подобное должно было произойти. Все изоляционные материалы со временем выходят из строя.
- Считаете, это всего лишь случайность? - Да, просто несчастный случай. Внутри столько уплотнителей из резины раз- ной толщины. Все они рвутся. Бертон случайно оказался внутри, когда это про- изошло . Холл считал иначе. Он взглянул на Бертона. Его грудь вздымалась от ужаса и тяжелого дыхания. - Давно это произошло? Стоун взглянул на секундомер. Специальные хронометры автоматически включа- лись во время аварийных ситуаций. Секундомер отсчитывал время с момента раз- герметизации . - Четыре минуты. - Но Бертон еще жив. - Да, слава богу, - Стоун замолчал. Он понял, к чему вел Холл. - Почему он еще жив? - Кислород... - Вы сами сказали, что кислород еще не подключили. Что сейчас защищает Бер- тона? В этот момент Бертон подал голос: - Послушайте. Я хочу, чтобы вы кое-что попробовали. - Что именно? - Стоун включил микрофон. - Калоцин, - сказал Бертон. - Нет, - категорично ответил Стоун. - Может, хотя бы попробуем... - Ну уж нет. Ни в коем случае. Даже пробовать не будем. * * * Калоцин был, пожалуй, самой тщательно охраняемой американской тайной за по- следнее десятилетие. Этот экспериментальный лекарственный препарат был создан весной 1965 года компанией Jensen Pharmaceuticals и закодирован как UJ44759W, или сокращенно К-9. Он был создан в результате планового изучения новых хими- ческих соединений. В стандартную практику большинства фармацевтических компаний входит тести- рование всех новых лекарственных препаратов на биологическую активность мето- дом точечного оценивания. Эти тесты проводятся на лабораторных животных - крысах, собаках и обезьянах. Всего их насчитывается двадцать четыре. Действие К-9, как выяснилось, было весьма необычным - препарат подавлял рост организма. Детеныши животных, которым его вводили, в дальнейшем не дос- тигали взрослых размеров. Это открытие подтолкнуло ученых к проведению новых испытаний, результаты которых интриговали еще больше. Как выяснилось, этот препарат подавлял мета- плазию, то есть превращение нормальных клеток организма в клетки - предшест- венники рака. Руководство компании пришло в полный восторг и приступило к полноценному изучению данного препарата. К сентябрю 1965 года уже не оставалось никаких сомнений: калоцин останавли- вал развитие рака. Несмотря на то, что никто не мог объяснить механизм его действия, это лекарство подавляло размножение вируса, вызывающего миелоидныи лейкоз. Животные, которым вводили препарат, вообще не заболевали, а у забо- левших наблюдалось заметное улучшение состояния. Все работники компании пришли в полный восторг. Вскоре выяснилось, что этот препарат - противовирусное средство широчайшего спектра действия. Он уничто- жал вирус полиомиелита, бешенства, лейкемии и даже бородавок. Более того, ка- лоцин убивал и бактерии. И грибки. Даже паразитов. Каким-то образом препарат уничтожал все одноклеточные и простые организмы,
никоим образом не влияя на группы клеток, образующих системы органов. В этом смысле он проявлял крайнюю избирательность. Также калоцин был универсальным антибиотиком. Он уничтожал все микробы, да- же те, что вызывают простуду. Но, разумеется, не обошлось и без побочных дей- ствий: погибали и полезные бактерии, проживающие в кишечнике, что проявлялось развитием тяжелой формы диареи. Но это проявление посчитали небольшой платой за лекарство от рака. В декабре 1965 года о калоцине в частном порядке известили несколько госу- дарственных учреждений и главных представителей Министерства здравоохранения. Но тогда же против применения данного препарата выступила оппозиция. Многие лица, в том числе Джереми Стоун, требовали запретить препарат. Однако аргументы в пользу запрета калоцина, как показалось правительству, носили чисто теоретический характер, и компания, почуяв предстоящую прибыль, упорно настаивала на клинических испытаниях. В конце концов правительство, Министерство здравоохранения, образования и социального обеспечения, а также Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикамен- тов разрешили дальнейшие клинические испытания, несмотря на протесты против- ников препарата. Первый этап испытаний начался в феврале 1966 года. В нем приняли участие двадцать пациентов с неизлечимой формой рака и двадцать добровольцев из тюрь- мы штата Алабама. Все сорок испытуемых в течение одного месяца ежедневно при- нимали препарат. Результаты были ожидаемы: здоровые добровольцы страдали от неприятных, но легких побочных эффектов, а у больных раком отмечался значи- тельный регресс симптомов, свидетельствующий об излечении. 1 марта 1966 года все сорок испытуемых прекратили прием препарата. Спустя шесть часов все до единого умерли. Стоун с самого начала предсказывал подобный исход событий. Он указывал, что за прошедшие столетия человечество выработало тщательно выверенный иммунитет к большинству микроорганизмов. На нашей коже, во вдыхаемом воздухе, в легких, кишечнике и даже в кровотоке обитают сотни различных вирусов и бактерий. Все они потенциально опасны для человека, но за долгие годы наш организм адапти- ровался к их воздействию, и теперь лишь некоторые из них способны вызвать бо- лезнь . В нашем организме все сбалансировано. Создание нового препарата, убивающего все бактерии, нарушает равновесие и уничтожает работу многих веков эволюции. Более того, оно открывает путь суперинфекциям и появлению новых микроорганиз- мов, вызывающих новые заболевания. Стоун был прав: все сорок добровольцев умерли от таинственных и ужасных бо- лезней, с которыми никто ранее не сталкивался. Тело одного мужчины раздува- лось с головы до ног, пока он не погиб от отека легких. Желудок другого паци- ента за несколько часов разъел неизвестный организм. Третьего поразил вирус, который превратил его мозг в студень. И так далее. Компания с неохотой завершила испытания препарата. Правительство, осознав, что Стоун каким-то образом сразу понял, к чему идет дело, согласилось с его предложениями и запретило дальнейшее изучение калоцина. С тех пор прошло два года. И вот Бертон попросил дать ему этот препарат. - Нет, - отрезал Стоун. - У вас не будет ни единого шанса. Мы только отсро- чим гибель, ведь при отмене калоцина вы все равно умрете. - Вам-то легко говорить. - Вовсе не легко, уж поверьте. Стоун снова прикрыл микрофон рукой и обратился к Холлу: - Итак, кислород подавляет рост «Андромеды». Мы пустим к Бертону чистый ки-
слород - это ему поможет. Голова, конечно, покружится да в сон потянет, но хоть дыхание переведет. Бедняга напуган до смерти. Холл кивнул. Почему-то слова Стоуна засели в мозгу. «Напуган до смерти». Эта фраза так и крутилась в голове, пока Холл не догадался, что Стоун попал в точку. Эти слова - ключ к разгадке. Ответ. Он направился к выходу. - Вы куда? - Мне нужно подумать. - О чем? - о том, что такое - «напуган до смерти». Напуган до смерти Холл вернулся в свою лабораторию и уставился через стекло на старика и мла- денца . Он смотрел на них и пытался хорошенько подумать, но мысли словно обе- зумели и лихорадочно кружились в голове. Он никак не мог довести свою идею до логического конца, и ощущение того, что он находился на пороге открытия, без- возвратно исчезло. Он несколько минут смотрел на старика, но перед глазами то и дело вспыхива- ли яркие картинки: умирающий Бертон, схватившийся рукой за грудь. Лос- Анджелес поглотила паника, тела по всему городу, искореженные машины... Именно тогда он осознал, что и сам напуган. Напуган до смерти. Слова сами выплыли на поверхность. Напуган до смерти. Ответ скрывался именно в этих словах. Медленно, пытаясь методично раскрутить мысль, он еще раз обдумал все, что знал. Полицейский с сахарным диабетом. Полицейский, который отказывался ставить себе инсулин и впадал в ацидоз. Старик, прикладывающийся к «Стерно», что привело к повышению уровня метано- ла в крови и ацидозу. Младенец, который... а что, собственно, младенец? У него-то откуда ацидоз? Холл встряхнул голову. Он всегда так или иначе приходил к тому, что у мла- денца не было никакого ацидоза. Он тяжело вздохнул. «Начни с начала, - сказал он сам себе. - Используй логику. Если у человека метаболический ацидоз - да любой ацидоз, - как отреагирует его организм?» В теле накопится слишком много кислоты. Большое количество кислоты может привести к смерти, как при введении соляной кислоты в вену. Это приведет к смерти. Но организм может компенсировать избыток кислоты с помощью учащенного дыха- ния . Легкие усиленно выводят углекислый газ, соответственно концентрация уг- лекислоты в крови также снизится. Так организм справляется с повышенной кислотностью. Учащенное дыхание. А «Андромеда»? Что происходит с организмом, если у вас ацидоз и учащенное дыхание? Возможно, учащенное дыхание защищает организм от попадания «Андромеды» в кровеносные сосуды из легких? Может быть. Но стоило ему обдумать эту мысль, он покачал головой. Нет, здесь что-то другое. Что-то совсем простое. Они зна- ли ответ, просто пока не догадались. Организм проникает в тело через легкие. Далее попадает в кровоток. Локализуется на стенках артерий и вен, особенно мозговых.
Разрушает стенку. И запускает систему свертывания крови по всему организму, или же приводит к кровотечению, безумию и смерти. Но для того чтобы вызвать настолько быстрый и серьезный ущерб, требуется огромное множество организмов. Для поражения кровеносных сосудов понадобятся миллионы миллионов микроорганизмов. Столько и вдохнуть-то не получится. Значит, они размножаются в кровотоке. С огромной, невероятной скоростью. А при ацидозе? Разве ацидоз остановит размножение? Возможно. Он снова тряхнул головой. Да, у Джексона или Уиллиса имеется ацидоз, но как же младенец? Младенец здоров. При учащенном дыхании он будет страдать от алкалоза, то есть избытка щелочи и снижения уровня кислотности. Это противоположное ацидо- зу состояние. Холл посмотрел сквозь стекло, и в это мгновение ребенок проснулся и почти сразу ударился в плач. Личико побагровело, глазки сморщились, беззубый рот обнажился в крике. Напуган до смерти. У тех же птиц быстрый метаболизм, учащенный пульс и дыхание. У птиц ускоре- ны все процессы. Они тоже выжили. Учащенное дыхание ? Неужели все так просто? Холл покачал головой. Не может быть. Он сел и протер глаза. Голова раскалывалась от боли, на него вдруг накатила усталость. Он подумал о Бертоне, который мог умереть в любую минуту в своей запечатанной лаборатории. Напряжение переполняло Холла. Внезапно он почувствовал непреодолимое жела- ние сбежать, передохнуть от происходящего. На экране телевизора появилось изображение лаборантки. - Доктор Холл, мы перенесли доктора Ливитта в лазарет. - Сейчас приду, - вырвалось у Холла. • * * Он понимал, что ведет себя странно. Ливитт был в полном порядке, опасности для его жизни уже не было, в осмотре он точно не нуждался. Холл понимал, что всего лишь пытается уклониться от насущных проблем. Когда он вошел в лазарет, его накрыло чувство вины. - Он спит, - сказала лаборантка. - Постиктальное состояние, - ответил Холл. После приступа люди обычно спят. - Вводить дилантин? - Нет. Пока понаблюдаем. Возможно, хватит и фенобарбитала. Он медленно и тщательно осмотрел Ливитта. - Вы устали, - заметила лаборантка. - Верно, - сказал Холл. - Обычно в это время я уже сплю. А ведь он мог ехать домой по скоростной автомагистрали. Да и Ливитт тоже мчался бы к семье в Пасифик-Палисейдс по автомагистрали Санта-Моника. На мгновение перед глазами появилось изображение длинной вереницы медленно ползущих машин. И дорожные знаки на обочине. Ограничение скорости: максимум 100 километров в час, минимум 60 километров в час. В час пик эти ограничения воспринимались как злая шутка. Максимум и минимум. Медленная езда на машине представляет опасность. Нужно придерживаться по- стоянной скорости, чтобы не выбиваться из потока и держаться где-то между
максимальной и минимальной скоростью. Нужно... Он застыл на месте. - Какой же я дурак! И бросился к ЭВМ. * * * В последующем Холл называл свою мысль «дорожным диагнозом». Этот принцип был так прост, ясен и очевиден, что остается только удивляться, что никто раньше до этого не додумался. Он был так взволнован, что из-за дрожащих пальцев ему пришлось три раза пе- репечатывать задание для программы «Рост». Наконец-то ему это удалось, и на экране появились запрошенные им данные: рост «Андромеды» в зависимости от кислотно-щелочного равновесия рН. Результаты были очевидны: COLONY GROWTH IN MG. 8 1 Б 5 Ч 3 г 1 0| т т т т ш ш ш т ш ш т т ш ш ш т т • z •• ■■ Z if т § • • ■■•1 ••II 2 i • •Л|||ШШ111Ш|||ШШ1ИН1М11Н1|1нШ1111ММММШШ ■i т 1.39 1.40 7.41 7.47 7.43 Рост колонии в мг. Кислотность среды - логарифм концентрации ио- нов водорода. Штамм «Андромеда» мох1 расти только в крайне узком диапазоне рН. Если среда для роста была слишком кислой или, наоборот, щелочной, организм не размножал- ся. Он чувствовал себя отлично только в диапазоне рН от 7,39 до 7,43. Он некоторое время не отрывал взгляда от графика, затем побежал к выходу. У двери он обернулся и улыбнулся лаборантке: - Вот и все. Конец нашим проблемам. Как же он ошибался! Испытание В комнате управления Стоун все так же следил за Бертоном по видеоэкрану. - Кислород уже поступает внутрь, - сказал Стоун.
- Прекращайте, - попросил Холл. - Что? - Сейчас же. Пусть дышит обычным воздухом. Холл взглянул на Бертона. Было очевидно, что кислород уже начал действовать - тот дышал размеренно, грудная клетка двигалась спокойно. Холл схватил микрофон. - Бертон, это Холл. Я нашел ответ. Штамм «Андромеда» растет только в узком диапазоне рН. Понимаете? В очень узком диапазоне. С вами ничего не случится только в случае повышенной кислотности или щелочности. Вы должны довести себя до состояния респираторного алкалоза. Дышите как можно чаще. - Но ведь это чистый кислород, - ответил Бертон. - Я просто потеряю созна- ние из-за гипервентиляции. У меня и так голова уже кружится. - Нет. Мы вернули вам обычный воздух. Дышите как можно интенсивнее. Холл повернулся к Стоуну. - Дайте воздух с повышенным содержанием углекислого газа. - Но ведь организм растет лучше всего именно в углекислой среде! - Я знаю, но не при неблагоприятной рН крови. Дело не в воздухе, а в соста- ве крови. Мы должны обеспечить неблагоприятный кислотный состав в крови Бер- тона. - Младенец, - наконец осенило Стоуна. - Он же плачет. - Да. - Старик на аспирине тоже страдал от одышки. - Вот-вот, да еще пил «Стерно». - У обоих имеется нарушение кислотно-щелочного равновесия, - заключил Сто- ун. - Именно, - подтвердил Холл. - Я допустил ошибку, чересчур зациклившись на ацидозе. Я не понимал, откуда у младенца взяться ацидозу. Проблема в том, что никакого ацидоза у него не было. Наоборот, он страдал от избыточной щелочно- сти . Разницы нет, повышена кислотность или щелочность, главное - выйти за пределы диапазона роста «Андромеды». Он снова обратился к Бертону. - Отлично. Продолжайте в том же духе. Не останавливайтесь. Дышите. Снижайте уровень углекислого газа. Как вы себя чувствуете? - Нормально, - выдохнул Бертон. - Мне страшно... но... сойдет. - Отлично. - Слушайте, - вмешался Стоун. - Долго Бертон не протянет. Рано или поздно... - Согласен. Ему нужен дополнительный источник щелочи, - Холл задумался. - Бертон! Осмотритесь кругом. Есть рядом что-нибудь, что может повысить ваш рН? - Ничего не вижу, - ответил Бертон. - Пищевая сода? Аскорбиновая кислота? Уксус? Бертон лихорадочно изучил все бутыли и реактивы на полке и, наконец, пока- чал головой: - Здесь ничего нет. Холл уже не слушал Бертона. Он подсчитывал частоту дыхательных движений - около тридцати пяти в минуту. Он дышал глубоко. Это спасет его на какое-то время, но рано или поздно он устанет или потеряет сознание. Он осмотрел лабораторию со своей позиции и заметил крысу. Черная норвежская спокойно сидела в своей клетке в углу помещения и наблюдала за Бертоном. Тот замер. - Но ведь крыса... Крыса дышала медленно и спокойно. Стоун тоже уставился на крысу. - Какого черта... Неожиданно вновь замигали лампочки, и на экране появилась надпись: НАРУШЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПРОКЛАДКИ В-1-12-6886
- Боже мой, - простонал Стоун. - Куда она ведет? - Эта прокладка одна из основных, она проходит через все лаборатории. Уп- лотнитель обеспечивает герметичность... Экран вновь загорелся. НАРУШЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПРОКЛАДКИ А-009-5478 V-430-0030 N-966-6656 Они с удивлением уставились на экран. - Что-то не так, - сказал Стоун. - Совсем не так. ЭВМ последовательно показала еще девять вышедших из строя прокладок. - Ничего не понимаю... - Младенец, - вдруг воскликнул Холл. - Ну конечно! - Младенец? - и тот чертов самолет. Все сходится. - о чем вы вообще? - спросил Стоун. - Ребенок здоров, - приступил к объяснению Холл. - Он плачет, тем самым на- рушая кислотно-щелочное равновесие. Это здорово, потому что препятствует про- никновению «Андромеды» в кровоток, его дальнейшему размножению и гибели жерт- вы. - Да, да, вы уже объяснили. - Но что происходит, когда ребенок прекращает плакать? Стоун молча уставился на Холла. - К чему я веду? Рано или поздно младенец устанет кричать, не может же он плакать вечно. Он остановится, и кислотно-щелочное равновесие вернется в нор- му . Он вновь уязвим для «Андромеды». - Действительно. - Однако он еще жив. - Возможно, какая-то форма быстрого иммунитета? - Нет, маловероятно. Есть только два объяснения. Когда младенец перестал плакать, либо организма уже не было рядом - например, унесло ветром и воздух очистился, - либо организм... - Изменился, - закончил фразу Стоун. - Мутировал. - Именно. Мутировал в неинфекционную форму. И, возможно, продолжает мутиро- вать. Теперь он не опасен для человеческого организма, но уничтожает резино- вые прокладки. - Самолет. Холл кивнул. - Национальная гвардия, окружившая Пидмонт, никак не пострадала. Но самолет разбился, потому что пластик растворился прямо на глазах у пилота. - Значит, Бертон подвергся воздействию уже безвредного организма. Поэтому крыса тоже жива. - Как и Бертон. Можно прекратить так часто дышать. Он жив только потому, что изменилась «Андромеда». - И может мутировать еще раз, - предположил Стоун. - Но если большинство мутаций происходит во время размножения, когда организм... Взвыли сирены, и на экране появилась красная надпись: ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ПОЛНОСТЬЮ НАРУШЕНА. УРОВЕНЬ № 5 ЗАРАЖЕН И ЗАПЕЧАТАН. - Быстрее, - Стоун оглянулся на Холла. - Бегите отсюда. В этой лаборатории нет подстанции. Вам нужно попасть в следующий сектор. До Холла дошло не сразу. Он так и сидел на своем месте, пока его не осени- ло. Он бросился к двери, но из стены с шипением выскользнула массивная сталь-
ная плита и наглухо закрыла проход в коридор. Стоун выругался. - Вот и все. Мы в ловушке. Если бомба взорвется, организм распространится по всей внешней поверхности. Произойдет тысяча мутаций, каждая из которых бу- дет убивать по-разному. Мы никогда не избавимся от «Андромеды». Из громкоговорителя донесся бесстрастный механический голос: - Уровень закрыт. Уровень закрыт. Чрезвычайная ситуация. Уровень закрыт. На мгновение наступила тишина, затем спокойный голос мисс Глэдис Стивене из Омахи произнес: - До самоуничтожения осталось три минуты. Три минуты Сирена взвыла еще раз, стрелки всех часов переместились на 12:00, и секунд- ные стрелки начали отсчитывать время. Все секундомеры загорелись красным све- том, а зеленая линия указывала на время детонации ядерной бомбы. Механический голос спокойно повторил: - До самоуничтожения три минуты. - Автоматика, - тихо произнес Стоун. - Система срабатывает автоматически при заражении уровня. Мы не можем этого допустить. Холл вытащил ключ. - Как же добраться до подстанции? - На этом уровне уже не выйдет. Все секторы изолированы друг от друга. - Но ведь на других уровнях подстанции тоже установлены? - Да... - И как мне туда попасть? - Никак. Все пути закрыты. - А что насчет центрального ядра? Центральное служебное ядро связывало все уровни. - Там установлена защитная система... - Стоун пожал плечами. Бертон как-то объяснял Холлу устройство системы защиты центрального ядра. Теоретически, попав в центральное ядро, можно напрямую добраться до первого уровня. На практике же этому мешали установленные вокруг ядра лигаминовые датчики. Изначально они были спроектированы для предотвращения побега лабора- торных животных. Эти датчики выделяли лигамин - водорастворимое производное яда кураре в виде газа. Также в распоряжении «Лесного пожара» имелись автома- тические пистолеты, стреляющие лигаминовыми дротиками. - До самоуничтожения две минуты сорок пять секунд, - оповестил механический голос. Холл изучил рабочую зону, скрывающуюся за стеклом. Внутри скрывалось цен- тральное ядро. - Какие у меня шансы? - спросил Холл. - Никаких, - ответил Стоун. Холл наклонился и по туннелю залез в пластиковый костюм. Он подождал, пока за ним закроется вход, затем с помощью ножа отрезал шланг. Он вдохнул про- хладный и свежий воздух, наполненный «Андромедой». Ничего не произошло. Стоун вернулся в лабораторию и наблюдал за Холлом через стекло. Холл тем временем видел, как шевелятся его губы, но ничего не слышал; мгновение спустя включились динамики, и он разобрал: - ...лучшую, какую мы могли позволить. - Что именно? - Систему защиты.
- Огромное вам за это спасибо, - ответил Холл, подбираясь к резиновой про- кладке, ведущей к центральному ядру. Она была круглой формы и довольно ма- ленькой . - У вас есть одна возможность, - сказал Стоун. - Доза яда низкая, она рас- считана на десятикилограммовое животное, например большую обезьяну, а вы ве- сите около семидесяти. Сможете выдержать довольно большую дозировку, прежде чем... - Перестану дышать, - подхватил Холл. Жертвы кураре задыхаются от паралича грудных мышц и диафрагмы. Холл догадывался, что это не самый приятный способ умереть. - Пожелайте мне удачи, - сказал он. - До самоуничтожения две минуты тридцать секунд, - произнесла Глэдис Сти- вене. Холл ударил по прокладке, которая сразу же рассыпалась пыльным облаком, и забрался в центральное ядро. * * * Внутри было тихо. Сирены и мигающие лампы остались позади, теперь его окру- жало холодное, металлическое, гулкое пространство. Центральное ядро было око- ло десяти метров в ширину и выкрашено в прагматичный серый цвет; состояло оно из цилиндрической шахты с кабелями и различными механизмами. На стене была закреплена лестница, ведущая на Уровень № 4. - Я вижу вас на телеэкране, - послышался голос Стоуна. - Поднимайтесь на- верх по лестнице. С секунды на секунду выпустят газ. Раздался новый механический голос: - Заражение центрального ядра. Уполномоченному обслуживающему персоналу ре- комендуется немедленно покинуть территорию. - Поднимайтесь! - торопил Стоун. Холл начал карабкаться вверх. Поднявшись чуть выше, он бросил взгляд вниз и увидел, что пол уже скрылся за клубами белого дыма. - Это газ, - сказал Стоун. - Не останавливайтесь. Холл ускорился, быстро перебирая руками. Он тяжело дышал от напряжения и переполнявших его эмоций. - Датчики вас засекли, - глухо произнес Стоун. Он следил за Холлом из лаборатории на Уровне № 5. На экране было видно, как автоматизированные электронные датчики засекли и очертили поднимающегося вверх Холла. Отсюда Холл казался крайне беззащитным. Стоун взглянул на третий экран: пневматические орудия поворачивались на настенных кронштейнах, прице- ливаясь своими тонкими дулами. - Быстрее! На экране тело Холла было обведено красным на ярко-зеленом фоне. В перекре- стие прицела попала шея. Согласно заложенной программе ЭВМ выбирала самую кровоснабжаемую область; у многих животных шея была предпочтительнее спины. Холл, который все взбирался наверх, думал только о пройденном расстоянии и усталости. Он чувствовал себя до удивления измотанным, словно поднимался уже много часов подряд. Затем он понял, что так сказывалось действие газа. - Датчики засекли вас, - сказал Стоун. - Но вам осталось метров девять. Холл оглянулся и увидел один из датчиков, который был направлен прямо на него. Он выстрелил, со свистящим звуком выпустив облачко голубоватого дыма, затем что-то ударилось о стену рядом с Холлом и упало вниз. - На этот раз промазал. Вперед. Мимо шеи просвистел еще один дротик. Он пытался ускориться, подниматься бы- стрее. Он уже видел впереди дверь с белыми буквами: «Уровень № 4». Стоун был прав; осталось меньше девяти метров. Третий дротик, затем четвертый. Пока ему везло. Однако стоило ему с раздра-
жением подумать, что чертова автоматика не стоит своих денег - никак не может поразить даже такую простую цель... как следующий дротик тут же вонзился ему в плечо. Боль пронзила его еще раз, когда яд попал в организм. Холл выругался. Стоун следил за происходящим через экран. Камеры записали попадание, после чего аппаратура трижды воспроизвела запись, на которой можно было разглядеть полет дротика и удар о плечо Холла. - До самоуничтожения две минуты, - произнес голос. - Доза маленькая, - сказал Стоун. - Быстрее. Холл полез дальше. Он чувствовал тяжесть, словно весил все двести килограм- мов, но не сдавался. Он уже добрался до двери, когда очередной дротик едва не задел его челюсть. - Поганец. - Быстрее! Быстрее! Дверь была герметично запечатана. Он дернул за ручку, и в стену попал еще один дротик. - Вот так, вот так, вы справитесь, - надрывался Стоун. - До самоуничтожения девяносто секунд. Он повернул ручку двери, и та с шипением открылась. Он вошел внутрь именно в тот момент, когда в ногу, вызвав краткую обжигающую волну тепла, вонзился дротик. Холл вдруг стал на сотню килограмм тяжелее. Он очень медленно потя- нулся к двери и захлопнул ее за собой. - Вы находитесь в воздушном шлюзе, - сказал Стоун. - Пройдите в следующую дверь. Холл направился к внутренней двери. Казалось, она находилась от него в не- скольких километрах, бесконечно и безнадежно далеко впереди. Ноги словно на- лились свинцом, увязли в бетоне. Его одолевали сонливость и болезненная уста- лость . Он пытался сделать шаг, второй. Еще. - До самоуничтожения шестьдесят секунд. Время летело незаметно. Он не мог понять почему; все вокруг мчалось с ог- ромной скоростью, а он шел так медленно. Ручка. Он обхватил ее пальцами словно во сне и повернул. - Боритесь. У вас получится, - донесся до него голос Стоуна. Он едва ли запомнил, что произошло дальше. Он повернул ручку и открыл дверь; заметил девушку-лаборантку, когда, пошатываясь, попал в коридор. Она испуганными глазами смотрела, как он неловко сделал шаг вперед. - Помогите, - попросил он. Она сначала заколебалась, однако с выпученными глазами убежала от него прочь по коридору. Холл тупо смотрел ей вслед и свалился на пол. Подстанция находилась всего в нескольких метрах от него - блестящая металлическая пластина на стене. - До самоуничтожения сорок пять секунд, - подсказал голос. И тут Холл разозлился, потому что этот соблазнительный женский голос был всего лишь аудиозаписью, потому что кто-то продумал последовательность этих событий, сценарий, которому следовали автоматизированные системы вместе с этим совершенным лабораторным оборудованием. Словно так было предначертано с самого его рождения. Как же он разозлился! Холл не помнил, как ему удалось проползти оставшиеся метры, подняться на ноги и вставить ключ. Однако запомнил, как повернул ключ в замке и увидел, что загорелся зеленый свет. - Система самоуничтожения выключена, - объявил голос так, словно ничего не произошло. Измученный Холл соскользнул на пол и упал в объятия темноты.
ДЕНЬ 5. РАЗВЯЗКА Последний день Откуда-то издалека послышались слова: - Он сопротивляется. - Правда? - Да. Смотрите. Мгновение спустя Холл зашелся в кашле, потому что из его горла что-то выта- щили. Он снова прокашлялся, жадно заглатывая воздух, затем открыл глаза. На него с беспокойством смотрела женщина. - Как вы себя чувствуете? Сейчас все пройдет. Холл попытался ей ответить, но ничего не вышло. Он не мох1 даже пошевелить- ся, но хотя бы дышал. Сначала было тяжело, но постепенно ему полегчало, груд- ная клетка двигалась вверх-вниз без особых усилий. Он повернул голову и спро- сил: - И как долго? - Плюс-минус сорок секунд, - ответила девушка. - Сорок секунд без дыхания. Вы уже начали синеть, когда мы вас нашли, но тут же интубировали и подключили кислород. - Когда это было? - Двенадцать, даже пятнадцать минут назад. Лигамин - препарат короткого действия, но мы все равно за вас беспокоились... Как вы себя чувствуете? - Отлично. Он осмотрел комнату. Кажется, он находился в лазарете на Уровне № 4. На дальней стене висел телеэкран, на котором появилось лицо Стоуна. - Здравствуйте, - сказал Холл. Стоун широко улыбнулся. - Поздравляю. - Судя по всему, бомба не взорвалась? - Не взорвалась, - ответил Стоун. - Хорошо, - выдавил из себя Холл и закрыл глаза. Он проспал больше часа, а когда, наконец, пришел в себя, телеэкран был выключен. Медсестра сообщила, что доктор Стоун отчитывается Ванденбергу. - Что произошло? - По нашим подсчетам, организм сейчас где-то над Лос-Анджелесом. - И? - Ничего, - сестра пожала плечами. - Кажется, он вообще ни на что не дейст- вует. • * * - Вообще никак, - резюмировал позже Стоун. - По-видимому, микроорганизм му- тировал в доброкачественную форму. Мы все еще ждем сообщений о странных смер- тях или новом заболевании, но прошло уже шесть часов, и с каждой минутой ве- роятность подобного развития событий уменьшается. Мы предполагаем, что в ито- ге организм покинет пределы атмосферы, так как здесь слишком много кислорода. Но если бы комплекс «Лесной пожар» взорвался... - А сколько оставалось времени до взрыва? - спросил Холл. - Когда вы повернули ключ? Кажется, тридцать четыре секунды. Холл расслабился. - Целая куча времени. Было бы из-за чего волноваться. - Вам, может, и нет, - заметил Стоун. - А вот мы на пятом уровне все изве- лись . Я забыл упомянуть, что для улучшения взрывных характеристик за тридцать
секунд до взрыва с пятого уровня должны были откачать весь воздух. - Ох, - вырвалось у Холла. - Но сейчас все под контролем, - успокоил его Стоун. - Организм все еще у нас, и мы продолжим его изучать. Мы уже начали описывать новые формы мутаций. До чего же удивительный и приспособляемый организм! Мы вполне уверены, что организм переместится в верхние слои атмосферы, не вызвав особых проблем на поверхности. А что до нас, здесь, под землей, мы хотя бы поняли, что происхо- дит . Организм мутирует. Это очень важная информация. Но мы догадались. - Догадались, - повторил Холл. - Уж пришлось, - сказал Стоун. ЭПИЛОГ Согласно официальному сообщению, потеря пилотируемого космического корабля «Андрос-5», сгоревшего при входе в атмосферу, объяснялась технической неис- правностью: теплозащитный экран из вольфрама и пластика разрушился под воз- действием огромной температуры. В НАСА запланировали проверку для оценки про- цесса производства защитных экранов. В Конгрессе и в прессе послышались призывы к улучшению защиты космических кораблей. Под давлением со стороны правительства и общественности НАСА на не- определенный срок отложило все запланированные космические полеты. Об этом решении на пресс-конференции в Центре пилотируемых космических полетов Хью- стона объявил «голос Андроса» - Джек Марриотт. Ниже следует выдержка из сте- нограммы его заявления. Вопрос: Джек, когда данное решение вступает в силу? Ответ: Немедленно. Мы уже сворачиваем программу прямо в этот момент. Вопрос: И долго, по вашему мнению, продлится эта задержка? Ответ: Боюсь, сейчас на ваш вопрос ответить невозможно. Вопрос: Несколько месяцев? Ответ: Возможно. Вопрос: Джек, или же это займет год? Ответ: Не могу сказать. Мы будем ждать результатов расследования особой ко- миссии . Вопрос: Не связано ли это с решением Советов свернуть свою космическую про- грамму после крушения «Зонда-19»? Ответ: Предлагаю спросить у них. Вопрос: Я заметил, что в состав комиссии входит Джереми Стоун. Для чего вы позвали бактериолога? Ответ: Профессор Стоун неоднократно работал в составе множества научно- консультативных советов. Мы ценим его мнение по широкому кругу вопросов. Вопрос: Повлияет ли эта задержка на запланированную дату посадки на Марсе? Ответ: Нам определенно придется пересмотреть расписание. Вопрос: Надолго ли, Джек? Ответ: Откровенно говоря, нам всем не терпится узнать ответ. Мы считаем, что крушение «Андроса-5» вызвано технологическим сбоем, а не человеческим фактором. Наши ученые работают над этой проблемой, нам остается только ожи- дать их выводов. Дальнейшие события уже не в нашей власти. Вопрос: Джек, повторите, пожалуйста? Ответ: Дальнейшие события уже не в нашей власти.
Разное ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ Панов А., Пташник О. Полимеразная цепная реакция (ПЦР, PCR) — метод молекулярной биологии, по- зволяющий создать копии определенного фрагмента ДНК из исходного образца, по- высив его содержание в пробе на несколько порядков. Изобретение ПЦР полностью и безвозвратно изменило медицину, науку и нашу жизнь в целом. Появилась возможность быстро и эффективно диагностировать на- следственные заболевания и инфекции, определять личность преступников по од- ному волоску и свободно манипулировать генами. Не будь этого уникального ме- тода, человечество вряд ли оказалось бы на пороге эпохи генной терапии. ИСТОРИЯ 1957 г. Американец Артур Корнберг впервые выделил из бактерий Escherichia coli фермент, который назвал ДНК-полимеразой. Статьи с описанием работы он отправил в Journal of Biological Chemistry, где их отвергли... из-за названия фермента: рецензенты считали, что нужно использовать более точный термин «по- лидезоксирибонуклеотидполимераза» и что вообще «ДНК» в названии указывает на «генетическую активность» (сущность, составляющую?) фермента, а раз ее нет, то и называть фермент так нельзя. Однако в 1958 году в журнале сменился глав- ный редактор, и статьи, наконец, увидели свет. А уже в 1959 году Артура Корн- берга удостоили Нобелевской премии по физиологии и медицине. 1971 г. Норвежский биохимик Хьелль Клеппе опубликовал в Journal of Molecular Biology статью, в которой описал метод, очень похожий на ПЦР. С 1968 по 1970 годы Клеппе работал постдоком в Университете Висконсина, в лабо- ратории Хара Гобинда Кораны — нобелевского лауреата 1968 года за расшифровку генетического кода. Именно в лаборатории знаменитого индийца чуть раньше раз- работали методики синтеза олигонуклеотидных праймеров — «затравок», необходи- мых для работы ДНК-полимеразы. Статья, написанная Клеппе в соавторстве с Кораной и посвященная репарацион- ной репликации с помощью ДНК-полимеразы, содержала такие строки: «Можно ожи- дать, что после охлаждения получатся две структуры, каждая из которых содер- жит полноразмерную матричную цепь, подобающим образом связанную с праймером.
Для завершения процесса репаративной репликации нужно будет добавить ДНК- полимеразу. В результате получатся уже две молекулы исходного дуплекса. Цикл можно повторять, каждый раз добавляя свежую порцию фермента». К сожалению, эта гипотеза так гипотезой и осталась. Может, Клеппе даже и проводил какие-то эксперименты, но результаты не публиковал. 1976 г. Ученые из США, Эллис Чиен, Дэвид Эдгар и Джон Трела, выделили тер- мостабильную ДНК-полимеразу из бактерии Thermus aquaticus и назвали ее Taq- полимеразой. Этот фермент сохранял активность даже при температурах выше 75 С. 1977 г. Фредерик Сенгер, английский биохимик и лауреат Нобелевской премии 1958 года за работы по структуре белков, предложил метод секвенирования ДНК, сейчас известный как метод Сенгера. Этим он заработал еще одну нобелевскую медаль, в 1980-м, и стал единственным ученым в истории, получившим две «хими- ческих» премии. 1983 г. Руководитель лаборатории синтеза ДНК в Cetus Corporation (США.) Кэри Мюллис апрельской ночью ехал вдоль побережья из Сан-Франциско в Мендосино, в свой загородный дом. Долгой трехчасовой дорогой он обдумывал отнюдь не прове- дение выходных, а предстоящий эксперимент по секвенированию ДНК. И тут (по словам Мюллиса) его озарило: он ясно представил процесс амплификации (преум- ножения) генов, который позже получит название полимеразной цепной реакции. До работы в Cetus Кэри Мюллис изучал химию в Технологическом институте Джорджии, затем биохимию в Калифорнийском университете в Беркли, а после ра- ботал постдоком в Калифорнийском университете Сан-Франциско по направлению «фармацевтическая химия». В 1979 году его пригласили в Cetus синтезировать праймеры для секвенирования, а уже через два года Мюллис возглавил лаборато- рию синтеза ДНК и автоматизировал производство олигонуклеотидов. В 1983 году Мюллис участвовал в проекте по изучению серповидноклеточной анемии. Чтобы проанализировать мутации, биологи проводили секвенирование по Сзнгеру, где используется один праймер для синтеза по одной из цепей ДНК. На серпантине по пути в Мендосино Мюллис предположил, что данные будут точнее, если использовать два праймера — для синтеза одновременно по двум цепям. То- гда можно будет сравнить получившиеся фрагменты и исключить неточности. И вот тут-то неожиданное прозрение заставило его вздрогнуть: если повторить цикл несколько раз, то можно получить множество копий нужного фрагмента строго оп- ределенной длины — она будет ограничена праймерами, от концов которых на- встречу друг другу и будут строиться новые цепи ДНК! Вернувшись в понедельник в Cetus, Кэри Мюллис сразу направился в библиоте- ку, где попросил одного из сотрудников найти всю литературу о ДНК-полимеразе. В результате он не обнаружил ничего, касающегося амплификации. Это утвержде- ние — самое слабое место во всей истории, так как в собранной библиотекарем стопке статей просто не могло не быть работы Хьелля Клеппе. За следующие полгода Мюллис провел два эксперимента для проверки своей ги- потезы, но безуспешно. Тогда он предположил, что отрицательный результат свя- зан с большим размером ДНК-матрицы, используемой в опытах, и решил продолжить работу с маленьким вектором pBR322, в который вставил намножаемый ген. И 16 декабря 1983 года Мюллис впервые увидел вожделенные, хоть и слабые, полосы в геле для детекции. Однако другие сотрудники и руководство Cetus не разделили радости Мюллиса: их всё это попросту не интересовало. 1984 г. На ежегодной конференции корпорации Cetus в калифорнийском Монтерее Кэри Мюллис представил плакат, рассказывающий об амплификации гена р-глобина. К удивлению автора, и на этот раз его работу обошли вниманием. Чуть позже Мюллису удалось кое-как убедить корпоративных боссов в важности его экспериментов: Cetus, как и многие начинающие компании, вкладывала ресур- сы только в те проекты, что сулили прибыль в краткосрочной перспективе. Его
освободили от обязанностей главы лаборатории и дали год на исследования ПЦР. И эти эксперименты завершились успешно. 1985 г. Мюллис и его группа разработчиков подали заявку на патент, который утвердили 28 июля 1987 года. В том же 1985-м в Cetus начали использовать для ПЦР термостабильную Taq-полимеразу, что значительно упростило работу: раньше перед каждым новым синтетическим циклом в смесь надо было добавлять новую порцию фермента, потому что он быстро выходил из строя от высоких температур. В декабре 1985 года журнал Science опубликовал первую статью Кэри Мюллиса о ПЦР. Тогда же открылось совместное предприятие PerkinElmer Cetus Instruments (PECI), которое выпустило первый прототип ПЦР-циклера — Mr. Cycle. И только в 1987 году в продажу поступил первый общедоступный прибор, PCR-1000 Thermal Cycler. Mr. Cycle — первый прототип ПЦР-амплификатора. 1986 г. Корпорация Cetus выплатила Кэри Мюллису премию $10 000. Остальные члены его группы получили по символическому доллару. Это обострило и так на- пряженные отношения в коллективе. Осенью Мюллис покинул компанию. После ухода из Cetus он два года возглавлял молекулярно-биологический отдел в Xytronyx, а в 1992-м открыл компанию по продаже ювелирных изделий с ампли- фицированной ДНК знаменитостей — Элвиса Пресли, Мэрилин Монро и т.п.. В 1993 году Кэри Мюллис стал лауреатом Нобелевской премии по химии за изо- бретение ПЦР. Его награждение — до сих пор больной вопрос для норвежского на- учного сообщества, где первооткрывателем метода считают Хьелля Клеппе. Сейчас Мюллису 72 года, он работает научным сотрудником Научно- исследовательского института детской больницы Окленда и с 2011 года возглав- ляет предприятие Altermune LLC, занимающееся изучением иммунитета. Кэри Мюллис нередко выступает на конференциях, рассказывает о своей жизни, работе и, конечно, своем открытии. Он — прекрасный рассказчик, его всегда ин- тересно слушать.
Время от времени Мюллис принимает ЛСД. Однажды он рассказал о ночной встре- че со светящимся зеленым енотом в лесу рядом со своим загородным домом. А Альберт Хоффман («отец» ЛСД) утверждал, что, по словам Мюллиса, ЛСД помог ему развить идею ПЦР. В 1998 году вышла книга Кэри Мюллиса «Танец обнаженного разума» (Dancing naked in the mind field), где в обрамлении автобиографических историй ученый высказывает своё мнение о глобальном потеплении, СПИДе и других волнующих об- щество вопросах. Мюллис верит в астрологию и считает, что значительного изме- нения климата не происходит, между ВИЧ и СПИДом нет никакой связи, а все ис- следования, говорящие об обратном, — плоды заговора ученых-карьеристов с пра- вительствами их стран. 1987 г. Компания Cetus подала патентную заявку на метод ПЦР с Taq- полимеразой, и ее одобрили в октябре 1990 года. 1989 г. Журнал Science объявил Taq-полимеразу молекулой года, а статья со- трудников Cetus о ПЦР с ее использованием несколько лет поддерживала статус самой цитируемой биологической публикации. В августе химический гигант DuPont подал против Cetus иск, в котором утвер- ждал, что патенты на ПЦР получены неправомерно, поскольку этот процесс еще в 1970-х описал Хьелль Клеппе. В ответ на иск Ведомство по патентам и товарным знакам США. (USPTO) решило переосвидетельствовать патенты. Но через год объя- вило, что они останутся действительными: комиссия нашла метод, описанный в работе Клеппе, слишком «неопределенным и сомнительным». К тому же там не упо- миналась возможность экспоненциальной репликации — отличительной черты ПЦР. В суде представители DuPont так и не смогли доказать вторичность изобретения Мюллиса. 28 февраля 1991 года, после двух дней работы, суд вынес решение в пользу Cetus. 1991 г. Выигранный суд не помог корпорации Cetus: к л91-му году ее убытки превысили $60 млн., и в июле было объявлено о слиянии с биотехнологической компанией Chiron. А права на метод ПЦР и использование Taq-полимеразы в де- кабре продали компании Hoffman-La Roche за $300 млн. С этой сделки Cetus вы- платила Кэри Мюллису неоправданно малую сумму, фактически ограбив его. С тех пор Hoffman-La Roche и ее «дочка» Roche Molecular Systems развивают метод полимеразной цепной реакции: у них уже более 1000 связанных с ПЦР па- тентов и заявок. ПРИНЦИП МЕТОДА Все мы знаем, что ДНК — это двухцепочечная молекула, где каждая цепочка со- стоит из звеньев-нуклеотидов. Нуклеотиды составлены из трех молекул: остатка фосфорной кислоты, сахара и азотистого основания. Если сахар и фосфат одина- ковы у всех нуклеотидов в ДНК (в РНК сахар другой), то азотистых оснований четыре (если не считать редкие модификации): аденин, тимин, цитозин и гуанин, обозначаемые А, Т, Ц и Г соответственно. В молекулах РНК тимин заменен ураци- лом. Нуклеотиды соединяются в цепочку, образуя связи между фосфатной группой одного нуклеотида и гидроксильной — другого. В результате на одном конце каж- дой цепи ДНК «висит» фосфатная группа (5'-конец), а на другом — гидроксильная (3'-конец). Две цепи нуклеотидов расположены в молекуле ДНК антипараллельно, то есть напротив 3'-конца одной находится 5'-конец другой. Чтобы молекула бы- ла стабильной, цепочки должны как-то взаимодействовать друг с другом. Это обеспечивают водородные связи, образующиеся между азотистыми основаниями про- тивоположных цепей по принципу комплементарности: А соединяется только с Т (или У в РНК) , а Г — с Ц. И поэтому, имея одну цепь ДНК, в соответствии с этим правилом легко построить ее пару. Собственно, на этом и основана ПЦР.
Строение ДНК. ДНК :■•■; А т & * пр/тги нтотш к. ДНК-/ШШ/Ш п 4 распор Состав смеси для ПЦР. Типичная реакционная смесь: ■ Анализируемая ДНК. Это может быть как отдельный кусочек молекулы, так и плазмида, хромосома или геном клетки полностью. Для грубой оценки сойдет даже суспензия клеток. ДНК служит матрицей для многократного копирования нужного участка. ■ Праймеры. Праймер — это искусственно синтезированная короткая цепочка нук- леотидов (15-30 штук), комплементарная выбранному участку одной из цепей анализируемой ДНК. Один из праймеров обычно соответствует началу амплифи- цируемого отрезка, другой — его концу, но на противоположной цепи. У прай- меров, как и у любого олиго- или полинуклеотида, есть 3'- и 5'-концы. ■ Нуклеотиды. А точнее, дезоксинуклеотидтрифосфаты — четыре вида «кирпичи- ков» для строительства цепей ДНК: дАТФ, дТТФ, дЦТФ и дГТФ. ■ ДНК-полимераза. Фермент, строящий комплементарную матричной цепь ДНК. Он может начинать синтез только от 3'-конца праймера. Обычно используют тер- мостабильные полимеразы, изначально выделенные из термофильных бактерий и архей: Thermus aquaticus (Taq-полимераза), Pyrococcus furiosus (Pfu- полимераза) и Pyrococcus woesei (Pwo-полимераза). Первая — самая произво- дительная , а две другие — более точные. ■ Буфер. Раствор, содержащий различные ионы для поддержания нужного рН, соли магния, необходимые для работы полимеразы, и неионный детергент Тween-20 в сочетании с BSA (бычьим сывороточным альбумином) для предотвращения нали- пания компонентов реакции на стенки пробирки. В случае ГЦ-богатых матриц в смесь часто добавляют энхансер — ДМСО (диметилсульфоксид), предотвращающий нежелательные взаимодействия между комплементарными участками матрицы.
Все компоненты смешивают в нужном объеме деионизованной воды в специальных пробирках для ПЦР и помещают в амплификатор (или ПЦР-циклер)1. Расходные материалы и оборудование для ПЦР. а — ПЦР-пробирки. б — Амплификатор С1000 Touch™ производства Bio-Rad. Цель ПЦР — получить множество одинаковых двухцепочечных кусочков ДНК строго определенной длины (обычно не более 2-3 тысяч пар нуклеотидов, т.п.н.). Для этого проводят 20-30 циклов реакции2. Каждый цикл состоит из трех этапов. Этапы реакции: Денатурация. Чтобы полимераза могла работать, две цепи ДНК-матрицы нужно разъединить. Для этого реакционную смесь нагревают до 94-98 С. В таких усло- виях разрушаются водородные связи между азотистыми основаниями параллельных цепей. Отжиг праймеров. На этом этапе праймеры специфично присоединяются к освобо- дившимся цепям ДНК-матрицы с разных сторон копируемого участка 3'-концами друг к другу. Чтобы праймеры могли комплементарно связаться (отжечься) только с нужными участками, при их конструировании необходимо учитывать такую важную характеристику, как температура плавления (Тт) . Это расчетная температура, при которой половина праймеров присоединяется к целевому участку ДНК. Отжиг 1 https : //www. you tube. com/watch? v=NYlT3f-MZ5o 2 https://www.youtube.com/watch?v=4-DrX0HNepE
проводят при температуре на 1-5 С ниже Тт, но не выше оптимальной температуры работы полимеразы, то есть в пределах 40-72 С. В идеале праймеры должны соответствовать следующим критериям: ■ температуры плавления двух праймеров не должны различаться более чем на 5 С; ■ ГЦ-состав их должен уложиться в интервал 40-60%; ■ в структуре олихюнуклеотидов не должно быть шпилек (участков, комплемен- тарных друг другу); ■ праймеры не должны образовывать дуплексы (спариваться) друг с другом. Еще лучше, если на 3'-конце праймера будет гуанин или цитозин: они образуют с комплементарными основаниями три водородные связи (между А и Т образуются две), что делает комплекс праймер—матрица более стабильным. В реальности редко получается соблюсти все условия из-за множества причин. Однако чем больше критериев соблюдено при создании праймеров, тем выше веро- ятность правильной их работы. Чтобы разработать эффективные праймеры, необходимо знать последовательность ДНК у концов целевого участка, и, руководствуясь упомянутыми критериями, вы- брать подходящие фрагменты, которым будут комплементарны будущие праймеры. Всё это удобно делать в специальных компьютерных программах — например, PrimerSelect3: они и Тт рассчитают, и всякие спаривания изобразят, и вообще вынесут вердикт, удачная это пара праймеров или нет. Элонгация, или синтез ДНК. Однажды ведущий ПЦР-специалист одного ветеринар- ного диагностического центра, показывая студентам постановку реакции, объяс- нила, что она потому называется полимеразной, потому что ее результаты наблю- дают в полимерном геле. Возможно, есть и другие приверженцы этой гипотезы, однако сразу отметим, что она не верна. Полимеразная эта реакция от того, что в ее ходе фермент ДНК-полимераза последовательно выстраивает цепь ДНК (поли- мер) из нуклеотидов (мономеров), то есть полимеризует их. И делает она это на третьем этапе ПЦР. Этот этап чаще проводят при температуре 72 С — оптимальной для работы Taq- полимеразы. Фермент присоединяется к комплексам праймер—матрица и, выхватывая из раствора нуклеотиды, начинает по принципу комплементарности прилаживать их к 3'-концу праймера. Удлинение, или элонгация, новой цепи ДНК идет с макси- мальной скоростью 50-60 нуклеотидов в секунду (то есть около 3000 в минуту). Однако при программировании ПЦР-циклера задают время с запасом: по минуте на каждую тысячу пар нуклеотидов. Каждая вновь синтезированная цепочка ДНК становится, наравне со старой, матрицей для синтеза в следующем цикле. Таким образом, количество нужного продукта в процессе реакции возрастает экспоненциально. После прохождения всех циклов в реакционной смеси образуется столько специфических двухцепочеч- ных продуктов, что их «массив» можно увидеть невооруженным глазом — проведя гель-электрофорез, о котором расскажем ниже. К сожалению, экспоненциальная амплификация не может длиться вечно. Через 25-30 циклов количество функциональных молекул полимеразы в реакционной смеси истощается. Но чтобы добиться еще большего выхода продукта, содержимое про- бирки можно разбавить, например, в 1000 раз и снова использовать для амплифи- кации с уже новыми рабочими компонентами. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОДУКТОВ ПЦР Чтобы увидеть, намножились ли нужные участки ДНК, после окончания ПЦР со- 3 https://www.dnastar.com/t-primerselect.aspx
держимое пробирок подвергают электрофорезу в агарозном или полиакриламидном геле с последующим окрашиванием — так молекулы ДНК разной длины разделяются пространственно и становятся видны невооруженным глазом. Полиакриламидный гель намного плотнее, поэтому больше подходит для разделения очень коротких фрагментов (несколько десятков пар нуклеотидов), при этом можно увидеть раз- ницу даже в один нуклеотид! Расплавленный при 65 С гель заливают в специальную форму (плашку) с уста- новленной в ней гребенкой, формирующей лунки. Когда гель застывает, гребенку вынимают, ставят форму в камеру для электрофореза и заливают специальным бу- фером. Затем в лунки микропипеткой вносят раствор из ПЦР-пробирок, смешанный с краской — чаще бромфеноловым синим. Чтобы потом определять размеры амплифи- цированных фрагментов, в отдельную лунку вносят маркер молекулярных масс (ladder), содержащий набор кусочков ДНК известных размеров. Камеру подключают к источнику питания и наблюдают за бегущими от электродов волшебными пузырь- ками. Десятки минут или несколько часов, зависит от размера фрагментов ДНК, плотности геля и приложенного напряжения4. Подготовка геля для горизонтального электрофореза. Благодаря отрицательно заряженному сахарофосфатному остову ДНК, фрагменты движутся в геле под действием электрического поля от отрицательного катода к положительному аноду. Более короткие молекулы делают это быстрее, чем длин- ные . Бромфеноловый синий нужен для того, чтобы следить за продвижением фронта проб в геле и не допустить их выхода за его пределы. После окончания электрофореза гель вынимают из плашки и, чтобы увидеть рас- положение фрагментов, вымачивают в растворе флюоресцентного красителя, прочно связывающегося с ДНК. Иногда его вводят в гель еще до залития плашки. Если красителем служит бромистый этидий, внедряющийся между нуклеотидами ДНК, ви- зуализацию проводят под ультрафиолетом. 4 https://www.youtube.com/watch?v=vq759wKCCUQ
Амплифицированные участки ДНК в агарозном геле после электрофореза. Числа справа и слева показывают молекул ДНК в парах нуклеотидов. Если экспериментатор преследовал цель просто понять, есть ли нужная после- довательность нуклеотидов в ДНК-матрице, то после визуализации гель выбрасы- вают . Но нужные фрагменты несложно из геля выделить для дальнейшей работы: чтобы резать их на кусочки для сравнения с другими фрагментами, вставлять в плазмиды для дальнейшего изучения, секвенировать и т.д. ТИПЫ ПЦР Мы описали типичную качественную ПЦР, позволяющую узнать, есть нужная по- следовательность в анализируемом образце или нет. В качестве матрицы мы все- гда упоминали ДНК, но бывают случаи, когда в распоряжении экспериментатора есть лишь РНК (при исследовании РНК-вирусов) или только она может дать необ- ходимую информацию (при определении уровня экспрессии генов). Тогда использу- ют ПЦР с обратной транскрипцией, или ОТ-ПЦР (RT-PCR; не путать с real-time PCR!). Помимо качественной, существует количественная ПЦР — для определения коли- чества исходной матрицы в образце. Это ПЦР в реальном времени, или real-time PCR. Ее тоже можно проводить в двух вариантах: с ДНК-матрицей и РНК-матрицей. ПЦР с обратной транскрипцией Полимеразная цепная реакция может идти исключительно на матрице ДНК, поэто- му если у экспериментатора есть мРНК (матричная РНК, на основе которой стро- ятся клеточные белки), то сначала ее надо как-то «переписать» в ДНК. Для это- го применяют реакцию обратной транскрипции, в которой фермент обратная транс- криптаза по матрице РНК строит комплементарную ДНК (кДНК). А потом с этой ДНК проводят обычную ПЦР, как описано выше.
wimfiwiw Схема ОТ-ПЦР. К одноцепочечной РНК-матрице присоединяется праймер, и обратная транскриптаза синтезирует цепь ДНК, которая потом сама уже служит матрицей для синтеза ДНК в процессе обычной ПЦР. Впервые ОТ-ПЦР упомянули в 1988 году в журнале Science, в статье о синтезе факторов роста макрофагами. Эту реакцию обычно осуществляют с помощью двух ферментов — обратной транс- криптазы и ДНК-полимеразы — либо в двух пробирках (в первой при 37 С по мат- рице РНК синтезируют кДНК, затем во второй проводят стандартную ПЦР), либо в одной (все реагенты смешивают вместе, дают отстояться 1 час при 37 С и поме- щают в циклер). У каждого из подходов есть свои недостатки и достоинства. В первом случае высока вероятность ошибок при пипетировании и загрязнения об- разца при переносе во вторую пробирку. Но при этом, однажды проведя обратную транскрипцию, полученную кДНК можно использовать в нескольких экспериментах с разными целями. Во втором случае в ПЦР участвует вся синтезированная кДНК, и повторить реакцию уже невозможно. Однако время проведения эксперимента суще- ственно сокращается. Первый вариант применяют для исследования некоторого на- бора генов, а второй — при большом количестве образцов, но малом количестве изучаемых генов. Но ОТ-ПЦР можно проводить и с одним ферментом — Tth-полимеразой. Эту термо- стабильную полимеразу выделили в 1985 году из бактерии Thermus thermophilus НВ-8. Фермент обладает двойной активностью: в присутствии ионов магния — по- лимеразной, а в присутствии ионов марганца — обратнотранскриптазной. Причем обе реакции могут идти при 70 С, что очень важно в случае ГЦ-богатых РНК, ко- торые охотно образуют «шпильки»: высокая температура поддерживает матрицу в денатурированном состоянии, повышает специфичность отжига праймеров и позво- ляет эффективно копировать сложные молекулы. Однако здесь есть и проблема: в присутствии марганца точность полимеразы сильно снижается, и кДНК содержит множество ошибок. Чтобы этого избежать, по- сле реакции обратной транскрипции в пробирку вносят EDTA, которая образует с марганцем устойчивый комплекс, тем самым выводя его из реакции. Затем добав- ляют магний и проводят ПЦР. ОТ-ПЦР незаменима при работе с вирусами, геном которых представлен молеку- лой РНК, в диагностике некоторых видов рака по специфическим транскриптам опухолевых клеток, а также в генной инженерии, если нужно экспрессировать эу- кариотический ген в бактериальных клетках. ПЦР (и ОТ-ПЦР) в реальном времени Этот метод еще называют qPCR (quantitative PCR, или количественная ПЦР) , поскольку он позволяет не только обнаружить в пробе целевую нуклеотидную по- следовательность , но и измерить количество ее копий, а значит, и рассчитать, сколько же было исходной матрицы. Этой матрицей может быть как ДНК (qPCR) , РНК
так и РНК (RT-qPCR). Понятно, что в последнем случае первой стадией будет об- ратная транскрипция. ПЦР в реальном времени разработали в 1992 году в Калифорнии сотрудники Roche Molecular Systems. Они добавили в смесь для ПЦР флуоресцентный краси- тель бромистый этидий (EtBr) и запустили реакцию под ультрафиолетовым светом, который заставлял EtBr светиться. Весь процесс, а следовательно, и усиление свечения при накоплении копий ДНК, исследователи записали на видеокамеру. За- тем они смогли подсчитать исходное число копий целевого фрагмента в реакцион- ной смеси. Метод real-time PCR не требует визуализации продуктов реакции с помощью гель-электрофореза — их накопление фиксируют в реальном времени оптические датчики, вмонтированные в амплификатор и настроенные на определенную длину волны, испускаемую флуоресцирующими метками. При этом используют два типа ме- ток: интеркалирующие агенты («коллеги» EtBr) и зонды с флуорофорами. (Z1 Амплификатор для qPCR CFX384 Touch™ от Bio-Rad. Самый популярный интеркалирующий агент — SYBR Green, флуорофор, резко уве- личивающий флуоресценцию (в 1000 раз) после связывания с двухцепочечной ДНК. Таким образом, увеличение флуоресценции будет пропорционально увеличению ко- личества ДНК в каждом цикле ПЦР. К сожалению, интеркалирующие агенты обладают низкой специфичностью: они могут связываться и с «побочными» продуктами реак- ции , и с димерами праимеров. Однако тщательный подбор праимеров и условий ПЦР минимизируют этот недостаток. Систем зондов с флуорофорами достаточно много. Подробно разберем лишь три самых распространенных. TaqMan. Этот небольшой олигонуклеотид, комплементарный внутреннему участку амплифицируемого фрагмента ДНК, содержит два флуорофора: репортер и гаситель. Когда они находятся на одном зонде, то есть близко друг к другу, гаситель по- глощает сигнал от репортера. Во время амплификации движущаяся по ДНК полиме- раза разрушает зонд, репортер и гаситель отдаляются друг от друга, и флуорес- ценция репортера становится заметной. Молекулярные маяки. Если в вышеописанном случае детекция свечения происхо- дит на стадии элонгации, то здесь свечение фиксируют на этапе отжига праиме- ров. Молекулярные маяки — это короткие одноцепочечные фрагменты ДНК, образую- щие петлю со шпилькой, на концах которой «пришиты» репортер и гаситель. Пока шпилька существует, гаситель находится рядом с репортером, подавляя его све- чение. Как только зонд соединяется петлей с комплементарным участком ДНК, ре-
портер и гаситель оказываются достаточно далеко друг1 от друга, чтобы началась флуоресценция. Скорпионы. Это структуры, подобные молекулярным маякам, только на 3'-конце после гасителя к ним пришит праймер, с которого и начинается амплификация ДНК. Сигнал от репортера фиксируют в следующем цикле реакции: двухцепочечная ДНК денатурирует, на этапе отжига праймеров раскрывается шпилька зонда, и он, изгибаясь как хвост скорпиона, комплементарно соединяется с цепочкой ДНК, синтезированной как продолжение его праймера. Таким образом репортер с гаси- телем разносятся в пространстве, и появляется свечение. Применяют ПЦР в реальном времени для анализа экспрессии генов, одиночных нуклеотидных полиморфизмов (SNP) и хромосомных аберраций, для обнаружения конкретных патогенов и, в последние годы, белков (иммуно-ПЦР в реальном вре- мени) . Иммуно-ПЦР в реальном времени ПЦР служит для качественного и количественного определения в пробе нуклеи- новых кислот. Но во многих случаях необходимо детектировать ферменты, гормо- ны, токсины, антитела и другие молекулы. В большинстве случаев для этого ис- пользуют метод ИФА (иммуноферментный анализ). Чувствительность метода позво- ляет определять даже несколько нанограммов антигена в пробе, однако отдельные молекулы ИФА выявить не в состоянии. Чтобы устранить такой недостаток, ученые решили попробовать соединить ИФА и ПЦР. Технологию иммуно-ПЦР (иПЦР, IPCR) разработали сотрудники Калифорнийско- го университета в Беркли в 1992 году. Сначала для визуализации результатов использовали гель-электрофорез, но сегодня в большинстве случаев применяют ПЦР в реальном времени. Схема иммуно-ПЦР в реальном времени, Суть метода заключается в следующем. Пробы, где ищут нужную молекулу (гор- мон , токсин и т.п.), помещают в специальные пробирки, материал которых обла- дает высокой антигенсвязывающей способностью и термостойкостью. Далее к про- бам добавляют специфические антитела с «пришитыми» к ним ДНК-метками длиной 150-300 п.н. (существует множество вариантов таких систем, но здесь разберем самый простой). Когда антитела присоединятся к искомым молекулам (антигенам),
иммобилизованным на стенках пробирок, производят многократную промывку, чтобы удалить непрореагировавшие меченые антитела. Затем в эти же пробирки заливают смесь для qPCR (с интеркалирующим агентом или зондом), помещают их в циклер и проводят реакцию, во время которой амплифицируются ДНК-метки на антителах, связанных с антигенами. Так получают сведения не только о наличии антигенов в пробе, но и об их количестве. Иммуно-ПЦР по разрешающей способности превосходит ИФА на 2-5 порядков и вы- являет антиген даже когда невозможно сконцентрировать пробу либо на ранних стадиях бактериальной или вирусной инфекции. Не менее полезно и то, что иПЦР позволяет одновременно обнаруживать много разных антигенов, так как к антите- лам «пришиты» разные ДНК, амплифицируемые с уникальными праймерами, для кото- рых можно использовать зонды разных конструкций. Применяют иммуно-ПЦР для поиска в пробах вирусных антигенов (например, ВИЧ), опухолеассоциированных антигенов (например, фактора роста эндотелия со- судов) , прионов, бактериальных белков, токсинов (в том числе и небелковых, например, диэтилфталата) и других веществ. ВАРИАНТЫ ПРОВЕДЕНИЯ РЕАКЦИИ Сегодня существуют десятки вариантов проведения ПЦР для разных целей, для повышения специфичности и эффективности. Разберем лишь несколько наиболее по- пулярных и интересных. ПЦР с горячим стартом Известно, что Taq-полимераза может проявлять небольшую активность при ком- натной температуре и даже когда пробирка с реакционной смесью находится во льду. Поэтому фермент всегда добавляют в смесь непосредственно перед запуском реакции. Но если, например, проб много, то какие-то из них некоторое время будут стоять уже с полимеразой, пока экспериментатор внесет ее во все пробир- ки. В этом случае есть вероятность получения неспецифически амплифицированных фрагментов. Чтобы избежать такой неприятности, используют ПЦР с горячим стартом (hot start PCR), где в смесь добавляют полимеразу в комплексе с антителами, блоки- рующими ее активность. На первой стадии ПЦР (при 95 С) антитела денатурируют, полимераза освобождается и только тогда начинает работу. Ступенчатая ПЦР При оптимальной температуре отжига праймеры иногда могут связываться и с не идеально комплементарными им участками, а вот если эту температуру немного повысить (например, до 72 С) , то специфичность гибридизации праймеров с мат- рицей можно существенно увеличить. На этом и основана ступенчатая ПЦР (touchdown PCR): первые циклы проводят при повышенной температуре отжига, по- степенно снижая ее до оптимальной в следующих циклах. В результате поначалу вероятность неспецифичной амплификации снижается до минимума, а далее уже размноженные копии нужного фрагмента будут успешно конкурировать за праймеры с не полностью комплементарными им участками ДНК-матрицы.
«Холодная» ПЦР COLD-PCR (СО-amplification at Lower Denaturation temperature-PCR) использу- ют , когда необходимо выявить, например, однонуклеотидную мутацию гена, но при этом проба содержит ДНК-матрицу как с мутантным геном, так и с геном «дикого типа». Такая смесь типична для биоптатов или образцов крови онкологических больных, и потому этот анализ востребован в медицине для ранней диагностики рака или его рецидивов, а также для назначения индивидуальной терапии на ос- нове молекулярного профилирования. Если делать стандартную ПЦР, то амплифици- руются и мутантные, и немутантные аллели интересующего гена, причем последних будет значительно больше, и выявить мутацию будет очень трудно. Принцип «холодной» ПЦР основан на том, что замена даже одного нуклеотида в одной из цепей ДНК-фрагмента приводит к изменению его температуры плавления, то есть температуры, при которой две цепи ДНК отсоединяются друг от друга. Это изменение составляет обычно 0,2-1,5 С для фрагментов длиной до 200 п.н. Такая пониженная температура называется критической температурой денатурации (Тс) : при ней эффективность ПЦР резко падает из-за малого числа денатуриро- ванных матриц. То есть при Тс матрицы «дикого типа» денатурировать уже не бу- дут, но будут те, в которых одна из цепей содержит нуклеотидную замену, отче- го их Тт снижается до значения Тс. Для получения таких коротких диагностиче- ских матриц интересующий фрагмент вначале выделяют из тотальной ДНК биомате- риала с помощью стандартной ПЦР. Мутантные формы среди этих фрагментов ищут уже с помощью COLD-PCR, которая проходит в несколько этапов: ■ Стандартная денатурация при 94 С. ■ Гибридизация при 70 С, во время которой образуются гомодуплексы (обе цепи ДНК «дикого типа» или же обе мутантных, что маловероятно из-за их низкого содержания в исходной пробе) и гетеродуплексы целевых фрагментов (одна цепь «дикого типа», вторая — мутантная). В гетеродуплексе как минимум один нуклеотид (измененный) не может образовать водородных связей со своим «правильным» визави, что выражается в понижении температуры плавления та- кого дуплекса. ■ Критическая денатурация при Тс. Денатурируют лишь гетеродуплексы; гомодуп- лексы остаются в двухцепочечном состоянии. ■ Отжиг праймеров. Может идти только на разошедшихся цепях гетеродуплекса. ■ Элонгация. /7ШШ1/ИЯ Я/ШГНЛЯ — ,днк — V/V 2/ЛМ Схема «холодной» ПЦР.
После окончания всех циклов реакции полученные копии интересующего фрагмен- та секвенируют, чтобы точно установить место и тип мутации. ПЦР длинных фрагментов Применяют, когда нужно амплифицировать очень длинные фрагменты — более 5 т.п.н. В long-range PCR часто используют две полимеразы: Taq и Pfu. Первая может за один проход синтезировать длинную цепь ДНК, но при этом «застрева- ет», совершив ошибку, потому что не умеет вырезать только что вставленные нуклеотиды. Вторая полимераза менее процессивна, зато способна исправлять ошибки. Так они друг другу и помогают: Taq ошибается, a Pfu исправляет, давая возможность «подружке» закончить синтез. Мультиплексная ПЦР Бывают случаи, когда в одной пробе необходимо выявить сразу несколько по- следовательностей. Например, при инфекции несколькими патогенами, при диагно- стике комплекса заболеваний или при выявлении мутаций. И чтобы не проводить много реакций, экономят время и реактивы — применяют мультиплексную ПЦР (multiplex PCR), то есть ПЦР со множеством праймеров. Суть ее в том, что в одну пробирку с ДНК-матрицей добавляют целый набор праймеров для одновремен- ной амплификации нескольких интересующих фрагментов. л.н. жзон ыг и* ^^— - V ^^ _ ' — Ш ни 4iH га- гьн Результаты мультиплексной ПЦР ДНК пациента с миодистрофией Дю- шенна. К дистрофии приводят различные мутации экзонов гена белка дистрофина. На дорожке 7 нет полосы, соответствующей экзону 48 (длиной 506 п.н.) этого гена. Однако при этом надо соблюдать такие условия: температуры отжига праймеров не должны сильно разниться (то есть длина ка- ждого праймера должна быть 18-28 нуклеотидов, а ГЦ-состав — 45-60%); каждый набор праймеров должен давать фрагмент, отличный от других по раз- меру, чтобы после электрофореза в геле полосы не совпадали. RAPD Это ПЦР случайных полиморфных фрагментов ДНК — Random Amplification of
Polymorphic DNA. К RAPD прибегают, когда нужно различить сходные геномы: виды бактерий, сорта растений, породы собак и т.д. Используют небольшой праймер (до 10 н.), который может гибридизоваться со многими случайными участками ге- нома. Если правильно подобрать последовательность праймера и условия реакции, то в геле после электрофореза пробы будут отличаться друг от друга количест- вом и (или) расположением полос. При всей схожести метода с rep-PCR, описанной выше, последнюю всё-таки счи- тают независимой техникой, отличающейся от RAPD своими характеристиками. Так, RAPD менее специфична и хуже воспроизводится: любая мутация в комплементарном праймеру участке матрицы приводит к тому, что короткий праймер не гибридизу- ется с ним, и соответствующей полосы в геле не будет. Удлинение праимеров в rep-PCR до 20-22 н. сильно повышает воспроизводимость результатов. Асимметричная ПЦР Асимметричную реакцию (asymmetric PCR) проводят при желании получить ампли- фицированную копию участка только одной из цепей ДНК — например, для после- дующей гибридизации. В таком случае в реакционной смеси концентрация одного праймера должна быть намного выше, чем другого, и тогда на выходе будут пре- валировать фрагменты нужной цепи. Метилспецифичная ПЦР Геномная ДНК живых организмов, как правило, метилирована: после синтеза ДНК к небольшому проценту цитозинов и аденинов фермент ДНК-метилтрансфераза при- соединяет метильную группу. Цели метилирования разнообразны: от регуляции экспрессии отдельных генов до регуляции целых процессов, таких как старение или канцерогенез. Это свойство геномной ДНК эксплуатирует метилспецифичная ПЦР (methylation- specific PCR) . Такой вариант ПЦР применяют, чтобы понять, метилирован ли оп- ределенный участок ДНК по цитозину. Перед постановкой реакции ДНК-матрицу обрабатывают бисульфитом. Он преобра- зует неметилированные цитозины в урацилы, которые распознаются праймерами и полимеразой как тимины, а метилированные цитозины не трогает. Затем проводят две реакции с разными праймерами: в одну пробирку вносят праймеры, специфич- ные к последовательности с цитозинами, а в другую — к последовательности с урацилами. Если амплификация прошла в первой пробирке, значит ДНК на этом участке метилирована, если во второй — не метилирована. ПЦР со вложенной парой праимеров Она же — вложенная или гнездовая ПЦР (nested PCR) . Полезна для уменьшения вероятности амплификации неспецифических фрагментов. Если, например, какие-то из праимеров «сядут» на незапланированные участки, после электрофореза в геле можно получить несколько полос — целевого фрагмента и побочных. Чтобы повы- сить специфичность реакции, используют два набора праимеров: первый — для ам- плификации более длинного фрагмента, второй — для амплификации внутреннего участка этого фрагмента. Несколько раундов ПЦР проводят с первым набором, а затем добавляют второй. Чтобы избежать продолжения амплификации с первыми
праймерами, оба набора разрабатывают для отжига при разных температурах. ( || .- гтшй w/ш V ( || <\J / v V iitvicKC/: што [ ] * ♦ ЦЕШЛ WMul [ ] +—"НИИ ■Н ► цр/вои mm; -[ ]- Схема вложенной ПЦР. Инвертированная ПЦР Этот вариант используют, когда известна последовательность (сиквенс) како- го-то участка ДНК, но нужно амплифицировать вовсе не его, а то неизвестное, что его окружает. Например, необходимо узнать, в какое место генома встроился вирус с известным сиквенсом. Тогда-то и приходит на помощь инвертированная ПЦР (inverse PCR), которая состоит из нескольких этапов: ■ ДНК, где есть участок с известной последовательностью, разрезают крупноще- пящей рестриктазой. Такие эндонуклеазы распознают сайты длиной 6-8 нуклео- тидов, а поскольку таких мест в геноме не может быть слишком много, ДНК режется на крупные куски — фрагменты длиной несколько т.п.н. Важно учесть, чтобы сайта узнавания выбранной рестриктазы не было внутри известного нам участка: он должен войти целиком в один из крупных рестрикционных фрагмен- тов . ■ Ферментом лигазой полученные фрагменты закольцовывают. ■ Используя праймеры к известной последовательности, но ориентированные кна- ружи от нее, амплифицируют ту самую, неизвестную, которую потом можно, на- пример , секвенировать.
КРШЩЕЛЯЩАЯ рестриша WWHT Схема инвертированной ПЦР. ПЦР с перекрывающимися праймерами Чаще всего для соединения двух фрагментов двухцепочечной ДНК используют ме- тод рестрикции/лидирования, когда края этих фрагментов разрезают одинаковыми эндонуклеазами с образованием «липких» концов, а потом соединяют их с помощью лигазы. Однако с этой целью можно применять и метод ПЦР. ПЦР с перекрывающимися праймерами, или продлением перекрывания (overlap extension PCR), выполняется в несколько этапов: ■ Для каждого фрагмента ДНК-матрицы конструируют два праймера: один обычный, а второй (гибридизующийся со стороны будущей сшивки фрагментов) на 5'- конце несет небольшую последовательность, соответствующую концу другого фрагмента, того, что будут пришивать. ■ Проводят две раздельные ПЦР — для каждого из фрагментов. В результате по- следовательность , содержащаяся на 5'-концах «стыковочных» праймеров, уже входит в состав новообразованных амплифицированных фрагментов. ■ Содержимое обеих пробирок смешивают и используют уже только два праймера — для дальних (внешних) концов. Поскольку оба фрагмента содержат на одном конце последовательности, комплементарные друг другу, во время отжига праймеров фрагменты гибридизуются, а их перекрывающиеся 3'-концы служат праймерами. Таким образом получаются длинные молекулы, состоящие из двух фрагментов. Этот же вариант ПЦР, но с небольшими модификациями, используют и для внесе- ния мутаций, например, если из длинного фрагмента ДНК надо удалить какой-то участок. ??
Схема ПЦР с перекрывающимися праймерами. Сборочная ПЦР Этот вариант похож на предыдущий. Его используют для сборки синтетических молекул ДНК из отдельных фрагментов, например, чтобы получить синтетические гены или даже целые геномы. В сборочной ПЦР (assembly PCR) используют одноцепочечные олигонуклеотиды длиной до 50 н. , одна часть которых предназначена для образования одной цепи ДНК, а другая — для образования другой. Важно, чтобы эти олигонуклеотиды час- тично перекрывались концами (примерно на 20 нуклеотидов) с «соседями» на бу- дущей противоположной цепи, поскольку они сами будут работать и праймерами, и матрицей. Во время первых 30 циклов ПЦР концы олигонуклеотидов удлиняются по матрице фрагментов противоположной цепи. К концу процесса каждый олигонуклео- тид удлинится настолько, что превратится в отдельную цепочку будущей синтети- ческой ДНК. Тогда в реакцию добавляют пару праймеров, комплементарных концам этой ДНК, и проводят дополнительные 23 цикла, получая на выходе множество ко- пий синтетической ДНК. -инуклеотидок in iniiiif -♦i i*- ПЦР: llllll Villi llll 11111 11111 llll концы олигонуклеотидов удлиняются по матрице фрагментов противоположной цепи Твердофазная ПЦР Схема сборочной ПЦР, Ее применяют, например, для получения ДНК-микрочипов или при секвенировании на платформе Illumina. К твердой поверхности 5'-концами пришивают праймеры,
добавляют реакционную смесь и проводят твердофазную ПЦР (solid phase PCR) . В первом цикле удлиняется некоторое количество праймеров, затем проводят про- мывку, чтобы удалить свободно плавающие в растворе ДНК-матрицы, добавляют но- вый раствор (но уже без матриц) и продолжают ПЦР. Одноцепочечные ДНК, торча- щие над поверхностью, на этапе отжига изгибаются и гибридизуются с какими-то из соседних праймеров, становясь матрицами для удлинения этих праймеров. На этапе денатурации обе цепи расходятся, но всё равно остаются прикрепленными к поверхности, так как представляют собой продолжения праймеров. In situ ПЦР Это реакция, которую проводят непосредственно в клетках или тканях, напри- мер , для изучения внутриклеточного развития вирусов. Сначала клетки или ткань фиксируют на предметном стекле и обрабатывают протеазой, чтобы расщепить бел- ки и освободить ДНК (или РНК, если собираются проводить ОТ-ПЦР). Затем прямо на стекло добавляют смесь для ПЦР и ставят препарат в амплификатор. Выявляют получившиеся фрагменты либо ДНК-гибридизацией, либо иммунологическими метода- ми. Капельная цифровая ПЦР Цифровая ПЦР (digital PCR) — более точный и воспроизводимый метод количест- венного определения ДНК, чем ПЦР в реальном времени. Стандартная ПЦР проходит во всём объеме образца, а при цифровой пробу делят на большое количество ма- леньких субъединиц (компартментов) и проводят ПЦР в каждой из них отдельно. Методы разделения на компартменты в различных технологиях цифровой ПЦР отли- чаются друг от друга (используют масляную эмульсию, капилляры и т.д.), а ре- акцию проводят в планшетах с микролунками. Результаты визуализируют чаще все- го с помощью системы TaqMan, но иногда применяют и интеркалирующие агенты, например, зеленую флуоресцирующую краску EvaGreen. Метод цПЦР разработали австралийцы Алек Морли и Памела Сайке в 1992 году, когда исследовали больных лейкемией. В последующие годы разные исследователь- ские группы разрабатывали свои варианты, в том числе и варианты компартмента- лизации. К сожалению, все они имели существенный недостаток — высокую трудо- емкость: пробу надо было разделять на сотни (а то и тысячи) реакций объемом по нескольку микролитров каждая или проводить дополнительные реакции (напри- мер, иммобилизацию праймеров на магнитных шариках и гибридизацию продуктов ПЦР с флуоресцентными пробами, как в технологии BEAMing), а затем отдельно анализировать результаты. От этих проблем экспериментаторов избавила капельная цифровая ПЦР (кцПЦР), или по-английски droplet digital PCR (ddPCR). Общепризнанным лидером в этой области является система цифровой капельной ПЦР — QX200 производства компании Bio-Rad. Эту методику разработала компания QuantaLife, а в 2011 году Bio-Rad приобрела права на технологию. На рынке существует еще несколько систем ка- пельной цифровой ПЦР: QuantStudiо 3D и QuantStudio 12K Flex (обе производства Thermo Fisher Scientific) , Biomark HD (от Fluidigm) , а также RainDrop Plus (от RainDance Technologies), недавно купленный компанией Bio-Rad, но QX200 явно доминирует — за последние несколько лет систему упоминали в более чем 600 публикациях. В ddPCR из 20 мкл образца, в котором требуется определить количество иссле- дуемой ДНК, создают водно-маелянную эмульсию. Реакционную смесь разделяют на приблизительно 20 000 капель-реакций объемом около 1 нл каждая с помощью ав-
томатическохю генератора капель. При этом генетический материал распределяет- ся по каплям случайным образом: в них попадают как ДНК-мишени, так и фоновая ДНК. Процесс распределения целевой ДНК по каплям чисто случайный и подчиняет- ся закону распределения малых чисел Пуассона. Перед разделением образца на капли не обязательно разводить его до концентрации, чтобы в каждой капле было либо 0, либо 1 копия ДНК-мишени: при анализе результатов учитываются ситуа- ции, когда в одной капле находится более одной копии мишени. 1. Создание нанокапель 2. Амплификация 3. Прочтение флуоресценции нанокапель ^ Генератор капель ПЦР Термоциклер ^#####:г Ридер капель # \-^- 96-луночный формат ВЮ-RAD Схема цифровой ПЦР с использованием системы 0X200™ от Bio-Rad. Автоматическая шприц-пипетка ридера каждой лунки планшета для ПЦР. капель извлекает капли из
Капли вносят в 9 6-луночный планшет для ПЦР и помещают в цикл ер. Реакция проходит независимо в каждой капле (подробное руководство по капельной цифро- вой ПЦР на английском языке доступно на сайте Bio-Rad5: Droplet DigitalTM PCR Applications Guide). В тех каплях, куда попала ДНК-мишень, образуется ПЦР- продукт, что приводит к увеличению уровня флуоресцентного сигнала от флуорес- центной метки: либо TaqMan-зондов, либо интеркалирующего красителя. После ПЦР капли независимо друг от друга проверяют в специальном устройстве (ридере) на наличие или отсутствие в них флуоресцентного сигнала. Количество капель с по- ложительным и отрицательным сигналами подсчитывают для каждого образца, а программное обеспечение выдает концентрацию ДНК-мишени в виде числа копий в микролитре. Анализ продукта проходит в конечной точке после проведения ПЦР. В кцПЦР определение количества ДНК-мишени проводят не относительно, исполь- зуя калибровочную кривую, как в случае с ПЦР в реальном времени, а прямым подсчетом капель с наличием или отсутствием в них ДНК-мишени. Это существенно увеличивает стабильность системы и ее устойчивость к ингибиторам ПЦР. При наличии только двух флуоресцентных каналов (FAM и HEX/VIС) система по- зволяет запускать 4-5-плексные реакции за счет использования смеси зондов с одной нуклеотидной последовательностью, но меченных красителями FAM и HEX/VIС в различных пропорциях. Возможно также проводить 2-3-плексные реакции с ин- теркалирующим красителем EvaGreen, используя различную «емкость» разноразмер- ных ПЦР-продуктов для интеркалятора, что позволяет независимо подсчитать ко- личество этих продуктов по разнице уровня их флуоресценции. С помощью капельной цифровой ПЦР можно определять: ■ количество интересующих молекул ДНК в образце; ■ до 0,01% минорного, например мутантного, генома в присутствии генома нор- мальной ткани; ■ вариации числа копий гена (copy namber variation, CNV); ■ уровень экспрессии генов и микроРНК, включая детекцию небольших (до 10%) изменений уровня экспрессии; ■ различия в геномном контенте и экспрессии между единичными клетками. Метод активно используют в различных областях, но наиболее часто при: ■ проведении онкоисследований, включая анализ свободной циркулирующей ДНК и образцов жидкой биопсии (EGFR, BRAF, KRAS и т.д.); ■ детекции нужных вариантов в экспериментах по геномному редактированию (CRISPR/Cas9, ZFN, TALEN) ; ■ изучении геномики единичных клеток (single cell). Несмотря на сходство применения цифровой ПЦР и ПЦР в реальном времени, ско- рее всего, в будущем ddPCR будет постепенно вытеснять real-time PCR как ос- новной ПЦР-метод количественного определения ДНК. АЛЬТЕРНАТИВЫ ПЦР В этой главе опишем наиболее интересные и перспективные методы изотермиче- ской амплификации, которые могут составить конкуренцию стандартной ПЦР, если нужно узнать, есть ли в пробе та или иная последовательность. Эти методы осо- бенно полезны для медицины и сельского хозяйства в полевых условиях, когда нужно обнаружить патогены в образцах растительного или животного происхожде- ния. Если же перед экспериментатором стоят генно-инженерные цели, например, клонирование генов, то здесь, конечно, ПЦР вне конкуренции. 5 http://www.bio-rad.com/webroot/web/pdf/lsr/literature/Bulletin_6407.pdf
Опосредованная образованием петель изотермическая амплификация Метод описали японские ученые в 2000 году. LAMP (loop-mediated isothermal amplification) использует Bst-полимеразу из Geobacillus stearothermophilus, совмещающую полимеразную и хеликазную активности, что дает возможность исклю- чить фазу денатурации и проводить реакцию при 60-65 С. Подробно о методе на- писано в статье «Поиск иголки в стоге сена за 10 минут — подсвети себе ЪАМРой».б LAMP, в отличие от обычной ПЦР, использует не два, а четыре или шесть прай- меров, что увеличивает специфичность реакции, но в то же время повышает веро- ятность артефактов и эффекта множественности полос в электрофорезном геле. Однако это, по сути, не недостаток, так как метод рассчитан на детектирование результата невооруженным глазом («позитив»/«негатив») без электрофореза. Хеликазозависимая амплификация В 2004 году сотрудники компании New England Biolabs (NEB) предложили свою альтернативу полимеразной цепной реакции — хеликазозависимую амплификацию (helicase-dependent amplification, HDA). В реакции авторы предложили исполь- зовать хеликазу UvrD Escherichia coli, SSB-белки gp32 фага Т4 и фрагмент Клё- нова ехо-. Хеликаза раскручивает ДНК, SSB-белки стабилизируют цепи в разде- ленном состоянии, а фрагмент Клёнова синтезирует новую ДНК от 3'-конца прай- меров. Реакция проходит при 37 С. Однако если перед ее постановкой провести денатурацию ДНК при 95 С, эффективность повышается в 1,5-2 раза. Коммерческие наборы, выпускаемые сейчас NEB, вместо фрагмента Клёнова содержат Bst- полимеразу, а вместо UvrD E. coli — термостабильную хеликазу UvrD Thermoan- aerobacter tengcongensis (Tte-UvrD), что позволяет проводить реакцию при 65 С. •♦ •• •-•... ► ж •• •• *>» < ••".. ХЕЛИШ SSB-BFJIKH '.)■': 7,i !. 1 ' ,,-'-", Схема хеликазозависимой амплификации. 6 https://biomolecula.ru/articles/poisk-igolki-v-stoge-sena-za-10-minut-podsveti- sebe-lampoi
К сожалению, у этого метода есть и недостатки. Для получения результатов, сравнимых с результатами стандартной ПЦР, всё-таки необходимо провести пред- варительную денатурацию образца. К тому же максимальный размер амплифицируе- мого фрагмента не превышает 120 п.н. Однако по некоторым данным, HDA улавли- вает в пробе меньшую концентрацию целевой ДНК, чем LAMP. А если использовать хелимеразу (особым образом сшитые Tte-UvrD и Bst-полимеразу), созданную ком- панией BioHelix, то размер амплифицируемохю фрагмента увеличивается до 1,5 т .п.н. . Рекомбиназная полимеразная амплификация В 2006 году британские ученые из биотехнологической компании TwistDX LTD разработали метод изотермической рекомбиназной полимеразной амплификации (РПА), который может составить сильную конкуренцию как обычной ПЦР, так и ПЦР в реальном времени. Главное отличие РПА от обычной ПЦР в том, что реакция может проходить при комнатной температуре (25 С), а оптимально — при 37-40 С. В РПА используют большой фрагмент Bsu-полимеразы, SSB-белки др32 фага Т4 и его же рекомбиназу uvsX. Часть молекул рекомбиназы связывают с одним праймером, часть — с дру- гим. После внесения в реакционную смесь такие молекулы сканируют ДНК в поис- ках комплементарных праймеру участков и, найдя их, инициируют процесс распле- тения двухцепочечной молекулы и присоединения праймера. Расплетенную ДНК ста- билизируют SSB-белки, а полимераза начинает синтез. Процесс АТФ-зависимый, поскольку энергия нужна для освобождения 3'-конца праймера от молекул реком- биназы. Размер амплифицируемого фрагмента ограничивается тысячей пар нуклео- тидов, а минимальная длина праймера должна быть 30 н. для повышения его спе- цифичности . Схема рекомбиназной полимеразной амплификации.
Процесс может длиться 15-30 минут, включая экстракцию образцов, что намного быстрее стандартной ПЦР. Этот метод амплификации лишен значительных недостат- ков (кроме требования строгого соблюдения условий реакции) и может легко мо- дифицироваться в РПА с обратной транскрипцией и РПА в реальном времени — как с интеркалирующими агентами, так и с флуоресцентными зондами. Весной 2017 года американские ученые предложили на основе рекомбиназной по- лимеразной амплификации в сочетании с технологией CRISPR-Cas новый метод ди- агностики — SHERLOCK7 . ПРИМЕНЕНИЕ ПЦР Клиническая медицина: ■ Анализ клинических образцов на наличие инфекционных агентов бактериальной и вирусной природы: ВИЧ, вирусов гепатита и герпеса, хламидий, хеликобак- тера, туберкулезных микобактерий и т.д. ■ Диагностика лейкемии, лимфомы и других видов неоплазий, которые можно оп- ределить по мутациям в определенных генах. Мониторинг опухолевых заболева- ний после терапии. ■ Диагностика наследственных заболеваний, причина которых — мутации отдель- ных генов: серповидноклеточной анемии, бокового амиотрофического склероза, фенилкетонурии, муковисцидоза, мышечной дистрофии и т.п. ■ Персонализированная медицина. Далеко не все лекарства одинаково действуют на всех людей. Одно и то же вещество может помогать одному пациенту и быть токсичным или аллергенным для другого из-за особенностей метаболических процессов у разных людей. Поэтому наиболее эффективны индивидуально подоб- ранные дозировки индивидуально подобранных препаратов. Различия метаболиз- ма обычно обусловлены генетически. Сделав пациенту своеобразный «генетиче- ский паспорт» таких особенностей, можно на его основе подбирать правильное лечение. ■ Тканевая типизация перед трансплантацией органов. ■ Обнаружение хромосомных кроссинговеров, делеций, инсерций, транслокаций и инверсий в отдельных сперматозоидах до оплодотворения. Криминалистика и судебная медицина: ■ Установление личности преступников и жертв по ДНК из капель крови, волос и спермы с места преступления. ■ Установление отцовства и иного родства. ■ Расследование причин необъяснимой смерти («молекулярная аутопсия») — в комплексе с морфологическими и физиологическими данными. Генная инженерия: ■ Клонирование ДНК для исследования функций генов, их взаимодействия, созда- ния синтетических ДНК, генетически модифицированных организмов и пр.. ■ Секвенирование ДНК, основанное на ПЦР, в ходе которой в синтезируемую цепь включается меченный флуоресцентной меткой или радиоактивным изотопом диде- зоксинуклеотид, что приводит к терминации синтеза и позволяет определить положение конкретных нуклеотидов после разделения в геле (то есть пошагово прочитать их последовательность). ■ Мутагенез, основанный на внесении изменений в ДНК посредством ПЦР. ■ Создание гибридизационных зондов для различных видов блоттинга. 7 https://biomolecula.ru/articles/sherlock-molekuliarnyi-syshchik-speshit-na- pomoshch
■ Анализ экспрессии генов в тканях и отдельных клетках в разных условиях. Антропология, палеонтология: ■ Изучение взаимосвязей между видами в эволюционной биологии. ■ Исследование миграции людей и связи различных этносов, национальностей и рас. ■ Изучение вымерших животных и предков человека. ■ Исследование ДНК исторических личностей, например, Николая II, англий- ского короля Ричарда III, египетских фараонов и т.д. Сельское хозяйство: ■ Обнаружение патогенов (бактерий, грибов, вирусов) у растений и животных. ■ Диагностика наследственных заболеваний домашних и сельскохозяйственных жи- вотных . ■ Анализ пищевых продуктов на содержание генетических модификаций. ■ Обнаружение Х-хромосомы у животных, пол которых трудно определить невоору- женным глазом: например, рыб, рептилий, попугаев. Полимеразная цепная реакция — один из самых мощных и дешевых лабораторных методов. Его появление привело к воистину революционным изменениям в науке и медицине. И если сейчас для генетических экспресс-анализов появляются альтер- нативные техники, не требующие сложной аппаратуры, то в генетической инжене- рии ПЦР по-прежнему просто незаменима. Пожалуй, самые ценные свойства этого метода — совместимость с другими техниками и невероятная пластичность: они позволяют биологам и врачам с минимальными усилиями решать совершенно разные задачи. А главное, метод пока не исчерпал свой потенциал: до сих пор появля- ются всё новые его варианты, и, возможно, нас еще не раз удивят остроумные и неожиданные протоколы экспериментов, основанных на ПЦР.