Юрий Чирков
Его величество микроб. Как мельчайший живой организм способен вызывать эпидемии, контролировать наше здоровье и влиять на гены
2.3. Классификация не по Дарвину
«Бесконечное разнообразие мира микробов особенно впечатляет, если учесть, что каких-то сорок лет тому назад мы понятия не имели, насколько многочисленны одноклеточные организмы и какое невероятное количество видов они насчитывают. До этого основные принципы классификации живых организмов основывались на книге Чарльза Дарвина «Происхождение видов», увидевшей свет в 1859 году. Дарвин изобразил древо эволюции, сгруппировав все организмы по общим физическим признакам: короткоклювые вьюрки, длинноклювые вьюрки и так далее; и в течение долгого времени этот принцип оставался основой классификации и систематики.
Традиционные представления о жизни базировались на том, что люди могли увидеть в окружающем их мире – невооруженным глазом или в микроскоп. Более крупные организмы были поделены на растения, животные и грибы. Оставшиеся одноклеточные организмы попали в две крупные категории: протисты (простейшие) и бактерии. Что касается растений, животных и грибов, мы были правы. Но вот наши представления об одноклеточных оказались абсолютно ошибочными».
Роб Найт. «Смотри, что у тебя внутри. Как микробы, живущие в нашем теле, определяют наше здоровье и нашу личность»
«Надо сказать, что к ХVIII столетию были уже сделаны успешные попытки систематизации и классификации животных и растений. Выдающийся шведский ботаник Карл Линней создал свою знаменитую «Систему природы». Но когда Линней сделал попытку систематизировать и известные к тому времени микробы, он не смог этого сделать и вынужден был объединить их всех в одну группу под названием «Хаос» (Chaos)».
Семен Александрович Блинкин. «Вторжение в тайны невидимок»
А теперь самое время автору данной книги извиниться перед читателями. В чем? В том, что он просто не в состоянии последовательно и в деталях поведать о том, как после Большого Взрыва эволюционировала наша Вселенная, как в ней на планетах (и главное, на нашей Земле) создавались условия, способствующие возникновению уже не мертвой, а живой материи.
Понятно, что Землю первыми оккупировали одноклеточные микробы, как существа неприхотливые, устроенные наиболее просто, а потому и наиболее живучие. Миллиарды лет (точнее, 3–4 миллиарда, после того как 4,5 миллиарда лет назад сформировалась наша Солнечная система) микробы были единственными хозяевами нашей планеты. И лишь потом стали способствовать возникновению созданий более сложно устроенных существ – многоклеточных. И пошло-поехало: живые создания прогрессировали, становясь все сложнее, и дело дошло по появления человека.
Существует гипотеза, почему животные вообще появились на планете. Видимо, в отличие от одноклеточного, многоклеточное строение было стратегией, нацеленной на экологический успех в первичной земной среде, содержащей очень скудное количество пищи. Двигателем эволюционного отбора был элементарный голод. Многоклеточное устройство земных организмов тут, видимо, имело явные преимущества.
Миллиарды лет микробы были единственными хозяевами нашей планеты. И лишь потом стали способствовать возникновению созданий более сложно устроенных существ – многоклеточных. И пошло-поехало: живые создания прогрессировали, становясь все сложнее, и дело дошло по появления человека.
Ну а что касается классификации живности уже не по Дарвину, то здесь наметились огромные успехи. Объяснять их сложно. Но вот что об этом написано в книге Роба Найта «Смотри, что у тебя внутри. Как микробы, живущие в нашем теле, определяют наше здоровье и нашу личность»:
«В 1977 году американские микробиологи Карл Вёзе и Джордж Э. Фокс предложили новый вариант “древа жизни”, основанный на сравнении различных форм жизни на клеточном уровне с использованием рибосомной рибонуклеиновой кислоты – родственницы ДНК, которая присутствует в любой клетке и участвует в синтезе белков. Картина получилась ошеломляющей. Вёзе и Фокс обнаружили, что одноклеточные организмы более разнообразны, чем все растения и животные, вместе взятые. Как выяснилось, животные, растения, грибы; все люди, медузы, навозные жуки; любая нить водорослей, любой клочок мха, устремленные вверх калифорнийские секвойи; все лишайники и лесные грибы – все живое, что мы видим вокруг, – все это лишь три отростка на конце одной ветки эволюционного древа. Основные же его обитатели – одноклеточные организмы: бактерии, археи (которые были впервые выделены в виде отдельной группы Вёзе и Фоксом), дрожжи и некоторые другие формы жизни».
2.4. Зоркий «глаз» микроскопа
«Пытливые взгляды исследователей устремлялись вперед в новые области науки, потребовались реконструкции телескопа. Линзы, изготавливавшиеся для телескопов, можно было расположить так, чтобы обратить свой взгляд не в космос, а в тайны микромира. Так появились первые микроскопы, усовершенствование которых позволило английскому ученому Р. Гуку увидеть в тонких срезах древесной пробки правильные ячейки. В 1665 году Р. Гук назвал эти ячейки клетками, описал и зарисовал их изображение в книге «Микрография». Эти исследования предвосхитили теорию клеточного строения живых организмов».
А. С. Самсонова. «Микробы против микробов»
«Открытие того факта, что мы буквально кишим какой-то «другой» жизнью, стало сенсацией в целой череде других чудес, которые позволил увидеть микроскоп. Наряду с открытиями Галилея, сделанными при помощи телескопа, эти изыскания, позволившие натурфилософам заглянуть уже не только в макро-, но и в микромир, со всей очевидностью показали: наука лишь выиграет, применяя новые инструменты для того, чтобы выйти за пределы, которые кладут нашему восприятию невооруженные органы чувств. Поначалу не все признавали, что явления, скрытые от человеческого глаза, реальны в той же степени, что и те, которые спокойно проходят испытания нашим зрением, идущие под девизом «Видеть – значит верить». Однако большинство полагало, что благодаря таким методам наука действительно обретает немыслимый прежде доступ к ценнейшим знаниям о мире и о том, что в нем находится. Можно сказать, что наши собственные микробы сыграли ключевую роль в зарождении современного научного метода. Даже удивительно, что до самых недавних пор столь многое о них оставалось неизвестным».
Джон Тёрни. «Я – суперорганизм! Человек и его микробы»
В Европе в ХIV веке для коррекции зрения начали изготавливать стеклянные линзы. Считается, что в 1538 году уже известный нам итальянский врач Фракасторо предложил соединить две линзы, чтобы достичь наибольшего увеличения.
В ту пору в обиходе уже было особое итальянское стекло, изготовленное в Венеции. Стоило оно очень дорого, поскольку было максимально прозрачным и высококачественным по сравнению с любыми другими вариантами стекла, доступными тогда.
В начале ХVI века появилось еще одно важное новшество. Два голландских мастера, вставив вогнутую и выпуклую линзы внутрь трубы, сконструировали телескоп, примитивную подзорную трубу с увеличением всего лишь в семь или восемь раз.
Дальше – больше. Великий итальянский ученый, физик, математик, механик, астроном Галилео Галилей (он был еще и поэтом, и филологом, и даже критиком) в 1609 году приобретает сделанные в Италии по проекту голландского мастера телескопы. Сначала с 3-кратным увеличением, а вскоре уже и с 32-кратным. Галилей первоначально называл микроскоп «оккиолино», что по-итальянски значит «маленький глаз».
Совершенно новый мир открылся в небесах изумленному взору Галилея: он обнаружил горы на Луне, фазы Венеры, спутники Юпитера, пятна на поверхности Солнца и его собственное вращение. Телескоп Галилея впервые показал, что Млечный Путь, который прежде воспринимался человеческим глазом только как сплошное сияние, состоит, оказывается, из отдельных звезд…
Все эти удивительные открытия Галилей незамедлительно описал в сочинении, торжественно озаглавленном «Звездный вестник». Слава ученого росла. С башни Святого Марка Галилей демонстрирует звездное небо венецианскому дожу и вскоре становится «Первым философом и математиком Великого Герцога Тосканского при дворе Козимо II Медичи».
Еще любопытный и малоизвестный факт: Галилея некоторым образом тоже можно назвать изобретателем микроскопа. Он знал, что если телескоп с двумя линзами повернуть другим концом, то можно многократно увеличить объекты, находящиеся вблизи.
Так он и сделал в 1619 году – перевернул оптическую схему телескопа и поместил ее в новый корпус. Но, увы, большого интереса к тому, что он увидел в своем перевернутом телескопе, у Галилея не возникло. В ту пору разразилась очередная эпидемия чумы, и Галилей делал зарисовки блох, которых наблюдал под своим микроскопом. Впрочем, дело этим и ограничилось.
Телескоп Галилея впервые показал, что Млечный Путь, который прежде воспринимался человеческим глазом только как сплошное сияние, состоит из отдельных звезд.
Случилось очевидное. Нас интересует обычно лишь то, что мы пусть и плохо, но видим собственными глазами – планеты, кометы, метеориты, спутники, звезды, Луну. Мы видим их вдалеке в общих чертах, и нам хочется рассмотреть их подробнее – тогда телескоп нам очень кстати. А вот микроскопические структуры мы не видим, потому и рассматривать не хотим. Зачем нам какие-то молекулы и микробы, если мы даже не догадываемся об их существовании?
И все же встреча человека с микромиром состоялась – тут микроскоп сделал свое дело. В 1665 году Королевское научное общество публикует научный труд под названием «Микрография». Автором его был Роберт Гук (1635–1703), английский естествоиспытатель и изобретатель, один из отцов создаваемой в те времена физики.
В одном из первых своих научных бестселлеров Гук демонстрировал строение блохи, глаза муравья, внутреннее устройство губок и мельчайшие «кирпичики», из которых сложены растения. В тонких срезах Гук обнаружил миниатюрные структуры, которые назвал «клетками».
Труд Роберта Гука вызвал большой интерес. Тогдашние микроскопы увеличивали микрообъекты не более чем двадцатикратно. Возникла мысль создать аппараты с более совершенными линзами, которые еще дальше провели бы человека в глубины микромира. Прорыв в этом деле совершил голландский торговец тканями из города Делфт Антони ван Левенгук.
2.5. Антони ван Левенгук
«Тайну существования в природе микроорганизмов открыл в 1673 году голландский коммерсант А. Левенгук. Страстным его увлечением было изготовление оптических линз, дававших увеличение в 200 раз и более, через них он наблюдал различные мелкие объекты. А. Левенгук был необычайно любознателен и исследовал под своими «микроскопиями» чуть ли не все, что можно было в них посмотреть, – крошечных насекомых, капельки воды, слюны, мочи, крови. Свои наблюдения он подробно описывал и регулярно на протяжении 50 лет отсылал в Лондонское королевское общество.
В 1676 году А. Левенгук впервые увидел бактерий, зарисовал их и в очередном сопроводительном письме в общество написал по этому поводу: «Сколько чудес таят в себе эти крохотные создания!» Им впервые были описаны представители всех основных групп одноклеточных организмов, известных нам сейчас, – простейшие, водоросли, бактерии».
А. С. Самсонова. «Микробы против микробов»
«Антони ван Левенгук родился в 1632 году в Голландии, среди синих ветряных мельниц, низких улиц и высоких каналов Делфта. Его родители были почтенными бюргерами, поскольку занимались плетением корзин и пивоварением, а пивовары в Голландии были уважаемыми людьми. Отец Левенгука умер рано, и мать отправила его в школу, желая, чтобы сын стал чиновником, но в шестнадцать лет Левенгук бросил школу и стал работать помощником в мануфактурной лавке в Амстердаме, что и стало его настоящим университетом. Шесть лет он провел среди рулонов ткани и бесконечной болтовни голландских домохозяек.
Когда ему исполнился двадцать один год, он оставил работу в лавке, вернулся в Делфт, женился и открыл собственный магазин. О его жизни в течение последующих двадцати лет мы знаем очень мало, за исключением того, что он женился во второй раз и что у него было несколько детей, большинство из которых умерли. Известно также, что он одно время занимал штатную должность привратника в городской ратуше и страстно, почти фанатично, увлекался шлифованием увеличительных стекол. Кто-то сказал ему, что если очень тщательно отшлифовать маленькую линзу чистого стекла, то через нее можно увидеть вещи в сильно увеличенном виде…
Про то, как жил и что делал Левенгук в период от двадцати шести до сорока шести лет, известно мало, но мы точно знаем, что он не считался образованным человеком. Единственный язык, который он знал, был голландский, малоупотребительный и презираемый культурными людьми, язык рыбаков, торговцев и землекопов. Образованные люди того времени использовали латинский язык, на нем Левенгук едва умел читать, а всей литературой для него была голландская Библия. Но невежество, однако, сыграло ему на руку – он не был подвержен влиянию всяких ложных мнений и откровенной антинаучной ерунды, потому что просто не мог обо всем этом прочитать. Он мог верить исключительно своим глазам, собственным представлениям и руководствоваться только собственными суждениями. И для него это было как раз то что надо, потому что не было на свете более упрямого и самоуверенного человека, чем Антони ван Левенгук!»
Поль де Крюи. «Охотники за микробами»
«Его звали Антонием ван Левенгуком; он жил в Голландии и занимался торговлей сукнами. Одни из его соотечественников на досуге сажали тюльпаны, другие разводили павлинов. У Левенгука была своя особая страсть: он шлифовал линзы, мастерил микроскопы и рассматривал в них все, что попадалось под руку. Его микроскопы по тем временам давали сильные увеличения. Он был далек от мысли сделать какое-либо открытие; микроскоп был для него, уже взрослого, солидного человека, просто любимой игрушкой, или хобби, как говорят англичане (то есть коньком, страстью).
Как-то раз Левенгуку захотелось узнать, почему перец обжигает язык. Может быть, в настое перца есть мельчайшие колючки? Когда он рассмотрел под микроскопом настой, простоявший на полке несколько дней, то не поверил своим глазам: крошечные зверьки бегали в нем взад и вперед, сталкивались, копошились, как муравьи в муравейнике. У них не было ни головы, ни хвоста; они не походили ни на какое животное. И их было так много в ничтожной капле настоя!
Левенгук забросил все свои дела. Он теперь усердно искал анималькулей и находил их повсюду – в гнилой воде, в тине каналов, даже на собственных зубах. Он быстро научился различать их. В прудах водились крупные, красивые «зверьки» – одни были похожи на трубу, другие напоминали цветы на длинном стебельке. Вот этот бегает на длинных лапках, а там, глядите-ка, ползет что-то похожее на маленькую улитку.
Твари, населявшие зубной налет, были и мельче, и однообразней. Одна к другой, как в вязанке хвороста, лежали неподвижные, длинные палочки. Расталкивая их, носились изогнутые существа, похожие на оживший штопор. Но уж очень они были мелки и тонки – за ними трудно уследить. Нет, население стоячей лужи куда интереснее…»
В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, Ф. И. Ершов, А. А. Ежов, Н. Г. Коростылев. «Занимательная микробиология»
Как-то раз нидерландскому изобретателю Левенгуку захотелось узнать, почему острый перец жжет язык. Может быть, в настойке перца есть мельчайшие колючки? Когда он рассмотрел под микроскопом каплю настойки, простоявшей на полке несколько дней, то не поверил своим глазам: крошечные зверьки бегали в ней взад и вперед.
«Вернемся к тем временам, когда тайна существования микробов только стала раскрываться. Это было около 300 лет назад, когда жил очень любознательный человек. Он не был дипломированным ученым, не учился в университете, но стал первооткрывателем нового мира живых существ. Имя этого человека Антоний Левенгук.
Замечательно устроен глаз человека, но он не может видеть того, что величиной примерно в тысячную долю макового зернышка. Вооружив свой глаз увеличительными линзами, Левенгук замер от удивления, увидев в капле воды целый мир живых существ. Они были, несомненно, живыми, эти animalcula – мельчайшие «зверюшки». Они двигались и имели различную форму. Левенгук стал рассматривать все, что попадалось под руку, – настой из сена и слизь изо рта, каплю речной воды и каплю из грязной лужи, гниющий кусочек мяса и каплю гноя. И везде он находил этих «живых зверюшек». Изучая микробов в зубном налете, удивленный Левенгук писал: «С величайшим изумлением я видел в этом материале множество животных, весьма оживленно двигавшихся. В моем рту их больше, чем людей в Соединенном королевстве» (т. е. в Голландии). Так была раскрыта тайна природы, мир невидимых существ стал видимым. Левенгук не только их рассматривал, но тщательно зарисовывал, впервые показав их форму, величину и места обитания. Интересно, что для сравнения размеров микробов Левенгук пользовался песчинками. Так начала создаваться новая наука, которую Пастер позже назвал «микробия». Это были ее первые страницы. 1684 год может считаться датой возникновения новой науки – микробиологии. Это ее современное название».
Семен Александрович Блинкин. «Вторжение в тайны невидимок»
Левенгук был талантливым ученым-дилетантом. Он не знал иностранных языков, не понимал ни латыни, ни английского, говорил только на голландском языке. В Лондоне находилось основанное в 1662 году так называемое Королевское общество. Оно прилагало немало усилий к тому, чтобы устанавливать связь с людьми, которые занимаются исследованием природы, независимо от их положения и национальности.
Секретарь общества Генри Ольденбург, довольно случайно получив информацию о деятельности в Голландии некоего Левенгука, связался с ним. И вскоре начал получать от него многочисленные отчеты о наблюдениях. Писал он их на своем старомодном голландском языке.
Для публикации в «Философских трудах» Левенгук прислал свое письмо на семнадцати с половиной страницах – в нем он описывал открытие амалькулей. Однако послание это было встречено с огромным скептицизмом. Уж больно невероятным казалось существование таких живых «крошек».
И что же? Для проверки фактов из Лондона в Делфт, где жил Левенгук, была направлена целая комиссия – группа уважаемых членов Общества. Левенгук продемонстрировал лондонским коллегам тех самых «крошек» в микроскопе, и после этого его отчеты больше не ставились под сомнение, им стали доверять.
В 1680 году Левенгук был избран постоянным членом Королевского общества. Впрочем, в Англии он так ни разу и не был и не принимал участия ни в одном ученом заседании. Он продолжал в одиночку проводить собственные исследования.
В книге Ганса Гюнтера Шлегеля «История микробиологии» изложена краткая биография Левенгука. Там можно прочесть следующее:
«Поскольку Левенгук никогда не принимал участия в регулярных заседаниях Королевского общества, он сам способствовал распространению своих знаний. В 1698 году он пригласил к себе русского императора Петра Великого. Прибыв из Гааги, Петр I пришвартовался на своей яхте у порохового склада рядом с Делфтом. Оттуда он послал двух приближенных из своей свиты к глубокоуважаемому А. Левенгуку, чтобы просить его разрешения посмотреть в микроскоп. Левенгук показывал царю циркуляцию кровяных телец в хвосте угря, чем тот был так восхищен, что наблюдал за этим в течение двух часов. Есть сведения, что Левенгук подарил Петру I два микроскопа.
В гости к голландскому исследователю наведывались не только цари и философы, врачи, государственные деятели и священники, но и простые горожане. Об этом можно узнать из забавного примечания к письму № 39 от 1683 года: «Я показал дамам, которые были в моем доме, маленьких червячков в уксусной кислоте. Некоторые барышни пришли в такой ужас, что решили никогда больше не пользоваться уксусом. Но что бы они сказали, покажи я им зубной налет, где столько микроскопических живых существ, сколько нет людей во всем королевстве!»
Тут Левенгук говорит о своем, может быть, самом главном открытии. Вслед за открытием существования микробов на самых разных объектах он исследовал соскобы из собственной ротовой полости. Каково же было его изумление, когда он впервые обнаружил присутствие анималькулей на своих зубах и деснах!
В этом Левенгук поистине опередил других естествоиспытателей – он первым открыл, что мы не единственные, кто обитает в наших телах. Мы являемся носителями анималькулей. Мы и другие подобные нам животные даем прибежище огромному количеству простейших организмов и помогаем им распространяться по поверхности планеты посредством наших естественных выделений.
Я показал дамам маленьких червячков в уксусной кислоте. Некоторые барышни пришли в такой ужас, что решили никогда больше не пользоваться уксусом. Но что бы они сказали, покажи я им зубной налет, где столько микроскопических живых существ, сколько нет людей во всем королевстве!
И еще одно важное замечание. Джессика Снайдер Сакс в книге «Микробы хорошие и плохие» пишет:
«Ни Левенгук, ни его почтенные лондонские корреспонденты не думали, что открытые им фантастические «зверюшки» были сколько-нибудь вредоносны, и мнение это в основном было справедливым. Крепкое здоровье, которое Левенгук сохранил к среднему возрасту, казалось тому достаточным подтверждением. У него даже все зубы были на месте. Более того, сама мысль, что такие миниатюрные существа в состоянии кому-нибудь навредить, показалась бы смехотворной. Как отметил сам Левенгук, даже небольшой глоток горячего кофе или винного уксуса приводил к тому, что зверюшки на поверхности его зубов «тотчас падали замертво».
В течение следующего столетия микробиология оставалась маргинальной наукой: она интересовала только тех натуралистов, кому приходилось описывать обитателей этого богатого нового царства живой природы и давать им названия».
Попробуем продолжить эту цитату другим, поясняющим истинное положение вещей высказыванием. Джон Тёрни в книге «Я – суперорганизм! Человек и его микробы» отмечает:
«Теперь-то мы знаем, что дело обстоит иначе. Самые значительные перемены в наших познаниях о микромире произошли в ХIХ веке.
Микробная теория заболеваний возникла, когда на помощь исследователям инфекций пришла новая наука – микробиология.
Долгое время считалось, что именно заражения, возникающие при тесном контакте с больным, обусловливают распространение некоторых болезней. Но заражение чем? Становилось все очевиднее, что главный контакт здесь происходит с микробами, а значит, можно с уверенностью предполагать, что микроскопическая жизнь оказывает громадное влияние на куда более крупные организмы и что именно микробы – главная причина некоторых смертельных недугов. Благодаря этому стало возможным принципиально новое объяснение того, как эти недуги возникают и развиваются».
