Эпидемии. Так начиналась микробиология

К вопросу об изменчивости микробов

1946 г.

Первоначальные исследователи микробов, которые, кроме Пастера, не владели техникой чистых культур и не были проникнуты, подобно ему, убеждением, что зародышей нет только там, где их уничтожили, твердо верили в чрезвычайную изменчивость микробов.

Вслед за положением Галлиера о полиморфизме грибков, быстро опровергнутым ведущими ботаниками, появилось – в работах Бильрота, Негеля, Листера – учение об отсутствии определенного постоянного вида бактерий, об их крайнем полиморфизме.

Решительным противником безграничных превращений бактерий выступил Ф. Кон (1872–1883). Он установил, что у бактерий, как и у всех других организмов, имеются определенные и неизменные виды, различные по форме, свойствам и функциям. Открыв твердые среды для выращивания бактерий, Кох дал новые критерии для различения видов— способ роста, вид колоний.

Первый удар мономорфизму – учению об абсолютном постоянстве видов – нанес Пастер, доказавший, несмотря на возражения Коха и его учеников, возможность ослабления ядовитых микробов и создания из них безвредных рас.

По мере развития микробиологии совершенствовались методы отождествления бактерий. Так, при помощи агглютинации, фиксации комплемента и перитонеального лизиса удается отличить определенный вид бактерий от всех ему подобных.

Постепенно, однако, накопились данные, устанавливающие постоянные и закономерные изменения бактерий. Общее значение имеет отмеченное впервые Аркрайтом различение гладких (S) и шероховатых (R) колоний, так как оно констатируется у всех видов и обыкновенно соответствует ядовитости или неядовитости образующих эти колонии бактерий. Превращение колоний гладких в шероховатые получило название диссоциации.

Очень частая вариация бактерий состоит в потере ими подвижности, связанной с исчезновением жгутиков. Так, Вейль и Феликс описали у бактерии протея формы Н и О, подвижные и неподвижные, отличающиеся, кроме наличия жгутиков, способом роста и распространения на желатиновых и агаровых пластинках.

Но превращения одного вида в другой долго не удавалось осуществить.

Правда, имеется целый ряд ученых, так называемых неополиморфистов, как Ленис и Смит, Эндерлейн, Гедли, Меллон, Еване и др., которые утверждают, что получили несомненный метаморфизм бактерий. Представим один из многочисленных примеров такого метаморфоза., Еванс, изучая этиологию эпидемического энцефалита, нашла, что некоторые штаммы В. subtilis оказываются очень ядовитыми при введении в мозг кроликов. Они могут убивать кроликов в 2–3 часа. Другие штаммы – менее ядовиты, так что кролики поправляются через несколько, часов после вызванного у них заболевания. Однако через несколько недель или месяцев у них могут развиться симптомы энцефалита и они погибают. Их мозг в таких случаях заключает вирус, неотличимый от герпетического и энцефалитического вируса. Из мозгов кроликов, погибших от этих вирусов, можно получить культуры В. subtilis и стрептококков. Превращения палочек в стрептококки очень часты. В. subtilis с его эндоспорами может рассматриваться как устойчивая фаза микроба, которая имеет сложный метаморфоз и некоторые фазы которого паразитируют в млекопитающих животных.

Еванс указывает также на частую ассоциацию некоторых бактерий с инфекциями чужой им этиологии. Таковы, например, протей OX₁₉ при сыпном тифе, салмонелла – при чуме свиней, вызываемой вирусом, В. bronchisepticus— при чуме собак, возбудитель которого есть также фильтрующийся вирус, и т. д. Еванс предполагает, что в некоторых из этих болезней ассоциированный микроб является одной из фаз цикла развития истинного возбудителя.

Изучение этих давно обративших на себя внимание ассоциаций определенных бактерий с вирусами и с риккетсиями (микробы, вызывающие сыпной тиф) привело к очень интересным результатам. Оно именно показало, что бактерии способны ассимилировать свойства тех организмов, с которыми они близко соприкасаются.

Возьмем самый простой случай. Ронкалли нашел, что различные бактерии, растущие на бывшем под культурой столбняка агаре, заражаются ядом столбняка, который удерживают во многих (6 – 18) пересевах. Сходная передача свойств отмечена в ряде других случаев. Методологически интересная работа была сделана Л. А. Зильбером. Он помещал кишечную бактерию в коллодийном мешочке в пробирку с питательной средой, где росла бактерия брюшного тифа. Оказалось, что в этих условиях совместного роста кишечная палочка приобретает некоторые свойства тифозной, а именно способность агглютинироваться антитифозной сывороткой и вызывать антитифозные антитела. Еще более важные опыты сделаны Л. А. Зильбером с протеем. Поместив его в коллодийном мешочке в брюшину сыпнотифозной свинки, он получил из. него бактерию, которая, так же как ОХ₁₉, агглютинировалась в значительных разведениях сывороткой больных сыпным тифом и могла, таким образом, играть роль протея OX₁₉. Это привитое простому протею свойство удерживалось им во многих пересевах, но затем исчезало. Но когда эта же бактерия вторично побывала в коллодийном мешочке в брюшине свинки, зараженной сыпным тифом, то указанное превращение стало более прочным и бактерия, названная протеем ОХУ, оставалась, многие годы неизменной.

После этого уже было недалеко до превращения одного вида бактерий в другой.

Это было осуществлено Гриффитом. Он занялся изменением пневмококков из одного типа в другой. Существует 40 типов пневмококков, различающихся между собой антигенным строением и серологическими реакциями. Все ядовитые их формы имеют капсулы, построенные из своеобразных полисахаридов, R форма капсул не имеет и не ядовита. Гриффит нашел способ превращения одного типа пневмококков в другой.

Для этого он употребил следующий прием, нашедший уже более широкое применение. Для превращения пневмококка II типа в III тип он вводил мыши небольшое количество вирулентных микробов II типа вместе с большим количеством убитых бактерий III типа. Мышь погибает, и в ее крови находят смешанную или даже чистую культуру III типа. Эти опыты были много раз подтверждены. Затем Даусон и Сиа получили такие же превращения in vitro. Для этого они выращивали R-клетки II типа в жидкой среде, заключающей анти-R сыворотку крови и убитые S-клетки III типа. Алловей сделал дальнейший шаг вперед: он показал, что гриффитовское превращение может быть получено при помощи экстрактов из S-пневмококков, растворенных при помощи желчных солей.

В помещаемой в этом же номере журнала статье Эвери, Мак-Лиод и Мак-Карти описывают изолирование и природу того вещества, которое является биологически активным индуктором превращения лишенного полисахаридов R-варианта пневмококков II типа в снабженные полисахаридной капсулой вирулентные клеточки III типа. Это вещество есть высокополиметизированная вискозная форма дезоксирибонуклеиновой кислоты. Эта кислота, входя в состав тела пневмококка, придает ему способность синтезировать как ее самое, так и полисахарид и другие составные части клеточек III типа пневмококков.

В позднейшей статье—1946 г. – Мак-Карти и Эвери^[1] указывают, что им удалось произвести гриффитово превращение в ряде других типов пневмококков, пользуясь всякий раз дезоксирибонуклеиновой кислотой, извлекаемой из того типа, в который должно произойти превращение.

Следует прибавить, что граффитово превращение было получено и в области вирусов. Берри и Дедрик превратили вирус кроличьей фибромы в вирус инфекционной миксомы, впрыскивая кроликам активный вирус фибромы с инактивированным путем нагревания миксоматозным вирусом. Животные погибали с симптомами и поражениями миксоматоза, который затем серийно передавался другим животным.

Изложенные нами факты приводят к следующим выводам.

Бактерии обладают значительной способностью присоединять к себе, ассимилировать различные свойства организмов чуждых, но пришедших в соприкосновение с ними. Это присоединение, вначале временное, может стать постоянным, если войдет в состав активного трансформатора, который мы теперь узнали в виде дезоксирибозонуклеиновой кислоты. Дезоксирибозонуклеиновая кислота в бактерийной клетке обладает способностью к воспроизведению всех своих составных частей подобно тому, как воспроизводится дезоксирибонуклеиновая кислота вирусов и клеточных ядер.

Отличной иллюстрацией этих положений является выполненная в моей лаборатории и ниже в извлечении помещаемая работа Н. П. Грачевой о превращении Bact. coli commune в Salmonella breslau. Это превращение велось по способу Даусона и Сиа. После недельного пребывания кишечной бактерии в трансформирующей среде она высевалась на агаровые пластинки. Образовавшиеся отдельные колонии изучались на биохимические, серологические, вирулентные и антигенные их свойства.

При этом наблюдается поразительная правильность в последовательности происходящих изменений свойств кишечной бактерии. Начинаются изменения со способности бактерии разлагать углевод лактозу с образованием молочной кислоты. На агаре Эндо все колонии нормальной кишечной бактерии окрашиваются в красный цвет. По мере модификации среди этих красных начинают появляться одиночные бесцветные. С течением времени число бесцветных все более увеличивается: долгое время только изредка еще замечаются красные колонии. Наконец, превращение заканчивается окончательным упрочением бесцветных при полном и постоянном отсутствии красных. Это значит, что Bact. coli commune вполне усвоила биохимические свойства бактерии Бреслау по отношению к сбраживанию лактозы. Но на первое время только эти свойства. Способность агглютинироваться сывороткой анти-коли остается сначала прежней, и только постепенно новые колонии начинают агглютинироваться не этой, а сывороткой анти-Бреслау. Затем с такой же постепенностью изменяющиеся формы начинают приобретать ядовитость, характеризующую бактерию Бреслау.

Наконец, и антигенная способность последней бактерии начинает осваиваться преобразуемой бактерией: введение ее кроликам вызывает у них появление антител, которые агглютинируют не кишечную бактерию, а бактерию Бреслау.

Все эти видоизменения свойств, повторяю, сначала наблюдаются на отдельных колониях и передаются только в немногих пассажах на обычных средах, но затем все более закрепляются благодаря повторному росту на модифицирующей среде.

Так завершается превращение одного вида в другой, воспроизведенное. в цитируемой мною работе.

Искусственно вызванные изменения становятся наследственными после того, как они вошли в состав трансформирующего активного вещества дезоксирибонуклеинового состава.

Описанная бактерийная изменчивость является, мне кажется, наглядным примером вегетативной гибридизации, так хорошо описанной в работах И. В. Мичурина и Т. Д. Лысенко.

Патологическая и физиологическая старость

1942 г.

Глава 1

Жизнь ведет к смерти. Этот роковой конец всех живущих был источником всех религий. Но, с другой стороны, он породил всю медицину как непрерывную борьбу за жизнь, за ее сохранение и продление. И на этом пути борьбы со смертью стоит очень важный вопрос, чем вызывается смерть и от чего она зависит.

Необходимость смерти вытекает из основ диалектического материализма. «И вот мы снова вернулись к взгляду великих основателей греческой философии о том, что вся природа, начиная от мельчайших частиц ее до величайших тел, начиная от песчинки и кончая солнцем, начиная от протиста и кончая человеком, находится в вечном возникновении и уничтожении, в непрерывном течении, в неустанном движении и изменении. С той только существенной разницей, что то, что было у греков гениальной догадкой, является у нас результатом строго научного исследования, основанного на опыте, и поэтому имеет гораздо более определенную и ясную форму» (Энгельс. Диалектика природы, 1948, стр. 13).

Но этот общий принцип необходимой гибели всего возникшего не устанавливает для такой смены пределов времени.

Допустимо поэтому бессмертие одноклеточных, которые, размножаясь делением, не оставляют – при нормальных условиях – трупов. Действительно, при размножении все тело производителя переходит в потомков. Считая, таким образом, одноклеточных бессмертными, становится понятным воззрение Вейссмана, который полагал, что естественная смерть многоклеточных приобретена в борьбе за существование путем отбора, так как вечная жизнь невыгодна для вида, в котором при этом сохранились бы бесполезные инвалиды, потерпевшие увечья на своем жизненном пути.

Многоклеточные организмы все смертны и оставляют трупы. Только часть их – половые клетки – не гибнут и способны после оплодотворения создавать новые организмы, поддерживающие видовую жизнь.

Возможно, однако, что нет полной противоположности между одно- и многоклеточными: первые также теряют кое-что при своем размножении, как на это указывают наблюдения в электронный микроскоп. Для тех и других проблема жизни необходимо требует возможности восприятия нужных продуктов и избавления от переработанных.

Эта мысль подтверждается таким опытом с бактериями. Они при размножении удлиняются с одного конца и затем делятся. Очевидно, что при этом только с одного выросшего конца появилось молодое вещество, а на другом осталось старое. После многих последовательных делений могло бы появиться большое отличие между старыми и юными концами палочек. На самом деле такого отличия нет, что доказывает, что при всяком делении происходит перераспределение содержимого бактерий.

Изучение простейших и бактерий показало, что не все они могут удовлетворяться в своем питании простыми веществами.

Так, некоторые бактерии могут размножаться в синтетической среде, заключающей аммиачную соль как единственный источник азота. Они, следовательно, могут при помощи этой соли строить синтезом аминокислоты, входящие в состав белков. Другие же нуждаются в этих аминокислотах, которые являются поэтому для них необходимыми факторами роста. Есть даже такие бактерии, для которых необходимы гораздо более сложные вещества – витамин В, гематин и т. д. Вообще говоря, необходимость в каком-либо факторе роста указывает на утрату способности приготовлять его путем синтеза из более простых веществ. Изучение природы этих факторов указывает на их роль, аналогичную витаминам, которые служат для построения энзимов, необходимых для жизненного метаболизма.

Интересные данные получены исследованием эксплантации – культуры тканей.

Известно, что некоторые ткани могут жить десятки лет в искусственных культурах и на долгое время переживать те организмы, из которых получены. Но для этого им нужно давать подходящую пищу и промывать их от продуктов их жизнедеятельности. Какие продукты требуются для поддержания культуры эксплантированных клеточек? Они имеются в кровяной сыворотке. Но замечательно, что в сыворотке имеются и способствующие, и препятствующие росту тканей агенты, а именно, в сыворотке молодых субъектов преобладают первые, а у старых – вторые. Впрочем, такая двойственность присуща многим свойствам кровяной сыворотки. Так, в крови находят вещества, способствующие росту опухолей, и другие, задерживающие этот рост; находят агенты, ускоряющие размножение бактерий и препятствующие этому размножению. В организме, действительно, часто связаны одно с другим два противоположных начала, полезное и вредное, что напоминает сказку, где говорится об источниках мертвой и живой воды, возвращающих молодость и даже жизнь. Не будучи способны разъединить эти две составные части сыворотки, для роста клеточек употребляли как наиболее благоприятные вытяжки из зародышевых тканей – мышей или цыплят. При этом приходилось каждые 3, 4 дня отмывать ткани от вредных метаболитов и питать их зародышевыми витаминами.

Теперь же сделано в этом отношении большое открытие. Оказалось, что можно получить из сыворотки крови очищенный от вредного только полезный ингредиент. Для этого достаточно подвергнуть сывороткх ультрафильтрации. Такая ультрафильтрационная сыворотка поддерживает жизнедеятельность тканей в течение месяцев. Мы далее укажем на практическое значение этого открытия.

Из всего изложенного можно вывести заключение, что при зарождении организма он снабжается необходимыми веществами, которые постепенно в течение жизни утрачиваются и без возможности возобновления ведут к увяданию и смерти. Этот прирожденный запас жизненной энергии уже не может достаточно восполняться после рождения, постепенно расходуется и, наконец, исчезает, приводя к естественной смерти.

Но, с другой стороны, возможно, что и вредные продукты жизнедеятельности не способны достаточно совершенно выбрасываться из организма и, накопляясь в отдельных клеточках, ведут к повреждению клеточек и тканей, необходимых для жизни.

Обе указанные возможности достаточно объясняют предел, положенный человеческой жизни.

С изложенной точки зрения нормальная смерть и старческая дряхлость как ступень к смерти не считается более хронической и неизлечимой болезнью, зависящей от изменений сердца, артерий и поражений моторных органов, но есть результат инволюционных процессов, вызванных утратой необходимых жизненных энзимов. Причина естественной смерти заложена в самом организме. Но, кроме естественной смерти и физиологической старости от внутренних причин, имеется и патологическая старость от влияния различных болезней, а также и преждевременная смерть, вызванная последними.

В зависимости от этого следует различать нормальную естественную продолжительность жизни, заканчивающую физиологическую старость, и преждевременную – сокращающую длительность жизни после патологической старости и вызванной болезнью смерти.

Доказательством существования физиологической старости и нормальной естественной смерти являются случаи, когда на вскрытии глубоких стариков не находят значительных изменений и перерождений в их органах. Один такой случай двухсотлетнего старца описан знаменитым Гарвеем, открывшим кровообращение. Подобная смерть от старческой дряхлости без какого-либо заболевания заносится в особую рубрику в статистике причин смерти. Но в этой рубрике обычно имеются ничтожно малые цифры. Внезапная тихая смерть подёнок вслед за кладкой яичек хорошо иллюстрирует описываемую нормальную смерть.

Глава 2

Какова же продолжительность человеческой жизни?

Она очень разнообразна – от нескольких минут новорожденного до 100–200 лет глубоких стариков. Люди могут кончать жизнь во всяком возрасте. Но число людей, умирающих в различные возрасты, очень различно. Так, например, на первом году жизни умирает очень много – больше, чем в любом другом возрасте. Но число однолетних также больше, чем иных возрастных групп. С другой стороны, 200-летние старики чрезвычайно редки, столетних же значительно больше. Вероятно, несколько сот в нашем Союзе [неразборчиво в оригинале. – Ред.].

Ввиду такого разнообразия возрастов умирающих можно высчитать для каждой эпохи и для каждой страны среднюю продолжительность жизни. Для этого перемножают число умерших каждого возраста на количество прожитых ими лет, складывают эти произведения всех возрастов от 1 года до 70, 75 лет или до 100 и делят полученную сумму на число всех возрастных групп.

В результате получаются очень интересные данные, которые показывают, что в прежние времена средняя продолжительность жизни была крайне мала и что она затем стала постоянно нарастать.

Так, у европейцев в XVI веке она равнялась 18–20 годам, в конце XVIII века составляла 25 лет, в конце XIX века поднялась до 40. Теперь в Соединенных Штатах она насчитывает 56 лет, в Новой Зеландии доходит до 60, а в Индии равняется всего только 25 годам.

Эти большие отличия зависят от величины общей смертности, которая была очень высока в прежние века и в Европе и которая и теперь громадна в Индии, где каждый год многие гибнут от болезней, диких зверей и ядовитых змей.

Общая смертность населения измеряется числом, указывающим, сколько человек из каждой тысячи умирает за год. Она в прежние времена равнялась 30 и больше на тысячу, а за 1933 г. представляется, такой:

Эти цифры подтверждают сделанное выше указание о зависимости средней продолжительности жизни от общей смертности. Первая наибольшая в Новой Зеландии, где наиболее низка общая смертность.

Ближайшее изучение колебаний общей смертности показывает, что величина ее зависит в значительной степени от размеров, в которых гибнут младенцы на первом году, так как эта возрастная группа является наиболее многочисленной.

Отчего зависит это начинающееся после 15 лет понижение жизнеспособности?

Я думаю, что утрата сопротивляемости вызывается наступающим половым созреванием. Она, нужно думать, затрагивает агенты, которые нужны, чтобы парализовать неблагоприятные жизненные условия. Это мнение особенно подтверждается изучением смертности от туберкулеза.

Максимум туберкулезной смертности представляет интересные колебания с течением времени.

У меня под руками имеются точные данные за 1911 и 1929 гг., отдельные для мужчин и женщин.

Смертность от легочного туберкулеза по возрастам в США

Все числа относительные на 10 000. Из представленных цифр мы видим, что в 1911 г. максимум смертности мужчин от легочного туберкулеза падал на возрастную группу от 35 до 44 лет, а женщин – по группе от 25 до 34.

Кроме того, повышение смертности у женщин начинается раньше, чем у мужчин, и идет гораздо более быстрым темпом. Вследствие этого хотя женщины вообще умирают медленнее, чем мужчины, и величина женской смертности значительно отстает от мужской, но возрастные группы от 5 до 25 лет составляют исключение, так как в них женщины гибнут от чахотки в большем числе, чем мужчины.

В 1929 г. имеются в сущности те же отношения: в возрасте от 5 до 35 лет женская смертность от чахотки превышает мужскую. Отличия состоят в том, что максимум женской смертности падает на возраст от 20 до 24 лет, а мужской – на 65–74 года. Более быстрое повышение чахоточной смертности у женщин вполне соответствует более раннему сравнительно с мужчинами их половому созреванию. Это подтверждает данное мною выше объяснение наблюдаемому после 15 лет повышению общей смертности. На возраст 20–25 лет падает также наибольшая смертность от брюшного тифа и от пандемического гриппа.

В общем выводе мы приходим к заключению, что продолжительность человеческой жизни зависит от потребляющейся в жизненном процессе энергии. Это соответствует выводу, сделанному в первой главе, и вместе с тем указывает на какое-то отношение потери жизненной энергии к затратам на половое созревание.