Разрушители. Грибки и грядущая пандемия
Шрифт:
Я рассказываю эту историю, полную потерь, с точки зрения экологов, лесоводов, медиков, биологов, политиков и граждан, которые работают наперекор времени и пытаются спасти жизнь растений, животных и людей, какой мы ее знаем. Многие согласны с тем, что, если грибок, вызывающий заболевание, поселился в природе, он уже не «уйдет». Будет дремать без вреда для себя в отсутствие подходящего хозяина, но останется с нами надолго. И все согласны с тем, что лучшая возможность для любого вида пережить грибковую пандемию – быть генетически разнообразным. Некоторые пытаются предотвратить будущие грибковые пандемии, ужесточая политику в области торговли и путешествий или применяя новые технологии. Другие потратили десятилетия на выведение деревьев, устойчивых к болезням, хотя вряд ли доживут до тех времен, когда их работа станет видна. Ученые-растениеводы, генетики и хранители семян стремятся сохранить разнообразие сельскохозяйственных культур, чтобы наши потомки тоже знали, каковы на вкус бананы или пшеница. Их коллективные усилия дарят надежду на то, что так и будет, но общество должно подключиться к этой работе.
Профилактика – дело трудное, но осуществимое. Работать на предупреждение – значит с большим вниманием относиться к экспорту-импорту растений и животных, проводить экспресс-диагностику заболеваний и вовремя реагировать, если тест окажется положительным,
Эпидемии и пандемии, о которых я пишу на этих страницах, начинались с того, что грибок перемещался из своей родной среды в совершенно новую, где ему попадался подходящий хозяин. В мире существует множество грибков, и хотя большинство из них безвредны, некоторые при определенных условиях могут причинить много бед. Наша задача на будущее – не допустить встречи потенциально опасных грибков с восприимчивыми хозяевами, в том числе и с нами.
Примечания к введению
1 Golan J.J., Pringle A. Long-Distance Dispersal of Fungi // Microbiology Spectrum, 2017. Р. 1–24.
2 Elbert W. et al. Contribution of Fungi to Primary Biogenic Aerosols in the Atmosphere: Active Discharge of Spores, Carbohydrates and Inorganic Ions by Ascoand Basidiomycota // Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 6, 2006. № 6.Р. 11 317–11 355.
3 Трудно найти точную оценку количества видов животных, растений или микробов. Некоторые подсчеты основаны на «идентифицированных» и охарактеризованных видах, а другие, как в случае с грибами и бактериями, могут быть основаны как на охарактеризованных видах, так и на анализе ДНК. Одно из недавних исследований видов грибов показало, что их может быть до 12 миллионов. См. подробнее: Wu B. et al. Current Insights into Fungal Species Diversity and Perspective on Naming the Environmental DNA Sequences of Fungi // Mycology, 10. May 7, 2019. Р. 127–140. Данные о разнообразии жизни см. в статье: Ritchie H., Spooner F., Roser M. Biodiversity and Wildlife // Our World in Data. https://ourworldindata.org/biodiversity-and-wildlife#:~:text=We%20have%20identified%20and%20described,around%205%20to%2010%20million.
Часть I
Последствия
Глава 1
Прибытие
Четвертого ноября 2016 года в еженедельном отчете о заболеваемости и смертности Центра по контролю и профилактике заболеваний США (US Centers for Disease Control and Prevention, или CDC) появилось упоминание о, вероятно, новом виде инфекции. Хотя ранее о ней не было известно, она проявилась практически одновременно в разных точках мира. Новая инфекция плохо поддавалась диагностике и отличалась высокой смертностью: от 30 до 60 % инфицированных пациентов погибали. Однако даже при правильном диагнозе было трудно предсказать положительный исход для пациента – инфекция почти не поддавалась медикаментозному лечению. Помимо этого, она передавалась от одного пациента к другому, была устойчивой и быстро заражала больничное оборудование и помещения. Эта странная инфекция была вызвана Candida auris, грибком, который является видом дрожжей. Появление нового грибкового патогена1 – явление необычное, но нередкое, особенно для постоянно растущей популяции пациентов с ослабленным иммунитетом, среди которых и те, кто принимает мощные стероидные препараты, и те, кто выжил после рака, перенес трансплантацию. Необычность C. auris заключалась в том, что у него появилась устойчивость к некоторым или ко всем противогрибковым препаратам в зависимости от штамма. Он распространялся от пациента к пациенту и между больницами, что больше свойственно бактериям и вирусам, чем грибкам. А еще казалось, будто он появлялся из ниоткуда и отовсюду одновременно.
Центр по контролю и профилактике заболеваний отвечает, в частности, за наблюдение и выявление заболеваний. Его первой миссией, начатой еще в 1940-х годах, была борьба с малярией, но с тех пор он превратился в ведущее агентство по отслеживанию и оповещению медицинского мира о новых загадочных инфекциях – от Эболы до менингита, гриппа, ВИЧ и COVID-19. Центр привлекает к сотрудничеству лучших врачей, ветеринаров, микробиологов и эпидемиологов, а также других ученых. В 2015 году, еще до того, как о C. auris заговорили как о серьезной проблеме, медицинская микологическая лаборатория, находящаяся в Пакистане, отправила несколько образцов в принадлежащую Центру по контролю и профилактике заболеваний референс-лабораторию по изучению грибков. В Пакистане произошла вспышка заболевания, и ученые искали подтверждение тому, что не ошиблись и обнаруженный ими грибок является Saccharomyces cerevisiae – дрожжами, которые известны как пивные. Они используются для приготовления пива, вина и хлеба, но при некоторых обстоятельствах могут заражать людей и вызывать у них болезни. Лаборатория обнаружила, что дрожжи были идентифицированы неправильно. Вместо S. cerevisiae из Пакистана прибыл C. auris, который впервые был обнаружен десятилетием раньше в Японии – при взятии мазка из уха пациента. Отсюда и название Candida auris – грибок уха.
Год спустя C. auris начал появляться в других местах по всему миру, включая несколько случаев, диагностированных постфактум в Соединенных Штатах. Именно в этот момент Центр по контролю и профилактике заболеваний выпустил свое первое предупреждение о появлении этого заболевания. Сразу после этого случаи стали диагностироваться по нарастающей, счет пошел на сотни только в США, а по всему миру – на тысячи. В апреле 2019 года газета New York Times опубликовала историю пациента2,
Еще более тревожащими выглядят опасения ученых, которые предполагают, что дрожжи являются предвестниками других грибковых патогенов человека. За последнее столетие грибковые инфекции почти уничтожили некоторые другие виды, но нам до сих пор везло. Возможно, наше везение на исходе.
Мир кишит дрожжами6, которые живут на клопах, яблоках, синеполосатых ворчунах, каучуковых деревьях, цветах, в почве, мангровых зарослях, на множестве других живых организмов. Видов дрожжей тысячи, но большинство, включая Candida, не причиняет нам вреда, а некоторые даже являются частью микробиома нашего кишечника – сообщества бактерий, вирусов, дрожжей и других микроорганизмов, которое в нем живет. Большинство сообществ устроено так, что каждый их обитатель выполняет свою задачу, и микробиомы не являются исключением: одни микробы приносят пользу, делясь ресурсами или пространством со своими соседями; другие конкурируют, выбрасывая вредные химические вещества, чтобы помешать соседним микробам потреблять их пищу или селиться на их участке нашего кишечника или кожи. Некоторые микроорганизмы делают свое дело и не приносят ни пользы, ни вреда. Ученые только начинают разбираться в этих сложных взаимоотношениях и в том, как они влияют на нас. Большинство микробов, вызывающих заболевания, для микробиома человека являются чужаками: вирус гриппа, бактерия Borrelia burgdorferi, ответственная за болезнь Лайма, или Salmonella, провоцирующая пищевое отравление. Но иногда такой безобидный микроб, как Candida albicans, полноправный обитатель нашей кишечной флоры, который, как правило, мирно живет с нами большую часть нашей жизни, в определенных условиях может вызвать у нас заболевание или даже убить.
И C. albicans, и C. auris относятся к отделу подцарства высших грибов Ascomycota – разнообразной группе, в которую входят те самые «Пальцы мертвеца», сморчки, формой напоминающие мозг, и нежные алые эльфовы чаши. Внутри Ascomycota есть меньшая группа, называемая Saccharomycotina, или дрожжи, куда входит и Candida. Некоторые из них имеют близкое родство, а другие – отдаленное. Дрожжи Candida представляют собой необычное собрание живых организмов, которое принято описывать как «мусорную корзину, в которой находятся сотни видов, мало связанных друг с другом»7. Чтобы подчеркнуть разницу между этими «родственниками», один ученый сказал мне, что C. auris и C. albicans отличаются друг от друга так же, как люди от рыб. Если и есть что-то общее у разных видов дрожжей, так это их склонность существовать в виде одиночных клеток, подобно бактериям, но с небольшим количеством или отсутствием характерных признаков, из-за чего трудно отличить один вид от другого, пока не удастся собрать их в колонии на чашке Петри. Колони появляются, когда дрожжи размножаются миллионами. Чаще всего это происходит бесполым путем8: клетки отпочковываются от клонов, удваивая популяцию каждые сто минут или около того, – такой жизненный цикл больше свойствен бактериям, чем грибам. В редких случаях дрожжи ведут себя более типично для грибов: выращивают гифы или размножаются половым путем – для этого необходимы определенные условия. Способность к половому или бесполому размножению характерна для многих, если не для всех грибов, однако некоторые предпочитают только один вид, а другие могут их чередовать. Грибы фантастически разнообразны в вопросах размножения9: у каждого есть тысячи различных «типов спаривания». Когда дрожжи спариваются, их обычно круглые тела вытягиваются и становятся похожими на «шму» – это мультяшный персонаж середины XX века, который впервые появился в комиксе «Лил Эбнер». Сексуально восприимчивые «шму» притягиваются друг к другу с помощью химических запахов, называемых феромонами. Когда дрожжи культивируются в чашке Петри, невидимые клетки со временем собираются в скопления размером с булавочные уколы, которые после превращаются в округлые холмики или плоские диски, похожие на брызги краски. Колонии C. auris обычно имеют кремовый или белый цвет, но в некоторых средах приобретают оттенки розового или фиолетового.
Грибковая инфекция кожи, гениталий или горла может заставить нас спрятать пальцы на ногах и отправиться к врачу, но она редко бывает смертельной. Опасность возникает, когда грибок проникает в нашу кровь. Ежегодно около миллиарда пациентов10 борется с грибковыми инфекциями, и для 150 миллионов они представляют угрозу для жизни; 1,6 миллиона человек в мире умирают. Эта цифра сопоставима с количеством смертей от туберкулеза и почти в три раза превышает смертность от малярии. Инвазивные виды в зависимости от вида, штамма и других условий убивают от 30 до 100 % зараженных. В больницах частой причиной инфекций, передающихся через кровь, становится вид дрожжей Candida, причем в большинстве случаев виноват грибок C. albicans. Еще до появления C. auris системные дрожжевые инфекции были известны своей высокой смертоносностью, несмотря на лечение противогрибковыми препаратами, – от них умирает около 40 % больных11.