Разрушители. Грибки и грядущая пандемия

Моноссон Эмили

В 1931 году Хогбен и его коллеги опубликовали результаты исследования функции гипофиза и яичников у гладких шпорцевых лягушек, а спустя некоторое время ученые определили, что хорионический гонадотропин человека, известный как ХГЧ, способен вызывать овуляцию у лягушек. Этот гормон циркулирует в крови беременных женщин, а еще легко обнаруживается в моче. Сделанное учеными открытие привело к тому, что лягушек стали широко использовать для определения беременности, а этот способ в итоге получил название «тест Хогбена»¹⁸.

Лягушки произвели революцию. В то время для определения беременности использовались кролики, которым вводили женскую мочу с помощью шприца. Старая поговорка «кролик умер» означала не только беременность, но и в буквальном смысле смерть животного, которое через несколько дней умерщвлялось, потому что иначе изменения в организме было невозможно определить. Если яичники оказывались увеличены – значит, женщину считали беременной. «Кроличий

тест» был грязным и смертельно опасным делом, так что использование для этих целей лягушек открывало большие перспективы. Врачи просто вводили им образец женской мочи, и лягушки либо выпускали свои икринки в аквариумы, в которых они содержались, либо нет. Овулирующие лягушки давали ответ в течение дня и в результате положили конец убийству и вскрытию кроликов. А поскольку лягушки жили в аквариуме с водой, их было легко содержать в лаборатории или перевозить по всему миру. С 1930-х и до конца 1960-х годов многие тысячи гладких шпорцевых лягушек успешно определяли беременность и содержались в качестве домашних питомцев в самых разных уголках планеты, что к 1970 году сделало их одними из самых распространенных амфибий в мире¹⁹.

Многие лягушки, использованные для испытаний, были доставлены из Южной Африки. Там возле города Стелленбош находится заповедник Йонкершук, в котором работает инкубаторий. Правда, его мощностей не хватило, чтобы закрыть спрос, поэтому пришлось призвать на помощь сборщиков – за каждую лягушку, найденную в естественной среде обитания, им платили по 65 центов²⁰. К 1969 году инкубатор отгрузил более 400 тысяч особей, и половина этих поставок распространялась на разные страны. К тому времени стали появляться сообщения²¹ о том, что гладкие шпорцевые лягушки найдены в озерах и прудах на острове Уайт, а также в Аризоне, Флориде, Калифорнии и других регионах США, Европы и Японии. Популяции были обнаружены также в Чили и Португалии. Вместе с лягушками, поставляемыми частными импортерами, шпорцевые лягушки теперь плавали в аквариумах на всех континентах. Некоторые из них неизбежно сбегали, а других «гуманно» выпускали в местные пруды после того, как они переставали быть любимыми питомцами или объектами для опытов.

Вирус Bd распространялся настолько быстро, что, когда он захватил большую часть территории, люди все еще не догадывались об этом. К сожалению, трудно восстановить весь его путь, потому что путешествия в прошлое до сих пор невозможны, а без них не определить, как распространялся хитрид и какие популяции он затронул. Известно, что грибок перемещался вместе с лягушками, которых перевозили для торговли, но какие именно виды были носителями, остается загадкой.

Вэнс Вреденбург, эколог по болезням из Государственного университета Сан-Франциско, отслеживает развитие болезней во времени и пространстве по сохранившимся музейным образцам. На протяжении веков коллекционеры, очарованные разнообразием природы, прочесывали леса, ручьи и горы в поисках лягушек, змей, летучих мышей и других существ. Образцы животного мира не обязательно были нужны живыми, поэтому их потрошили и сушили или помещали в банку, наполненную формалином. Благодаря этанолу они могли храниться если не вечно, то сотни и сотни лет. Однако формалин влияет на ДНК, о чем коллекционеры долгое время не догадывались, поскольку мир узнал о ее существовании только в середине XX века, – до этого времени состав генетического материала оставался загадкой. Никто из коллекционеров прошлого не мог себе даже представить, что спустя десятилетия ученые будут изучать собранные ими образцы, чтобы раскрыть тайны грибов, способных вызывать пандемии.

С 2004 по 2008 год Вреденбург изучал в Калифорнии горных желтоногих лягушек. Полем для его исследований стали десятки прудов национальных парков «Секвойя» и «Кингс-Каньон», где все четыре года он наблюдал пейзажи, усеянные тысячами и тысячами мертвых лягушек²². Эта картина изменила взгляд Вреденбурга на науку и природу. «Мы были так неправы. Мы сто лет занимались экологией болезней и столько же ошибались, не представляя, насколько разрушительным может быть всего лишь один патоген»²³. Теперь он держит в своем кабинете банки, наполненные сотнями мертвых лягушек, чтобы они напоминали ему о том, как быстро все может измениться.

Вреденбург задался вопросом, нет ли связи между пандемией, вызванной хитридным грибком, и гладкими шпорцевыми лягушками, путешествующими по миру. Они переносят Bd, но не болеют, что делает их бессимптомными носителями или даже потенциальными суперраспространителями. Чтобы проверить свою гипотезу, Вреденбург обратился к ДНК. Он брал пробы лягушек (живых или мертвых), амплифицировал ДНК, а затем искал в ней определенную последовательность, характерную для грибков. Если последовательность находилась, то в большинстве случаев это был хитрид. Метод, который использовал

Вреденбург, был разработан в лаборатории в Австралии и требовал всего лишь фрагмент ДНК, что позволило ему изучить лягушек с беспорядочной ДНК, хранящихся в архиве. Генетический маркер, который он искал, был относительно небольшим и многочисленным. По его словам, этот тест в какой-то степени похож на мазок, который берется, чтобы диагностировать COVID-19, недостаток лишь в том, что он дает довольно общий результат. Он может определить, что грибок присутствует, но для различения разных его линий требуется более глубокое генетическое секвенирование.

В 2012 году Вреденбург смог достать несколько образцов лягушек из старых музейных запасов. Они были собраны в Кении и Уганде в 1930-х годах или раньше, и три из них, как оказалось, содержали хитридный грибок²⁴. Время, распространение и отсутствие у гладкой шпорцевой лягушки чувствительности к данному грибку – все это было подозрительно. Принято считать, что со временем болезнь становится менее патогенной. Это происходит потому, что, с одной стороны, патоген, который убивает быстро и часто, вымирает вместе со своим хозяином, а с другой – популяция, которая долго живет с болезнью, становится более устойчивой или толерантной. Полученные данные позволили Вреденбургу предположить, что одним из способов перемещения грибка было передвижение на спинах гладких шпорцевых лягушек. По его словам, история распространения Bd по всему миру невероятно сложна, и, скорее всего, существует несколько маршрутов и видов, с которыми грибок путешествовал. «Но, похоже, родиной патогена является Азия»²⁵.

Исследование, которое позволило установить происхождение хитридного грибка, возглавили Саймон О’Хэнлон и его научный руководитель Мэтью Фишер, а также Липс и десятки других ученых²⁶. Фишер, будучи профессором Имперского колледжа Лондона, изучает появление патогенных грибков разных видов. До этого исследования в качестве предполагаемой родины хитридного грибка рассматривались Северная Америка, Южная Америка, Япония и Восточная Азия. В рамках проводимой работы удалось определить еще одну переменную в этом уравнении – возраст высоковирулентной линии, охватившей весь мир и получившей соответствующее обозначение: Bd-GPL, то есть глобальная панзоотическая линия. В одном исследовании предполагалось, что она возникла около века назад, в другом – 20 тысяч лет назад²⁷. Когда популяция грибов (или любого другого организма) отделяется от других во времени, пространстве или на обоих уровнях, а отдельные особи размножаются, могут происходить небольшие, случайные генетические изменения. Если времени хватает, как и количества изменений, популяции могут быть идентифицированы как различные линии. Иногда эти изменения позволяют специалистам по отслеживанию заболеваний определить возраст популяции или маршрут, по которому она перемещалась. О’Хэнлон и его коллеги секвенировали геномы сотен образцов хитрид, собранных на всех континентах, подвергшихся их воздействию, и результаты указывают на общего предка, который обитал где-то на Корейском полуострове в промежутке между 120 и 50 годами назад.

Тот факт, что в регионе есть несколько видов лягушек, которые переносят грибок, но не страдают от него, – еще один ключ к разгадке его происхождения. Обнаружение бессимптомных лягушек с Bd-хитридом также предполагает, что животные, собранные и проданные в местах вокруг Корейского полуострова, являются возможными носителями патогена. От места своего происхождения грибок путешествовал по миру и эволюционировал в несколько различных генетических линий²⁸. Вывод О’Хэнлона и его коллег отрезвляет: «В конечном счете наша работа подтверждает, что панзоотия возникающих грибковых заболеваний амфибий вызвана древними закономерностями… которые дополняются по мере того, как практически неограниченная глобальная торговля животными переносит патогены в новые регионы, заражая новых хозяев и вызывая вспышки заболеваний».

* * *

Каждую секунду миллионы животных в клетках, ящиках и цистернах перемещаются по миру. Только в порты Соединенных Штатов ежегодно прибывают 200 миллионов животных, что составляет примерно 600 тысяч особей в день²⁹. Плюс еще три тонны, поскольку некоторых животных просто пересчитывают по весу. На наших берегах без особого шума оказываются более двух тысяч различных видов животных, включая сотни видов птиц, рептилий, амфибий, обезьян и пауков из Сингапура, Гонконга, Перу и других стран. Одни из них покупаются и продаются на продовольственных рынках и в ресторанах. Другие отправляются в исследовательские лаборатории. Около половины живого импорта предназначено для зоомагазинов и в конечном счете оказывается в наших домашних аквариумах или террариумах³⁰. За десять лет Европейский союз импортировал более 20 миллионов одних только рептилий³¹. Эта легальная торговля животными представляет собой, как говорят ученые, «самую крупную и сложную биржу в мире». Другие же видят в ней бесконечный конвейер болезней.