Эпидемии. Так начиналась микробиология

© Гамалея Н., 2021

© ООО «Издательство Родина», 2021

Работы общего характера. Биографические статьи

Поиски научной истины

1948 г.

Путь в науку труден и извилист. Много мучительно сложных вопросов встает перед человеком, стремящимся к знанию. Немало их возникло и у таких великих ученых, как Луи Пастер, братья Ковалевские…

Мне выпало счастье работать вместе с ними. Я часто задумывался над тем, что отличало их в минуты тяжелого, напряженного труда от многих рядовых людей.

Мне припоминаются слова, произнесенные моим учителем и другом Луи Пастером. Как-то, он сказал: «В жизни нужно посвятить все усилия тому, чтобы наилучше делать то, на что способен. Позвольте вам сообщить секрет моей удачи. Моя единственная сила – это мое упорство».

В самом деле, где, как не в упорном труде, раскрываются возможности и способности человека? Луи Пастер по образованию был не медиком, а химиком, но упорство его в стремлении к цели было так велико, что ученый сделал великие открытия именно в медицине.

Мне могут возразить, что, быть может, эти открытия были случайной находкой – той золотоносной жилой, на которую порой нападает золотоискатель. Нет, и тысячу раз нет!

На доске, прибитой к дому, где была лаборатория моего учителя, высечено:

«1857 год. Брожение.

1860 год. Произвольное зарождение.

1865 год. Болезни вина и пива.

1868 год. Болезни шелковичных червей.

1881 год. Заразы и вакцины.

1885 год. Предохранение от бешенства».

Этот перечень представляет собой сумму драгоценнейших завоеваний, дальнейшая разработка которых составила новую область знаний – учение о бактериях, микробию, как говорил Пастер, или, как теперь ее называют, микробиологию. Вместе с тем этот перечень был и планом научных работ Пастера.

Если внимательно проследить за темами, перечисленными в мемориальной надписи, то видишь, как шаг за шагом, отметая устаревшее, закономерно открывая все новое и новое, Луи Пастер на протяжении всей своей жизни приближался к намеченной цели. Цель его была велика и благородна – помочь человеку избавиться от мучительных болезней.

Пастер мечтал о том времени, когда на земле вовсе не будет заболеваний. Тяжелое воспоминание детства всю жизнь говорило ученому о неисчислимых страданиях, которые приносят болезни. Будучи еще ребенком, Пастер однажды увидел в небольшом французском городке Aрбуа страшную картину мучений человека, укушенного бешеным волком.

Маленький Луи наблюдал, как пострадавшего вели в кузницу, слышал шипение живого тела, прижигаемого раскаленным железом. Так «лечили» тогда от бешенства. И все же человек умер.

Прошло много десятилетий, прежде чем Пастер, вооружившись опытом и знанием природы, смог победить бешенство. Начал он с изучения брожения. Оказалось, что брожение вызывается невидимыми, мельчайшими организмами, которые мы теперь называем бактериями. Хлеб, вино и многие другие продукты создаются огромной работой этих бактерий. Без бактерий не было бы почвы, не произрастали бы злаки и другие культуры.

И Пастер мечтает направить чудовищные силы невидимых существ на пользу человеку. Он изучает процессы брожения. Здесь надо было прежде всего ответить на вопрос: откуда берутся бактерии? Ученому пришлось выдержать сильные атаки противников, утверждавших, что бактерии появляются из ничего, сами по себе, как бы самозарождаясь.

Это был большой и принципиальный вопрос. «Теория» самозарождения обрекала на неудачу всякие попытки бороться с микробами. И в самом деле, мыслимо ли сокрушить силу, вечно и беспрепятственно вновь возникающую, напоминающую гидру, у которой взамен отрубленных голов появляются все новые и новые головы?

Пять лет, с 1860 по 1865 г., Пастер настойчиво борется с лжеучением о самозарождении жизни. Это были пять лет неимоверно тяжелых диспутов, бесконечных экспериментов, упорного труда. Из этой борьбы он выходит победителем.

После 30 лет исследовательской работы, в 1885 г., Пастер провозглашает на весь мир, что он, наконец, нашел средство борьбы с неизлечимой до сих пор болезнью – водобоязнью.

Водобоязнь (бешенство) – не первая болезнь, которую сумел победить Пастер. До этого он уже нашел средства подавления повальных заразных заболеваний среди сельскохозяйственных животных: сибирской язвы, куриной холеры. Однако победа над бешенством была истинным триумфом новой области знания – науки о микробах. После этого идеи Пастера завоевывают мир.

Из всего сказанного видно, что путь ученого, сопряженный с упорным и неослабным трудом, ничего общего не имеет со слепой случайностью, с поисками и удачами одиночки-золотоискателя.

Великий наш соотечественник Иван Петрович Павлов писал, обращаясь к молодежи: «Изучайте азы науки прежде, чем взойти на ее вершины. Приучайте себя к сдержанности, терпению. Научитесь делать черную работу в науке. Изучайте, сопоставляйте, накопляйте факты».

Ярко и образно показывал он значение этой черновой работы: «Как ни совершенно крыло птицы, оно никогда не смогло бы поднять ее ввысь, не опираясь на воздух. Факты – это воздух ученого».

Передо мной всегда стоял пример гиганта мысли Чарльза Дарвина. Десятилетиями он искал все новых и новых подтверждений эволюционного учения. А все выводы его уместились затем на каких-нибудь полутора страницах убористого текста.

Никогда не спешить с выводами – для меня это было всегда законом. Еще в 1891 г. мне удалось извлечь из туберкулезных бактерий особое вещество, побеждающее туберкулезный процесс. Первый шаг был сделан. Но нужны были эксперименты – факты и еще раз факты. Для этого потребовалось 50 лет работы.

И сейчас величайшей наградой для меня служат те положительные результаты в лечении туберкулеза, которых достиг мой научный коллектив. Я подчеркиваю – коллектив.

В связи с этим я хочу напомнить еще об одном законе научной деятельности.

В науке – в нашем смысле слова – не может быть ученого-«одиночки». Научное достижение связано сейчас прежде всего с широчайшим охватом проблем, который не под силу даже сверхталантливому человеку. Дух коллективного творчества – вот что пронизало сверху донизу современную науку.

Поясню это примером из работы моей лаборатории. У меня не один помощник. Широкие сообщения нуждаются в большом практическом исследовании. Мой ученик – профессор Речменский – сделал многое в учении изменчивости микробов; аспирантка-комсомолка Н. Грачева опубликовала недавно интересные исследования, доказывающие превращение неболезнетворных бактерий в болезнетворные.

В микробиологии – науке сравнительно молодой – с появлением Ильи Ильича Мечникова сразу же создается большая научная школа; без этого невозможно было движение широким фронтом вперед. Но особенно мощным было развитие коллективной научной работы в этой области в послереволюционные годы.

До Великой Октябрьской революции в России существовала только одна кафедра микробиологии. После Октября микробиология стала развиваться в Советском Союзе с головокружительной быстротой. В 1941 г. в системе советского здравоохранения работало 213 научно-исследовательских институтов, 70 исследовательских лабораторий, 72 медицинских института с кафедрами микробиологии в каждом.

Ясно, насколько в этих условиях возросла роль творческого коллективного труда.

В нашей стране коллективный научный труд отнюдь не обезличивает работу каждого исследователя. Напротив, то или иное открытие ученого становится достоянием всего коллектива, оно направляет работу всех и каждого. Более того: в научной школе, в коллективе в большой степени проявляется индивидуальность каждого. Ибо те или иные открытия ученого-«одиночки» часто остаются незамеченными, похороненными временем, а в коллективе они становятся значительной вехой: в работе всех.

За примером далеко не нужно ходить. Научный коллектив академика Павлова дал нашей стране много выдающихся ученых, творческая индивидуальность которых выявилась с предельной ясностью.

Есть у современного научного метода и другая особенность. Она обусловлена тем, что наука стала исключительно многогранной. Микробиология зародилась каких-нибудь восемьдесят лет тому назад, но теперь уже трудно указать область биологических знаний, которая не переплеталась бы с микробиологией. Это требует от молодого советского ученого разносторонности. В самом деле, современный микробиолог должен прекрасно разбираться в физике, химии и других науках, работа с тончайшей аппаратурой, в частности с электронной микроскопией, требует знания основ электротехники и т. д.

Но, безусловно, никакой планомерный научный труд невозможен без одного условия. Чтобы понять сущность того или иного явления, того или иного превращения, перехода в иное качество, советскому микробиологу необходимо стоять на позициях диалектического материализма – основы всех наук.

Известно, что все крупнейшие ученые мира, будь то микробиолог, физиолог, физик, химик, математик, подчас стихийно, но всегда приходили к выводам, на которых зиждется диалектический материализм.

У нас в стране поиски научной истины во многом облегчены. Советский исследователь так же отличается от буржуазного теоретика, как человек зрячий от слепого.

Овладев знаниями диалектического материализма, каждый из нас может не только внести много ценного в науку, но и указать на ошибки, заблуждения, причины тщетных исканий ученых прежних времен.

Результаты и стремления современной бактериологии

1907 г.

Очнувшись от долгого забытая, вызвано ли оно подкрепляющим сном после непосильной работы или, напротив, отравлением, или даже внешним насилием, человек прежде всего смотрит, высоко ли за время его бездействия встало солнце.

Так и нашему обществу – после стольких лет прерванной жизни – уместно осмотреться, куда успело уже подняться солнце науки. И я постараюсь выполнить эту задачу в наиболее знакомой мне области – бактериологии.

Современная бактериология достигла чрезвычайно пышного расцвета. Давно забыто то время, когда Пастер исследовал брожения в маленькой комнатке под крышей флигеля Нормальной школы, а Кох пользовался обеденными тарелками для изучения развитая бактерий сибирской язвы. Теперь бактериология располагает богатейшими специальными институтами в больших городах всего мира. К ее услугам также обширные лаборатории в высших ученых и учебных центрах. Бактериологическая литература громадна и наполняет собой как целый ряд специальных журналов, так и издания, занимающиеся физиологической химией, гигиеной, общей патологией, а также и общую, и специальную медицинскую прессу. В одном реферирующем бактериологическом журнале цитированы за прошлый год работы полутора тысяч авторов, а в знаменитом ежегоднике Баумгартена, посвященном только патогенным микробам, рассматривается каждый раз от 3 до 4 тысяч работ.

Чтобы разобраться в этой чрезвычайной производительности, полезно воспользоваться тем расчленением бактериологии, которое выработалось в ходе ее исторического развития. Оставляя совершенно в стороне выходящую за пределы нашего интереса техническую бактериологию, в остальном бактериологическом материале различаются три направления, выработавшиеся историей нашей науки: общебиологическое, этиологическое и физиологическое.

Бактериология возникла вместе с широкими биологическими вопросами, поставленными Пастером.

Произвольное зарождение, сущность брожений и гниения, значение кислорода для живых существ, жизнь без воздуха – эти биологические проблемы открыли перед учеными мир бактерий. Но, кроме того, решение этих вопросов пролило, оказалось, яркий свет и на природу заразных болезней и следующий период истории бактериологии заполнен выяснением этиологии целого ряда болезней человека и животных.

Дальнейшее развитие бактериологии пошло под влиянием новых поразительных открытий Пастера: изменения ядовитости бактерий и предохранительных прививок. Экспериментальное изучение завоеванной таким образом области явлений иммунитета знаменует собой третий период истории нашей науки. Его можно назвать физиологическим, так как его занимает реакция зараженного организма, тогда как бактерии нужны только как средство для воспроизведения этой реакции. У всех на виду большие открытия этого периода: химические вакцины, бактерицидные вещества, антитоксины, серотерапия, а затем целый ряд антагонистов, начиная с агглютининов и кончая цитотоксинами. Перед исследователями обнаружился неисчерпаемый источник теоретических и практических завоеваний.

Глава 1

Наука, однако, не развивается непрерывно. Как в общей истории человеческого ума, так и в отдельных отраслях знания различные направления сменяют друг друга в передовых рядах прогресса. Ладья его подхватывается различными течениями и только что передвигавшая ее волна сглаживается, уступая свое место другой.

Новые идеи или новый метод вносит оживление в данную область знания, используются рядом открытий и раскрывают самые заманчивые перспективы.

Вслед за этим идет специализация, разработка деталей и накопление фактического материала, не укладывающегося в прежние обобщения и возбуждающего противоречивые толкования; оживление в этой области знания замирает, она глохнет и интерес к ней утрачивается, а в это время в другой области новые идеи снова вознаграждаются блестящими открытиями.

Этот же закон развития оправдывается и на современной бактериологии.

Явления иммунитета, которые, с одной стороны, объяснялись так просто теорией боковых цепей Эрлиха, а с другой – приобрели важнейшее значение в основных патологических и физиологических процессах, привели при ближайшем изучении к некоторому разочарованию в обоих этих отношениях.

Каждый день приносит факты, не укладывающиеся в схему Эрлиха. Напомним вкратце это учение Эрлиха, которое до сих пор занимает центральное место в исследованиях об иммунитете. Живое вещество состоит из ядра, имеющего основные жизненные функции, и боковых цепей, или рецепторов, служащих целям питания. Все рецепторы сходны в том, что имеют захватывающую (гаптофорную) группу, с которой соединяются обладающие подобной же группой питательные или иные вещества. Целый класс рецепторов характеризуется тем, что имеет только одну такую группу. У второго класса находится, кроме нее, еще и зимофорная (ферментативная) группа, которая обусловливает то или другое превращение захваченного вещества. Наконец, третий класс рецепторов имеет две (или несколько) гаптофорных групп: одной он захватывает питательное вещество, а другой – действующий на это вещество фермент. Все эти рецепторы, пока они прикреплены к центральному ядру (так называемые сидячие рецепторы), обусловливают восприимчивость клеточек к веществам, обладающим соответственными гаптофорными группами. Но эти же рецепторы могут – при некоторых условиях (вакцинация) – гиперплазироваться и выбрасываться из клеточек в кровь, где они являются циркулирующими рецепторами или гаптинами и обусловливают явления иммунитета, потому что заболевание может приводиться только соединением ядовитых веществ с сидячими рецепторами клеточек, гаптины же, присоединяясь к этим ядовитым веществам еще в крови, нейтрализуют их гаптофорные группы и лишают сродства с сидячими рецепторами. Гаптины из рецепторов 1-го класса являются антитоксинами и антиферментами, из 2-го класса— агглютининами и преципитинами, из 3-го класса – иммунными телами или амбоцепторами, которые вместе с имеющимися во всякой нормальной сыворотке ферментами (комплементами или алексинами) образуют бактериолизины, гемолизины и цитотоксины, губительно действующие на те или иные клеточки. Всем этим циркулирующим рецепторам можно дать общее название иммунизинов или антагонистов.

Антитоксины нейтрализуют яд, соединяясь с ним в пропорциональных отношениях. Дальнейшие исследования показали, однако, что отношения антитоксина к токсину совсем не так просты, как они представлялись вначале.

Для объяснения всех явлений нейтрализации Эрлих должен был допустить существование в дифтерийных культурах целого ядовитого спектра из многих различных ядов – токсинов, токсонов, прото-, дейтеро-, трито- и эпитоксоидов.

Чрезмерная сложность этих отношений вызвала в виде реакции попытки к иному объяснению действия антитоксина на токсин.

Так, Борде, Блитц и др. считают это действие не химическим, а физическим явлением – адсорбцией, сходной с поглощением красящих веществ угольным порошком.

Против такого мнения решительно восстал знаменитый Свант Аррениус, который посвятил целый ряд исследований «иммуно-химии» и доказывает, что нейтрализация антитоксином токсина всецело подчиняется закону масс Гульдберга и Ваге и сходна с отношением слабой кислоты к слабой щелочи.

Однако есть факты, указывающие на еще иную роль антагонистов. Так, Гильдебрант нашел, что введением в тело животных эмульсина (расщепляющего глюкозиды) достигается образование в их крови фермента с обратным действием, т. е. синтезирующего глюкозиды.

Чрезвычайно интересны исследования, указывающие на роль лецитина в явлениях иммунитета.

Несколько лет тому назад я нашел, что лецитин имеет створаживающее действие на белки и на бактерии. В последнее же время было доказано, что лецитин является очень важной составной частью антагонистов.

Как я уже говорил, антагонисты 3-го класса – бактерио-, гемо- и цитолизины – имеют сложный состав из амбоцептора и комплемента. И вот во многих случаях, как, например, для змеиного и пчелиного ядов, удалось доказать, что одно из этих слагаемых есть лецитин.

На днях появилась работа, которая проливает яркий свет на механизм действия лецитина. Сложный яд состоит именно из соединения лецитина с липазой (ферментом, расщепляющим жиры), которая освобождает из него жирные кислоты, а эти последние разрушают клеточки, растворяют, например, красные кровяные шарики.

Ясно, что эти факты совершенно изменяют прежнюю схему Эрлиха.

Другая часть теории Эрлиха, а именно объяснение происхождения иммунизинов из боковых цепей, также наталкивается на большие затруднения.

Связь токсинов и вообще антигенов с клеточками объясняется не гаптофорными группами, а клеточной липоидной оболочкой (из холестерина и лецитина), в которой токсин растворяется.

Затем многие факты указывают на происхождение антитоксинов из токсинов и вообще антагонистов из антигенов. Так, из более новых данных приведу следующие. Нагреванием сывороток, специфически действующих на молоко, яичный белок, фильтрат холерных культур, некоторых бактерий, получаются сыворотки, препятствующие этому специфическому действию.

Особенно интересен целый ряд работ, сделанных Вейхартом над ядом утомления.

В переутомленных мышцах возникает, по Вейхарту, кроме молочной кислоты, еще особый белковый яд – токсин утомления. Его можно добыть вытяжкой из утомленных мышц, а также из различных белков, действуя предварительно на них восстанавливающими реакциями. Впрыскивание этого токсина животным вызывает у них явления утомления и даже смерть.

Повторные малые дозы обусловливают появление антитоксина, парализующего как действие токсина, так и влияние утомления. Наконец, Вейхарт нашел, что антитоксин утомления можно добыть и из токсина соответственным на него воздействием.

Однако против непосредственного происхождения антитоксинов из токсинов говорит много соображений, а главное, полное несоответствие между их количествами, получаемыми в опытах на животных: одна доза токсина служит к выработке миллионов нейтрализующих ее доз антитоксина.

Итак, вы видите, что фактический материал далеко перерос имеющуюся для объяснения его теорию и что поэтому каждый шаг на этом пути наталкивается на противоречия, затрудняющие успешность работ.

Не удивительно, что открытия в этой области далеко не соответствуют ни громадному количеству затраченного труда, ни открывавшимся некогда перспективам.

Из этих немногих открытий следует прежде всего упомянуть о так называемом поглощении комплемента. Борде и Жангу, а затем Жангу и Морески нашли, что при реакции специфических антагониста и антигена исчезает из сыворотки находящийся в ней нормальный комплемент или алексин. Если, например, подействовать на иммунную против яичного белка сыворотку этим белком, то образуется осадок и вместе с тем из сыворотки исчезает алексин, так что она не может более активировать (т. е. снабжать алексином) инактивированный нагреванием (т. е. разрушенным алексином) гемолизин. Эта реакция оказалась поразительно чувствительной и была применена целым рядом исследователей к разыскиванию специфических преципитинов и других антагонистов.

Так, Нейсер и Сакс определяют с ее помощью человеческий белок. Эта же реакция послужила для доказательства, что в громадном числе случаев прогрессивного паралича имеется сифилис. Ее же употребляют для различения крови животных одного и того же рода.

Несколько новых открытий помогают определить истинное значение фагоцитаризма и указывают, что «деятельность лейкоцитов отнюдь не произвольна, а подчинена влияниям, исходящим из различных систем и аппаратов тела».

В этом отношении заслуживают внимания агрессины, опсонины и бактерио- и цитотропины.

Агрессины – это продукты бактерий, обусловливающие возможность инфекций и препятствующие фагоцитозу.

Опсонины имеют обратное действие. Они образуются в крови иммунных животных, осаждаются на бактериях и способствуют поглощению их лейкоцитами.

Бактерио- и цитотропины отличаются от опсонинов только своей устойчивостью по отношению к нагреванию.

Практические результаты иммунизации также не особенно обильны.

Предохранительные прививки по-прежнему могут быть рекомендованы – в известных случаях – при холере, чуме и брюшном тифе; но они не приобрели серьезного значения в борьбе с этими болезнями.

Серотерапия применима к бациллярной дизентерии, где дает недурные результаты. В общем, однако, подтверждается давно установленное положение, что иммунизины отнюдь не целительные вещества; они действительны только до тех пор, пока не наступит поражение клеточек, и, напротив, бессильны преодолеть уже происшедшее заболевание клеточек.

Действительно, мы увидим дальше, что специфические целительные вещества существуют, но что искать их нужно совсем в иной области.

Более широко применение иммунизинов в учении о патогенезе – происхождении болезней, хотя и здесь они должны уступить первенство другим веществам.

Интересно, например, участие гемолизинов в приступах кровавой мочи – пароксизмальной гемоглобинурии. У подобных больных существуют аутогемолизины, т. е. разрушители собственных красных шариков, которые, однако, могут поглощаться последними только при низкой температуре, чем и объясняется влияние холода на появление кровавой мочи.

С гемолизинами ставятся также в связь, не окончательно, впрочем, доказанную, смерть от ожогов и различные злокачественные анемии (глистная, раковая и др.).

Не стану останавливаться на участии других цитотоксинов в патогенезе (как, например, при нефритах, при эклампсии), так как оно еще находится на слишком шаткой почве. Это участие постоянно ограничивается неизменной способностью организма к выработке антагонистов против всяких токсинов, простых или сложных.

Итак, мы видим, что по всем основным вопросам иммунитета мутнеет и иссякает еще недавно обильный и светлый источник открытий.

Не удивительно, что при этой малой успешности исследований иммунитета центр тяжести бактериологии еще раз переместился.