Джон Кейжу - Открытия, которые изменили мир
Флеминга не удивило, что поверхность чашки заросла десятками колоний стафилококка. Это входило в условия его эксперимента. Не удивило его и то, что с другой стороны разрослось неровное пятно плесени. Все-таки его не было в лаборатории целых две недели, к тому же он все равно собирался избавиться от этой чашки. Но его внимание привлекло то, чего он не увидел. Колонии бактерий покрывали большую часть стеклянной посуды, и только в одной области они еле шевелились, образуя полупрозрачное кольцо вокруг того, что им явно не нравилось, — гигантской колонии плесени. Более того, бактерии, находящиеся ближе всего к ней, очевидно уже погибли, будто плесень обладала каким-то мощным оружием, позволявшим ей уничтожать бактерии.
К счастью, Флеминг, всего несколько лет назад открывший лизоцим (естественное антибактериальное вещество, которое может вырабатывать ряд тканей организма), способен был видеть главное. Позже он писал: «Это было необыкновенное и совершенно неожиданное зрелище. Нужно было его изучить как можно внимательнее». Следующие несколько месяцев Флеминг занимался именно этим: выращивал плесневые культуры и изучал, как загадочное желтое вещество, которое они производят, влияет на разные виды бактерий. Он вскоре понял, что плесень относится к специфическому роду Penicillium и что вещество, которое она вырабатывает, способно подавить и уничтожить не только стафилококк, но и многие другие виды бактерий. Через несколько месяцев, в 1929 г., он назвал это вещество «пенициллин» и опубликовал свою первую статью о его замечательных свойствах.
Что же делало пенициллин таким необыкновенным? Прежде всего, в отличие от лизоцима, открытого Флемингом несколькими годами ранее, он останавливал и уничтожал множество видов бактерий, в том числе стафилококк, стрептококк, пневмококк, менингококк, гонококк и дифтерийную палочку. Более того, пенициллин отличался необыкновенной мощностью. Даже в неочищенном состоянии его можно было развести в 800 раз, прежде чем он терял способность подавлять рост стафилококка. В то же время он был примечательно не токсичным по отношению к клеткам человеческого организма, в том числе белым кровяным тельцам, несущим главную ответственность за сопротивление организма инфекции.
Но самым удивительным в этой истории были даже не антибиотические свойства пенициллина, а то, что Флеминг вообще его обнаружил. Ведь, несмотря на уверенность самого Флеминга, споры плесени, вырабатывающей пенициллин, не влетели однажды летним днем, пока он был в отпуске, в открытое окно его лаборатории, чтобы приземлиться в чашку. Установленные позже факты показали, что для открытия нужно было, чтобы в цепочку неправдоподобных счастливых случайностей соединилось множество факторов: появление спор плесени именно этого вида; время, которое Флеминг выбрал для того, чтобы отправиться в отпуск; и даже погода, стоявшая в те дни.
Любопытная загадка мигрирующей плесени
Эта загадка прояснилась несколько десятков лет спустя, когда ученый, работавший в одном отделении с Флемингом в конце 1920-х, вспомнил, что окна его лаборатории обыкновенно держали закрытыми — в основном для того, чтобы стоявшая на подоконнике стеклянная посуда, в которой выращивали микробные культуры, не падала на головы прохожим.
Но если споры плесени не прилетели снаружи, то откуда же они взялись?
Как оказалось, этажом ниже под лабораторией Флеминга располагалась лаборатория еще одного ученого, К. Дж. Ла Туша. Ла Туш был микологом, специалистом по грибковым культурам, и в его «беспорядочном хозяйстве» как раз имелось 8 штаммов плесени Penicillium. Один из них, как выяснилось позже, был идентичен плесени Флеминга. Но если окна были закрыты, как споры плесени из лаборатории Ла Туша поднялись по лестнице и попали в чашку на столе Флеминга? Невероятно удачное стечение обстоятельств: лаборатории Флеминга и Ла Туша располагались в одном лестничном пролете, и двери с обеих сторон почти всегда были открыты. Таким образом, споры из лаборатории Ла Туша поднялись по открытому лестничному колодцу и осели в чашке. Кроме того, они появились в лаборатории именно в тот момент, когда Флеминг снимал крышки с чашек, либо заселял в них бактерии стафилококка, либо, возможно, когда он рассматривал их под микроскопом.
Но и на этом необыкновенные совпадения в открытии Флеминга не заканчиваются. Один специалист поначалу не мог повторить эксперимент: взятые им образцы пенициллина почему-то не оказывали на стафилококк никакого воздействия. Эта загадка была разрешена позже. Ученые установили, что пенициллин способен действовать на бактерии только в период их активного роста. То же верно и для человеческого организма: пенициллин эффективен только против делящихся бактерий. Возникает вопрос: как именно споры плесени Флеминга умудрились прорасти и выработать пенициллин именно в то время, когда бактерии стафилококка делились?
В 1970 г. Рональд Хейр, профессор бактериологии из Лондонского университета, предложил необычное, но вполне убедительное объяснение. Изучив погоду и температурные условия того периода, когда Флеминг был в отпуске, Хейр обнаружил, что бактериальная культура, выращенная им, вероятнее всего, вступила в контакт с плесенью в конце июля, когда погода была достаточно прохладной. В этих условиях споры смогли прорасти и начали вырабатывать пенициллин. Судя по прогнозам погоды, в следующие несколько дней стало теплее — и колония стафилококка тоже начала расти. Однако плесень к тому времени была уже достаточно зрелой, чтобы начать выработку пенициллина и уничтожить находящиеся поблизости бактерии. Если бы в те дни стояла другая погода, плесень могла бы начать вырабатывать пенициллин слишком поздно — уже после того, как бактерии прекратят рост и станут невосприимчивы к ее антибактериальному воздействию. И тогда Флеминг, возвратившись из отпуска, не увидел бы в своей лабораторной посуде ничего «занятного».
И, наконец, какова вероятность того, что споры, которые случайно опустились в выращенную Флемингом культуру, будут принадлежать виду плесени, способному к производству пенициллина, а не какому-то другому грибку? Может показаться, что здесь нет ничего необычного, особенно учитывая, что споры прилетели из лаборатории специалиста по грибковым культурам, однако подумайте вот о чем: в 1940-х ученые развернули обширные поиски, пытаясь найти другие виды плесени, способные вырабатывать пенициллин. Было протестировано около 1000 образцов, и только три из них — плесень Флеминга и два других вида — оказались производителями высокоактивного пенициллина.
* * *Открытие пенициллина в 1928 г. считается стартовой точкой революционной истории антибиотиков. Но если судить по тому, как мало внимания получило это открытие в следующие десять лет, вы никогда бы об этом не догадались. Некоторые ученые прочли статью Флеминга, напечатанную в 1929 г., и были заинтригованы, а несколько врачей опробовали новое средство на своих пациентах, но пенициллин вскоре оказался почти забыт. Как позже объяснял Флеминг, его желание продолжать исследования угасло, столкнувшись с рядом препятствий. Во-первых, пенициллин был нестабильным и терял свой потенциал уже через несколько дней. Во-вторых, Флемингу недоставало химического образования, чтобы очистить пенициллин и создать более мощную форму. И, наконец, не исключено, что клинический интерес Флеминга погасили коллеги-врачи, у которых не вызвало большого энтузиазма предложение лечить пациентов каким-то желтым веществом, полученным из заплесневелого бульона. Итак, Флеминг вскоре забросил пенициллин и вернулся к другим своим проектам.
Пройдет почти десять лет, прежде чем пенициллин «откроют заново», но за это время человечество успеет пройти еще два важных этапа. Один из них — первое достоверное «исцеление» с помощью пенициллина, совершенное врачом, чьего имени сегодня почти никто не знает.
Веха № 2
Не успеешь и глазом моргнуть: первые успешные (но забытые) случаи лечения
Доктор Сесил Пейн еще студентом попал на лекцию Флеминга, прочел его статью и заинтересовался пенициллином. Через несколько лет, работая патофизиологом в больнице святой Марии, Пейн решил повторить опыт Флеминга самостоятельно. Примерно в 1930 г. он написал Флемингу с просьбой выслать ему культуры плесени Penicillium, и вскоре после того, как тот исполнил его просьбу, смог сам получить необработанные образцы пенициллина. Оставалось найти пациентов. Позже Пейн вспоминал: «У меня был приятель-окулист, и я спросил, не хочет ли он опробовать новое средство».
Этот врач, доктор А. Б. Натт, был ассистентом хирурга в Шеффилдской Королевской больнице и, очевидно, довольно доверчивым человеком. Он разрешил Пейну применить пенициллин к двум новорожденным младенцам, которые страдали от офтальмии новорожденных — глазной инфекции, полученной в процессе родов. Согласно врачебным записям, у трехнедельного мальчика наблюдались «обильные выделения из глаз», а у девочки шести дней от роду глаза были «полны гноя». Пейн нанес детям пенициллин и вспоминал затем: «Он сработал как по волшебству!» Дети продемонстрировали существенное улучшение состояния в течение 2–3 дней. Более того, позже Пейн дал пенициллин шахтеру, которому в поврежденный глаз попала инфекция. Лекарство «вычистило инфекцию, не успел он даже глазом моргнуть».
