Дикий мир нашего тела. Хищники, паразиты и симбионты, которые сделали нас такими, какие мы есть
Шрифт:
Эти существа похожи на нас больше, чем животные любого другого вида. Колонии этих муравьев, известных как муравьи-листорезы, представляют собой колоссальные сообщества. Их образуют многие тысячи или даже миллионы стерильных особей, обеспечивающих всем необходимым свою королеву. Как и в любом обществе, некоторые отдельные особи могут быть несовершенны. Одни принимают неверные решения. Других съедают враги. Третьи притаскивают в муравейник ядовитые листья, а четвертые всегда ходят не туда, куда надо. Но в целом общее дело не страдает, муравьи беспрестанно работают. Их работа заключается в доставке в муравейник измельченных листьев, где те становятся удобрением для грибных плантаций. Грибные тела – их можно назвать плодами – богаты сахарами, и муравьи кормят ими своих личинок. Эти грибы служат муравьям как бы внешним кишечником, переваривающим листья, которые насекомые неспособны переварить самостоятельно. Разные виды листорезов разводят грибы разных видов. Короче говоря, грибы и муравьи нужны друг другу, и у насекомых существует множество разнообразных способов, как использовать грибы. Такое сельское хозяйство – занятие нелегкое, но муравьи научились делать это почти безупречно. Наверное,
Колонии муравьев-листорезов, поднаторевших в выращивании грибов, выглядят со стороны как хорошо налаженное поточное производство. Муравьи-рабочие таскают в муравейник листья, на которых сидят более мелкие муравьи – в их задачу входит охранять рабочих от мух, откладывающих яйца в их головы. Солдаты, чьи мышцы развиты куда лучше, чем мозг, охраняют пути транспортировки. Листья измельчаются согласованными движениями острых пилообразных мандибул. Есть и внушительных размеров королева, которая, лежа в укромном отсеке муравейника, непрерывно откладывает тысячи яиц в день, причем каждое яйцо неповторимо, как яйца Фаберже. Множество специалистов по тропической биологии сутками и месяцами следили за этой совершенной фабрикой. Почти все наблюдатели отметили необычайное сходство между муравьиными и человеческими городами. Это сравнение напрашивается само собой, но все же муравьиная колония больше напоминает не город, а единый организм. Каждого муравья можно уподобить клетке – одни клетки заняты транспортом питательных веществ, другие обезвреживают яды, и все вместе они бескорыстно трудятся ради выживания всего муравейника.
Муравьи-листорезы так же удивительны, как и их грибы. Отношения грибов и муравьев показывают, до какой степени может дойти взаимозависимость двух биологических видов. Но ученые, изучающие кишечник человека, мало знают о муравьях, по крайней мере, не больше того, что можно узнать из просмотров научно-популярных передач канала «Дискавери». Там можно увидеть то попадающих в фокус, то расплывающихся насекомых и сравнить их размер с размером человеческого пальца. Но до недавнего времени в рассказах о муравьях-листорезах отсутствовал один ключевой элемент. Было неясно, каким образом примитивная иммунная система муравьев защищает грибы – свой наружный пищеварительный тракт – от болезней. (Вы можете заметить, что этот вопрос аналогичен вопросу о том, как наш кишечник защищается от вредоносных для него бактерий.) Если такой грибной сад, какой мы видим у листорезов, остался бы без присмотра, он был бы немедленно сожран – особенно в тропиках. Однако растущие в муравейниках грибы отлично себя чувствуют и, несмотря на свою пищевую привлекательность, остаются целыми и невредимыми. Кроме того, оставалось загадкой, как муравьям удается самим оставаться здоровыми в окружении грибов.
Если живое существо в природе никто не трогает, для этого есть веская причина – оно может отвратительно пахнуть, выделять яды или защищаться каким-нибудь иным способом. Но что же отгоняет врагов от муравьиных садов и от самих насекомых, которые ежедневно соприкасаются с множеством микробов? Недавно было высказано предположение, что муравьи и грибы защищены от патогенных бацилл «хорошими» бактериями. Кэмерон Карри, биолог, ныне работающий в университете штата Висконсин, считает, что эти бактерии образуют колонии в особых местах на теле муравьев. Бактерий становится больше, когда в колонии заводятся патогенные микроорганизмы. Карри полагает, что эти микроорганизмы помогают муравьям бороться с опасными бациллами, обитающими на хороших грибах. Давно известно, что бактерии могут вырабатывать антибиотики – большинство антибактериальных препаратов, включая пенициллин, изначально были выделены из микроорганизмов. Бактерии муравьев-листорезов могут продуцировать антибиотики, подавляющие рост вредных грибов (по-латыни их называют Escovopsis), поражающих полезные грибы муравейника. Согласно гипотезе Карри, эти бактерии являются защитниками и партнерами муравьев, они живут на телах насекомых, покрывая их словно вторая кожа. Вероятно, муравьи поддерживают существование этих бактериальных колоний, чем-то вознаграждая их и удерживая на себе. Альтернативная гипотеза гласит, что эти бактерии являются защитниками не столько грибов, сколько самих муравьев. В данном случае оба объяснения выглядят вполне разумными. Таким образом, идея о том, что наш организм специально культивирует в кишечнике полезных бактерий, пришла из биологии беспозвоночных. Так как изучать муравьев легче, чем людей, то можно надеяться, что все сложные (хотя и спорные) способы взаимодействия муравьев с окружающей природой будут раскрыты быстрее, чем тонкости наших взаимоотношений с кишечными бактериями. Прав Кэмерон или нет – покажет время, но достаточно и того, что он смог посмотреть на проблему с некоторого расстояния и обнаружить нечто очень интересное. Его находка касается муравьев, но, как выяснилось, эту идею можно применить и в изучении экологии и биологии человека.
Мы склонны воображать себя очень сложными существами. Согласно прежним воззрениям, мы – вершина творения, главное звено эволюционной цепи. В то же время нам трудно представить себе, что наши взаимоотношения с другими видами по своей сложности не уступают взаимоотношениям, скажем, тех же муравьев. Но надо сказать, что и наши отношения с «родными» микроорганизмами тоже нельзя назвать простыми. Нам просто повезло, что в последнее время мы стали больше знать о жизни колоний муравьев-листорезов. В том, как мы возделываем свои бактериальные сады, мы мало отличаемся от муравьев. Наши червеобразные отростки, если они не воспаляются, выполняют, в принципе, ту же самую работу. Вопреки тому, что говорит наш мозг относительно вредоносности всех бактерий, живущих у нас в кишках и на коже, аппендикс имеет свое мнение на этот счет. Он что-то бормочет на своем примитивном бессловесном языке, и он явно знает, что говорит.
Глава 6
Мне нужен мой аппендикс (как и моим бактериям)!
11 сентября 1942 года Дину Ректору из Шатокуа, что в штате Канзас, стукнуло девятнадцать. День рождения праздновали на глубине сотни футов под водой. Над головой Ректора, кроме миллионов фунтов воды, находились еще и японские эсминцы, охотившиеся за американскими субмаринами, в одной из которых и находился Ректор. Подводники надеялись, что стальной корпус убережет их и от воды, и от вражеских торпед. Дин впервые встречал свой день рождения подобным образом.
Впрочем, праздник продолжался недолго. К утру парню стало так плохо, что он подумал, что умирает. Дина Ректора и его сослуживцев окружало множество опасностей, но на этот раз восстали внутренние демоны. Боль усилилась настолько, что Дин не смог сдержать стон. Один из моряков предположил, что у Ректора просто грипп. Может быть, это ностальгия, предположил другой. Но Ректор стонал все сильнее, и в конце концов все осознали беспощадную истину – у парня был аппендицит.
Аппендицит может угрожать жизни даже в обычных условиях, но условия, в которых находился Ректор, трудно назвать обычными. На борту субмарины не было оперирующего хирурга, и найти его на таком расстоянии от родины, да еще в окружении японцев, было просто нереально. Парень нуждался в операции, но кто будет ее проводить? Официально корабельным хирургом числился Уилер Б. Лайпс, но на самом деле все его врачебные навыки ограничивались умением работать с электрокардиографом. Командир попросил Лайпса прооперировать Ректора, но Лайпс отказался, и тогда командир попросту приказал ему это сделать. Причин для колебаний у Лайпса было более чем достаточно. Не говоря уже о полном отсутствии хирургического опыта, он не знал, как долго действует эфир, где в человеческом теле находится аппендикс, и не имел ни малейшего представления о том, какую кухонную утварь можно использовать в качестве хирургических инструментов. Но приказ есть приказ, и Лайпс начал готовиться к операции.
Собравшись с духом и собрав подходящие инструменты, Лайпс приступил к делу. Парня уложили на стол в офицерской кают-компании. Стол оказался «такой длины, что голова и ноги Ректора как раз доходили до его краев и не свешивались с него». Лайпс склонился над Ректором, нервно листая медицинский учебник. (Скорее всего, он искал рисунок, на котором была бы обозначена топография пораженного органа.) Вместо хирургической маски Лайпс натянул чайное ситечко. Своим добровольным ассистентам он выдал ложки, которые должны были служить крючками и ранорасширителями. Ассистенты в полной готовности встали по обе стороны от пациента. Затем, как позже было сказано в опубликованной в Chicago Daily News статье, Лайпс наклонился к Ректору и сказал: «Слушай, Дин, я никогда раньше не делал ничего подобного». У Ректора округлились глаза, а Лайпс, «следуя старинному хирургическому правилу, прижал кончик мизинца к втянутому пупку, а большой палец установил на гребне подвздошной кости, после чего указательный палец сам уткнулся в точку, где надо было выполнить разрез».
Удаление аппендикса – самая распространенная хирургическая операция. Довольно часто, как в случае с Дином Ректором, аппендэктомия становится необходимой неожиданно и в самых неподходящих условиях. Придя на работу, понаблюдайте за своими коллегами. Возможно, кого-то из них несчастный случай лишил глаза. Вы не увидите ни одного, у кого не было бы сердца, но я готов биться об заклад, что у многих нет аппендикса. Этих людей, лишенных червеобразного отростка, вы не выделите из общей массы; на их коже нет стигм или каких-либо других страшных последствий аппендэктомии. Возможно, что аппендикса нет и у вас. Но независимо от этого было бы уместно задать вопрос: если аппендикс причиняет людям так много неприятностей, а его отсутствие куда менее заметно, чем отсутствие штанов (на это вы бы обязательно обратили внимание, взглянув на коллегу), то зачем он нам вообще нужен? Ответ, как мы увидим дальше, имеет отношение к нашим кишечным микробам и к истории нашей эволюции. Аппендикс имеет смысл только в контексте нашего эволюционного прошлого, но члены экипажа подводной лодки едва ли в тот момент размышляли над этими проблемами. Люди смотрели на Дина Ректора, который, широко раскрыв рот, громко стонал.
Лайпс, собравшись с духом, сделал разрез.
Аппендикс – это отходящий от слепой кишки продолговатый кусок плоти размером с мизинец. Однако, несмотря на свой малый (относительно других органов) размер, он все же достаточно велик и заслуживает отдельного описания. На вопрос о том, что делает в организме аппендикс, можно дать очень распространенный ответ. Сердце качает по сосудам кровь. Почки очищают ее и регулируют артериальное давление. Легкие поглощают из воздуха кислород и выделяют в атмосферу углекислый газ. Что же касается аппендикса, или червеобразного отростка, то он, кажется, просто висит, как и положено слепому отростку. За триста лет, прошедших после первого удаления аппендикса у живого человека, этому небольшому органу приписывали массу способностей – иногда сверхъестественных, но по большей части банальных. Возможно, аппендикс является частью иммунной системы. Возможно, он играет какую-то роль в нервной регуляции. Может быть, он секретирует гормоны и влияет на работу мышц. Но в принципе в медицинской науке преобладало мнение, что аппендикс в организме не делает вообще ничего. Это рудимент, такой же, как соски у мужчин или кости задних конечностей у кита; то есть заметный, но никому не нужный пережиток прошлого [53] . Это неверный ответ, но вплоть до недавнего времени мы об этом не знали.
53
Даже в статьях, в которых аппендиксу отводили какую-то биологически важную роль, она была описана весьма смутно и неопределенно. Например, в опубликованной в 2001 году в журнале Scientific American статье авторы делают следующий вывод: «Растет число данных, указывающих на то, что аппендикс играет важную роль в функционировании иммунной системы», но при этом даже не пытаются предполагать, в чем именно заключается эта роль.