Удивительные открытия
Шрифт:
«Случайное» открытие бактериолога Флеминга
Шотландский бактериолог Александр Флеминг (1881–1955) родился в графстве Эйршир в семье фермера. Он посещал маленькую сельскую школу, расположенную неподалеку, а позже Килмарнокскую академию. А потом, в 13-летнем возрасте, он вслед за старшими братьями отправился в Лондон, где работал клерком и посещал занятия в Политехническом институте.
Став постарше, Александр по совету старшего брата подал документы на национальный конкурс для поступления в медицинскую школу. На экзаменах он получил самые высокие баллы и стал стипендиатом медицинской школы при госпитале Святой Марии.
Будучи студентом, Флеминг попал под влияние знаменитого врача-иммунолога профессора Алмрота Райта (1861–1947), приехавшего в госпиталь Святой Марии в 1902 году. Он-то и стал его первым учителем.
Александр изучал хирургию и, выдержав экзамены, в 1906 году стал членом Королевского колледжа хирургов. Оставаясь работать в лаборатории патологии
Александр Флеминг
В то время врачи и бактериологи полагали, что дальнейший прогресс будет связан с попытками изменить, усилить или дополнить свойства иммунной системы. Открытие в 1909 году немецким врачом и химиком Паулем Эрлихом (1854–1915) препарата «606» (сальварсана – лекарства от сифилиса) лишь подтвердило эти предположения. Надо сказать, что основоположник химиотерапии Пауль Эрлих всю жизнь занимался поисками того, что он называл «магической пулей», которая могла бы находить в организме человека свою мишень – возбудитель болезни, и поражать ее одним «выстрелом».
Лаборатория профессора Райта одной из первых получила образцы сальварсана для проверки. В 1908 году Флеминг приступил к экспериментам с препаратом, используя его также в частной медицинской практике для лечения сифилиса. Прекрасно осознавая все проблемы, которые могли быть связаны с мышьякосодержащим сальварсаном, он, тем не менее, искренне верил в возможности химиотерапии.
После вступления Великобритании в Первую мировую войну Флеминг служил армейским врачом, участвуя в военных действиях во Франции. На его глазах многие раненые погибали от сепсиса, столбняка и гангрены. Пытаясь их спасти, хирурги применяли антисептики. Занимаясь исследованием ран, Флеминг доказал, что такие антисептики, как карболовая кислота (С6Н5ОН), в то время широко применявшаяся для обработки открытых ран, неэффективны, а иногда опасны – они убивает лейкоциты, создающие в организме защитный барьер, что способствует выживанию бактерий в тканях.
С этого времени Флеминг приступил к поискам вещества – «волшебной пули», по его выражению, – губительного для микробов, но безвредного для человеческого организма.
В 1922 году Флеминг сделал свое первое важное открытие: он абсолютно случайно обнаружил в тканях человека вещество лизоцим , разрушающее клеточные стенки бактерий и не причиняющее вреда здоровым тканям.
Сам термин лизоцим придумал начальник Флеминга профессор Алмрот Райт, который увлекался созданием «греческих» слов. Логика у него была такая: новое вещество напоминает фермент (энзим), значит, его название должно оканчиваться на «zyme», а раз оно разрушает микроорганизмы, его окрестили лизоцимом (англ. lyse – «разрушать»).
Как выяснилось, в больших количествах лизоцим содержится в слюне человека, и этим объясняются ее антибактериальные свойства. А еще он содержится в слезной жидкости, в носовой слизи и в грудном молоке. В последнем его концентрация весьма высока (около 400 мг/л) – это намного больше, чем в коровьем молоке.
Казалось бы, лизоцим – это и есть универсальный природный антисептик, но, к сожалению, обнаружилось, что он малоэффективен против наиболее патогенных микроорганизмов.
Коллега Флеминга, доктор Эллисон, так описал открытие лизоцима в своих воспоминаниях:«В 1922 году я поступил в госпиталь Святой Марии, чтобы работать в лаборатории с Флемингом. Он сразу же стал подшучивать над моей педантичной опрятностью. Каждый вечер я (…) выбрасывал все, что не могло больше пригодиться. Флеминг сказал, что я слишком аккуратен. Сам он сохранял свои культуры по две-три недели и, прежде чем уничтожить, внимательно их изучал, чтобы проверить, не произошло ли случайно какого-нибудь неожиданного и интересного явления. Дальнейшая история доказала, что он был прав и что, если бы он был таким же аккуратным, как я, он, скорее всего, не открыл бы ничего нового.
Как-то вечером, это было через несколько месяцев после того, как я стал работать в лаборатории, Флеминг отбирал ненужные чашки Петри [13] , которые уже стояли много дней. Взяв одну из них, он долго рассматривал культуру и, наконец, показал мне, сказав: “Вот это интересно!” Я посмотрел. Агар [14] покрылся большими желтыми колониями. Но поразительно было то, что обширный участок оставался чистым (…)
Флеминг объяснил, что на этой чашке он, когда был простужен, посеял слизь из собственного носа. Зона, где была нанесена слизь, не содержала никаких колоний, стала стерильной. Он тут же сделал вывод, что в слизи находилось вещество, которое или растворяло, или убивало находящиеся по соседству микробы (…)
Затем он проверил действие носовой слизи на кокки [15] , но уже не на чашке Петри, а в пробирке (…) и тут же испробовал действие слез в подобных же условиях. Капля слезы растворяла микроорганизмы в течение нескольких секунд. Это было поразительное и захватывающее явление.
После этого в течение нескольких недель мои и его слезы служили основным объектом исследования. Сколько лимонов пришлось нам купить, чтобы пролить такое количество слез! Мы срезали с лимона цедру, выжимали ее себе в глаза (…)
Посетители и посетительницы тоже вносили свой вклад. В газете госпиталя Святой Марии был помещен рисунок, на котором было изображено, как дети за несколько пенни давали лаборанту сечь себя, а второй лаборант в это время собирал слезы в сосуд с надписью: “антисептики”. Весь технический персонал лаборатории подвергался пытке лимоном (…)
Но наши слезы проливались не напрасно – опыты показали, что в них содержится вещество, способное растворять микробы».
Открытие Флеминга произвело впечатление. С одной стороны, своим значением, с другой – невероятным, практически случайным способом своего осуществления.
Газеты писали, что «гениальный растяпа однажды чихнул в чашку Петри и открыл лизоцим». Конечно же, подобные рассказы не могли оставить равнодушной падкую до сенсаций публику, и рассеянность ученого стала притчей во языцех. Даже многие его коллеги стали считать достижение Флеминга лишь счастливым стечением обстоятельств.
К сожалению, перспективы медицинского использования лизоцима оказались весьма ограниченными, так как он был хорош против безвредных бактерий и совершенно неэффективен против болезнетворных организмов. Тем не менее это открытие подтолкнуло Флеминга к тому, чтобы заняться поисками других антибактериальных препаратов, безвредных для человеческого организма.
Александр Флеминг в лаборатории
Еще одно открытие было сделано Флемингом в 1928 году. Многие опять сочли, что это было чистой случайностью. И в самом деле, новое открытие Флеминга явилось результатом стечения совсем уж невероятных обстоятельств. Дело в том, что в отличие от своих аккуратных коллег, мывших чашки с бактериальными культурами сразу после окончания работы с ними, Флеминг не делал этого неделями, пока весь его лабораторный стол не оказывался полностью загроможденным.
И вот, благодаря этой своей неряшливости Флемингу и удалось однажды обнаружить в одной из лабораторных чашек плесень, которая, к его удивлению, угнетала высеянную культуру бактерии. Отделив эту плесень, он установил, что «бульон, на котором разрослась плесень, приобрел отчетливо выраженную способность подавлять рост микроорганизмов, а также бактерицидные и бактериологические свойства».
Да, наверное, это и было то самое счастливое стечение обстоятельств, ведь плесень, которой оказалась заражена культура, относилась к очень редкому виду. Возможно, в открытую культуру это «непонятно что» было занесено в окно с улицы или же из лаборатории, расположенной этажом ниже, где выращивались образцы плесени, взятые из домов больных бронхиальной астмой.
Чашка Петри была оставлена Флемингом на лабораторном столе, сам Флеминг на несколько дней уехал из города, наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а наступившее затем потепление – для бактерий. Как выяснилось позднее, стечению именно всех этих обстоятельств и было обязано знаменитое открытие.
Открытие удивительных свойств грибка «penicillium» хорошо описал приятель Флеминга, доктор Прайс. Как-то раз, увидев Прайса, Флеминг начал разговаривать с ним, и при этом он снял крышки с нескольких старых культур. Многие из них оказались испорчены плесенью. «Забавно, – вдруг пробормотал Флеминг. – Смотрите, вот здесь выросла плесень, а здесь колонии стафилококков вокруг плесени растворились».
Прайс высказал предположение, что плесень вполне могла выделять какие-то смертоносные для стафилококков кислоты, и тут же перевел разговор на другую тему. А вот Флеминг отнесся к увиденному с повышенным интересом. Он снял немного плесени и положил ее в пробирку с бульоном. Из разросшейся в бульоне культуры он взял кусочек площадью примерно в квадратный миллиметр. Он явно хотел сделать все, чтобы сохранить штамм этой таинственной плесени.
Доктор Прайс потом восхищался:«Меня поразило, что он не ограничился наблюдениями, а тотчас же принялся действовать. Многие, обнаружив какое-нибудь явление, чувствуют, что оно может быть значительным, но лишь удивляются и вскоре забывают о нем. Флеминг был не таков. Помню другой случай, когда я еще работал с ним. Мне никак не удавалось получить одну культуру, а он уговаривал меня, что надо извлекать пользу из неудач и ошибок. Это характерно для его отношения к жизни».
Как потом выяснилось, плесень оказалась губительной для стрептококков, стафилококков, дифтерийных палочек и бациллы сибирской язвы. В отличие от лизоцима, который показывал эффективность в основном против совершенно безвредных микробов, плесень выделяла вещество, останавливавшее рост возбудителей самых опасных заболеваний. Значит, она вполне могла быть той самой «волшебной пулей», которую так упорно искал Флеминг.
Итак, это был тот самый грибок «penicillium notatum» – та самая пенициллиновая плесень, давшая человечеству первый в мире антибиотик. Это был тот самый «penicillium», из-за которого хлеб при долгом лежании становится зеленым. Вокруг каждого пятна плесени Флеминг обнаружил область, в которой не было бактерий. Из этого он сделал вывод, что плесень вырабатывает вещество, убивающее бактерии.
Занявшись изучением этого вопроса, Флеминг с удивлением узнал, что «penicillium notatum» был впервые найден на иссопе – лекарственном многолетнем растении, родиной которого считают Средиземноморье, а также южные области Малой Азии. В Европе иссоп был известен с раннего Средневековья (его использовали в качестве лекарственного средства против глазных болезней, а также как составную часть напитков, улучшающих здоровье пожилых людей). А еще великий Гиппократ использовал это растение для лечения болезней сердца. Кстати сказать, покаянный Псалом 50 содержит следующую малопонятную вне данного контекста фразу: «Окропиши мя иссопом, и очищуся; омыеши мя, и паче снега убелюся». Получается, это было первое упоминание о лечебных свойствах пенициллина.
Исследования Флеминга дали ряд новых сведений о пенициллине. Оказалось, что это «эффективная антибактериальная субстанция», что она оказывает «выраженное действие на пиогенные кокки» (стафилококки), а также на палочки дифтерийной группы. К тому же эта субстанция, даже в огромных дозах, оказалась нетоксичной для животных. В связи с этим Флеминг писал:
«Можно предположить, что он окажется эффективным антисептиком при наружной обработке участков, пораженных чувствительными к пенициллину микробами, или при его введении внутрь».