Происхождение чумы: экологический сценарий
К 120-летию открытия А.Йерсеном и Ш.Китазато микроба чумы Yersinia pestis
В.В.Сунцов
Возросший в последние годы интерес ученых к вопросам происхождения болезнетворных микроорганизмов обусловлен возможным появлением в измененной человеком среде новых и возвращением «забытых» болезней, в перечень которых вошла чума. Всплеск интереса к ее возбудителю был инициирован террористической выходкой, совершенной в 2001 г. в США с применением бактериологического агента — сибиреязвенного микроба. Его, как и микроба чумы, относят к особо опасным для человека патогенам, которые могут использоваться в качестве биологического оружия. Значит, сегодня перед мировой наукой стоит задача расшифровать молекулярные процессы, формирующие свойства таких болезнетворных микроорганизмов. Для ее решения нужны адекватные исследовательские модели, и одна из них — чума.
Немного истории
Первые упоминания о чуме (или чумоподобной инфекции) известны из Первой книги Царств Библии, где говорится о «вселенском море», охватившем население ближневосточных городов Азот, Геф, Аскалон, Ашдод, Веф-самис во время войны филис-
Виктор Васильевич Сунцов, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН. Занимается изучением происхождения и эволюции возбудителей природноочаговых инфекций, в частности чумы.
тимлян с израильтянами в 1200 г. до н.э. Болезнь сопровождалась тотальным падежем «мышей» и появлением на теле больных людей «наростов» (бубонов). С той далекой поры и до наших дней загадка происхождения чумы занимает прогрессивные умы человечества. История насчитывает сотни чумных эпидемий и эпидемических вспышек [1]. Но относительно полные сведения имеются лишь о двух последних пандемиях. Первая из них, «черная смерть», выйдя
© Сунцов В.В., 2014
Диаграмма публикаций по проблеме чумы, фиксирующая скачок их числа с 2003 г.
Копенгаген*
Любек Варшава
Карта распространения чумы в Европе. Пандемия, начавшаяся в центральных районах Азии, достигла берегов Черного моря в 1347 г.
из глубин Центральной Азии, охватила нижнее Поволжье, Причерноморье, Ближний Восток, Европу, в Северной Африке распространилась по Средиземноморью и оттуда по долине Нила углубилась к югу континента до Килиманджаро. Последняя началась в конце XIX в. в Гонконге, откуда корабельные крысы разнесли чуму по всему миру и она охватила более 80 морских портовых городов. В Африке и в Новом Свете с домовыми грызунами возбудитель проник в глубь континентов, где внедрился в природу и обосновался в виде устойчивых вторичных природных очагов [2, 3].
Целители и врачеватели с глубокой древности задумывались над секретами неожиданного, словно «из-под земли», возникновения чумных эпидемий в разных странах и на разных континентах, но понять причины этого явления стало возможным только благодаря созданию теории природной очаговости чумы. Для этого науке об инфекциях понадобилось пройти исторический путь длиной более столетия.
Начало действительно научному подходу к познанию чумы положили 120 лет назад А.Йер-сен и Ш.Китазато. В 1894 г. в Гонконге в начале третьей пандемии они открыли возбудителя этой инфекции — микроб Bacteria pestis (позднее — Pasteurella pestis, а с 1967 г. — Yersinia pestis), доказав тем самым микробную этиологию болезни. В 1906 г. Английская комиссия, созданная для выяснения причин пандемии в колониальной Индии и разработки методов борьбы с ней, установила носительство чумного микроба синантропными грызунами (серой и черной крысами, домовой мышью, бенгальской и индийской бандикотами). Казалось бы, версия о чуме как исходной болезни синантропных крыс получила надежное обоснование. Но уже через несколько лет, в 1911 г., Д.К.Заболотный в Забайкалье выделил возбуди-
«Черная смерть». Гравюра П.Фюрста, 1656 г.
теля чумы в популяциях дикого грызуна сурка тарбагана (Marmota sibirica), обитающего в малонаселенных степных и горностепных ландшафтах Южной Сибири и Центральной Азии. В 1920—1930-х годах Ву Лиен-те, работая сначала в крысиных очагах многих стран мира, а затем в глубинах Центральной Азии, в удаленных от цивилизации очагах «тарбаганьей болезни», предположил, что она возникла именно в этих местах, причем очень давно [4]. Эта гипотеза, не обоснованная какими-либо весомыми аргументами, была широко поддержана во многих научных публикациях. В них авторы связывали древность возбудителя с филогенетической древностью сурков — первичных, по их представлениям, хозяев чумного микроба.
К середине XX в. был накоплен большой объем знаний по эпидемиологии, эпизоотологии, клинике болезни, ее распространению в мире, дано определение природного очага чумы и сформулированы, хотя и не бесспорно, основные положения теории. Ее фундамент стал закладываться За-болотным на основании сведений, полученных им при изучении маньчжурской вспышки в 1898 г., а к 1960-м годам теория приобрела вполне логичный вид. Чума предстала как древняя болезнь норовых грызунов, возникшая в олигоцене-миоцене-плиоцене в аридных районах Палеарк-тики (или Голарктики), передающаяся трансмиссивным путем с участием «блокированных» блох. Со временем возбудитель инфекции по межконтинентальным сухопутным мостам (берингийско-му, синайскому и панамскому) попал на все континенты мира, исключая Австралию и Антарктиду. Однако сегодня эта версия о естественном проникновении возбудителя чумы в Новый Свет из Северной Азии мало популярна, а преобладает идея его антропогенной интродукции морским путем во время последней, третьей пандемии. В наши дни чумной микроб существует на четырех континентах в многочисленных природных очагах в популяциях более 200 видов диких норовых млекопитающих.
На основе этой господствующей гипотезы о месте и времени появления чумного микроба выстраивались и увязывались «классические» положения теории: медленное коэволюционное формирование микроба и среды его обитания — аридных ценозов Северного полушария (степей, горных степей, полупустынь, пустынь), с которыми связана эволюция сурков, сусликов, песчанок, пищух, полевок.
В последнюю четверть XX в., по мере появления новых экологических, палеоклиматических и других фактов, а также совершенствования молекулярных методов исследования, стало ощущаться несовершенство теории природной очаговости, накапливались и обострялись противоречия. Одно из них — толкование адаптивной сущности трансмиссивной передачи возбудите-
ля блохой, у которой в просвете пищеварительного тракта образуется блок размножающимися бактериями. Парадокс состоит в том, что «блокированная» блоха живет всего несколько дней и умирает от голода. Такой механизм трансмиссии вряд ли можно считать эволюционно отточенным. Противоречия в теории множились быстро, и на рубеже XX и XXI вв. «красивая» теория природной очаговости чумы дала сбой. Принципиально новую идею относительно времени появления возбудителя выдвинула молекулярная генетика.
Когда появился микроб чумы?
Доказанное в 1980 г. молекулярными методами непосредственное родство псевдотуберкулезного (У.р&еийо1иЪетси1о&Щ и чумного (У.ре^Щ микробов привело к выводу об их недавней дивергенции, правда, без указания времени и места, когда именно и где это случилось [5]. Высокое сходство их геномов позволяло некоторым авторам даже объединить их в один вид в качестве отдельных подвидов, хотя вызывают они совершенно разные болезни. И псевдотуберкулезного, и чумного микробов относят к семейству Е^егоЬа^епасеае — возбудителям кишечных инфекций, но послед-
Микрофотография чумной палочки. Увел. х200.
www.cdc.gov.
ний, будучи паразитом крови, не имеет к ним никакого отношения. У него иная адаптивная среда, и в принципе его нужно отнести к другому семейству [3].
Идея недавнего отделения чумного микроба от псевдотуберкулезного была неожиданной, но отнюдь не новой. В 1950—1970-х годах такие мысли высказывали В.Н.Беклемишев, В.А.Бибикова, А.И.Дятлов, Л.Н.Классовский, В.С.Петров, Н.М.Хрус-целевская. Но тогда подобные интуитивные ощущения эволюционной молодости возбудителя чумы выглядели теоретически чуждыми, паранауч-ными и деструктивными, поэтому они не нашли поддержки у ортодоксов.
В 1999 г. М.Ахтман с соавторами опубликовали результаты своих генетических исследований [6]. После этой, можно сказать, революционной статьи в течение нескольких лет почти все работы о чумном микробе включали тезис: «возбудитель чумы Yersinia pestis произошел от возбудителя псевдотуберкулеза Y.pseudotuberculosis 20000—1500 лет назад», т.е. в конце позднего плейстоцена или голоцене. Точность такой датировки, рассчитанной методом «молекулярных часов», позволяла выстраивать дальнейшие экологические следствия. Указанный Ахтманом верхний временной предел происхождения чумного микроба (1500 лет назад) можно игнорировать, как и идею автора о зарождении микроба в земледельческих районах долины Нила в популяциях экзоантропной травяной мыши (Arvicanthis niloticus). Разносторонние факты надежно свидетельствуют об отсутствии какого-либо вмешательства человека в этот естественный процесс. Несомненно, это был дикий микроб. Нижний временной предел (20 тыс. лет назад) — конец позднего плейстоцена — более правдоподобен. Тогда,
во время максимального похолодания в Северной и Восточной Азии, зона «вечной» мерзлоты продвинулась на юге до Гобийской пустыни. На территории Северной, Восточной и Центральной Азии этот период именуют сартанским временем (22 — 15 тыс. лет назад). Полагаю, что районом происхождения возбудителя чумы стала Центральная Азия — уникальная психроаридная область, где «вечная» мерзлота сомкнулась с пустыней, где холодно и сухо.
Вслед за статьей Ахтмана появилась публикация М.Скурника с соавторами, указывающая на непосредственного предка чумного микроба [7]. Им оказался сапрозоонозный психрофильный псевдотуберкулезный микроб 1-го (0:1Ь) сероти-па, преобладающий в органике внешней среды (моче, экскрементах животных). В холодных районах Сибири, Дальнего Востока и Центральной Азии этот серотип вызывает у людей дальневосточную скарлатиноподобную лихорадку (ДСПЛ), которую еще наз
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.