Вирусы - пришельцы из космоса
С этим заболеванием знаком практически каждый житель планеты Земля. Один-два раза в год все мы болеем гриппом. Многие даже относятся к этой болезни как к чему-то неизбежному, иронически замечая: «Если грипп лечить, пройдет за семь дней, если не лечить — пройдет за неделю»... Между тем вспомните, как были побеждены жестокие марсиане из «Войны миров» Еерберта Уэллса. Их одолели вовсе не пушки землян, а противник, которого они так и не увидели — вирус гриппа. Причем роман фантаста, вышедший из печати в 1898 году, оказался своего рода пророческим. Писатель не только предсказал грядущую «войну миров», но и ее невидимого победителя. Известно ведь, что от гриппа испанки в Первую мировую войну погибло порядка 20 млн людей — больше, чем на западном и восточном фронтах, вместе взятых. Испанский грипп, или «испанка» был, вероятней всего, самой массовой пандемией гриппа за всю историю человечества в абсолютных цифрах как по числу заразившихся, так и умерших. А приходит грипп к нам знаете откуда? Из космоса... Впрочем, давайте все по порядку. Первым, кто описал заболевание, похожее на грипп, был Гиппократ. Всем нам знакомы эти симптомы — резкое повышение температуры, боль в голове и мышцах, покраснение и боль в горле. И главная особенность заболевания — его чрезвычайная заразность. Стоило заболеть одному, как после контакта с ним через пару дней заболевают десятки, а через неделю сотни людей. Именно так начинались эпидемии. В исторических летописях зафиксированы случаи и пандемий, т.е. эпидемий, которые охватывали целые страны и континенты. Эпидемии были достаточно частым явлением, а примерно каждые 25—30 лет принимали характер всемирного бедствия. Поэтому лучшие медицинские силы планеты были брошены на распознание корней этой болезни, поиски управы на нее. Ученые рассматривали разные теории возникновения гриппа — от влияния «гриппозных» созвездий до начальной стадии холеры и влияния электромагнитного поля Земли. Лишь в 1889 году, во время очередной эпидемии гриппа, немецкий ученый Ричард Пфайфер выделил из мокроты больных очень мелкую бактерию, похожую на палочку, которая тут же была названа «палочкой Пфайфера» и определена причиной, вызывающей грипп. Вот только антибиотики к тому времени еще не изобрели, и лечение гриппа по-прежнему было неразрешимой задачей. В 1918 году, как уже говорилось, началась самая большая по масштабам пандемия гриппа, которая унесла больше жизней, чем все военные действия Первой мировой войны. Первая волна пандемии длилась десять месяцев, за это время зараза успела распространиться по всему миру. Были также вторая и третья волны, не менее страшные, чем первая. За два года грипп унес около 2,5% населения Земли, т.е. по разным данным от 20 до 40 млн человек. Люди умирали за день — человек с утра вставал здоровым, днем резко повышалась температура, а к вечеру он умирал. Если же каким-то чудом удавалось выжить и побороть первое течение болезни, то избежать смерти практически не удавалось — человек умирал позже от осложнений, вызываемых гриппом, например, от пневмонии. И еще одна особенность была у испанки — этот грипп поражал только взрослое население человечества, обходя стороной детей и стариков. После пандемии в сфере врачей и ученых остро встал вопрос о поиске лекарства от гриппа. Но как найти его, если возникли сомнения в бактериальной природе возникновения гриппа? Ведь если все эпидемии были вызваны одной и той же палочкой, то почему они так сильно отличались друг от друга? В 1931 году американец Ричард Шоуп сделал открытие: грипп вызывается вирусом! Поначалу многие восприняли это открытие скептически, но спустя два года и в самом деле был открыт вирус, вызывающий заболевание гриппом у людей (Orthomixovirus influenzae). Однако все попытки заразить «вирусом гриппа типа А» подопытных животных, на которых исследователи привыкли проверять все свои теории и методики, оказывались безуспешными. Животные упорно отказывались болеть. И теорию о вирусном происхождении гриппа хотели было уж отвергнуть, как вдруг произошел такой случай. Американский исследователь Уилсон Смит, совершая очередной обход животных, увидел вялого хорька. Когда он взял его на руки, хорек чихнул, и через пару дней Уилсон Смит слег с гриппом. Так впервые состоялось экспериментальное заражение гриппом, позволившее выделить вызывающий заболевание вирус. В течение следующих семи лет были выделены, исследованы и подтверждены экспериментально еще и вирусы типа В и С. Сейчас об этих вирусах известно довольно много. Например, вирус типа А вызывает заболевания средней и сильной тяжести не только у людей, но у птиц, лошадей, свиней, хорьков. Именно этот типовирус вызывает все пандемии. Вирус типа В поражает исключительно человека, болеют им чаще всего дети, заболевание вызывает локальные вспышки эпидемий. Вирус типа С изучен гораздо меньше, возможно, из-за того, что является самой легкой формой человеческого вируса. Он не вызывает эпидемий и серьезных осложнений, а потому на него и не обращают особого внимания. Итак, враг известен. Нужно найти меры борьбы с ним. Но это оказалось не так-то просто. Вирус сам по себе всего лишь цепочка нуклеиновых кислот, несущих генетическую информацию и защищенных оболочкой. Вирусы настолько малы, что поймать и убить его в воздухе, как правило, невозможно. Никто и не подозревает о его существовании до тех пор, пока вирусы не начинают размножаться, внедрившись в организм человека или животного, порождая болезнь. Причем пока идет инкубационный период (от нескольких часов до нескольких дней) и вирус активно размножается, даже сам зараженный не чувствует особого недомогания. Лишь когда количество больных клеток достигает критической массы, человек заболевает. Но тогда уж, как говорится, поздно пить боржоми, принимать какие-то профилактические меры. Болезнь может длиться от одной до нескольких недель, в зависимости от состояния иммунитета. Научившись распознавать вирус, иммунные силы постепенно уничтожают больные клетки, создавая мощную защиту против новых атак. После такого заболевания человек на долгие годы приобретает устойчивый иммунитет к данному типовирусу. И все было бы прекрасно, если бы на следующий год атаку повторяли точно такие же вирусы. Но они, как правило, очень быстро мутируют, образуя новые штаммы. С каждым разом происходит так называемый антигенный дрейф, и новая разновидность вируса легко минует иммунные барьеры. Правда, пока мутации незначительны, такая форма вируса не может вызвать серьезных эпидемий и пандемий. Но иногда, раз в 20—40 лет, невесть откуда сваливает вирус столь страшный, что им начинают болеть все подряд. А некоторые даже умирают, поскольку данный вирус настолько ослабляет организм, что человек гибнет от разного рода осложнений. Как мы уже говорили, медики с ног сбились, пытаясь отыскать то логово, в котором вирусы гриппа отсиживаются десятилетиями, проходя многочисленные мутации, порождая все новые, порой весьма страшные штаммы. Вирусологи обследовали все уголки Земли, но все напрасно. «Не там ищете!» — заявили еще в 70-е годы прошлого века люди, довольно далекие от медицины, а именно британские астробиологи Чандра Викрамасингх и его учитель Фред Хойл. Они выдвинули гипотезу, согласно которой вирусы — инопланетные жители. Они попадают на Землю из хвостов пролетающих комет. Не зря же у многих народов существует поверье: увидел комету — жди беды. Незваные пассажиры также парашютируют на поверхность Земли с космической пылью и множеством мелких метеоритов, которые бомбардируют нас каждое мгновение. Медики сначала не поверили астробиологам, но те вскоре предъявили доказательства. На метеоритах стали искать и находить остатки биоматериалов — бактерий и вирусов. Кроме того, недавно Викрамасингху и его коллегам удалось обнаружить большое количество жизнеспособных высокоразвитых микроорганизмов в пробах воздуха, взятых на высоте около 40 километров. По оценкам Викрамасингха, ежедневно на Землю из межпланетного пространства падает до 20 тысяч бактерий и еще большее количество вирусов на каждый квадратный метр. Причем большинство из этих микробов имеет сходство с земными микроорганизмами. «Попадание развитых микроорганизмов с четко выраженным сходством с земными бактериями, повышает вероятность, что патогенные бактерии и вирусы также могут попадать на Землю из космоса. Анналы медицинской истории описывают немало вспышек смертоносных эпидемий, причинами которых, как можно предположить, исходя из полученных данных, были занесенные из космоса микроорганизмы», — пишут Викрамасингх и его соратники. Именно к «космическим» эпидемиям ученые теперь относят чуму в Афинах, странную пандемию гриппа 1917—1919 годов и некоторые более поздние пандемии. Викрамасингх напоминает о том, что зимой 1918 года произошла внезапная вспышка болезни в отдаленных районах Аляски, обитатели которых не имели никакого контакта с окружающим миром в течение нескольких месяцев. Это событие старались объяснить появлением некого особо заразного микроорганизма, способного одновременно заразить сразу большое количество людей, и тем самым привести к нескольким вспышкам заболевания в разных местах. Однако версия о «вертикальном» схождении патогена тогда даже не рассматривалась. В сравнительно недавние времена вспышка SARS (атипичной пневмонии), по мнению Викрамасингха, тоже наводит на мысли о внеземном происхождении вируса. Во-первых, он никогда раньше не встречался на Земле (и что, кстати, вызывает также и подозрения в его искусственном происхождении). Во-вторых, поскольку проявился он впервые в Китае, Викрамасингх предполагает, что основная масса вируса попала на поверхность Земли в районе Гималаев, где слой стратосферы наиболее тонок, а уже потом спорадически выпадал на близлежащих территориях. Викрамасингх также указывает, что массовому распространению эпидемий способствует также и воздушный транспорт самих землян. Ведь человек, заболевший на одном конце планеты, уже через несколько часов может оказаться на другом континенте, за десятки тысяч километров от места взлета, заразив по пути, сам того не подозревая, сотни, а то и тысячи людей. Вот с каким коварным противником приходится иметь дело нашим вирусологам, многие десятилетия безуспешно пытающимся разработать универсальную вакцину против гриппа. Пока они все время опаздывают, разрабатывая вакцины против штамма, эпидемия которого уже миновала. Но вскоре ситуация, похоже, может быть исправлена. Мы уже говорили о том, что современная мобильность и скученность человечества способствует быстрому распространению эпидемий. Человек сходит с трапа самолета, едет автобусом из аэропорта в город, пересаживается в метро и при этом время от времени чихает. Этого оказывается достаточно, чтобы по пути он уже заразил несколько сот человек, случайно оказавшихся с ним рядом. А дальше эпидемия развивается подобно цепной реакции в атомном котле. Каждый из вновь заразившихся, в свою очередь, в течение суток способен заразить еще как минимум десятки людей. И через несколько дней об эпидемии все заговорят как о факте. Таков лишь один из возможных сценариев вспышки эпидемии, рассчитанный в Институте математического моделирования РАН. Причем поначалу математики вовсе не собирались вторгаться в медицину. Одна из задач, которую они решали в конце прошлого века, состояла в расчете траектории движения приземляющихся космических аппаратов. Математики использовали в работе так называемый метод прямого , статистического моделирования Монте-Карло; он позволял оперировать огромным количеством исходных данных. Сегодня для расчета спуска космического корабля исследователи могут учитывать параметры движения десятков миллионов частиц. И вот тут неожиданно выяснилось, что частицы эти ведут себя подобно людям — обитателям многомиллионного мегаполиса; те тоже имеют собственные траектории движения, соприкасаются между собой, вносят свой вклад в происходящие вокруг них процессы. Только в городе вместо спускаемого космического аппарата сквозь толпу пробирается, например, инфекция. Впрочем, поначалу исследователи не догадывались, что у них в руках отличный инструмент для моделирования процессов, происходящих в человеческой популяции. Но у них попросили помощи биологи, чтобы проанализировать изменения поголовья леммингов, которые тоже страдают от разного рода эпидемических заболеваний. Отсюда был уже один шаг до моделирования распространения эпидемий среди людей. И если раньше для анализа подобных случаев использовали лишь дифференциальные уравнения, то новый математический аппарат помог сделать анализ, а затем и прогноз куда более точным. Причем математики достигли бы еще более впечатляющих успехов, если бы им не мешала пресловутая секретность. Так, в частности, в СССР секретились практически все статистические данные.
Причин тому как минимум две. Во-первых, зачастую наши статистики работают довольно небрежно, и собранные ими данные бывают довольно далеки от реальности. Вторая причина чисто политическая: даже приблизительные статистические данные довольно отчетливо показывали промахи социалистической системы хозяйствования. Так, вопреки тому, что писали газеты, ни один из пятилетних планов СССР так и не был выполнен полностью, провалилась и знаменитая семилетка, обещавшая, что все мы уже давным-давно должны жить при коммунизме. По словам директора НИИ гриппа РАМН академика Олега Киселева, так называемые компетентные органы старательно секретят и по сию пору медицинские показатели. Когда академику уже в нынешнем веке понадобились данные об эпидемиях гриппа в 50—60-е годы прошлого века, «никаких, даже самых приблизительных цифр нам достать не удалось». И ныне исследователи пытаются пробить бюрократическую стену: собирают данные по разным каналам, налаживают связи с руководством железных дорог и авиакомпаний, чтобы отследить основные транспортные потоки. Эта информация окажется бесценной, если понадобится смоделировать движение инфекции по стране на случай пандемии или теракта. Однако, похоже, эта проблема пока волнует лишь ученых. А ведь если новый вирус все же придет в человеческую популяцию, просчитывать последствия будет поздно. Между тем за океаном уже давно поняли преимущества предварительного прогнозирования. В США с 2002 года работает междисциплинарный государственный проект MIDAS (Models of Infectious Diseases Agent Study — Модели исследования инфекционных заболеваний), созданный по рекомендации Главного национального консультативного совета по медицинским наукам. Математики вкупе с представителями иных специальностей прорабатывают сценарии возможных пандемий и биотеррористических атак. В проекте принимают участие два десятка крупнейших американских университетов и исследовательских центров, его выводы учитываются при разработке национального плана действий на случай экстренных обстоятельств.
