Александр Шувалов – Микроб гениальности глазами микробиолога и психиатра. Междисциплинарное путешествие (страница 4)

В естественных условиях окружающей нас обстановки, сред, свободных от микробов не существует. При каждом вдохе, с мельчайшими частицами влаги, пыли и другими носителями в наши дыхательные пути устремляются микробы. Они попадают в наш организм с пищей, напитками и даже лекарствами. Прикосновение к любым поверхностям и предметам (если только они не являются стерильными) обогащает нас новой порцией микробов, которые потом закономерно попадают в желудочно-кишечный тракт, на слизистую оболочку носоглотки, глаз и т. д. Незримые существа постоянно атакуют наш организм на протяжении всей жизни, от рождения и до самой смерти. Они не оставляют нас в покое даже тогда, когда мы спим. Но мы этого даже не замечаем, если только не заболеваем. К счастью, случается это редко. Почему же так происходит?

Рис. 1.5. В одном кубическом миллиметре – царства микробов!

Во-первых, у нас имеется целый арсенал защитных механизмов и факторов, препятствующих проникновению чужаков в наш организм. Одним из важнейших условий существования живого организма является постоянство внутренней среды. Любые нарушения, вызывающие изменения этого постоянства могут привести организм к гибели (поэтому защитные факторы и механизмы является жизненно важным приобретением).

Во-вторых, не всякие микроорганизмы способны вызывать инфекционное заболевание, а только те, которые обладают способностью нарушать целостность наших тканей. Вообще для возбуждения инфекционного заболевания требуется целый ряд условий. Если вы, к примеру, хотите воспроизвести таковое, то вам потребуется рецепт:

1. Некоторое количество представителей вида болезнетворного микроба (вот уж точно «один в поле не воин»).

Количество бактерий или их токсинов, необходимое для возбуждения инфекционного заболевания, называют «инфицирующей дозой». Для разных видов возбудителей эта величина различна. Чем более опасным является микроб, тем меньшее количество бактерий или их токсинов требуется для развития заболевания. Так, например, для возникновения одних инфекций требуется всего несколько десятков микробных тел (чума, туляремия), а для других – десятки или даже сотни тысяч (сальмонеллез, дизентерия).

2. Организм, восприимчивый к этому болезнетворному микробу.

Выбирая чувствительный организм, позаботьтесь о том, чтобы его иммунная защита была ослабленной. Обратите особое внимание на его принадлежность к биологическому виду. Есть возбудители, которые поражают только человека, тогда вызываемая ими инфекция будет называться «антропонозная». У животных тоже есть свои инфекции, их называют «зоонозными». К некоторым возбудителям чувствительными оказываются как человек, так и животные. Такие инфекции именуют «зооантропонозными».

3. «Входные ворота».

Не забудьте о важности этого компонента. Дело в том, что возбудитель может попасть в организм хозяина только через особое «слабое место», которое он в процессе эволюции обнаружил. Это место принято называть «входными воротами» инфекции. Добраться до «входных ворот» не так-то просто. Как, например, возбудителю гриппа попасть в воздухоносные пути? Необходимо использовать специальный вид «транспорта» следующий к конкретному пункту назначения. Конечно, вирус гриппа и другие возбудители капельных инфекций «выбрали» для этой цели самый удобный маршрут, способ и средство передвижения – по воздуху на мельчайших частичках влаги, слизи, мокроты и пыли.

Другие болезнетворные микробы могут попадать в организм хозяина через несколько «ворот»:

– пищеварительный тракт с пищей и/или водой;

– поврежденную кожу и/или слизистые оболочки при контакте с зараженными предметами обихода (кстати, немытые руки часто используются возбудителями инфекций, чтобы попасть в нужное место);

– слизистые оболочки при прямом контакте с больным (половые инфекции);

– слизистые оболочки и поврежденные участки кожи при контакте с кровью, или предметами, контактировавшими с ней;

– плаценту от матери плоду с кровью.

Обычно возбудитель конкретной инфекции в процессе эволюции избирает для проникновения в организм хозяина какой-то один способ. Однако есть инфекции, возбудители которых могут использовать для этого разные способы.

Кроме того, определенные условия внешней и социальной среды тоже играют важную роль, именно они должны обеспечить встречу и взаимодействие обоих участников инфекционного процесса.

Почему микробы-паразиты вызывают инфекции?

Ну вот, теперь вы знаете рецепт инфекционного заболевания. Но как болезнетворные агенты «запускают» инфекции? Зачем им вообще все это надо и почему разные инфекции вызываются разными микроорганизмами?

Все существа, обитающие на планете, преследуют одну единственную цель – закрепить существование своего вида в биосфере. Поскольку продолжительность жизни любого организма ограничена временными рамками, то становится очевидной необходимость постоянного воспроизведения себе подобных. Еще одним важным условием, обеспечивающим успешность в достижении этой цели, является возможность адаптироваться к изменяющимся условиям среды. В общем, задача сложная, если еще принять во внимание, что все это предстоит проделать в условиях жесткой конкуренции и противостояния. Каждый норовит у тебя отобрать лакомый кусочек, а то и тебя вместе с этим кусочком употребить. А тут еще условия окружающей среды без конца меняются, и от скорости реакции на эти изменения зависит судьба вида в целом.

Для болезнетворных бактерий процесс воспроизводства себе подобных – непростая задача. Это осуществимо только в живом организме, где имеются все необходимые условия, одним из которых, является высокая вероятность встречи со своими сородичами. Дело в том, что бактерии чаще всего размножаются путем деления, которое обеспечивает копирование генов материнского организма и появление клеток-клонов с одинаковым набором генов. Но этого недостаточно, поскольку для выживания необходимо еще уметь приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям внешней среды, т.е приобретать новые свойства. А это уже связано с приобретением новых генов и появлением новых вариантов генотипов. Высокоорганизованные существа (эукариоты) решают эту проблему с помощью процесса полового размножения. В результате, которого дочерний организм становится обладателем нового набора генов, комбинированных случайным образом. Каждый новый организм наследует по половине генов от обоих родителей, поэтому похож на них, и в тоже время отличается. Так внутри вида появляются многочисленные разнообразные варианты генотипов. Некоторые из них оказываются наиболее удачными и обеспечивают выживаемость вида в целом.

Но у бактерий нет полового размножения, тем не менее, они удивительно быстро приспосабливаются к изменяющимся условиям среды и существуют на планете уже очень давно. Как же они решили эту проблему? С одной стороны геном должен быть достаточно стабильным, чтобы обеспечить наследование жизненно необходимой информации, а с другой – достаточно лабильным, чтобы приобретать новые вариации генов, которые позволят изменяться, приспосабливаться и выживать.

Дело в том, что генетическая информация может передаваться двумя путями – вертикальным и горизонтальным. Эукариоты, к которым мы с вами относимся, передают генетическую информацию по вертикали – от родительского организма дочернему. Получив от родителей набор генов, мы уже не можем его изменить4. А вот бактерии делают это с легкостью. У них передача генетической информации возможна не только вертикальным путем, но и горизонтальным, то есть от одной клетки к другой (не дочерней)5.

Не будем утомлять читателя описанием механизмов горизонтальной передачи генетической информации, поскольку для этого потребуется не одна страница. Скажем только, что горизонтальная передача генов возможна только там, где вероятность встречи с представителями своего вида наиболее высока. Между прочим, горизонтальная передача генов может происходить между бактериями не только внутри одного вида или между родственными видами, но и видами, относящимися даже к разным семействам (т.е. очень далекими «родственниками»).

Итак, болезнетворные микроорганизмы стремятся попасть в организм хозяина, где есть возможность размножиться, получить новую комбинацию генов, «модернизироваться» и тем самым повысить шансы своего вида на выживание.

Популяция паразитов всегда тесно связана с популяцией хозяина. Для болезнетворных микробов паразитизм является необходимой и обязательной стадией в их жизненном цикле. Не будет хозяина – исчезнет паразит. Вместе они образуют своеобразную экологическую систему и неотделимы друг от друга. При этом паразиты довольно прихотливы в выборе своего хозяина.

Вы наверняка знаете о том, что есть инфекции, которыми болеют только представители определенного вида. Например, люди не болеют чумкой собак, а собаки не болеют сифилисом или дифтерией. С чем связана такая избирательность?

Все дело в «золотом ключике». Да-да, представьте себе – у каждого вида микроорганизмов на поверхности имеются особые структуры – «ключики», с помощью которых они открывают «замочек» заветной двери, за которой скрываются вожделенные для них возможности сохранения вида. «Ключики» у каждого вида возбудителей значительно отличаются по химическому строению, поэтому они открывают только соответствующие им по химической природе «замочки». Роль «замочков» выполняют сложные химические вещества, располагающиеся на поверхности клеток человека, животных или растений. Возбудители своими «ключиками» могут открыть только определенные «замочки». Поэтому разные виды животных страдают разными инфекционными заболеваниями. Хотя, есть такие микроорганизмы, которые обладают «универсальными ключами», они способны поражать и человека и животных, к счастью их немного.