Я уже упоминал о защитной деятельности, выполняемой за нас симбиотическими микробами нашего кишечника, делающей внешних микробов менее опасными для нас. Именно поэтому вода в некоторых местах отрицательно влияет на определенные группы людей (например до тех пор, пока эти люди не разовьют у себя микробную среду, приспосабливающую их к этой воде). Но лечение болезни требует более осознанной оценки бактериальных и вирусных жизненных циклов. До понимания людьми микробной природы инфекционных заболеваний представления о лечении бактериальных болезней были смутными, методики лечения вырабатывались методом проб и ошибок и зачастую основывались на неизвестных тогда антибиотических эффектах. Греки и индийцы, к примеру, использовали плесень, русские использовали теплую землю, шумерские врачи давали пациентам пивной суп, смешанный с панцирем черепахи и змеиной кожей, а вавилоняне лечили глазные инфекции кислым молоком. Все эти методы лечения включали в себя природные источники антибиотиков. Этот защитный механизм эволюционно развился у плесени и других быстро размножающихся организмов для борьбы с патогенными микробами, поэтому перечисленные выше методы имели некоторую эффективность. Древние медики также знали, что для предотвращения инфекции можно прижечь рану или ампутированную конечность либо стерилизовать ее алкоголем[153].

Когда в начале XX века был обнаружен пенициллин, он изменил ландшафт болезней человека, положив конец бактериальным эпидемиям наподобие сифилиса. Открытие пенициллина началось с простого наблюдения естествоиспытателя. В конце 1920-х гг. исследователь в области новой тогда науки бактериологии Александр Флеминг изучал бактериальные культуры. В некоторых из своих культур он заметил колонии плесени, вероятно возникшие из ее спор, как было известно, распространенных в воздухе. Но что привлекло его внимание, так это то, что, когда росшая на его культуральных чашках плесень вступала в контакт с бактериями, бактерии погибали. Затем он приготовил суспензию плесени и обнаружил, что эта смесь убивала многие бактерии, считавшиеся возбудителями заболеваний людей. Вскоре пенициллин был идентифицирован как антибактериальный агент и выделен в лаборатории.

Пенициллин и большинство других антибиотиков специфически воздействуют на бактерии, не оказывая негативного влияния на другие типы клеток. Таким образом мы используем их эволюционную историю взаимодействия с микробами в наших собственных антимикробных войнах. Другими словами, изящество антибиотиков заключается в том, что они являются оружием, созданным в результате эволюционной гонки вооружений между плесенью и ее бактериальными врагами. Антибиотики являются вторичными метаболитами – молекулами, не необходимыми для обмена веществ, возникшими в ходе естественного отбора для защиты плесени от бактерий. Мы можем заимствовать их у плесени и искусственно синтезировать. Невозможно узнать, сколько жизней было спасено пенициллином, но по одной из оценок, двести миллионов[154].

В то же самое время люди столкнулись с новой проблемой в войне против вредоносных бактерий: чрезмерное использование антибиотиков привело к росту устойчивости бактерий, поскольку бактерии делают ответные эволюционные шаги, чтобы обойти действие антибиотиков. За последние три десятилетия были открыты, синтезированы и чрезвычайно широко использовались более ста новых антибиотиков, часто для предотвращения инфекции, а не для лечения. Кроме того, большие количества используемых в промышленном сельском хозяйстве антибиотиков попадали в организм людей с пищей и водой, и таким образом происходила селекция микроорганизмов на устойчивость к антибиотикам. Следствием этого является то, что антибиотики со временем теряют свою эффективность из-за развития у патогенных микроорганизмов антибиотикоустойчивости. На сегодняшний день эта эволюционная гонка между патогенными бактериями и созданными человеком новыми антибиотиками все еще выигрывается людьми, но битва продолжается в лабораториях по всему миру[155].

Вирусные и паразитарные заболевания требуют совершенно иных подходов. Вирусы трудно поддаются лечению из-за их чрезвычайно малого размера – они представляют собой не что иное, как нити ДНК или РНК, воспроизводящиеся внутри других клеток. Они используют для репликации биохимические механизмы человека, не имея собственных. Это означает, что у иммунной системы или противомикробных соединений оказывается меньше мишеней для воздействия. Хотя вирусы являются наиболее распространенной формой жизни на Земле, их не обнаруживали в течение двухсот лет после того, как стало возможным увидеть бактерии под первыми микроскопами Антони ван Левенгука в XVII веке[156]. Мало того что вирусы невидимы, они обнаруживаются буквально везде, в воздухе, почве и воде, что делает их особенно сложной проблемой.

Первый способ предотвращения небактериального инфекционного заболевания был применен в X веке в Китае, когда было достигнуто понимание естественной истории оспы. Подобно ранней медицине, признающей эффективность плесени против бактериальных инфекций, первоначальные способы лечения вирусных инфекций выявляют прямое влияние наблюдений естественной истории. После выживания некоторых жертв оспы врачи прививали здоровым пациентам высушенные струпья оспы от пациентов с легкими случаями. Эти струпья измельчали и вдували в нос здоровым людям, переболевавшим затем в такой же легкой форме и выздоравливавшим. Использование такой «назальной инсуффляции» распространилось в Северной Африке и на Ближнем Востоке и практиковалось до конца XVII века (но она не использовалось в Европе или Северной Америке, где ее считали народной выдумкой). Прививка от оспы не практиковалась в Англии и Северной Америке до начала XVIII века. К распространению использования коровьей оспы в качестве вакцины (от латинского слова vacca – корова) против человеческой оспы привело наблюдение, что доярки оказывались невосприимчивыми к оспе во время ее эпидемий. Впервые вакцинировать людей от оспы с помощью прививки коровьей оспы начал британский врач Эдвард Дженнер в 1796 г. Это дало начало широкому распространению этого метода и открыло возможность ликвидации оспы, а также положило начало созданию вакцин для предотвращения других вирусных заболеваний[157].

Действенность вакцинации привела к лучшему пониманию работы иммунной системы человека и того, как она справляется с патогенами, поскольку вакцины стимулируют иммунную систему к выработке антител для борьбы с определенным заболеванием, фактически не вызывая этого заболевания. Были созданы эффективные вакцины против сибирской язвы, кори, холеры, гриппа, дифтерии, эпидемического паротита, столбняка, гепатита А и В, туберкулеза, брюшного тифа, полиомиелита, бешенства, оспы, опоясывающего лишая, желтой лихорадки и рака шейки матки, прямой кишки, полового члена и ротоглотки. Будучи широко доступными для развивающихся стран, существующие вакцины могут предотвратить там смерть более 6,4 миллиона детей только в течение следующего десятилетия и сэкономить триллионы долларов[158].

Одной из самых обойденных вниманием, но широко распространенных защитных стратегий противодействия постоянной угрозе вирусных и бактериальных заболеваний может быть половое размножение. Согласно этой идее, известной как «Гипотеза Черной Королевы», пол эволюционировал для увеличения генетической изменчивости потомства, максимизируя таким образом воспроизводство потомства, имеющего больше шансов избежать заражения болезнью. (Название восходит к книге Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье», где Черная Королева говорит Алисе: «Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте».) Гипотеза Черной Королевы отражает необходимость постоянного развития популяций хозяев только для того, чтобы избежать подавления патогенными микроорганизмами, поскольку облигатные[159] патогенные микроорганизмы постоянно подвергаются селективному давлению отбора в сторону заражения большего числа хозяев (Рисунок 6.4). Дж. Б. С. Холдейн, один из основоположников современной популяционной и молекулярной генетики и синтетической теории эволюции, отметил в 1949 г., что инфекционные заболевания были одним из главных агентов естественного отбора людей со времени сельскохозяйственных революций. Когда популяция впервые сталкивается с новой болезнью, она может быть опустошена и почти уничтожена, но со временем ее генетический состав, не зависящий от специфических иммунных реакций, адаптируется к болезни. Это общее правило для большинства заболеваний, включая оспу, грипп, чуму и венерические заболевания. Таким образом, пол и его генетические последствия, вероятно, ответственны за большую часть необъяснимых генетических изменений у людей и других животных и растений. Человеческий геном состоит из шести миллиардов пар оснований ДНК, причем люди отличаются друг от друга менее чем на 0,1 %, а люди отличаются от шимпанзе только на 4 %. За немногими исключениями, такими как малярия, фактическая генетическая основа иммунитета неизвестна. В конечном счете мы можем даже обнаружить, что подавляющее большинство человеческого генома – это исторический генетический мусор, оставленный нам эволюцией в ходе борьбы с патогенами[160].

Рисунок 6.4. Черная Королева и Алиса, персонажи книги Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье», бегут, «оставаясь на месте». В эволюционной биологии в рамках Гипотезы Черной Королевы предполагается, что половое размножение развилось для того, чтобы оставаться впереди в коэволюционных гонках, особенно с повсеместно распространенными патогенами. Создано на основе общедоступного рисунка.

Возможно также, что моногамия у людей развивалась благодаря болезням. Наши обезьяноподобные предки были охотниками-собирателями, как правило, полигамными. С демографическим взрывом в ходе сельскохозяйственных революций люди стали жить в плотно населенных городах, которые полагались на кооперативные преимущества групп. Создались идеальные условия для взрывного распространения болезней, передающихся половым путем, таких, как сифилис и гонорея, эволюционировавших в сторону максимизации своего успеха в этой новой среде. Моногамия стала способом уменьшения распространения венерических заболеваний путем ограничения их передачи лишь одному партнеру. Моногамия встречается и у других биологических видов, живущих плотными группами, но редко встречается у видов, ведущих более обособленный образ жизни. Хотя у этой идеи еще достаточно критиков, венерические заболевания, возможно, привели к появлению эмоций, институтов власти и индустрии, и, соответственно, чувства вины, брака и презервативов[161].

Нынешние битвы между болезнями и средствами их лечения являются частью все той же эволюционной войны, ведущейся с самого начала возникновения жизни, но в более широком масштабе, обострившись из-за последствий сотрудничества, переполненных городов и сетей торговли ресурсами, необходимыми нам сегодня для выживания. Возможно, мы вырвались из пищевой цепи, но мы не освободились от нашей изначальной битвы с микробами и другими невидимыми организмами. В дополнение к нашим симбиотическим микробным партнерам, люди оснащены еще уникальным инструментом борьбы с болезнями и последствиями цивилизации во всех их проявлениях: это наша способность познавать и распутывать разворачивающуюся вокруг нас естественную историю. Мы можем быть сосудами или аренами, где до сих пор происходят изначальные конфликты возрастом в три миллиарда лет, но мы постоянно учимся тому, как реагировать на окружающие нас среды обитания и использовать их, а также манипулировать нашей собственной эволюцией. Наша история, однако, еще далека от достижения успеха. Цивилизация породила другие типы поведения эгоистичных генов, ограничивающие способность отдельных людей и сообществ к процветанию.