«С точки зрения большого количества существ, мы лакомый кусок мяса»

«С точки зрения большого количества существ, мы лакомый кусок мяса»
28 апреля 2020| Анна Натитник

О том, как складываются отношения человека с вирусами, рассказывает доктор биологических наук, профессор Константин Северинов.

HBR Россия: Когда и почему стали возникать эпидемии?

Северинов: Возбудители эпидемий не даны нам за грехи — они были с нами всегда. Вирусы паразитируют на всех клеточных организмах. Они есть и у медуз, и у бактерий. Но эти вирусы разные, в ходе эволюции они «приспособились» заражать именно своих хозяев. Хозяева, в свою очередь, приспособились к своим вирусам, научились противостоять им и жить с ними.

Если говорить о человечестве, то эпидемии появились вместе с культурой и развитием цивилизации. Увеличение количества людей, возникновение городской культуры, концентрация населения в городах, обмен товарами на больших расстояниях и т. д. привели к тому, что многие болезни, которые были присущи людям, живущим на ограниченной территории, стали распространяться на целые континенты.

Что значит «возбудители были с нами всегда»? Они попадают к нам извне или обитают в нас?

Когда вы смотрите в зеркало, вы должны понимать, что вы не одиноки. На вашей коже, слизистых, в желудочно-кишечном тракте живет огромное количество бактерий, дрожжей и других простейших — ну и, конечно, их вирусов. Многих из них мы получаем во время рождения или с материнским молоком, другие заселяют нас в ходе жизни. Большая часть этой «живности» относится к ­условно-­патогенной. Это означает, что, когда у нас ухудшается общее состояние здоровья, они могут начать доставлять нам неудобства. С другой стороны, без этих существ мы жить не сможем: они выполняют массу полезных функций.

Есть также высокопатогенные организмы, которых в нормальной ситуации на нас или в нас нет. В случае бактерий это, например, возбудитель сибирской язвы, в случае вирусов — возбудители кори или оспы. Такие «профессиональные» патогены, как правило, приводят к тяжелому, быстротекущему заболеванию с нехорошим концом. Люди, которые выживают, генетически предрасположены к несколько повышенной устойчивости к возбудителю; кроме того, у них развивается стойкий иммунитет на всю оставшуюся жизнь. Поэтому популяции, долгое время находившиеся в контакте с возбудителем, становятся более устойчивыми к нему, чем те, которые с таким возбудителем не встречались. Именно этот эффект наблюдался, когда европейцы, сами того не зная, занесли вирус оспы на Американский континент, что привело к огромным жертвам среди местного населения и внесло вклад в завоевание Нового Света.

Правда ли, что эпидемии зарождаются, как правило, в тропиках и экваториальной зоне?

Большинство вирусов, которые приносят нам серьезные неудобства и попадают в новости, — это «новые» вирусы, недавно перескочившие на человека. Их реальный хозяин — дикое животное, с которым люди нечасто встречаются. Какой-то из удачных (с точки зрения вируса, не человека) вариантов вируса передается людям, получает способность жить на них и переходить от одного человека к другому. А так как мы постоянно вырубаем леса и портим все вокруг себя, вероятность контакта с патогенами, которые обычно «паслись» на диких животных и особых проблем им не доставляли, увеличивается. Ближайший предок нынешнего коронавируса, например, живет на летучих мышах, и им от этого не холодно и не горячо. Никакой потребности переходить на людей у него не было — просто кто-то съел не ту мышку, в которой был чуть-чуть нестандартный вариант вируса.

Разнообразие зверей, особенно диких, в тропиках и экваториальной зоне гораздо больше, чем в Европе, где мы всех зверей истребили, а с теми, кого пока не истребили, общаемся и обмениваемся патогенами долгое время. Поэтому в Европе нет интересных вирусов, которые не успели бы заразить наших далеких предков.

Новые для людей вирусы будут возникать постоянно?

Вирусы все время эволюционируют просто для того, чтобы жить. То же самое делают и хозяева вирусов. Так устроена эволюционная гонка: если вы не изменяетесь, вы гибнете. Конечно, всегда будут новые инфекции человека. Частично они будут появляться за счет контактов с животными, частично из-за случайных комбинаций новых мутаций у известных вирусов — именно так работает грипп. Грипп — «старый» вирус, но он все время меняется, и иногда возникают удачные в генетическом смысле варианты, которые способны вызвать пандемии.

Почему некоторые эпидемии длятся десятилетиями, а некоторые проходят относительно быстро?

Вирус, который убивает так быстро, что не успевает распространиться, не приводит к длинной вспышке. Например, Эбола всегда дает локальные вспышки — грубо говоря, деревня, в которой кто-то заболел, вымирает, вирус не успевает распространиться среди людей и остается у своего естественного хозяина, тоже, кстати, летучей мыши.

Но представьте себе, что вы вирус и хотите завоевать все человечество. Что лучше сделать: убить человека сразу или сидеть в нем тихонечко, чтобы он ходил, гулял, ездил на курорты и на шашлыки и при этом заражал других людей? Наверное, второе. Чтобы зараженный перемещался по всему миру и передавал болезнь, он не должен становиться прыщавым, с бубонами в паху, истекать кровью — он должен быть более или менее здоровым. Генетически удачный вирус несильно портит жизнь своему хозяину, чтобы тот мог заразить как можно больше людей. Такого рода эпидемия будет длиться дольше: с точки зрения эволюции вирус будет очень успешен и широко распространится. На какой-то стадии мы можем даже перестать считать это эпидемией: вирус будет спокойно сосуществовать с нами. Например, с вирусами, вызывающими обычные ОРВИ, мы замечательно живем, даже не обращая на них внимания: по-видимому, за счет большого срока взаимодействия хозяина (то есть нас) и возбудителя мы друг к другу притерлись. Это результат совместной эволюции вируса и заражаемого организма. Постепенно происходит движение от паразитизма к симбиозу, когда все всем более или менее довольны.

Самые страшные эпидемии в истории

Эпидемии (прогрессирующие во времени и пространстве инфекционные заболевания) и пандемии (заболевания, распространяющиеся в мировом масштабе) сопровождали человечество на протяжении всей истории. Они в корне меняли социальную, культурную, религиозную, экономическую и политическую жизнь государств, зачастую приводя к существенным преобразованиям. Перечислим смертоносные болезни, вызывавшие наиболее известные эпидемии и пандемии.
Чума. Самые известные вспышки: «Юстинианова чума» (551—580-е годы, погибло более 100 млн), «Черная смерть» (1320 — 1350-е годы, погибло от 30 до 60% населения Европы), третья пандемия (конец XIX века, в основном Китай и Индия, умерло 12 млн человек).
Оспа. Последний случай заболевания зарегистрирован в 1978 году. До этого только в ХХ веке вирус убил от 300 до 500 млн человек.
Холера. До 1816 года холера была локальной болезнью, но в XIX веке произошло семь пандемий, в общей сложности лишивших жизни более 40 млн человек.
Среди наиболее опасных заболеваний, вызывающих эпидемии в XXI веке, — туберкулез (до 1,3 млн смертей в год), малярия (до 3 млн жертв ежегодно), ВИЧ (всего более 35 млн смертей).

Сколько времени занимает переход к симбиозу?

С эволюционной точки зрения это происходит быстро. С точки зрения конкретного человека, очень долго, ведь переход требует многих поколений. Хотя немало зависит от степени патогенности возбудителя. Когда условные испанцы-­завоеватели приносят оспу в Мезоамерику, где раньше такого вируса не было, а, следовательно, не было иммунитета, все индейцы, не устойчивые к этому очень опасному вирусу, умирают ­практически ­мгновенно. Но часть индейцев по каким-то причинам (в том числе генетическим — у них немного изменен геном так, что они более устойчивы к заражению) выживает и производит на свет потомство. Более приспособленные — в данном случае способные выжить при заболевании — оставляют больше потомства. Происходит типичный дарвиновский отбор: в следующем поколении процент людей, устойчивых к данному заболеванию, резко повысится. Те испанцы, которые приехали в Латинскую Америку и принесли туда эту гадость, сами были потомками людей, которые выжили в присутствии вируса в Европе и могли распространять гены, помогающие выжить, среди индейцев.

Как эпидемии заканчиваются естественным путем?

Они сходят на нет просто потому, что чем больше людей заражает вирус, тем больше будет от него или умирать, или излечиваться — и те, кто излечивается, как правило, приобретают естественный иммунитет. Чем больше будет таких людей, тем меньше вероятность того, что вирус от заболевшего человека распространится куда-либо, то есть эпидемия сойдет на нет.

Вы сказали, что выживают те, у кого изменен геном. Почему он изменен?

Все особи одного вида немного отличаются друг от друга генетически. Большинство отличий ни на что не влияет, но при изменении условий окружающей среды некоторые мутации дают преимущества своим носителям перед другими особями. Такова роль генетической изменчивости в эволюции. Некоторые генетические различия определяют способность противостоять бактериальной или вирусной инфекции. Поэтому когда возникает эпидемия — то есть существенная группа людей в популяции оказывается зараженной, — шансы выжить или не заболеть у одних выше, чем у других.

Мы все дети победителей — людей, выживших в ходе эпидемий. Возможно, одно из наиболее существенных воздействий на то, кем мы сейчас являемся в генетическом смысле, оказали различные патогены прошлого. К сожалению, это не дает нам устойчивости к будущим патогенам, ведь у эволюции нет специального направления, ее не предугадать.

Некоторая часть ДНК человека приходится на фрагменты древних вирусов. Почему они туда встраиваются?

Геном человека — это 6 млрд «букв» ДНК, и там содержится около 20 тыс. собственно «человеческих» генов. Если посмотреть в процентном отношении, то наши гены занимают далеко не самую большую часть генома. В геноме масса так называемого генетического мусора, ДНК, которая или ничего не кодирует, или не имеет известных функций, необходимых для работы нашего организма. Существенная часть этого «мусора» — остатки вирусов, которые заражали наших предков, а потом встроили свою генетическую информацию в их геном. Почему они это сделали, мы не знаем. Одна из гипотез состоит в том, что это выгодная для вируса стратегия: если мы размножаемся, то заодно и вирус размножаем. Особенно много в нашем геноме вирусов, которые являются родственниками вируса СПИДа. Это не означает, что все мы больны СПИДом — эти вирусы просто «спят» в нашей ДНК, большинство из них испорчены. В некотором смысле наш геном — кладбище для вирусов.

Они могут проснуться?

Некоторые да — но не у всех людей сразу. Известно, что есть генетические перестройки, связанные, в частности, со старением и развитием рака, которые вызваны перестановками ДНК в районе этих вирусных последовательностей. Знаменитый ­советский вирусолог Лев Александрович Зильбер сформулировал вирусную теорию рака, которая в определенном смысле подтвердилась. Некоторые из вирусов, сидящих в нашем геноме, начинают скакать по нему, перебрасываться из одного места в другое и вдруг заставляют работать те гены, которые лучше бы не работали. Клетка с такой перестройкой ДНК начинает неконтролируемо делиться, возникает опухоль. У кого-то это происходит, у кого­-то нет — это случайный процесс.

Развитие эпидемий сейчас поддается математическому моделированию. Как строятся такие модели?

В общем, любой школьник, прошедший курс информатики, может сделать на компьютере простую модель распространения инфекции. Нечто под названием «вирус» случайным образом попадает на другую сущность, например на человека, начинает в нем развиваться — и, скажем, через 10 дней этот человек уже выделяет миллион дочерних вирусов при каждом выдохе. Следующий параметр — количество людей, с которыми зараженный общается, и вероятность заразить их. Еще один возможный параметр — ­скорость, с которой зараженные умирают (если умирают) или вылечиваются, приобретая длительный (или не очень) иммунитет. Меняя значения этих параметров, можно следить на компьютере за распространением инфекции и прийти к разным результатам: или вирус будет стабильно сосуществовать с людьми, не мешая им, или все зараженные умрут — и тогда умрет вирус, потому что он не может существовать без людей, или будет циклический процесс, вызывающий периодические вспышки. Конечно, модели тем более точны, чем лучше мы знаем параметры. Проблема только в том, что в ­реальной жизни параметров очень много, их точные значения не известны и меняются со временем, и при желании можно «подогнать» свою модель под практически любой результат.

Чтобы повлиять на течение эпидемии, нужно изменить один из параметров?

Главная цель — чтобы как можно меньшее количество людей получало вирус от уже зараженных. Это можно делать механическим способом — карантином, и это эффективно. Второй способ — лечение: чтобы заразив­шийся излечивался до того, как начнет разносить вирус. Но методы прямого лечения вирусных болезней фактически отсутствуют. Еще один вариант — прививки. Однако от новых болезней, от того же коронавируса, вакцин пока нет. В ближайшее время ее невозможно произвести.

Сколько времени обычно занимает разработка вакцины?

Каждый случай индивидуален. Под разработкой вакцины можно иметь в виду разные вещи. Одно дело сделать лабораторный препарат и показать, что в модельной системе на животном он снижает вероятность заражения. Другое дело — в клинических испытаниях продемонстрировать, что он работает на человеке. Третье — все сертифицировать в разных инстанциях и юрисдикциях. И четвертое — произвести достаточное количество доз вакцины. Допустим, вы хотите вакцинировать всех людей. Представляете себе, какое должно быть огромное производство! Так что речь идет о годах.

На чем основан принцип действия вакцин?

Вирусы не живут сами по себе. Они могут размножаться и производить себе подобных только в клетках организма хозяина. Единственный способ существования для вируса — заразить чувствительный организм, произвести дочерние вирусные частицы, суметь передать их в другой организм и т. д. Если человек вакцинирован против какого-то вируса, то после контакта с этим вирусом инфекция не возникает, иммунная система распознает вирусные частицы, и они уничтожаются до того, как возникает заболевание. При достаточно большом уровне вакцинированных людей вирус неизбежно исчезает из популяции, если только не может параллельно существовать на другом хозяине — на мышках, птичках и т. д. Именно поэтому программы вакцинации, которые проводились с середины ХХ века, позволили фактически искоренить такие болезни, как черная оспа или полиомиелит. Вирусы, которые вызывают эти болезни, ­«специализируются» на человеке, и им стало негде, вернее, не в ком, жить.

Вакцина ведет себя так же, как вел бы себя вирус: вызывает иммунный ответ. Но, в отличие от вируса, она безопасна или, по крайней мере, не так опасна. Когда человеку (или другому животному) делают прививку, его иммунизируют, вводя либо препарат, который похож на возбудителя, но им не является (например, поверхностный белок вирусной частицы), либо ослабленный вирус, убитый химическим воздействием или «прирученный» во время долгой жизни в лабораторных условиях и потерявший свои патогенные свойства. Организм в ответ на введенную относительно безвредную субстанцию производит антитела, которые узнают действующее вещество вакцины и помогают вывести его из организма. Эти же антитела будут узнавать и настоящий вирус. У иммунитета есть свойство «памяти»: научившись производить определенные антитела, наш организм может быстро мобилизоваться и начать производить их в большом количестве, если вещество, которое узнается тем или иным антителом, опять появится. Поэтому когда вирус попадает в привитого человека, антитела его обезвреживают до того, как возникнет инфекция.

Как вы оцениваете аргументы «антипрививочников», утверждающих, что прививки опасны и вызывают разные заболевания, например аутизм?

Это не аргументы или, вернее, не рациональные аргументы. Хотя вакцины от коронавируса нет, а ­может, и не ­будет, было бы интересно провести мысленный эксперимент. Допустим, она появилась — сколько из недавних антипрививочников рвануло бы на прививку? Думаю, очереди были бы, кричали бы «Мне побольше!»

Безусловно, какие-то прививки могут давать отрицательный эффект. Более того, некоторые вакцины, особенно если они плохо сделаны, могут приводить даже к летальному исходу. Но эпидемиологи — как политики: для них важнее статистика. Если прививание населения спасает 99% людей, но при этом губит 1%, то выбор очевиден: нужно прививать. Так что утверждать, что все прививки ­безум­но полезны, неверно. Точно так же, как утверждать, что любое медицинское воздействие, скажем операция, не несет рисков. Это вопрос баланса. Если операция по изменению формы ягодиц — ваше личное дело и, если что-то пойдет не так, все вместе с вами и закончится, то распространение инфекционных болезней — проблема всего человечества, и решения, связанные со снятием такого рода глобальных рисков, неизбежно ограничивают свободу индивида ради общественного блага.

Тем не менее некоторые отказываются от прививок и таким образом возрождают к жизни заболевания, которые в прошлом удалось победить с помощью вакцин.

Отсутствие прививок — основной фактор, который создает предпосылки для распространения инфекционного заболевания, как лесного пожара. Например, полиомиелит почти победили за счет вакцинации, но сейчас он опять начинает поднимать голову. Оспу, по-видимому, полностью вывели. Официально она хранится в одном институте в России и в одном в США. Если этот вирус по какой-то причине попадет наружу, а большинство людей будет не вакцинировано, вспыхнет страшная эпидемия. Лечить эту болезнь, как, впрочем, и большинство других болезней, вызванных вирусами, мы не умеем.

Вакцинация — не единственная причина уменьшения частоты некоторых «старых» болезней. Уровень заболевания малярией удалось снизить, убирая места, где могли плодиться малярийные комары. Скажем, еще в начале ХХ века Сочи был вовсе не курортом, а местом ссылки: туда отправляли, например, националистически настроенных прибалтов, и те там умирали от малярии. Изведение болот позволило малярию победить. Но в тех местах, где еще осталась дикая природа: в Экваториальной Африке, в Индии — малярия все еще есть и от нее умирает больше миллиона человек в год.

Если говорить о борьбе с коронавирусом, что нам дает расшифровка его генома?

Геном коронавируса — это последовательность из 30 тыс. букв РНК. Вирусная РНК, попав в нашу клетку, начинает много раз копироваться. Получаются новые вирусы. Каждый акт копирования приводит к тому, что происходит в среднем одна ошибка. Это похоже на то, как ученик переписывает страницу из книги. Всякий раз, переписывая, он делает ошибку в разных местах. Потом переписывает копии и делает новые ошибки поверх старых. В итоге у него получается много вариантов текста. Большинство из них с точки зрения смысла не будет отличаться от исходного. Некоторые будут казаться глупыми: слово ­поменяется смешным образом. А некоторые — если мы вернемся к вирусам — приобретут способность чуть лучше работать, скажем начнут заражать молодых и вызывать более тяжелые симптомы. Процесс возникновения вариантов вируса в зараженном хозяине идет постоянно.

Расшифровка генома вируса даст возможность, например, прослеживая те «опечатки» в стандартном тексте, которые накопились у русского изолята относительно исходного китайского или итальянского варианта, понять, откуда появился русский вирус. Это чистая эпидемиология. С точки зрения лечения никакой пользы в этом нет. В будущем, если станет понятно, какая версия вируса более эффективно убивала людей или, наоборот, приводила к более мягкому заболеванию, вероятно, можно будет лучше понять процесс развития болезни.

Современные эпидемии отличаются от крупных эпидемий прошлого только тем, что теперь медицина помогает выжить большому числу людей?

В некотором смысле она помогает выжить тем, кто выживать в естественной ситуации, в сущности, не должен. В этом смысле за счет развития медицины наш генетический фонд становится хуже. С точки зрения естественного отбора жить и давать потомство должны только самые приспособленные — в частности, к борьбе с патогенами. Спасенные медициной оставляют потомство, и постепенно люди становятся все менее и менее приспособленными. Например, у меня зрение -11. Такое существо, как я, не может выжить в естественных условиях и нуждается в «подпорках», предоставляемых цивилизацией, медициной, культурой.

То есть в дальнейшем будет появляться больше патологий?

Да. Но, с другой стороны, есть медицина, которая постоянно развивается и позволяет более эффективно с ними бороться, а в перспективе, при развитии технологий геномного редактирования, устранять причины многих патологий. И есть общество, которое будет все большую часть времени и средств тратить на поддержание не вполне полноценных особей вроде меня.

Угрожает ли это эволюции?

В отличие от остальных обитателей планеты, у нас есть культура, и это позволяет нам в некотором смысле вый­ти из естественного отбора или ослабить его прямое влияние. Культура — наш способ бороться с биологической эволюцией. Все остальные обитатели планеты играют только по правилам эволюции. Единственные, кто этого не делает, — всякие свиньи и коровы: они играют по нашим правилам. Они безумно размножились потому, что мы их едим. С точки зрения эволюции они очень успешны. Но возможен и другой взгляд на ситуацию — что коровы используют нас, чтобы быть эволюционно успешными.

Возможно ли, что в будущем благодаря развитию медицины мы сможем предотвращать развитие эпидемий?

Нет. С точки зрения большого количества существ, живущих на Земле, мы лакомый кусок мяса. Пока мы существуем, всегда будут патогены, которые будут на нас развиваться. Некоторые из них станут успешными, и для нас это неприятно. Это нормальный процесс.

Беседовала Анна Натитник, старший редактор журнала «Harvard Business Review Россия».

https://hbr-russia.ru/biznes-i-obshchestvo/nauka/828646

2020-04-28T15:13:22.000+03:00

Sat, 02 May 2020 06:45:38 GMT

«С точки зрения большого количества существ, мы лакомый кусок мяса»

Профессор Константин Северинов об истории взаимоотношений людей и вирусов

Бизнес и общество / Наука

https://cdn.hbr-russia.ru/image/2020/35/3gnmk/original-4hk.png

Harvard Business Review РоссияHarvard Business Review Россия

Harvard Business Review РоссияHarvard Business Review Россия