Глава 2. Terra incognita

Глава 2. Terra incognita

Да не расстанусь я с тобою никогда, о мой великодушный хозяин, о моя вселенная. Ты для меня — как для тебя воздух, которым ты дышишь, как свет, которым наслаждаешься.

Примо Леви. Друг человека

Плавание сквозь сердце, смертельная схватка внутри гусеницы и другие приключения паразитов

Плохо пришлось бы Ракели Уэлч без подводной лодки[1]. Представьте, что ей, уменьшенной до размера булавочной головки, пришлось бы самостоятельно пробраться в кровеносную систему умирающего дипломата и спасти его. Даже если бы она сумела процарапать себе путь сквозь плотные слои кожи и пробраться в кровеносный сосуд, периодические сокращения сердца и толчки крови сбили бы ее с ног и потащили по кровеносной системе. Предположим, что на героине была бы надета маска, позволяющая извлекать из крови кислород и тем самым обеспечивать дыхание. Она все равно задохнулась бы, оказавшись в какой-нибудь части тела, где кислорода почти нет, к примеру, в печени. Кроме того, кувыркаясь в полной темноте, она неизбежно заблудилась бы, не в силах понять, где находится — в полой вене или в сонной артерии.

Внутри тела выжить непросто. Мы с нашими легкими, приспособленными для дыхания кислородом, и ушами, настроенными на восприятие вибраций воздуха, подготовлены к жизни на суше. Акула рождена для жизни в море, она прогоняет воду сквозь легкие и чует добычу на расстоянии в несколько миль. Паразиты живут в совершенно иной среде обитания и полностью адаптированы к ней такими способами, в которых ученые только-только начинают разбираться. Они способны ориентироваться в своем непроглядном лабиринте, без труда проходят сквозь кожу и хрящи, целыми и невредимыми остаются в нашем желудке — настоящем химическом котле. Они могут превратить практически любой орган тела — евстахиеву трубу, жабры, мозг, мочевой пузырь или ахиллово сухожилие — в удобный дом для себя. Паразиты умеют перестраивать части тела хозяина так, чтобы им было удобно. Они могут питаться почти чем угодно: кровью, слизистой оболочкой кишечника, печенью, соплями. Они могут заставить тело хозяина делать так, чтобы оно само доставляло им пищу.

Паразитологам требуются годы, если не десятилетия, чтобы расшифровать их механизм адаптации. Ученые не могут приятно провести лето, следуя за обезьяньей семьей или надев радиоошейники на стаю волков. Паразиты живут невидимой жизнью, и паразитологи, как правило, видят результаты их деятельности только после смерти хозяина, при вскрытии. Получаются как бы моментальные снимки; и по этим жутковатым фотографиям очень медленно воссоздается естественная история паразитов.

Стеенструп понял, что трематоды — необыкновенные животные, но помимо этого он мало что о них знал. Теперь, после полутора веков исследований, паразитологи могут показать, насколько это необычные существа. Рассмотрим хотя бы трематоду Schistosoma mansoni — крохотное веретенце, только что покинувшее прежнего хозяина, улитку, и плавающее в пруду в поисках человеческой лодыжки. Если это существо чувствует ультрафиолетовое излучение солнца, оно прекращает плавать и опускается на дно, скрываясь от опасного излучения. Но если оно ощущает молекулы человеческой кожи, то начинает бешено метаться из стороны в сторону во всех направлениях. Добравшись до кожи, оно ввинчивается в нее. Человеческая кожа куда прочнее и жестче, чем мягкая плоть улитки, поэтому трематода позволяет своему длинному хвосту отломиться (ранка быстро заживает) и продолжает буравить кожу. Особые химические вещества, которые она вырабатывает, смягчают кожу и позволяют существу погружаться в тело нового хозяина так же легко, как дождевой червь погружается в мягкую грязь. Через несколько часов трематода достигает капилляра. Дело сделано — она сменила водные потоки внешнего мира на внутренние реки. Эта река — капилляр — едва ли намного шире самой трематоды, поэтому ей приходится пользоваться двумя присосками, чтобы медленно, дюйм за дюймом, продвигаться вперед. Она пробирается в более крупную вену, затем в еще более крупную, и в конце концов попадает в поток такой мощный, что течение уносит ее. Паразит плывет по течению в кровяном потоке, пока не попадает в легкие. Подобно змее в плотной лесной подстилке, он перебирается из вен в артерии. Попав в легочный капилляр, а потом — в крупную артерию, он снова ныряет в мощный поток. Прежде чем остановиться в печени, паразит может сделать три тура внутри тела хозяина.

В печени трематода устраивается в каком-нибудь сосуде и приступает наконец к еде — в первый раз после выхода из улитки: пищей ей служит капелька крови. После этого она начинает взрослеть. Если это самка, в ней начинает формироваться матка. Если это самец, формируются восемь яичек, напоминающих виноградную гроздь. В любом случае за несколько недель трематода увеличивается в размерах в десятки раз. Наступает время искать партнера для совместной жизни. Если нашей особи повезет, в печени найдутся и другие трематоды, тоже унюхавшие в воде этого человека-хозяина и проделавшие весь описанный путь. Самки трематоды стройны и изящны; самцы по форме напоминают каноэ. Они начинают испускать запахи, которые разносятся кровью хозяина и привлекают особей противоположного пола. Встретив самца, самка вползает в особый продольный желобок на его теле, покрытый шипами. Там она закрепляется, и самец выносит ее из печени. За следующую пару недель пара совершает длинное путешествие и попадает из печени в вены, которые веером расходятся по брюшной полости. По мере путешествия самец передает в тело самки особые молекулы, которые дают ее генам сигнал: пора переходить в состояние половой зрелости. Пара трематод продолжает свое путешествие, пока не добирается до уникального места назначения, определяемого видом паразита. Schistosoma martsoni останавливается возле толстой кишки. Если бы мы следовали за Schistosoma haemotobium, они выбрали бы другой путь и вышли к мочевому пузырю. Если бы мы следовали за Schistosoma nasale, коровьим сосальщиком, то проследовали бы третьим путем — к носу животного.

Добравшись до места назначения, пара трематод остается там навсегда. Самец мощным горлом пьет кровь и непрерывно массирует самку, прогоняя тысячи кровяных телец через ее рот и кишечник; каждые пять часов он потребляет количество глюкозы, равное собственному весу, и большую часть пищи передает самке. Возможно, это самое моногамное существо в животном мире — самец продолжает удерживать самку в объятиях даже после ее гибели. (Гомосексуализм среди трематод тоже встречается, хотя и редко. Их объятия не так прочны, но, если какому-нибудь возмущенному ученому придет в голову разделить гомосексуальную пару, она соединится вновь.)

Гетеросексуальные трематоды спариваются каждый день всю свою долгую жизнь. Каждый раз, когда самка готова отложить яйца, самец начинает двигаться вдоль стенки органа, где они обитают, в поисках подходящего места. Самка частично высовывается из своего желобка и откладывает яйца в мельчайшие капилляры. Часть яиц уносится потоком крови и попадает в печень — универсальный фильтр организма, где они задерживаются и вызывают раздражение тканей — основную причину мучений при шистосомозах. А остальные яйца находят путь в кишечник и покидают хозяина; они готовы выйти из скорлупы и найти для себя нового хозяина — улитку.

Прояснение каждой новой детали огромной и сложной картины жизни паразитов стоит не одного года исследований. Паразитолог Майкл Сухдео посвятил практически всю свою творческую жизнь решению вопроса о том, как паразиты ориентируются внутри хозяина. В настоящее время Сухдео преподает в Университете Рутгерса в Нью-Джерси. Может быть, Нью-Джерси расположен далеко от Тамбуры, но и там хватает паразитов для изучения — в лошадях, коровах и овцах. Я навестил Сухдео в его офисе. Меня встретил коренастый человек с задорной бородкой-эспаньолкой. На стене его кабинета висит велосипед, в аквариуме у стола плавают рыбки, а из приемника несется классический рок. Сухдео, как и многие знакомые мне паразитологи, переходит к странным темам без всякого предупреждения. Я думаю, если проводишь дни за изучением существ, пожирающих стенки печени и кишок, нет смысла обходить в разговоре некрасивые стороны жизни. Он начал с элефантиаза — слоновой болезни, с того, как это ужасно. В Британской Гвиане, где прошло детство Сухдео, эта болезнь встречается очень часто.

— Куда бы ты ни пошел, всюду можно встретить людей с громадными выростами в паху и большими распухшими «слоновыми» ногами, — рассказывал он.

Потом Сухдео рассказал, как сам в одиннадцать лет заразился элефантиазом. У него появилась опухоль, и родители повели мальчика в клинику.

— Пробу на элефантиаз надо делать ночью. Микрофилярии выходят в кровяной поток только в сумерках. Никто не знает, куда они направляются. Поэтому нам пришлось поехать ночью в клинику, чтобы проверить кровь. Там была девочка примерно моего возраста; ей было одиннадцать, и у нее была только одна грудь. Это место, где живут паразиты. Девочка была красивая; я влюбился. Нас проверяли одновременно. Лечение стоило двенадцать гвианских долларов — это шесть американских долларов. Та семья не могла себе позволить лечить дочь за такие деньги. Мы предложили заплатить за них, но они были очень гордыми и не захотели даже принять эти деньги в долг. Так что та девочка осталась зараженной — из-за шести американских долларов.

Сухдео учился в Университете Макгилла в Монреале и там же обнаружил, что паразиты, хотя и вызывают у людей ужас и отвращение, были самыми интересными созданиями, с которыми ему доводилось сталкиваться.

— Я выбрал своей специальностью паразитологию человека и — представьте! — это было отвратительно и одновременно по-настоящему интересно. За четыре года в университете ничто меня так не заводило. Паразиты оказались такими необычными существами, и мы так мало о них знали.

Он решил продолжить изучение паразитов и после окончания университета, и в какой-то момент понял: люди имеют очень слабое представление о жизни паразитов, о том, как они на самом деле себя ведут, как функционируют. Многие паразитологи ограничивались лишь формальным их изучением — регистрировали новые виды по числу присосок и шипов, даже не задумываясь, для чего нужны все эти шипы и присоски.

Темой магистерской диссертации Сухдео выбрал Trichinella spiralis. Эта крохотная нематода попадает в наш организм с волокнами недожаренной свинины, где живет в цистах, сформированных из отдельных мышечных клеток. Когда человек ест такое мясо, паразиты выходят из цист и попадают в кишечник, где внедряются в клетки слизистой оболочки. Там они спариваются и производят новое поколение трихинелл, которые покидают кишечник и путешествуют с потоком крови, пока не устроятся в мышце и не сформируют собственную цисту. Люди для трихинеллы — всего лишь случайные хозяева; они не могут передать этого паразита следующему хозяину для прохождения следующей стадии жизненного цикла. Свиньи как хозяева гораздо удобнее: мертвая свинья может послужить пищей крысе, которая затем умрет и будет съедена другой крысой, которую затем, возможно, снова съест свинья. Свиньи способны передавать трихинеллу и друг другу, если им скормят зараженное мясо или одна свинья отъест у другой хвост. В дикой природе млекопитающие, хищники и падальщики — от белых медведей и моржей в Арктике до львов и гиен в Африке — не дают этому циклу прерваться.

Раньше паразиты, населяющие каждую такую цепочку, считались отдельным видом, но никто не мог точно ответить на вопрос: может быть, на самом деле это один вид, населяющий разные регионы и разных хозяев. Сухдео добыл образцы трихинеллы из России, Канады и Африки, измельчил их и скормил мышам. Затем он выделил антитела, выработанные иммунной системой мышей в ответ на измельченных паразитов, и сравнил их, пытаясь понять, в какой степени они похожи друг на друга.

В какой-то момент, однако, он остановился и задумался, почему он делает именно это. Получалось, что его эксперименты основаны на предположении о том, что представители одного вида похожи друг на друга. Обычно такая посылка достаточно надежна, но биологи давно поняли, что это правило действует не всегда. К примеру, пудели и доберманы принадлежат к одному биологическому виду. С другой стороны, два жука, практически одинаковые на вид, могут принадлежать к разным видам. В настоящее время биологи при определении вида берут за основу не внешность, а скрещивание; вид определяется как группа организмов, которые скрещиваются между собой, но не скрещиваются с другими группами. Именно благодаря этой изоляции эволюция со временем делает один вид непохожим на другие.

Сухдео решил, что лучший способ изучить видовую принадлежность паразитов — разобраться в их половой жизни. Он вырезал цисты трихинеллы из мышцы и выманивал из них наружу червячков длиной всего 250 микрон. Он определял пол паразита, помещал его в шприц и вводил в желудок мыши. Затем возвращался к своим цистам, отыскивал там паразита противоположного пола и вводил в желудок той же мыши. Через месяц он исследовал мышечные ткани мыши и выяснял, спарились ли его червячки и произвели ли потомство, Сухдео пришел к выводу, что африканская форма, вероятно, представляет собой подвид, а не отдельный вид. Но на самом деле его эксперимент поднял гораздо более глубокий и интересный вопрос: как эти паразиты умудрялись находить друг друга?

Вспомним еще раз аналогию с «Фантастическим путешествием»: представьте, что вас забросило в темный, похожий на пещеру туннель длиной 12 миль, выстланный по всем стенкам скользкими, плотно упакованными грибами размером с человека. Если вы окажетесь в случайной точке, то будете двигаться тоже случайным образом: у вас не будет никаких шансов отыскать в таком месте других людей. А вот трихинелле это всегда удавалось, причем без карты и даже без особых интеллектуальных способностей.

Сухдео захотел узнать, как они это делают, но его научный руководитель сказал, что пытаться бесполезно: «Ты не сможешь выяснить, почему эти животные идут туда, куда идут, потому что уже сто лет паразитологи пытаются это понять, и совершенно безуспешно. Люди лучшие, чем ты, потерпели здесь неудачу».

Сухдео не последовал этому мудрому совету и попытался все же раскрыть секрет ориентирования паразитов. К несчастью, сначала он двинулся в неверном направлении. Он решил, что, подобно животным внешнего мира, паразиты должны двигаться по градиенту. Акула может учуять в воде кровь раненого тюленя за несколько миль и направиться прямо в нужную точку; и дело тут не только в ее остром обонянии, но и в простом законе, согласно которому кровь распространяется в воде. Чем дальше от тюленя распространяется кровь, тем меньше становится ее концентрация в воде. Если акула будет плыть по градиенту в сторону повышения концентрации, она автоматически доберется до источника крови. Стоит ей отклониться от верного направления, как следы крови в воде станут слабее, и акула сможет исправиться. В воздухе градиент работает не хуже, чем в воде. Именно он приводит пчелу к цветку и гиену к трупу. Отслеживание градиента так хорошо работает в море и на суше, что предположение о том, что паразиты ориентируются точно так же, возникло автоматически и казалось вполне разумным. Паразитологи много лет пытались обнаружить запах желчного пузыря или аромат глаза, но ничего не находили.

Сухдео потратил много лет на собственные исследования. Он сооружал из плексигласа камеры, помещал туда паразитов, а затем добавлял различные вещества и смотрел, поплывет ли существо в камере к нему или, наоборот, от него. Сначала он держал всю лабораторию нагретой до температуры тела. Затем придумал систему труб, по которым он мог пропускать теплую воду и нагревать таким образом свой искусственный кишечник. «Я пробовал решительно все, что они могли встретить внутри хозяина. Начинал со слюнных секретов и двигался затем вдоль пищеварительной системы, пробуя все подряд». Что бы он ни пробовал, вразумительных результатов не получалось. Он не мог заставить паразитов плыть ни в направлении какого-нибудь вещества, ни от него.

Нет, иногда они реагировали на какие-то вещества, но понять смысл их реакции было невозможно.

— Стоило этим маленьким паразитам почуять желчь, они начинали метаться, как бешеные, — рассказывает Сухдео. — Но мне-то нужно было не это. Я хотел найти вещество, которое привлекало бы их. А тут… Если обычно они двигались вперед-назад по 50 раз в минуту, то при вводе желчи происходила мгновенная перемена: они начинали двигаться по синусоиде.

Сухдео продолжал искать ключ к ориентированию паразитов и после того, как перебрался в Университет Торонто. Он вел бесплодные поиски и все глубже погружался в академическое забвение. В Торонто он встретил свою будущую жену Сюзанну: она готовила докторскую диссертацию по паразитологии под руководством начальника лаборатории, в которую пришел работать и Сухдео. Когда начальник заболел болезнью Альцгеймера, Сухдео принял у него лабораторию и стал научным руководителем Сюзанны. Было понятно, что если Сухдео хочет сделать карьеру в паразитологии, ему пора менять тему и подыскивать себе другое место работы, но он оставался в Торонто и каждый год запрашивал все больше денег на продолжение своих экспериментов. Шесть лет он вел полусонное существование, продолжая свои тупиковые опыты. Но при этом Сухдео обнаружил, что его положение дает ему свободу и позволяет пускаться на поиски ответов, которые другим ученым представляются недостижимыми.

— Мне нечего было терять, — рассказывает Сухдео. — Я мог делать все, что хотел, ведь будущего у меня все равно не было.

Он решил включить в свои эксперименты еще один вид — печеночную двуустку Fasciola hepatica. Это родственник кровяного сосальщика с похожим жизненным циклом. Он живет внутри коров и других пастбищных млекопитающих, и его яйца выходят из тела хозяина с фекалиями. Двуустка вылупляется из яйца и плавает в поисках улитки, внутри которой вырастает пара следующих поколений. Церкарии покидают улитку и плывут по прямой, пока не наткнутся на какой-нибудь объект — обычно камень или растение, на котором сооружают для себя твердую прозрачную цисту. Когда какое-нибудь травоядное животное съедает растение с цистой, кислотоупорная оболочка позволяет двуустке в целости и сохранности пройти через желудок и попасть в кишечник. Оказавшись в кишечнике, паразит выходит из цисты, прокладывает себе путь в брюшную полость и направляется к печени. Там он вырастает во взрослую двуустку — листовидное животное длиной в дюйм. Таких животных в печень может набиться несколько сотен, причем живут они там до одиннадцати лет. Печеночные двуустки иногда попадают и в человека, но настоящую опасность они представляют для домашнего скота. В тропических странах двуусткой заражено от 30 до 90 % скота, что ежегодно приносит до 2 млрд долл. США убытков. Но, несмотря на серьезный ущерб, наносимый ими, и десятки лет исследований, ученые не представляли, каким образом этот паразит умудряется отыскать печень в организме хозяина.

Сухдео построил себе новые емкости из латуни и алюминия и поместил в них печеночных двуусток. Три года он пробовал всевозможные составы, вырабатываемые печенью, — вещества, которые могли бы указывать двуусткам путь к их окончательному дому. Уже от отчаяния он разыскал видного специалиста по печени, физиолога, чтобы понять: вдруг есть еще какое-то привлекающее их вещество, которое он проглядел в своих исследованиях.

— Он долго думал над моим вопросом, а потом сказал: «Знаешь, сынок, вокруг печени есть капсула; она еще называется капсулой Глиссона?»

— Я сказал: «Знаю».

— Тогда он сказал: «Ну так вот, за этой капсулой заканчивается моя вселенная».

Сухдео обнаружил, что, хотя он не может заставить печеночную двуустку двигаться по градиенту к какой-нибудь конкретной приманке, некоторые химические вещества, такие как желчь, вызывают у нее достаточно четкую реакцию. Ту же непонятную реакцию он видел у трихинелл, подвергнутых действию химического пепсина. И тут, в очередной раз перебирая в голове факты, он вдруг подумал, что все время смотрел на проблему под неверным углом. Он рассматривал двуустку или трихинеллу как свободноживущее существо, а не как паразита. Но ведь тело хозяина — не океан. Это замкнутое пространство, в котором жидкости циркулируют и смешиваются. Запах, испускаемый одним органом, не может свободно и равномерно распространяться сквозь другие органы. В воздухе запахи распространяются ровно в принципе до бесконечности, но внутри тела химический маркер будет натыкаться на барьеры, отражаться и насыщать пространство, уничтожая все признаки, которыми мог бы воспользоваться обитатель этой территории.

Сухдео возбужденно рассказывал мне о своем озарении: «Чтобы сформировался градиент, нужна открытая система, и в ней не должно быть турбулентностей. Если я положу сюда кусочек поджаренного хлеба, вы почувствуете запах и поймете, где он лежит. Но, если я запру комнату, она быстро насытится этим запахом — ведь в закрытой системе градиента быть не может. И в кишечнике происходит то же самое, что в этой комнате».

Мир паразита не похож на наш мир, в нем другие ограничения и другие возможности. Обдумав как следует необычные условия внутри тела носителя, Сухдео предположил, что паразиты могут ориентироваться вовсе не по градиентам. Они могут просто определенным образом реагировать на различные стимулы. Конрад Лоренц показал, что свободноживущие животные в предсказуемых ситуациях действуют рефлекторно. Если вы гусыня и вдруг видите, что одно из ваших яиц выкатывается из гнезда, вы автоматически выполняете последовательность действий, позволяющую вернуть его назад: вытягиваете шею, опускаете голову, сгибаете шею. При этом яйцо окажется у вас под клювом, и можно будет вернуть его в гнездо, не обращая собственно на яйцо особого внимания. Если осторожно вытащить яйцо из-под клюва в середине этой последовательности действий, гусыня ничего не заметит и будет тянуть в гнездо пустоту.

Сухдео подумал, что паразиты должны полагаться на подобные запрограммированные действия даже больше, чем свободноживущие существа. В некоторых отношениях тело более предсказуемо, чем внешний мир. Горный лев, рожденный в Скалистых горах, должен накрепко запомнить все приметы своей территории, причем каждый раз, когда пожар, оползень или новая автостоянка изменят топографию, ему придется запоминать все заново. Паразит может спокойно путешествовать по крысе, будучи твердо уверенным, что его маленький мирок практически идентичен внутренностям любой другой крысы. Сердце всегда расположено между легкими, а глаза — впереди мозга. Реагируя определенным образом на определенные метки окружающего ландшафта, паразиты могут безошибочно попасть в нужное место.

— Все остальное для них не важно, — говорит Сухдео. — Им не приходится тратить время на генерацию нейронов, которые регистрировали бы все, что происходит вокруг.

Таким образом, необъяснимое вроде бы поведение трихинеллы или двуустки свелось к линейной последовательности действий, неизменно ведущей к успеху. Итак, трихинелла сидит спокойно в своей мускульной капсуле, и вдруг та попадает в желудок. Там она сталкивается с химическим веществом, известным как пепсин, которое разлагает пищу в желудке; в ответ трихинелла начинает дергаться.

— При первом же движении она вырывается из своей цисты. Можно увидеть, как она дергается внутри, пока не высунется хвост и пока сама она не вырвется и не окажется в желудке.

Кусок мяса, в котором находились цисты, выходит из желудка и попадает в кишечник — туда, где в него впадает протока из печени, по которой в кишечник попадает желчь, способствующая пищеварению. Желчь — второй сигнал, по которому трихинелла прекращает беспорядочные дерганья и начинает скользить, подобно змее. Это позволяет паразитам покинуть кусок пищи, в котором они до этого путешествовали, и оказаться непосредственно в кишечнике.

Сухдео придумал способ проверить эту мысль на практике.

— Мне пришло в голову: что если изменить место, где появляется желчь? Я много знал о хирургии и мог ввести канюлю с желчью в любую точку, — говорит он. В какую бы точку кишечника он ни вводил желчь, именно там и устраивалась трихинелла. — Единственной причиной, по которой трихинеллы направлялись именно в это место, оказалась желчь.

Сухдео вновь обратился к печеночным двуусткам и обнаружил, что они тоже подчиняются простым правилам, а не следуют за градиентом. Поскольку их путешествие длиннее, чем у трихинеллы, вместо двух правил им требуется три. Когда циста с двуусткой попадает из желудка в кишечник, она чувствует желчь и начинает резко дергаться. У нее словно «начинаются судороги», говорит Сухдео. Извиваясь, она вскрывает цисту, и эти же движения проводят ее сквозь мягкую стенку кишечника в брюшную полость. У печеночной двуустки имеются две присоски: возле рта и на брюшке. Она может ползать, вытягивая вперед переднюю присоску, закрепляясь на стенке с ее помощью, затем подтягивая тело и фиксируясь присоской на брюшке. Кроме того, двуустка умеет изгибаться — все ее тело внезапно сокращается в сильном спазме, а обе присоски расслабляются.

Подобные движения — все, что требуется двуустке, чтобы добраться до печени. Чтобы отыскать туда дорогу, ей не нужен анатомический атлас. Выходя из тонкого кишечника, она начинает извиваться и извивается, пока не проникнет в брюшную полость и не доберется до гладкой стенки мышц брюшного пресса. На следующий день двуустка переключается в другой режим — начинает ползти. Теперь, когда она выбралась из бурных вод кишечника, она может спокойно ползти по брюшной стенке, не тревожась о том, что ее может смыть потоком.

Таким образом, ползущая двуустка почти наверняка доберется до печени, независимо от того, какой путь по стенке она выберет. Можно предположить, что паразиту нужно кое-что знать: отличать верх от низа, к примеру, или понимать, что печень расположена рядом с поджелудочной железой, но в стороне от желчного пузыря. На самом деле не так. Двуустка пользуется тем, что брюшная полость напоминает мяч изнутри. Даже если паразит выберет неверное направление и поползет прямо вниз, в конце концов он все равно доберется до печени, если, конечно, будет не останавливаясь ползти по прямой. Вот почему, как выяснил Сухдео, 95 % двуусток проникают в печень с верхней стороны, оттуда, где она граничит с диафрагмой, т. е. из верхней точки брюшной полости. Несмотря на то что печень прилегает к кишечнику своей широкой нижней стороной, лишь 5 % двуусток проникают в нее снизу.

Сухдео понадобилось десять лет, чтобы разобраться в механизме ориентации двух паразитов. Сегодня он стал признанным авторитетом в этих вопросах. И к немалому удивлению Сухдео, ему, несмотря на годы, проведенные в академическом забвении, предложили заниматься паразитологией в Университете Ратджерса. Теперь у него полная лаборатория учеников, жаждущих раскрыть секреты навигации паразитов. Сам же он размышляет о том, как использовать сделанные им открытия в медицине — скажем, убивать паразитов, подавая им не вовремя навигационные сигналы. Кроме того, у него возникло множество новых вопросов. Когда я в последний раз беседовал с Сухдео, он работал уже с другой трематодой, которая первые стадии своего развития тоже проходит в улитке, но, покидая первого хозяина, ищет не овцу, а рыбу. Она цепляется за хвост проплывающей мимо рыбины и вбуравливается в ее плоть. Затем прямым ходом, прямо сквозь мускулы, пробирается в голову рыбы и устраивается внутри глазного хрусталика.

— Похоже, что все прежние представления людей о паразитах неверны, так что мы начинаем с нуля, — сказал мне Сухдео.

Сухдео заслужил уважение коллег-паразитологов. Он показал, что поведение паразитов преследует определенную цель, когда они прокладывают себе путь в уникальной экологической системе, существующей внутри тела хозяина, и что правила, которым они подчиняются, можно понять. Недавно он даже получил премию за свою работу. Показывая соответствующий сертификат гостям, он всегда смотрит на него с искренним изумлением.

— Когда мне это дали, я спросил себя: «За что я это получаю? Ведь столько лет я был в "черном списке"».

Забавно, но в голосе Сухдео, рассказывающем о временах, когда его высмеивали и не принимали всерьез, звучат нотки ностальгии. Однажды он послал статью в журнал о поведении животных. Статья была отвергнута. Когда он спросил редактора почему, тот перечитал статью и принял ее со словами: «Мне и в голову не приходило, что у паразитов может быть поведение. Пожалуйста, простите мой позвоночный шовинизм». Давний научный руководитель Сухдео был не единственным паразитологом, считавшим, что тот совершает серьезную ошибку.

— На одной встрече, когда я начал говорить, что при рассмотрении паразитов мы должны пользоваться экологическими концепциями, один старый паразитолог встал и крикнул на весь зал, брызгая слюной: «Ересь!» Я — еретик!

Это слово вызвало у Сухдео улыбку, и в этот момент его эспаньолка показалась мне положительно дьявольской. А ученый продолжил:

— Это была высшая точка моей карьеры!

• • •

Добравшись до места своего постоянного обитания, паразит, тем не менее, не может сидеть сложа руки и наслаждаться жизнью. Во-первых, ему необходимо средство, при помощи которого он будет удерживаться в своем новом доме. Взрослая печеночная двуустка способна жить только в печени; поместите ее в сердце или легкое, и она погибнет. Для каждого места или органа в теле, где приходится жить паразитам, эволюция придумала средство, которое позволяет им там удерживаться. К примеру, паразитические веслоногие рачки живут в теле рыбы в самых разных местах. Есть рачки, которые живут в глазу гренландской акулы. Есть рачки, которые живут на чешуе акулы-мако, и есть те, что живут на ее же жаберных дугах. Есть рачки, живущие в носу синей акулы. А есть рачки, которые внедряются в бок рыбы-пилы и забивают ее сердце.

Внешне все эти рачки так сильно отличаются друг от друга, что только специалист сможет увидеть их сходство и понять, что они произошли от общего предка. И они не дегенерировали, вовсе нет! Рачки изобрели для себя странные формы, позволяющие надежно удерживаться в выбранной ими нише. Ведь стоит рачку потерять опору, и его сразу ждет гибель. Чешуя каждого вида акул имеет свою неповторимую форму, и ноги рачков, обитающих на каком-то конкретном виде, идеально приспособлены к форме его чешуек и плотно обхватывают их. Рачок и чешуйка подходят друг к другу, как ключ и замок. Рачок, живущий на гренландской акуле, превратил одну из своих ног в грибообразный якорь, который он погружает в студенистое вещество глаза.

Даже для ленточных червей, уютно устроившихся в кишечнике, оставаться на месте — непростая задача. Питаясь, эти черви растут весьма быстро: за две недели они увеличиваются в размерах в 1,8 млн раз. Они не могут питаться так, как это делает большинство животных, — у них нет ни рта, ни кишечника. Пищеварение протекает не внутри их тел, а скорее снаружи; кожа таких червей состоит из миллионов нежных, наполненных кровью столбчатых пупырышков, способных поглощать питательные вещества. Заметим, что кишки хозяина выстланы почти точно такими же пупырышками. Можно сказать, что ленточный червь не лишен пищеварительного тракта, а скорее представляет собой вывернутую наизнанку кишку.

Ленточные черви живут в пульсирующем потоке полупереваренной пищи, крови и желчи, гонимых бесконечными волнами кишечной перистальтики. Если они ничего не будут предпринимать, перистальтика просто вынесет их из тела хозяина. Некоторые виды ленточных червей прикрепляются к кишкам при помощи крючков и присосок на головах, а другие непрерывно скользят навстречу пище. Когда мы едим, наш кишечник сразу же реагирует на это волнообразными сокращениями (перистальтикой), на которые эти неприкрепленные черви отвечают тем, что начинают плыть против течения. Они добираются до входящей пищи и плывут до тех пор, пока не достигнут максимальной ее концентрации. Затем начинают впитывать пищу через кожу, но, пока они едят, пищу продолжает сносить вниз по пищеварительному тракту, и какое-то время черви продвигаются вместе со своей подвижной трапезой; при этом они постоянно чувствуют перистальтику хозяина и следят, насколько далеко их успело унести. Почувствовав, что сместились слишком далеко вниз по течению, они прекращают есть и вновь плывут вверх. По мере того как ленточный червь вырастает до своей невероятной длины, такое плавание вверх по течению становится все сложнее. Проблема в том, что перистальтика неравномерна: на одном участке кишечник может сжиматься и растягиваться очень энергично, на другом — почти не двигаться. Ленточные черви каким-то образом распознают эти изменения и отзываются на них. Червь может заставить разные участки своего тела плыть с разной скоростью.

Кишечник служит домом также для анкилостом — паразитов, которые во время еды ведут гораздо более рискованную игру. Анкилостомы начинают свою жизнь во влажной почве, где вылупляются из яиц и вырастают в крохотных личинок. Они могут попасть в тело человека двумя путями — простым и замысловатым. Если человек проглотит личинку, она отправляется прямиком в кишечник. Но анкилостомы, как и шистосомы, способны вбуравливаться в кожу и проникать в капилляры. В этом случае они плывут по венам к сердцу и легким. При кашле хозяина их выносит в горло, откуда они уже могут двигаться вниз по пищеводу. Попав в кишечник, анкилостома вырастает во взрослое животное длиной в полдюйма. В отличие от ленточных червей, у анкилостом есть рот — мощный рот, окруженный кинжальными зубами и прикрепленный к мощному, выстеленному мышцами пищеводу. Кроме того, в отличие от ленточных червей, анкилостому интересует не поток полупереваренной пищи, протекающий по кишечнику, а сам кишечник. Паразит вонзает свои зубы в стенку кишечника, разрывая плоть. Паразитологи все еще спорят, пьет ли он кровь хозяина или заглатывает куски кишечной ткани. В любом случае через некоторое время он отцепляется от стенки и плывет кормиться к другому участку стенки кишечника.

Когда анкилостома отрывает и заглатывает кусок стенки кишечника, кровь вокруг начинает свертываться. Вообще, каждый раз, когда в теле рвется кровеносный сосуд, в него попадают молекулы окружающих тканей. Некоторые из этих молекул соединяются с веществами в составе самой крови. Эти вещества запускают целый каскад реакций с другими факторами свертывания крови и в конце концов активируют специальные клетки — тромбоциты. Тромбоциты во множестве собираются к ране и слипаются, а каскад реакций создает вокруг сгустка тромбоцитов настоящую волокнистую сеть. Формируется твердый тромб, который, собственно, и останавливает кровотечение. Для анкилостомы свертывание крови может означать голод — ведь кровеносные сосуды во рту паразита становятся твердыми.

Паразит отвечает на это с изощренностью, о которой современные биотехнологи могут только мечтать. Он вырабатывает собственные молекулы такой формы, которые могут соединяться с другими элементами при свертывании крови. Нейтрализуя их, анкилостома тем самым не дает тромбоцитам слипаться и обеспечивает свободный приток крови себе в рот. Когда паразит заканчивает есть в одном месте и перемещается к другому, кровеносные сосуды на прежнем месте получают возможность восстановиться, а кровь — свернуться. Если бы паразит вместо этого выпускал в кровь какой-нибудь грубый антикоагулянт, хозяин превратился бы в гемофилика, быстро истек бы кровью и умер, лишив таким образом паразита пищи. Одна компания по разработке биотехнологий выделила эти молекулы и теперь пытается создать на их основе лекарство, препятствующее свертыванию крови.

• • •

Некоторым паразитам недостаточно только добраться до своего нового места обитания. Прежде чем начать есть и размножаться, они должны выстроить себе дом, используя в качестве строительного материала ткани хозяина.

Plasmodium, паразит, вызывающий малярию, попадает в кровеносный сосуд при укусе комара и примерно неделю живет в клетке печени. Затем он выходит из печени и вновь попадает в кровеносное русло. Он катится и скользит по сосудам в поисках своего следующего дома — красной кровяной клетки, эритроцита. Именно там, в эритроците, плазмодий может питаться гемоглобином — молекулами, которые удерживают кислород и позволяют эритроцитам переносить его от легких к органам. Проглотив большую часть гемоглобина в клетке, плазмодий получает достаточно энергии, чтобы разделиться на шестнадцать новых копий самого себя. Через два дня стайка новых паразитов разрывает эритроцит и выходит на поиски новых клеток, которые можно оккупировать.

Во многих отношениях эритроциты являются не слишком подходящим местом для жизни. Строго говоря, это даже не клетки, а тельца. Все настоящие клетки несут в ядре гены и удваивают свою ДНК, превращаясь из одной клетки в две. Эритроциты же рождаются из других клеток, живущих в глубине наших костей. Эти стволовые клетки, как их называют, при делении принимают вид различных компонентов крови, таких как лейкоциты, тромбоциты и эритроциты. Но если другие клетки получают при рождении законную долю ДНК и протеинов, то в эритроцитах ДНК нет совсем. Их работа проста. В легких они захватывают кислород и связывают его молекулами гемоглобина. Поскольку кислород — мощный окислитель, легко вступающий в химические реакции и способный повредить другие молекулы, гемоглобин буквально окружает его и сковывает своими четырьмя связями. После этого эритроцит покидает легкие и движется по телу, в какой-то момент высвобождая запасенный кислород, который должен помочь телу сжигать топливо и получать энергию. Эти клетки — всего лишь емкости для транспортировки кислорода, гоняемые по телу сокращениями сердечной мышцы. Если поместить под микроскоп белые кровяные тельца — лейкоциты, они выпустят ложноножки и начнут двигаться. Эритроциты же будут просто лежать.

Выполняя такую простую задачу, эритроциты практически не нуждаются в обмене со средой. Это означает, что в них почти нет протеинов, необходимых для выработки энергии. Кроме того, им не нужно сжигать топливо и избавляться от отходов.

Настоящие клетки всасывают питательные вещества (топливо) и избавляются от отходов при помощи замысловатой системы канальцев и пузырьков, способных проводить различные молекулы сквозь ее внешнюю мембрану. У эритроцитов практически нет подобных средств — только пара канальцев для воды и других необходимых веществ. Дело в том, что кислород и двуокись углерода (углекислый газ) способны просачиваться сквозь мембраны этих клеток без посторонней помощи. И если у других клеток есть сложная внутренняя решетка, помогающая им всегда оставаться жесткими и упругими, то эритроциты в клеточном цирке выступают в амплуа акробатов. Каждый из них за время жизни проходит по сосудам нашего тела пятьсот километров, терпя толчки и удары соседних клеток в потоке крови; они то и дело врезаются в стенки сосудов и протискиваются сквозь крошечные капилляры. В этих мельчайших сосудах эритроциты выстраиваются в очередь и движутся один за другим, сжимаясь впятеро по сравнению с обычным своим диаметром, но, стоит им выйти в более крупный сосуд, и они вновь расправляются до обычного размера.

Чтобы выдерживать такое обращение, в эритроцитах под мембраной имеется сеточка из протеинов, напоминающая авоську. И каждая протеиновая нить в этой авоське, помимо прочего, сложена гармошкой, что позволяет ей растягиваться и сжиматься в ответ на давление с любой стороны. Но эритроцит, каким бы пластичным он ни был, не может выдерживать такое обращение до бесконечности. Со временем его мембрана становится жесткой, ему труднее становится протискиваться через капилляры. Функция контроля за состоянием крови, за тем, чтобы ее клетки всегда были молодыми и полными жизни, возложена на селезенку. Когда эритроциты проходят через селезенку, она тщательно их проверяет. Она способна распознать признаки старости на поверхности эритроцита, как мы видим морщины на лице. Только молодые эритроциты выходят из селезенки и продолжают свой путь; остальные же уничтожаются.

Несмотря на все недостатки эритроцита, плазмодий выбирает для себя именно этот странный пустой дом. Паразит не умеет плавать, но может скользить вдоль стенок сосуда. Для этого он цепляется крючками за стенку и ведет крючки по всему телу от переднего конца к заднему, отцепляет их там и выпускает на переднем конце новые крючки; получается что-то вроде клетки на гусеничном ходу. На переднем конце паразита имеются сенсоры, распознающие только молодые эритроциты: они реагируют на определенные протеины на его поверхности. Выбрав клетку, плазмодий цепляется за нее и перекатывается к ее переднему концу, готовясь проникнуть внутрь.

Головка паразита окружена несколькими полостями, в совокупности напоминающими барабан револьвера. Из этих полостей на эритроцит буквально за несколько секунд обрушивается целый вал молекул. Некоторые из них помогают паразиту раздвинуть мембранный скелет и проложить себе путь внутрь клетки. Те же крючки, при помощи которых плазмодий прежде передвигался по стенке сосуда, теперь впиваются в края отверстия и втаскивают паразита внутрь. При этом он выбрасывает наружу очередь из молекул, которые затем соединяются друг с другом и образуют вокруг паразита, проникающего внутрь клетки, защитный покров. Через пятнадцать секунд после начала атаки задний конец плазмодия исчезает в отверстии, а упругая сетка под мембраной эритроцита сжимается вновь, запечатывая проделанное отверстие.

Внутри эритроцита паразит чувствует себя как мышь на зерновом складе. Внутренняя часть любого эритроцита на 95 % состоит из гемоглобина. У плазмодия с одной стороны имеется своеобразный рот — отверстие, которое может распахиваться, а вместе с ним раскрывается внешняя мембрана пищеварительного пузырька — вакуоли. На мгновение внутренность паразита вступает в контакт с содержимым эритроцита. Небольшое количество гемоглобина проникает в распахнутую «пасть», после чего она захлопывается. Гемоглобин оказывается в пищеварительном пузырьке паразита, где у него имеются молекулярные «скальпели», предназначенные как раз для расщепления молекул гемоглобина. Плазмодий делает несколько последовательных «разрезов», постепенно отделяя скрученные концы молекулы и разбирая ее на более мелкие части и захватывая энергию, содержавшуюся в этих связях. Ядром молекулы гемоглобина является сильно заряженное богатое железом соединение, ядовитое для паразита; встроившись в мембрану плазмодия, оно нарушает своим зарядом нормальное прохождение других молекул внутрь и наружу. Но плазмодий «знает», как можно нейтрализовать токсичное сердце любимой еды. Он соединяет некоторые обломки в длинную нейтральную молекулу, известную как гемозоин. Оставшаяся часть соединения подвергается дальнейшему действию энзимов паразита, в результате чего ее заряд уменьшается, и она уже не может проникать через мембрану.

Однако плазмодий живет не одним только гемоглобином. Для построения молекулярных скальпелей ему нужны аминокислоты. Кроме того, те же аминокислоты необходимы ему для размножения — простого деления на шестнадцать новых копий. За два дня уровень метаболизма в зараженной клетке повышается в 350 раз: паразиту нужно строить новые протеины и избавляться от отходов, выработанных за время роста. Если бы плазмодий инфицировал настоящую клетку, он просто воспользовался бы для этого биохимическими возможностями хозяина, но в эритроците ему приходится сооружать всю систему с нуля. Другими словами, плазмодию приходится перестраивать красные кровяные тельца и превращать их в настоящие клетки. Из своего пищеварительного пузырька он выпускает спутанный клубок трубочек, которые достигают внешней мембраны эритроцита. Остается неясным, протыкают ли трубки плазмодия мембрану или проходят сквозь существующие в ней канальцы, но после этой операции инфицированный паразитом эритроцит получает способность всасывать в себя «строительные материалы», необходимые плазмодию для роста.

Поверхность эритроцита оказывается пронизанной канальцами и трубочками и начинает терять эластичность. Это могло бы стать для паразита началом конца: ведь стоит селезенке обнаружить, что клетка изменилась, что она уже не молода и не упруга, и клетка будет уничтожена вместе с угнездившимися внутри паразитами. Поэтому, попадая внутрь эритроцита, плазмодий сразу же высвобождает протеины, которые по трубочкам доставляются к внутренней стороне клеточной мембраны. Эти молекулы относятся к обычному классу протеинов, которые можно обнаружить в любом организме на Земле. Известные как шапероны, они помогают другим протеинам держать форму, сжиматься и расправляться правильным образом даже под действием тепла или кислоты. В данном случае шапероны, похоже, защищают эритроцит от самого паразита. Они помогают клеточному скелету растягиваться и вновь сжиматься, несмотря на помехи паразитных конструкций.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.