По меньшей мере три предпосылки определяют возникновение этой отрасли.
Во-первых, люди путешествуют в космических кораблях и везут с собой обязательных бесплатных пассажиров — микробов — обитателей их кишечника, кожи рта и других полостей организма. Кабина корабля, замкнутое пространство, — своеобразная ампула, в которую помещены и герметически закрыты люди с микробами. Стерилизация человека невозможна хотя бы потому, что ряд микробов выполняет жизненно важные для организма функции — ферментативные, витаминообразующие и прочие, и расстаться с ними нам будет не просто тяжело — сегодня это абсолютно невозможно. Вместе с тем многие представители нормального микробного населения нашего тела, безусловно, носители зла — либо всегда, либо при определенных условиях. Например, стафилококки, стрептококки, кишечная палочка, возбудители газовой гангрены, вирусы. В условиях закупоренной «ампулы» — кабины — процессы циркуляции и удаления микробов будут иные, чем в обычных наземных условиях. Возникнут изменения в микробных ассоциациях воздуха, поверхностей в кабине и теле человека. Изменение привычных, индивидуальных для данного человека микробных сообществ может произойти также вследствие тесного контакта космонавтов между собой, опять же в герметизированном пространстве. Возникает ранее не существовавшая проблема заражения одного человека микробами, нормальными для другого. Но у первого они могут вызвать различные болезненные состояния. Отсутствие обычных для Земли процессов циркуляции микробов и очищения воздуха от них может привести к значительному накоплению в кабине и теле космонавтов отдельных нежелательных представителей микробов.
Недавно были опубликованы данные советских исследователей об условиях длительного — от 20 до 120 дней — обитания людей в герметических пространствах, имитирующих условия полета. Выяснилось, что в этих условиях значительно возрастает содержание микробов, в том числе и болезнетворных, как в окружающей среде, так и на теле испытуемого.
Таким образом, в условиях длительных космических полетов реально возможны изменения нормального микробного населения тела космонавтов и окружающего их пространства. Ожидаются изменения обычных микробных ассоциаций и чрезмерное накопление отдельных форм бактерий. По-видимому, микробы будут также изменять свои свойства в результате, например, мутаций, возникающих под влиянием ионизирующих излучений. Иммунологию волнует, какие виды микроорганизмов займут главенствующее положение в этих новых ассоциациях, какие типы внутри этих видов. И кто может явиться наиболее вероятным и частым болезнетворным агентом? Эти вопросы ставятся не для удовлетворения научной любознательности, ибо следующий, вытекающий из предыдущих вопрос: против каких возбудителей необходимо вакцинировать перед полетом?
Второе, что интересует космическую иммунологию: необходимость исследования действия факторов и условий длительного полета на невосприимчивость к возбудителям инфекций, в том числе и к представителям обычной микрофлоры тела человека. Люди в этих необычных условиях, помимо самого фактора герметизации, будут находиться под воздействием ряда новых и длительно действующих факторов: невесомость или искусственная гравитация, специальная диета и искусственная атмосфера, вынужденное ограничение подвижности, влияние космической радиации и др. И как поведёт себя иммунологическая защита при всех этих странностях, пока неизвестно. Вдруг все эти факторы врозь, а может, и купно окажутся настолько неблагоприятными, что защитные силы организма ослабнут? Да еще все это в сочетании с теми сдвигами в микрофлоре тела и кабины, о которых говорилось выше.
Основной путь решения этих вопросов — моделирование на Земле и изучение влияния необычностей космического полета на иммунитет. Надо выяснить, сколь эффективна будет вакцинация в этой ситуации. Вскрыть механизм действия этих условий на основные иммунные процессы. Космическая иммунология должна не только решить эти задачи, но и найти пути предотвращения возможных осложнений.
Третья проблема — почти фантастика. Но она не менее важна, а со временем может стать ведущей проблемой космической иммунологии. Речь идет о возможном столкновении человека с внеземными формами жизни, в частности с внеземными микроорганизмами. Отправляясь в космос, мы отправляемся почти в неведомое. Кто знает, что будет при очередном полете и особенно при первом залете куда-нибудь? Нас, иммунологов, интересуют больше встречи с микробами. Фантастов, может быть, больше — с разумными существами. Но встречи с микробами могут быть столь фееричны, необычны и фантастичны по своим результатам, что писатели-фантасты еще пожалеют об упущенных возможностях удивительных предположений. Неизвестные микробы могут помочь ликвидировать болезни, могут создать безумно чудных качеств вино, сделать человека светящимся в темноте. Это первое, что приходит в голову. А если поработать, то можно дойти до совершенно сногсшибательно заманчивых выдумок. А ведь в конце концов микробы наиболее вероятно будут первыми встретившимися нам аборигенами. Рано или поздно такое столкновение произойдет. Вопросы, возникающие в связи с этим, без фантастических предположений имеют самое тесное отношение к экзобиологии — науке о жизни за пределами нашей планеты. Иммунологию прежде всего интересует, что произойдет, когда встретятся землянин и совсем, совсем чужой микроб. Сумеет ли человеческий организм быть столь же невосприимчивым к чужим микробам, как и к своим, земным? Вот в чем вопрос.
Иммунитет как способ защиты организма возник вследствие эволюции жизни в конкретных условиях, земных форм жизни. Реакции иммунитета направлены на отторжение или нейтрализацию всего чужого, проникающего в организм, — вирусов, бактерий, животных клеток, тканей, белков. Но для того чтобы включились реакции иммунитета, посторонние тела (живые или мертвые) должны быть распознаны и признаны чужеродными. Первая задача защитных сил сказать: «свой или чужой». Любые клетки или их продукты принимаются за чужое и включают реакции иммунитета, если они несут генетически чужеродную информацию. Для этого они должны быть построены из эволюционно знакомых для иммунных механизмов молекул и признаки чужеродности должны быть записаны, так сказать, земным шрифтом. Степень универсальности иммунитета неизвестна. Если внеземные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности не несут химических группировок, позволяющих человеческим иммунным механизмам распознать их как чужеродных и они не будут распознаны и не включат защитные реакции, возможно безудержное размножение чужих микробов в крови и тканях человека. Что тогда?..
Еще раз вспомним Герберта Уэллса. «Война миров». Пришельцы с Марса погибают от невинных земных бактерий. Сегодня уэллсовская фантазия превращается в реальную научную проблему. Иммунология уже сейчас имеет настораживающие в этом отношении факты. Как говорится, иммунология уже «получила сигнал».
Нам уже абсолютно ясно: иммунитет стимулируется чужеродными веществами — антигенами. В настоящее время синтезированы очень большие молекулы полипептидов, состоящие из основных компонентов белка — аминокислот. При определенной величине и составе молекул эти искусственные полипептиды становятся антигенами. Но при одном условии. Они должны быть составлены из таких же в оптическом отношении аминокислот, из каких построено все живое на Земле. Из аминокислот, отклоняющих плоскость поляризованного света влево, из левовращающих изомеров. Правовращающие соединения имеют абсолютно то же химическое строение. Лишь одна группировка расположена под иным углом ко всей молекуле. И этого, оказывается, достаточно, чтобы сложное органическое вещество, составленное из таких правовращающих молекул, не воспринималось как чужое, не стимулировало иммунологических реакций! Земной организм, построенный на основе левовращающих соединений, не может распознать (или делает это несовершенно) чужеродное вещество, составленное из правовращающих аминокислот. Ясно первое, что уже нас волнует. Чужая жизнь, которая рознится от нашей всего лишь вращением плоскости поляризованного света. Всего лишь! Что, если микроорганизмы других миров построены на основе правовращающих соединений и наш иммунитет окажется бессильным перед ними?
Задачи космической иммунологии в этой области чрезвычайно трудны и интересны: моделирование возможных реакций млекопитающих на различные природные и искусственные высокополимерные соединения.
Ибо какова бы ни была форма внеземной жизни, она обязательно связана с высокополимерными соединениями. Изыскание путей стимуляции иммунитета по отношению к ряду необычных полимеров разного класса, изыскание путей превращения неантигенных соединений в антигены и иммунологические исследования объектов из космоса — вот этапы космической иммунологии в этой области. (Последний этап имеет свой подвопрос: изыскание объектов из космоса.)
В одной из предыдущих глав было рассказано о Жюле Борде, Николае Чистовиче и об их открытии. О том, что клетки или белки разных животных и человека отличаются друг от друга в антигенном отношении, что иммунная сыворотка против эритроцитов барана соединяется и склеивает только бараньи эритроциты и не взаимодействует ни с какими другими. Антитела против человеческих белков вызывают преципитацию (осаждение) только белков человека.
В другой главе, читая про Ландштейнера и Винера, вы познакомились с тем, что разные люди содержат в своих эритроцитах различные антигены. У одних А, у других В. Это сочетается с содержанием в тех же эритроцитах М или N фактора. Так же различны люди по содержанию в их клетках тех или иных вариантов резус-антигена. Если продолжить описание открытий эритроцитарных антигенов, начатое Ландштейнером, то необходимо перечислить целый ряд дат. После обнаружения антигенов системы Резус были открыты антигенные системы Лютеран, Келл и Льюис (1946 г.), Даффи (1950 г.), Кидд (1951 г.), Диего (1954 г.) и другие. Эти даты и эти системы — блестящее подтверждение пророчества Карла Ландштейнера.
Получая в 1930 году Нобелевскую премию, в своей торжественной речи по этому поводу Ландштейнер говорил, что открытие все новых и новых антигенов в клетках человеческих тканей будет продолжаться бесконечно, пока не станет очевидным, что двух тождественных в антигенном отношении людей нет.
Подтверждение и изучение антигенной индивидуальности каждого организма имеет большое теоретическое значение. Возможность выявлять эту индивидуальность с помощью иммунных сывороток — не меньшее практическое.
Необходимо, например, определить, кому принадлежат пятна крови: человеку или животному. Ясно, что криминалистике часто приходится решать такие задачи. Иногда эта задача — главный вопрос следствия. Решить ее можно только с помощью иммунных сывороток. Ничто другое не поможет различить кровь человека и, например, собаки. Микроскоп или биохимические методы здесь бессильны.
Судебные медики всегда имеют в арсенале своих средств набор иммунных сывороток: против белков человека, лошади, курицы, собаки, коровы, кошки и т.д.
Исследуемое пятно крови смывают. Раствор очищают от грязи: каких-нибудь соринок или частиц материала, на котором было пятно. А затем все просто — с этим раствором ставят реакции преципитации тем же «старым» методом, как это делал Николай Чистович. Делают наугад.
Используют весь набор иммунных сывороток. Чья сыворотка вызовет помутнение раствора — того и кровь. Это, так сказать, общая ситуация. Человек или курица? Человек или тигр? А бывает более узкий вопрос: который человек испачкал предмет кровью?
Нож испачкан кровью. Владельца ножа подозревают в убийстве. Кровь смывают с ножа. Делают раствор. Ставят реакции с иммунными сыворотками. Ответ: кровь человека. Владелец тоже говорит: «Да. Я порезал им палец». Опять ставят реакции, теперь уже с разными сыворотками человека. Ответ: кровь группы АВ, резус — отрицательна, имеется фактор М и т.д. Совпадает с кровью владельца ножа — значит правда: кровь на ноже его. К тому же у убитого тоже можно взять кровь таким же образом. Можно сравнить антигенный состав крови на ноже и крови убитого. Совершенно ясно, как много может дать это исследование следствию. Сколько напрасно подозреваемых, невинных людей может спасти в этой ситуации иммунология!
Или более курьезная задача. В Австралии существует закон, по которому сосиски должны быть только из говядины. Подмешивание более дешевых сортов мяса — например, свинины, кенгурятины — недопустимо. Изготовление и продажа таких сосисок карается законом. Вопрос ясен. Имея на вооружении иммунологию, такие обманы не страшны. Вернее, они возможны. Но кто решится при таком контроле?
Всякий прогресс, всякие новые достижения науки опасны для обманщиков. И хотя вспомнившийся мне случай не имеет отношения к иммунологии, он близок к курьезу с сосисками.
Американский физик Роберт Вуд известен, кроме своих трудов, открытий и изобретений, еще и неистощимой выдумкой и хитроумием.
Сфинкс в шляпе
Шло семнадцатое заседание клуба иммунологов. Как всегда, заседание вел организатор и постоянный председатель клуба Оганес Вагаршакович Бароян, действительный член Академии медицинских наук СССР, директор Института эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи Академии медицинских наук СССР. Это заседание было не совсем обычным. Нас посетил представитель Всемирной организации здравоохранения чешский иммунолог Зденек Трнка.
Бароян представил нам иностранного гостя. Зденек Трнка должен был сделать доклад о наиболее актуальных проблемах современной иммунологии. Прежде чем предоставить слово доктору Трнка, Оганес Вагаршакович рассказал, главным образом для него, историю нашего молодого клуба и некоторые принципы его возникновения и работы.
Мне сейчас трудно воспроизвести образную речь председателя клуба. Не потому, что я ее не помню, а потому, что в тот день я сам был особенно склонен к рассуждениям и размышлениям. И слова председателя интегрировали с моими размышлениями. Иногда соответствовали им, дополняя их и углубляя. Иногда рождали новые мысли, и тогда я, развивая их, менее внимательно слушал. Иногда я отказывался от своего прежнего суждения. Поэтому я наверняка спутаю, что слышал, а что домыслил сам.
Оганес Вагаршакович говорил о том, как важно общение ученых, как важно поделиться мыслями с понимающими твою работу людьми, как важно обсуждать, казалось бы, отвлеченные вещи, как важно «полировать» в беседе и споре «мозговые извилины».
А я думал о том, что научно-исследовательская работа в наши дни требует для своего проведения очень много условий — лабораторий, оборудования, хороших вивариев для содержания животных, квалифицированных помощников. Всего не перечислить. И для одних наиболее важным является одно, а для других другое. Иммунологи, занимающиеся проблемами трансплантации органов и тканей, не могут работать без чистолинейных животных. А биохимические исследования немыслимы без скоростных центрифуг и химически чистых реактивов. Астрономия невозможна без телескопов, а в геологии неизбежны экспедиции. Но иммунологу, биохимику, астроному, геологу необходимо иметь возможность уединяться со своими мыслями, необходимо иметь возможность и делиться ими. Делиться не только для того, чтобы о них узнали другие, ко чтобы апробировать их, послушать мнение друзей-коллег, усомниться или, наоборот, в еще большей мере увериться в чем-то.
Бароян говорил о том, что наш клуб возник в начале 1964 года, что основной девиз работы клуба — взаимный обмен экспериментальными фактами, мнениями, предположениями, идеями; обсуждение еще не законченных работ, коллективное обдумывание исследований «в ходу».
А я думал, что взаимный обмен мыслями и фактами действительно обогащает всех. Поэтому-то и выпускаются тысячи научных журналов, ежегодно проходят тысячи конференций, съездов, симпозиумов, совещаний в различных странах по самым разнообразным научным проблемам. Собираются и иммунологи.
Но все-таки конференции и съезды всегда несут отпечаток официальности, сковывающей непосредственный обмен мнениями. Нужны более непосредственные контакты, более непринужденные обсуждения. Ведь на конференцию, как правило, приносят уже законченное исследование. А важно было бы обсудить его среди специалистов во время экспериментирования, во время обдумывания, чтобы сделать как можно меньше ошибок, чтобы пойти максимально эффективными путями.
Наш председатель заговорил о том, что членами клуба являются молодые иммунологи, но незримо здесь присутствуют и «наши бессмертные». И я невольно подумал о ведущих советских иммунологах.
Григорий Васильевич Выгодчиков, действительный член Академии медицинских наук СССР, виднейший специалист в области иммунологии раневых инфекций, в число которых входят такие, как газовая гангрена, столбняк, гнойные инфекции. Решение проблемы создания иммунитета против этих инфекций в нашей стране связано с именем профессора Выгодчикова. Особенно большой вклад внес Григорий Васильевич в разработку стафилококкового анатоксина — препарата против гноеродных кокков.