IX. Плесневый бульон

[22]

Большинство крупных научных открытий сделано в результате продуманных опытов, но отчасти и благодаря везению. Пастеру, человеку на редкость волевому, который добивался истины при помощи логических рассуждений и опытов, иногда помогала и судьба. Он взялся за решение случайных частных проблем, и они привели его к обобщениям. Если бы его не назначили профессором в Лилль, если бы местные винокуры и пивовары не обратились к нему за советом, возможно, он и не заинтересовался бы процессом брожения; но он был гением и сделал бы другое открытие. Флеминг издавна искал такое вещество, которое уничтожало бы патогенные микробы, не вредя клеткам больного. Это магическое вещество случайно залетело на его рабочий стол. Но он бы не обратил внимания на незнакомого посетителя, если бы не ждал его пятнадцать лет.

Снова, как в начале своей научной деятельности, он составил опись имевшихся в распоряжении медиков средств борьбы против инфекций. Они были недостаточными, но он не отчаивался. «Теперь, — писал он, — видимо, едва ли удастся найти антисептик, который убивал бы все бактерии в кровеносном русле, но остается некоторая надежда создать такие химические вещества, которые будут избирательно действовать на определенные бактерии и убивать их в крови, оставляя интактными другие патогенные микробы...»

Он изучал новый антисептик — меркурохром, убивавший стрептококки, но опять же при концентрации, которую не мог вынести человеческий организм. Не попробовать ли вводить в кровь этот препарат в более слабых дозах, размышлял Флеминг, может быть, тогда удастся найти концентрацию, при которой не будут уничтожаться ни клетки человеческого организма, ни стрептококки, но эти последние станут менее стойкими и более чувствительными к действию фагоцитов.

В маленькой лаборатории Флеминга было все так же тесно и темно... Повсюду стояли культуры, но Флеминг, несмотря на внешний беспорядок, моментально находил ту, которая была ему нужна. Дверь его лаборатории почти всегда была открыта, и если кому-нибудь из молодых исследователей необходим был тот или иной микроб или какой-нибудь инструмент, его просьба немедленно удовлетворялась. Флеминг, не вставая протягивал руку, брал требуемую культуру, отдавал ее и тут же, обычно не говоря ни слова, вновь принимался за работу. Когда в комнатушке становилось душно, он открывал окно, выходившее на Пред-стрит.

В 1928 году Флеминг согласился написать статью о стафилококках для большого сборника «System of Bacteriology», выпускаемого медицинским научно-исследовательским советом. Незадолго до этого коллега Флеминга, Мелвин Прайс (ныне профессор Прайс), работая с ним, изучал инволюционные формы, «мутации» этих микробов. Флеминг любил подчеркнуть заслуги начинающих ученых и хотел в своей статье назвать имя Прайса. Но тот, не закончив своих исследований, ушел из отделения Райта. Как добросовестный ученый, он не желал сообщать полученные результаты до того, как проверит их еще раз, а на новой службе он не имел возможности сделать это быстро. Флемингу пришлось поэтому повторить работу Прайса и заняться исследованием многочисленных колоний стафилококков. Для наблюдения под микроскопом этих колоний, которые культивировались на агаре в чашках Петри, приходилось снимать крышки и довольно долго держать их открытыми, что было связано с опасностью загрязнения.

Прайс навестил Флеминга в его лаборатории. Он застал его, как всегда окруженного многочисленными чашками. Осторожный шотландец не любил расставаться со своими культурами, пока не убедится, что они не дадут ему ничего нового. Его часто высмеивали за беспорядок в лаборатории. Но Флеминг доказал, что беспорядок может быть плодотворным. Он в ворчливо-шутливом тоне упрекнул Прайса за то, что вынужден из-за него вновь проделывать трудоемкую работу, и, разговаривая, снял крышки с нескольких старых культур. Многие из них оказались испорчены плесенью. Вполне обычное явление. «Как только вы открываете чашку с культурой, вас ждут неприятности, — говорил Флеминг. — Обязательно что-нибудь попадет из воздуха». Вдруг он замолк и, рассматривая что-то, сказал безразличным тоном: «Thatisfunny... Это очень странно». На этом агаре, как и на многих других, выросла плесень, но здесь колонии стафилококков вокруг плесени растворились и вместо желтой мутной массы виднелись капли, напоминавшие росу.

Прайс не раз наблюдал старые колонии микробов, растворившиеся по той или иной причине. Он решил, что плесень, несомненно, выделяла какие-то смертоносные для стафилококков кислоты. Опять-таки обычное явление. Но, видя, с каким живым интересом Флеминг отнесся к этому явлению, Прайс сказал: «Точно так же вы открыли лизоцим». Флеминг ничего не ответил. Он снял платиновой петлей немного плесени и положил ее в пробирку с бульоном. Из разросшейся в бульоне культуры он взял кусочек площадью примерно в квадратный миллиметр. Он явно хотел сделать все, чтобы сохранить штамм этой таинственной плесени.

«Меня поразило, — рассказывает Прайс, — что он не ограничился наблюдениями, а тотчас же принялся действовать. Многие, обнаружив какое-нибудь явление, чувствуют, что оно может быть значительным, но лишь удивляются и вскоре забывают о нем. Флеминг был не таков. Помню другой случай, когда я еще работал с ним. Мне никак не удавалось получить одну культуру, а он уговаривал меня, что надо извлекать пользу из неудач и ошибок. Это характерно для его отношения к жизни».

Флеминг отставил в сторону эту чашку Петри и свято хранил ее до самой своей смерти. Он показал ее другому коллеге: «Посмотрите, это любопытно. Такие вещи мне нравятся; это может оказаться интересным». Коллега исследовал чашку и, возвращая ее, сказал из вежливости: «Да, очень любопытно». На Флеминга не подействовало это равнодушие, он временно отложил работу над стафилококками и целиком посвятил себя изучению необычайной плесени.

Что такое плесень? Это крошечный грибок, он бывает зеленым, коричневым, желтым или черным и вырастает в сырых чуланах или на старой обуви. Эти растительные организмы еще меньше красных кровяных шариков и размножаются при помощи спор, которые находятся в воздухе. Когда одна из этих спор попадает в благоприятную среду, она прорастает, образует набухания, затем посылает во все стороны свои разветвления и превращается в сплошную войлочную массу.

Флеминг пересадил несколько спор в чашку с агаром и оставил их прорастать на четыре или пять дней при комнатной температуре. Вскоре появилась плесень, подобная первоначальной. Флеминг засеял тот же агар разными бактериями, расположив их отдельными полосками, лучами, расходящимися от плесени. Подержав культуру какое-то время в термостате, он обнаружил, что некоторые микробы выдержали соседство грибка, в то время как рост других начинался на значительном расстоянии от плесени. Плесень оказалась губительной для стрептококков, стафилококков, дифтерийных палочек и бациллы сибирской язвы; на тифозную палочку она не действовала.

Открытие становилось необычайно интересным. В отличие от лизоцима, который был эффективен в основном против безвредных микробов, плесень, видимо, выделяла вещество, которое останавливало рост возбудителей некоторых самых опасных заболеваний. Значит, она могла стать могучим терапевтическим оружием. «Мы обнаружили плесень, которая, может быть, принесет какую-нибудь пользу», — говорил Флеминг. Он вырастил свой «пенициллиум» в большом сосуде с питательным бульоном. Поверхность покрылась толстой войлочной гофрированной массой. Сперва она была белой, потом стала зеленой и, наконец, почернела. Вначале бульон оставался прозрачным. Через несколько дней он приобрел очень интенсивный желтый цвет. Надо было узнать, обладает ли и эта жидкость бактерицидными свойствами плесени.

Разработанный еще в 1922 году метод исследования лизоцима великолепно подходил для данного случая. На чашке с агаром Флеминг вырезал желобок и заполнил его желтой жидкостью, затем засеял различные микробы (под прямым углом к желобку) полосками, доходившими до краев чашки. Жидкость оказалась такой же активной, как и плесень. Разрушались те же микробы. Значит, жидкость содержала то же бактерицидное (или бактериостатичное) вещество, которое выделяла плесень. Какова же была его сила? Флеминг испробовал действие растворов, разведенных в двадцать, сорок, двести и пятьсот раз. Последний раствор все еще подавлял рост стафилококков. Таинственное вещество, находившееся в золотистой жидкости, обладало, казалось, необычайной активностью. У Флеминга тогда не было возможности установить, что полезного вещества в бульоне приходилось не более одного грамма на тонну. Даже морская вода содержит больше золота.

Теперь следовало определить вид плесени. Есть тысячи ее разновидностей. Познания Флеминга в микологии (наука о грибах) были весьма поверхностны. Он взялся за книги и выяснил, что это был «пенициллиум хризогенум» (penicillium chrysogenum). В то время К. Дж. Ла Туш, молодой ирландский миколог, работал в Сент-Мэри вместе с Фрименом, изучая астму. Фримен пригласил его, так как один голландский ученый утверждал, что многие случаи астмы у людей, живущих в сырых помещениях, вызваны плесенью. Ла Туш был человек очень впечатлительный и не ужился в неспокойной атмосфере, господствовавшей в отделении Райта. Но все же он успел убедить своих коллег в важной роли плесени. Товарищи ласково называли его Old Mouldy (Старая Плесень).

Флеминг показал свой грибок Ла Тушу, тот исследовал его и решил, что это «пенициллиум рубрум» (penicillium rubrum). Бактериолог поверил специалисту и в своем первом сообщении назвал эту плесень так, как сказал ему Ла Туш. Два года спустя знаменитый американский миколог Том определил, что это «пенициллиум нотатум» (penicillium notatum), разновидность, близкая к «пенициллиум хризогенум», за который Флеминг и принял эту плесень. Ла Туш написал очень милое письмо, где он просил прощения у Флеминга за то, что ввел его в заблуждение. Из книги Тома Флеминг узнал, что «пенициллиум нотатум» был впервые найден шведским фармакологом Вестлингом на сгнившем иссопе[23]. «Пресвитерианцу» Флемингу вспомнился 51 псалом. «Purge me with hyssop and I shall be cleansed»[24] — первое упоминание о пенициллине.

Опыты по изучению бактерицидного действия этой жидкости убедили Флеминга, что он столкнулся с явлением антибиоза. Простейший живой организм — плесень — выделял такое вещество, которое убивало другие живые организмы — микробы. Мирное сосуществование этих двух видов невозможно.

Мир так и устроен, что все живые существа в борьбе за существование превращаются в смертельных врагов. Каждый из них отвоевывает для себя пищу, воздух, пространство. Иногда они дополняют друг друга — один организм питается отбросами другого, и в таких случаях возможна совместная жизнь, или симбиоз. Часто бывает наоборот: присутствие одного организма губительно для другого. В 1889 году француз Вюильмен впервые употребил слово антибиоз и определил его так: «Когда два живых тела тесно соединяются и одно из них оказывает разрушительное действие на большую или меньшую часть другого, можно сказать, что происходит антибиоз».

Разительным примером этого явления служат патогенные микробы, которые в большом количестве попадают в воду и в землю. Большинство из них, к счастью, вскоре погибает, иначе ни люди, ни животные не могли бы существовать. Что же уничтожает эти микробы? В основном солнце, но также и воздействие других микробов, безвредных или даже полезных. Уже в старых греческих рукописях свидетельствуется о том, что некоторые эпидемические заболевания заглушают другие.

В своих рабочих тетрадях (Commonplace Books, находящиеся в Королевском хирургическом колледже) Листер 25 ноября 1871 года описал следующее явление: в стакане с мочой, оставленном открытым, оказалось множество бактерий, а также зернистые нити, в которых он узнал плесень. Заметив, что бактерии находились как будто бы в угнетенном состоянии, он провел ряд опытов, чтобы узнать, не превращается ли жидкость после разрастания в ней плесени в неблагоприятную среду для бактерий. Опыты не дали убедительных результатов, и он их прекратил. Но Листер отметил, что когда войлочная масса, которую он принимал за «пенициллиум глаукум» (penicillium glaucum), покрывала поверхность мочи, «микробы становились совершенно неподвижными и чахли»[25]. Он предположил, что это происходит от недостатка кислорода: пенициллиум поглощал кислород из бульона и, закрывая поверхность, прекращал доступ воздуха к микробам.

В 1877 году Пастер и Жубер заметили, что если вместе с бациллой сибирской язвы ввести в организм животного некоторые непатогенные бактерии, то заболевания не возникает. В этом случае также имеет место антагонизм, и бацилла сибирской язвы оказывается побежденной.

«У низших живых существ, — писал Пастер, — еще в большей степени, чем у высших представителей животного или растительного царства, жизнь убивает жизнь. Жидкость, зараженная организованным ферментом, или аэробами, препятствует развитию другого низшего организма...» И далее, отметив, что самая обычная бактерия, посеянная в моче вместе с бациллой сибирской язвы, не дает последней развиваться, Пастер добавляет: «Факт весьма замечательный, это же самое явление происходит в организме животных, наиболее восприимчивых к сибирской язве; выяснилась поразительная вещь: можно вводить животному сибиреязвенные бациллы в любом количестве, не вызывая заболевания; для этого достаточно добавить обычные бактерии в суспензию сибиреязвенной бациллы. Все эти факты, видимо, откроют большие терапевтические возможности».

В 1897 году лионский доктор Дюшен назвал свою диссертацию (ему подсказал эту тему профессор Габриэль Ру): «Новое в изучении жизненной конкуренции микроорганизмов. Антагонизм между плесенями и микробами». В заключение своей работы он писал: «Продолжив изучение фактов биологической конкуренции между плесенями и микробами, можно надеяться открыть новые факты, непосредственно применимые в терапии». Но и эти опыты не были продолжены.

Итак, антибиоз был известным явлением, но в 1928 году «климат» в научных кругах не был благоприятен для систематической исследовательской работы над этим вопросом. И даже наоборот. Все предыдущие опыты показали, что любое вещество, губительное для микробов, разрушало также и ткани человека. Казалось, это не подлежало сомнению. Раз вещество токсично для определенных живых клеток, почему же оно не будет столь же токсично для других клеток, таких же хрупких?

«Тот факт, что бактериальный антагонизм был известен, и хорошо известен, мешал, казалось, больше, чем помогал исследованию нового вида антибиоза», — писал Флеминг. Подобные явления не вызывали интереса; они не порождали никакой надежды на новую терапию. В отделении Райта, в частности, атмосфера была скорее враждебной. Патрон был убежден, что единственным способом помочь защитным силам организма оставалась иммунизация. Сам Флеминг рядом блестящих работ доказал, что все антисептики потерпели неудачу. Он нашел ранее не известную естественную защиту — лизоцим. Он попытался увеличить концентрацию этого вещества в крови. Это не удалось. Если не считать более крупных паразитов (трипаносом и спирохет), «магическая пуля», о которой мечтал Эрлих, оставалась по-прежнему неосуществимой мечтой. Райт имел полное право утверждать, как и в 1912 году, что «химиотерапия бактериальных заболеваний человека никогда не станет возможна...»

Но Флемингу несвойственна была предвзятость, и он увидел в непонятном действии своего бульона с плесенью луч надежды. Кто знает, а вдруг это и есть то вещество, которое он искал всю свою жизнь? И как ни был далек и слаб этот огонек, он решил постараться дойти до него. Ради этой работы он прекратил все свои остальные исследования.

И вот что он совершил.

X. Пенициллин

Таинственная плесень, занесенная с Пред-стрит, вырабатывала вещество, останавливавшее развитие некоторых патогенных микробов. Прежде всего надо было выяснить: обладают ли другие плесени тем же свойством? Друзья Флеминга помнят, как у него в тот период при виде предмета, покрывшегося плесенью, в глазах разгоралось любопытство, помнят, как он всех одолевал просьбами дать ему какую-нибудь старую позеленевшую обувь. Скульптор Дженнингс, член клуба Челси, вспоминает, как однажды Флеминг вдруг сказал окружавшим его художникам: «Друзья, если у кого-нибудь из вас есть заплесневелые туфли, мне бы очень хотелось, чтобы вы мне их подарили». Кто-то спросил, зачем они ему нужны. «Для одной моей лабораторной работы».

Опыты показали, что ни одна другая из исследованных Флемингом плесеней не выделяла антибактериального вещества. Значит, его «пенициллиум» все больше заслуживал внимания. Для продолжения исследований Флемингу требовалось большое количество плесневого бульона.

С некоторых пор с ним работал молодой ассистент Стюарт Краддок. Флеминг просил его помочь в работе над меркурохромом и выяснить, нельзя ли, вводя этот препарат маленькими дозами, не убивать, а лишь угнетать микробы и таким образом облегчать работу фагоцитам. «Флеминг мне сто раз повторял, что единственным истинным антисептиком будет такой, который приостановит размножение микробов, не разрушая ткани, — рассказывает Краддок. — В тот день, когда будет найдено такое вещество, добавлял он, совершенно преобразятся методы лечения инфекции». Это было лейтмотивом всей его жизни исследователя.

Вскоре Флеминг потребовал, чтобы Краддок немедленно прекратил исследования над меркурохромом и занялся производством плесневого бульона. Сначала они выращивали «пенициллиум» на мясном бульоне при температуре тридцать семь градусов. Но миколог Ла Туш сказал, что самая благоприятная для «пенициллиума» температура — двадцать градусов. В помещении, где работал Краддок, поставили большой черный термостат. Краддок делал посевы спор плесени в плоские бутыли, которые служили для приготовления вакцины, и на неделю ставил их в термостат. Таким образом, он ежедневно получал от двухсот до трехсот кубических сантиметров бульона с таинственным веществом. Этот бульон он пропускал через фильтр Зейца при помощи велосипедного насоса. Словом, пользовался совершенно кустарным методом.

Флеминг изучал культуры, выясняя, на какой день роста, при какой температуре и на какой питательной среде он получит наибольший эффект от действующего начала. Аппаратура, усовершенствованная им во времена работы над лизоцимом, давала возможность измерить активность и концентрацию культур. Он заметил, что если хранить бульон при температуре лаборатории, его бактерицидное свойство быстро исчезало. Значит, чудесное вещество было очень нестойким. Он обнаружил, что оно становилось более стойким, если щелочную реакцию бульона (рН9) приблизить к нейтральной (pH 6—8).

Наконец Флемингу удалось подвергнуть свой бульон испытанию, которое не мог выдержать ни один антисептик, а именно определению токсичности. К его великой радости, которую он, впрочем, не высказал, оказалось, что этот фильтрат, обладающий огромной антибактериальной силой, для животных, видимо, очень мало токсичен. Внутривенное введение кролику двадцати пяти кубических сантиметров этого вещества оказывало не более токсическое действие, чем введение такого же количества бульона. Полкубического сантиметра бульона, введенного в брюшную полость мыши, весом в двадцать граммов, не вызвали никаких симптомов интоксикации. Постоянное орошение больших участков кожи человека не сопровождалось симптомами отравления, и ежечасное орошение конъюнктивы глаза в течение всего дня даже не вызвало раздражения. In vitro это вещество, разведенное в шестьсот раз, задерживает рост стафилококков, но не нарушает функций лейкоцитов, так же как и обычный бульон.