Биологическая война. Введение в эпидемиологию искусственных эпидемических процессов и биологических поражений - Михаил Супотницкий

Первым обнаружил феноменальную способность возбудителя чумы быстро терять свою вирулентность при пересевах на искусственных питательных средах тот, кто его и открыл — швейцарский бактериолог А. Иерсен (1894). Это же явление, но применительно ко всем микроорганизмам, потенциальным агентам БО, имел в виду референт по гигиене при Германском военном министерстве, профессор Конрих (1932) в своем первом возражении против возможности создания БО.

Получив «высоковирулентные штаммы» в какой-то серии экспериментов, сотрудникам Исии приходилось решать другую, еще более сложную задачу — сохранять их высоковирулентными до момента проникновения в организм жертвы. И вот с решения этой задачи в технологической цепочке создания запасов БО «дешевое и мощное оружие» стало стремительно дорожать, а его «мощность» вызывать сомнения у «низших чинов» отряда. Возбудитель чумы, как следует из мемуаров Хироси Акияма (1958), утрачивал вирулентность в процессе хранения, при многократном посеве в культиваторах, при масштабировании процесса производства бактерий, и даже, при лиофиль-ном высушивании и применении в качестве агента БО.

Сегодня можно предложить объяснение этому феномену. Гены «факторов патогенности» семейства Yersinia находятся на хромосоме бактерии в виде отдельных кластеров из функционально связанных групп генов, отличающихся от большей части генома по нуклеотидному составу. Такие дискретные структуры называют «островами патогенности». У возбудителя чумы — это нестабильный участок протяженностью 102 т. п. о., включающий несколько самостоятельных регионов. Деления может захватить как весь участок, так и один из генов участка (Mecsas J., Strauss Е. J., 1996). Этот «остров патогенности» играет важную роль при паразитировании возбудителя чумы в своих первичных хозяевах — простейших обитателях почвы, тем и обеспечивается его стабильность в геноме микроорганизма. При культивировании на искусственных питательных средах положительное селективное давление на «остров патогенности» со стороны хозяина паразита отсутствует, и он быстро делетируется либо целиком, либо постепенно, отдельными генами, тогда «вирулентность» возбудителя чумы утрачивается постепенно («ступенчато»).

Нестабильность «острова патогенности» усиливается и в организме млекопитающего, но уже по другой причине. Возбудитель чумы, проникая в клетки белой крови, использует те же механизмы инвазии, что идля проникновения в почвенные простейшие. Однако фагоцитирующие клетки (макрофаги и нейтрофилы), в отличие от своих эволюционных предшественников, не являются свободноживущими организмами, а представляют собой часть иммунной системы более сложного организма и функционируют под ее управлением. Иммунная система распознает фагоциты, используемые возбудителем чумы для своего паразитирования, и уничтожает их через систему Т-клеточных ответов. Тем самым оказывается сильное отрицательное давление на «острова патогенности» в популяции возбудителя чумы, вызвавшего эпидемию болезни. Постепенно маловирулентные штаммы начинают преобладать в эпидемических цепочках. В конце каждой крупной эпидемии чумы от заболевших людей, как правило, высеваются маловирулентные штаммы возбудителя этой болезни. Сама же болезнь в конце эпидемии протекает легко и поддается лечению средствами, оказывающимися бесполезными на пике эпидемии. Возможно, этот механизм снижения вирулентности возбудителя чумы способствовал тому, что эпидемия легочной чумы в Маньчжурии 1910–1911 гг. внезапно оборвалась «сама» в феврале 1911 г., как раз тогда, когда уже всему медицинскому персоналу было ясно, что противоэпидемические мероприятия потерпели крах. Исии, конечно, об «островах патогенности» не знал, но Конрих интуитивно понимал, что существуют какие-то неизвестные ограничители вирулентности у возбудителей опасных инфекционных болезней, попавших за пределы среды своего естественного обитания. Следовательно, и второе его возражение против возможности создания БО («наличие вирулентности у микроорганизмов недостаточно, чтобы вызвать эпидемию» — см. «Критические взгляды на БО» в разд. 1.7), можно признать справедливым.

Исии же, исходя из эмпирических наблюдений и стереотипов представлений того времени об эпидемическом процессе, был вынужден постоянно повышать вирулентность штаммов возбудителя чумы пассажами на «бревнах» и экспериментальных животных. Возможно, ему удавалось получать и более вирулентные штаммы, чем тот, о котором пишут историки отряда, но и проблем у него становилось больше.

Пытаясь селекционировать возбудитель чумы по одному признаку — вирулентности для людей, он неизбежно попадал в еще одну ловушку, кстати, к тому времени уже хорошо известную селекционерам животных и растений. Русским ученым-эволюционистом И. И. Шмальгаузеном (1938) она была названа «платой за селекцию». Суть этого явления в следующем. Специализация в процессе направленного отбора одних признаков и свойств неизбежно, по причине существования отрицательных корреляций в системе целостного онтогенеза, сопряжена с ослаблением и ухудшением других. Ю. П. Алтухов (2003) иллюстрирует этот феномен на примере узкоспециализированных сортов пшеницы. Отобранные по признаку урожайности они оказались неустойчивыми к воздействиям внешней среды и потребовали массированных доз минеральных удобрений, а также ядохимикатов для борьбы с болезнями и вредителями. Сам того не желая, Исии добивался не только повышения вирулентности возбудителя чумы, но и потери им внутрипопуляционного генного разнообразия. Нетрудно представить, с какими проблемами, кроме внезапной и необъяснимой утери вирулентности штаммами возбудителей, подготовленных для бактериологической войны, он сталкивался в ходе своих экспериментов.

Попробуем экстраполировать хотя бы некоторые из них, опираясь на работу Ю. П. Алтухова (2003). Несомненно, новые «высоковирулентные штаммы» потребовали от японских бактериологов коррекции состава питательных сред в сторону увеличения количества входящих в их состав компонентов при постоянно снижающейся «урожайности» «производственного штамма». Резко снизилась жизнеспособность бактерий, увеличилась скорость их отмирания во время лиофильной сушки, при хранении и в аэрозоле. «Бичом» процесса наработки биомассы высоковирулентных микроорганизмов стала посторонняя непатогенная микрофлора, хорошо размножающаяся на «богатых» питательных средах.

Эти и другие проблемы заставляли японских военных бактериологов искать новые штаммы взамен «заселекционированных», посылать за ними специальные отряды в очаги чумы. Количество работы в отряде № 731 по поддержанию вирулентных штаммов микроорганизмов постоянно росло. Требовалось все больше «бревен», экспериментальных животных, научных сотрудников, лаборантов, низших специалистов, переводчиков, жандармов, дорогих питательных сред, электроэнергии, пара, кормов для животных, помещений для содержания животных, складов для кормов, работников для складов, продовольствия для работников и т. д. и т. п.