Свиной грипп, или Убыстрение времени

Ідея про те, що паразити еволюціонують у напрямку пом'якшення шкоди, яку завдають господарям, є одним із поширених місць сучасної екології та еволюційної біології. «Старі» інфекції щадять своїх господарів, а косять їхні популяції «нові» паразити, спеціалізовані на інших господарях і потраплені в непривичне для себе середовище. Паразит може навіть стати мутуалістом, партнером, необхідним для виживання свого господаря. Наприклад, наземна рослинність існує в значній мірі завдяки феномену мікоризи[i] — прояву мутуалізму грибів і рослин. Гіфи грибів буквально оплітають корені рослин, вросають у них. Гриби витягують з ґрунті необхідні для рослин мінеральні речовини краще, ніж самі рослини, і таким чином допомагають живленню коренів. З іншого боку, рослини синтезують органічні речовини, потрібні грибам, і «слухово» передають їх гіфам. Ймовірно, ця ідиллія виникла з відносин паразитизму, коли гіфи грибів просто експлуатували корені рослин!
Чому в результаті відбору відсіюються надмірно жорсткі інфекції? Знищуючи своє середовище проживання (популяції господаря), ці інфекції зникають самі. Ймовірно, відомі нам з античності та середньовіччя найжорстоковіші епідемії, що призводили до катастрофічної смертності людей (чума Фукидида, 430 р. до н. е., Афіни; морова язва Антоніна, 166 р., Рим; і навіть сама «чорна смерть», що скосила значну частину Європи у XIV столітті), підірвали самі себе через свою надмірну жорстокість. Проте й інші хвороби (сповна, чума, сифіліс, проказа), що хвилями розгорталися по людській популяції, з часом втрачали гостроту.
Якщо в житті не везе…
Схема, що показує стратегію паразита як компроміс між збереженням і знищенням господарів, неявно передбачає, що ступінь експлуатації всіх господарів паразитами залишається постійним. Строго кажучи, це не обов'язково. Паразити можуть зберігати життя деяких особин у популяції своїх господарів і безжалісно знищувати інших.
Для дуже багатьох паразитів характерно наявність двох різних сценаріїв перебігу ураження: активний інфекційний процес і персистенція (неруйнівне збереження паразита в господарі). Вірус може вбудуватися в клітинний геном і передаватися в ньому з покоління в покоління, а може зруйнувати клітину й викинути у середовище безліч нових вірусних частинок. Так, фінна (пухирчаста стадія) ехінокока (плоскої черв'я, кінцевим господарем якого є собаки та родичі їм хижаки) у тканинах людини або копитних може лежати, не завдаючи проміжному господареві особливої шкоди, а може почати безплідне розмноження, формуючи розростаючу «опухоль». Що визначає, чи піде паразит у наступ, чи сховається, берегучи здоров'я господаря?
У 1963 році в Радянському Союзі вийшов переклад книги канадського зоолога Фарлі Моуета «Не кричи: «Вовки!». Автор цієї чудово доброї та гостроумної книги був направлений до канадської тундри, щоб зареєструвати збиток, завданий стадам оленів полярними вовками. Змінилося й погляд Моуета на вовків у процесі самої роботи. Виявилося, що значну частину року вовки харчуються мишевидними гризунами. Навіть коли вовки нападають на стадо оленів, більшість тварин їм «не по зубах». Моует встановив, що серед дорослих оленів тих, яких вбивають вовки, зазвичай або старі (стерли зуби майже до самого кореня), або травмовані (мають краще чи гірше загоїжені переломи чи рани) і просто кишать паразитами. Книга Моуета стала одним із цеглин природоохоронної кампанії, яка висунула гасло «вовк — санітар лісу». І Моует, і його прихильники не врахували, що життєві цикли більшості паразитів, зареєстрованих у вбитих оленях, замикаються через посередництво вовків. Звісно, якби цих тварин не вбили вовки, їхні тіла з'їли б песики, росомахи чи інші хижаки, але все ж таки найчастіше саме вовки виконують цю функцію. Саме з їхніх екскрементів розсиплюються по траві яйця паразитів, які з часом будуть з'їдені наступними оленями. І дивно в цій ситуації не те, що деякі старі й хворі особини нашпиговані паразитичними черв'яками, а те, що більшість оленів від них практично не страждають.
Ще один приклад. Автор цього тексту у 80-х роках минулого століття займався терраріумістикою. Тоді багато видів змей, що надходили з природи, жили у неволі від пів року до двох років, а потім гинули від масового зараження паразитами. Колись довелося брати участь у розтині сітчатого пітона, поціленого у дикості й прожившого у зоопарку три роки (не так і погано). Здавалося, маса різноманітних паразитів, що заповнювали тіло змії, була порівнянна з вагою його власних тканин. Усі змії, поціловані в дикості, були заселені різноманітними паразитами, і всі вони практично не страждали. Після потрапляння у неволю паразитарні хвороби активізувалися й протягом певного часу переривали життя свого господаря. На щастя, зараз ситуація змінилася: з'явилися досить ефективні ліки, що дозволяють очистити змій від паразитофауни.
Що ж є сигналом для паразитів змії переходити до руйнівної стратегії свого розвитку? Зверніть увагу: змії є досить еволюційно старою групою, і їхні співмешканці-експлуататори добре пристосовані до своїх господарів. Можливо, такі «притерті» паразити здатні визначати, наскільки їхній господар цінний для своєї популяції? Молодих, здорових особин потрібно берегти. А що може стати сигналом того, що цей конкретний господар вже марний для своєї популяції? Тривалий стрес, що зсуває гормональний фон у патологічне русло. Старість, припинення репродуктивної функції. Ослаблення імунних атак на сплячих паразитів, якщо вже на то пішло…
Така стратегія паразитів призводить до того, що переважна частина популяції господаря заражена паразитами, але не втрачає від цього своєї конкурентоспроможності. Розсіювання достатньої кількості заражальних частинок забезпечується за рахунок невеликої долі організмів (хоча, можливо, майже всі особини в популяції доживуть до того сумного моменту, коли паразити перестануть берегти їхнє життя). А для самих господарів така стратегія паразитів веде до того, що лихо не приходить одне. Поки все йде як треба, внутрішні вороги організму не створюють особливих проблем. Але ось щось ламається. Гормональні потрясіння, послаблення імунітету пробуджує якусь із популяцій паразитів, схованих у глибинах господарського організму. Їхня активність лише погіршує ситуацію, і всі інші внутрішні експлуататори теж починають поспіхом відривати частину енергії господаря на власне розмноження. Покотилося… І хижак, що перервете таке життя, зробить для своєї жертви лише благодій.
Як ціле може призвати до порядку свою частину?
У двох попередніх пунктах ми обговорювали наслідки відбору паразитів, спрямованого на збереження життя їхніх господарів. Ми сплошь і рядом спостерігаємо прояв такого відбору. Але ми розуміємо в ньому далеко не все. Задумайтесь ось про що.
Відбору на здатність до зараження (що зсуває на схемі стратегію паразита «праворуч») працює на рівні організму (вірусної частинки чи іншої одиниці індивідуального відбору). Чим сильніше паразити експлуатують своїх господарів, тим ефективніше вони заражають нових господарів. Лінії (клони, генотипи, особини) паразитів, що експлуатують господарів сильніше за інших, будуть швидше розмножуватися і витісняти своїх менш безжалісних конкурентів.
Відбору на збереження популяцій господарів (що зсуває паразитів «ліворуч») має працювати на рівні популяцій і видів паразитів. Вигоду від цього відбору отримує група (популяція, вид тощо). Отже, ми розглядаємо два альтернативні пріоритети; один із них діє на індивідуальному рівні, інший — на груповому. До яких феноменів це може призводити?
Парадокс, про який я хочу розповісти, у екології називається «трагедією спільних пасовищ». У середньовічній Англії деякі ділянки землі перебували у приватній власності, а інші — у спільній. Коли спільні пасовища починали пустувати, навантаження на них не знижувалося, а зростало: кожен скотар поспішав урвати хоч щось із зникаючої спільної власності, і тим самим підірвав її остаточно. Потрібно пояснювати логіку таких дій мешканцям країни з колгоспним минулим? Але для повноти розуміння розглянемо іншу аналогію.
Ситуація №1. Ви — вкладник банку Х. Ви дізнаєесь, що у банку погані справи. Якщо вкладники почнуть забирати гроші, банк обанкрутує, а щоб він вижив, туди краще принести нові депозити. Загальний інтерес полягає в тому, щоб банк вижив; індивідуальний — у збереженні свого вкладу. Що ви зробите: понесете нові гроші в банк або заберете ті, що там лежать?
Ситуація №2. Ви — акціонер цього ж банку. Якщо банк виплатить дивіденди, він може обанкрутитися, якщо заощадить — виживе і принесе прибуток у майбутньому. За який варіант (платити чи не платити дивіденди) ви проголосуєте на зборах акціонерів? Якщо від рішення одиниці залежать лише її дії, як у першому прикладі, їй вигідно керуватися короткочасним егоїзмом.
Якщо від рішення одиниці залежать дії всієї сукупності, як у другому прикладі, відкривається можливість для прояву довгострокового, розважливого егоїзму. А у чому різниця між двома описаними ситуаціями? У другій діє вищий, надіндивідуальний рівень регуляції.
Отже, щоб у паразитів йшов ефективний відбору на збереження життєздатності господаря, на їхню активність повинні впливати якісь надіндивідуальні регуляторні системи. Що ми знаємо про їх існування? Ніщо або майже нічого. Дивно. Якщо наведені тут міркування вірні, то це ті механізми, завдяки яким ми живі…
Отже, де вони знаходяться? Автору це незрозуміло. Але численні добре зареєстровані прояви еволюції паразитів у напрямку зниження їхньої агресивності потребують пояснення.
Повільні та швидкі
Для опису стратегій паразитів недостатньо простого вибору: губити господаря чи ні. До числа інших важливих параметрів належить сам характер перебігу захворювання. Оскільки тема нашої розмови пов'язана з новою формою грипу, обмежимо подальше міркування вірусними інфекціями (те, про що ми говорили вище — пом'якшення тиску на господаря, — стосувалося й усіх інших паразитів, а не лише вірусів).
Наскільки динамічно розвиватиметься вірусна інфекція? Тут існують два стійких варіанти. Перший пов'язаний із появою в організмі вірусних частинок, які розпізнаються захисними системами організму і запускають ефективну імунну відповідь. Оскільки так, час розвитку популяції паразитів в одному господарі виявляється досить обмеженим. Віруси повинні за цей час розмножитися в такій кількості, якої вистачить для зараження нових господарів, які не мають імунітету.
Альтернативне «рішення» полягає в настільки прихованому перебігу інфекції, яке не викличе захисної реакції господаря. Наприклад, ВІЛ, збудник СНІДу, просто ховається у тих самих клітинах імунної системи, які борються з менш пристосованим паразитом. Подібну динаміку хвороби викликають не лише віруси, а й внутрішньоклітинні бактерії, а також приони — білкові молекули, що забезпечують інфекційний процес завдяки своїй зміненій просторовій структурі.
Не слід думати, що швидкі інфекції жорсткіші, ніж повільні. Повільні інфекції — той самий СНІД, наприклад, — можуть «дозволити собі» вбивати всіх господарів, відводячи їм достатньо часу для зараження нових.
Звісно, будь-яке порівняння трохи хромає, але для наочності розповсюдження швидкої інфекції можна порівняти з верховим лісним пожежним, що перестрибує з дерева на дерево, а повільні — з малопомітним низовим тлінням на торфовищі.
Чи виснажує поділ на швидких і повільних усі різноманіття вірусних збудників інфекції? Ні, їхнє різноманіття значно ширше через те, що людину можуть експлуатувати й паразити, пристосовані до інших господарів. «Чужі» паразити не завжди мають хороші засоби для передачі від людини до людини. Гриппу в цьому відношенні пощастило: ураження дихальних шляхів призводить до кашлю й насморку, що сприяють поширенню вірусу, а бешенство, наприклад, передається від людини до людини неефективно.
До чого може призвести потрапляння випадкового паразита до нового господаря? До загибелі паразита. До більш або менш обширної епідемії серед господарів, яка завершиться через недосконалість механізмів поширення у неспеціалізованого господаря. До еволюції паразита та його пристосування до господаря.
Вакцина проти поліомієліту, що застосовувалася у всьому світі в першій половині минулого століття, вирощувалася на культурі клітин макак-резус. На жаль, ця культура була заражена мавпячим вірусом sV40, здатним викликати новоутворення у лабораторних тварин. Зараз значна частина людства (за різними оцінками, від 15 до 45 %) заражена цим вірусом, який навчився ще й якось передаватися від людини до людини. До чого це призведе в майбутньому? Поживемо, побачимо. Ми ще не знаємо, які властивості нового вірусу будуть сприяти його передачі новим господарям, а отже, не знаємо, у якому напрямку піде його еволюція.
Давно чи не давно сформувалася зв'язок між ВІЛ і людиною? Вона набагато старша за наш вид і за спостережувану зараз форму цього нашого паразита. Примати еволюціонують у тісному взаємодії з ВІЛ-подібними вірусами вже десятки мільйонів років. Геноми нашої групи (від лемурів до людини) зберігають вбудовані послідовності таких вірусів. ВІЛ — це исконне захворювання нашої групи… Роль цих фрагментів для еволюції людини — окрема (і велика) тема для розмови. У будь-якому випадку можна припустити, що ВІЛ впливав на нашу еволюцію не лише сам по собі, а й через вплив на інших наших паразитів.
Отже, спеціалізуючіся на нашому виді інфекції можна розділити на швидкі і повільні. Це поділ вважає принципово важливим відомий російський епідеміолог (що здобув репутацію «єретика») Михайло Васильович Супотницький[ii]. Ми зараз використаємо й розвиватимемо його ідеї, що стосуються зв'язку стратегій паразитів із способом життя (а також популяційною структурою) їхніх господарів. За Супотницьким, яскравим представником збудників швидких інфекцій є ВНО (вірус натуральної оспи), а повільних — ВІЛ, вірус імунодефіциту людини.
Кожному суспільству — свої хвороби
Розглянемо, як поєднуються швидкі і повільні стратегії збудників інфекційних хвороб із різними типами популяційної структури людства. Супотницький у своїх працях розглядає лише два типи структури людських популяцій, але для нашого викладу правильніше виділити три. Архайне людство складалося з невеликих груп, розкиданих на значній території й рідко контактувалих між собою (але іноді обмінювалися брачними партнерами). Цивілізоване людство формує щільні численні групи з багатьма контактами між особинами й певними зв'язками з сусідніми групами. Нарешті, глобальне людство характеризується не лише формуванням численних і щільних груп, а й мобільністю окремих людей, здатних за лічені години переміщатися з одного боку земної кулі на інший.
У таблиці показано, як різні стратегії інфекцій поєднуються із різними типами популяційної структури людства. Одне з важливих обставин, відображених у таблиці, стосується ролі носіїв повільних інфекцій як шлюбу для проникнення в популяцію господарів швидких інфекцій. Клінічні спостереження за хворими на СНІД показують, що серйозні захворювання у них можуть викликати паразити, які абсолютно безпечні для людей із нормальним імунітетом. Опинившись у новому для себе середовищі, ці нові паразити потрапляють у умови, що сприяють їхній швидкій еволюції.

(клікабельно)
На основі міркувань, наведених у таблиці, можна запропонувати такий (гіпотетичний!) сценарій розвитку відносин нашого виду зі своїми паразитами — збудниками повільних і швидких інфекцій.
1. Наш вид виник у Африці близько двохсот тисяч років тому. Протягом більшої частини своєї історії він залишався африканським видом з відносно невисокою чисельністю. Ісконних швидких інфекцій, пристосованих до паразитування на нашому виді, не існувало. Зростання чисельності людських популяцій стримували «повільні» паразити, подібні до збудника СНІДу. Окремі популяції під їхнім впливом поступово вмирали, обмін брачними партнерами призводив до зараження сусідніх груп. Ті популяції, які заражалися «випадковими» інфекціями, могли загинути, але масового поширення таких хвороб не відбувалося.
2. У результаті еволюції спеціалізованих паразитів інших видів, що уражають імунодефіцитних через СНІД людей, виникає швидка інфекція, спрямована на наш вид, — оспа. Розповсюджуючись як пожежа, вона вирівнює носії ВІЛ і створює умови для більш швидкого зростання чисельності населення. На жаль, за цей зростання доводиться платити періодичними морями. Динаміка чисельності популяцій людей стає більш різкою. Зростання окремих популяцій сприяє ускладненню їхньої соціальної структури.
Можна чи не можна пов'язати «викидання» людства з Африки з новим етапом еволюції його інфекцій? Перша спроба колонізації Європи приблизно 115–135 тисяч років тому нічому не призвела. Наступна хвиля розселення почала поширюватися з Африки близько 85 тисяч років тому. Що змінилося тоді в Африці? На жаль, у розпорядженні автора немає даних, що дозволили б накласти реконструйовану епідеміологічну ситуацію в популяціях людини на палеоантропологічні дані. Навіть якщо процеси поширення швидких інфекцій, зростання чисельності та їхньої міграції до Європи відбувалися одночасно, важко однозначно сказати, що в цьому комплексі змін були причинами, а що — наслідками. Але суттєво, що ці процеси могли бути пов'язані один з одним.
3. У широко розселеному цивілізованому людстві швидкі хвороби переходили з однієї популяції в іншу, обігуючи всю (або майже всю) ойкумену[iii]. До часу їхнього повернення в одну й ту ж популяцію в ній підростало покоління, позбавлене імунітету до даної хвороби. Періодичні хвилі швидких інфекцій утримували повільні на крайньо низькому рівні.
У таких умовах відбувався поступовий розвиток технологій, зокрема у галузі медицини. Людство навчалося боротися з однією зі своїх головних бід і зупиняти епідемії. Особливим успіхом було те, що хвиля захворювання, що прийшла в якусь популяцію, могла зустріти там уже імунне, завдяки вакцинації, населення. Наш вид вийшов із-під контролю швидких інфекцій і став глобальним.
4. Особливостями сучасного часу стало наявність широкої імунодефіцитної прослойки населення, що прискорює еволюцію швидких інфекцій; небачена раніше мобільність, що дозволяє поширювати нові хвороби одночасно у багатьох частинах світу; колосальні зони скупчення населення при сильному соціальному нерівності. Глобальність людства й успіхи медицини катастрофічно прискорили еволюцію збудників хвороб. Час, відведений людству на пристосування до нових загроз, скоротився до межі. Наша глобальність прискорила до немислимого раніше рівня й еволюцію збудників наших хвороб, і вдосконалення наших засобів захисту. Зможемо чи не зможемо ми вижити в прискореному світі?
Як здається, зараз можливі три сценарії подальшого розвитку:
а) людство платить величезну дань повільним епідеміям на кшталт СНІДу;
б) від повільних людство «рятують» нові мори, спричинені швидкими інфекціями (що від людства залишиться після таких морів — питання відкрите);
в) розвиток медицини та молекулярної біології дозволяє зупинити як повільні, так і швидкі інфекції.
За який із сценаріїв слід проголосувати нам із вами? А якщо голосувати за третій варіант, що потрібно робити? Потрібно щедро фінансувати фундаментальні біолого-медичинські дослідження[iv]. Будь-якою ціною зупинити поширення ВІЛ-інфекції. Виявляти ВІЛ-інфікованих людей, проводити інтенсивну підтримуючу терапію і переривати поширення серед них інших інфекцій. Підвищувати рівень грамотності населення. Не поспішати реагувати на роздувану медіа шуміху й намагатися знайти за поточними подіями прояв загальних тенденцій. Думати, короче!