они обе пустились бежать во весь дух. Эта метафора была использована, чтобы символически описать «гонку вооружений» между видами – иначе говоря, необходимость непрерывно эволюционировать, сталкиваясь с соперниками и с изменениями окружающей среды. Такое соревнование приводит соперничающие виды к постоянной эскалации адаптаций и контрадаптаций. Именно эту вечную гонку между человеком и патогенами и описывает «принцип Черной Королевы», выдвинутый Ли Ван Валеном[93] в 1973 году.
Постоянная эволюция необходима человеку, чтобы не выбывать из гонки и удерживать свое место в глобальной эволюции видов, рядом с которыми он развивается: прежде всего, это возбудители инфекционных заболеваний. Патогены, которые оказывают влияние на репродуктивный успех организма-хозяина – поскольку угрожают его здоровью или становятся причиной преждевременной смерти, – могут способствовать отбору мутаций, повышающих резистентность организма, то есть его устойчивость к воздействию инфекции. А значит, такой отбор должен быть особенно заметен в отношении патогенов, уже давно взаимодействующих с людьми – возбудителей известных издавна болезней: малярии, холеры, оспы, туберкулеза, проказы…
Таким образом, люди и микробы поддерживают постоянные двусторонние отношения. Они могут мирно сосуществовать, если речь идет, например, о кишечной микрофлоре (или микробиоте), но случается, что микроорганизмы оказываются патогенными и приводят к инфекционным заболеваниям. Совсем как голод и войны, на протяжении всей истории остававшиеся причиной высокой смертности, возбудители инфекционных заболеваний представляли собой постоянную и крайне опасную угрозу. Патогены сопровождали человека с самого его появления в Африке около 200 000 или 300 000 лет назад, во время его расселения по всем континентам, начиная с периода 60 000 лет назад, и в течение более поздних важных культурных изменений – таких, как переход к земледелию и оседлости около 10 000 лет назад, европейская колонизация или современная глобализация. В результате миграций и изменения образа жизни человеческие популяции подверглись воздействию новых патогенов из-за увеличения плотности населения и более тесного контакта с животными – переносчиками болезней, в том числе одомашненными – собаками, свиньями, домашней птицей – или животными, поселяющимися рядом с человеком в его жилищах – например, грызунами.
Несмотря на все достижения медицины, от инфекционных болезней все еще умирает множество людей. Это относится и к новейшему времени: вспомним испанский грипп (испанку) начала XX века или болезни, появившиеся в нашей современности – такие, как известный менее ста лет СПИД, лихорадка Зика, вызвавшая эпидемию в 2016 году, и различные формы тяжелого острого респираторного синдрома (или SARS, от английского severe acute respiratory syndrome), связанные с коронавирусными инфекциями, которые появились в XXI веке и о которых столько говорили в период кризиса в области здравоохранения 2020 года, возникшего из-за COVID-19.
Некоторые патогены становятся причиной острых заболеваний, например холеры, но подобные болезни, перенесенные однажды, в дальнейшем уже представляют минимальную опасность. Другие, наоборот, могут вызывать хронические инфекции, оказывающие сильное влияние на статус питания людей[94], их рост и фертильность: это патогены, вызывающие малярию, туберкулез и некоторые паразитарные заболевания. Существует два решения: продолжать гонку, используя предлагаемые эволюцией генетические средства, которые поддерживают наши защитные способности по мере появления новых угроз, но дорого расплачиваясь при этом временем и человеческими жизнями, – или же положиться на достижения науки и медицины. Научный прогресс предоставляет нам новое невиданное оружие – необыкновенно эффективное, пусть пока еще несовершенное – в нашем сражении с патогенами…
Инфекционные заболевания, смертность и естественный отбор
Уровень смертности от инфекций оставался крайне высоким до конца XIX – начала XX века: в этот период стали улучшаться санитарно-гигиенические условия и начали появляться первые вакцины и антибиотики. Достаточно вспомнить, что вплоть до конца XIX века только 35 % европейцев достигали возраста 40 лет. Одной этой цифры уже достаточно, чтобы понять, какое тяжкое бремя представляли собой инфекции, переносимые нашим видом на протяжении всей его истории.
Луи Пастер, отец науки о микробах
Луи Пастер потерял трех своих дочерей, унесенных болезнью, которую в те времена называли «лихорадка». Теперь, оглядываясь назад, мы понимаем, что они умерли от инфекционного заболевания. Пример семьи Пастера отражает ситуацию в большинстве семей его времени: вовсе не редко у родителей минимум половина детей, как мальчики, так и девочки, умирали от инфекции. Но вот вопрос, который занимает генетика в отношении такой выборочной смертности: «А почему именно эта половина?». В семье Пастера сын и одна из дочерей дожили до взрослого возраста, несмотря на то что они с большой вероятностью могли стать жертвой хотя бы одного из микробов, убивших их сестер. А значит, возможно, что три умершие сестры были генетически уязвимы, что и послужило причиной их предрасположенности к инфекционным заболеваниям.
Появление микробной теории, утверждающей, что огромное количество болезней вызвано микроорганизмами, способствовало стремительному развитию медицины и гигиены и позволило значительно улучшить качество жизни. Это произошло в середине XIX века, когда Луи Пастер, основоположник микробиологии, предоставил эмпирические доказательства в поддержку этой теории, которая, впрочем, уже давно выдвигалась его предшественниками, но лишь на уровне предположений или гипотез. В эпоху Пастера этот вопрос вызывал много споров. Пастер доказал, что брожение и рост микроорганизмов в бульоне (жидкой питательной среде) не являются следствием самозарождения. Также он открыл, что пебрина, или нозематоз, – болезнь тутового шелкопряда – вызывается микробом, который сегодня носит имя Nosema bombycis. Но своего апогея микробная теория достигла где-то в 1890 году, с появлением работ немецкого врача Роберта Коха: благодаря ему стало известно, что сибирская язва и туберкулез, в числе прочих заболеваний, вызываются патогенными микроорганизмами. Особенно Кох знаменит своим открытием бациллы Mycobacterium tuberculosis, или «палочки Коха», – возбудителя туберкулеза.
Любопытно, что Чарлз Дарвин в своих работах никогда напрямую не упоминал об инфекционных заболеваниях как о первостепенном факторе естественного отбора. Однако его современники Луи Пастер и Роберт Кох в одно и то же время обнаружили, что микробы становятся причиной болезней, смертельных для человека. Пришлось ждать 50-х годов XX века, чтобы – как мы уже видели – Джон Холдейн, Джузеппе Монталенти и Энтони Эллисон впервые установили причинно-следственную связь между инфекционными заболеваниями и естественным отбором. В своих работах они выдвигают гипотезу, что болезни, вызванные аномалиями красных кровяных телец – такие как разные виды талассемии или дрепаноцитоз, – могут защищать человека от малярии.
Генетика инфекционных заболеваний
С тех пор появилось огромное множество исследований в генетике человека, в которых было всесторонне показано, что генетическая изменчивость индивида-хозяина может хотя бы отчасти объяснить различия в протекании инфекции у разных людей. Эти различия касаются уязвимости к самой инфекции, а также определяют характер течения болезни и возникновение осложнений. С появлением новых технологий геномики было выявлено множество генов,
