В книге «Происхождение видов» Дарвин писал: «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие вариации, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и незаметно, где бы и когда бы ни представился к тому случай, над усовершенствованием каждого органического существа по отношению к условиям его жизни, органическим и неорганическим»{156}. В нашем случае Байм увидел работу естественного отбора не в масштабах геологического времени, но за считаные дни. «Мельчайшие вариации» возникали благодаря мутациям – изменениям, затронувшим всего лишь несколько пустяковых букв генома. И они оказывались благотворными – по крайней мере, когда антибиотик присутствовал лишь в малой концентрации. Причем, как предстояло убедиться Байму, естественный отбор еще не завершил свой «неслышный и незаметный» труд.

В последующие несколько дней мутации затронули меньшее число бактерий; эти новые изменения позволяли им выживать при более высоких концентрациях антибиотика. Естественный отбор благоприятствовал мутантам. Сначала они заполнили третьи полосы мегачашки, а затем то же самое повторилось и с четвертыми полосами. Возникли новые мутанты, с еще большей сопротивляемостью, они и заполонили четвертые полосы. Наконец, спустя полторы недели появилась горстка мутантов, способных выжить даже в центре мегачашки – там, где концентрация антибиотиков была максимальной. Они прорвали последнюю дамбу: всего за 10 дней центральную полосу гигантской чашки Петри наводнила устойчивая жизнь.

Байм изучил результаты эксперимента, обсудил их с Либерман и Кишони, а затем – как и полагается ученому – повторил все заново. И вновь бактериям хватило 10 дней, чтобы добраться до середины. Вслед за этим он повторил эксперимент с другим антибиотиком, ципрофлоксацином. На этот раз бактерии добрались до середины чашки и заполнили ее за 12 дней. Байм повторял эксперимент снова и снова, и каждый раз эти сроки оставались неизменными. При использовании разных антибиотиков результаты различались, но незначительно. Главное же состояло в том, что в обоих случаях у бактерий очень быстро развивалась устойчивость к предельно высоким концентрациям антибиотика. С тех пор другие ученые не раз повторяли описанный эксперимент в различных вариациях, с иными антибиотиками и другими бактериями. Результаты каждый раз оказывались схожими, разница состояла лишь в том, сколько времени требовалось бактериям, чтобы добраться до середины чашки. На рекламной панели Warner Brothers, вдохновившей Кишони, команда маркетологов написала слово «ЗАРАЖЕНИЕ». А в своей мегачашке Байм, Либерман и Кишони читали более зловещее послание, которое гласило: «РЕЗИСТЕНТНОСТЬ».

В эволюционной войне с врагами-микробами мы в меньшинстве. Это касается и бактерий, и вирусов, паразитирующих на наших телах и внутри них. А также и тех видов, которые стремятся, опережая нас, съесть нашу пищу. У наших врагов есть преимущество: высочайшая численность популяций, при которой адаптивная эволюция идет быстрее. Чем многочисленнее популяция, тем выше вероятность, что у какой-то особи возникнет мутация, благоприятная в новых условиях – например, в присутствии антибиотиков, гербицидов или пестицидов. Другое преимущество видов, с которыми мы конкурируем, – быстрая смена поколений. И в каждом поколении может сработать естественный отбор. Чем больше сменяется поколений, тем больше возможностей для продвижения определенных наследственных линий – в том числе тех, в которых есть новые мутации. Существенным плюсом для видов, конкурирующих с нами, является также и то, что в созданных нами упрощенных экосистемах у них почти не осталось соперников и хищников. Они избавились от напастей и врагов и теперь могут сосредоточиться на поглощении доступных пищевых ресурсов. И наконец, определенные бонусы конкурентам дает наше собственное поведение. Чем упорнее мы пытаемся их уничтожить, тем быстрее их устойчивые линии одолевают линии уязвимые. Наше главное оружие бьет по нам самим.

Пока существует человечество, наилучшие перспективы для эволюции новых видов открываются в городах, домах, фермах и наших организмах. Все перечисленное представляет собой наиболее динамично развивающиеся обитаемые среды планеты, постоянно открывающие новые эволюционные возможности для происхождения видов. Мы живем бок о бок с эволюцией.

Виды, развивающиеся рядом с нами в привычных для нас средах, могли бы приносить нам пользу или хотя бы мирно сосуществовать по соседству, как вороны. Но они вовсе не обязаны быть милыми или мирными – и, скорее всего, не будут таковыми. Продолжая ущемлять и истреблять окружающую нас жизнь, мы спровоцируем возникновение вполне определенного типа видов – устойчивых к нашим антивирусам, вакцинам, антибиотикам, гербицидам, пестицидам и фунгицидам. Если мы проявим неосмотрительность, то вокруг нас расплодятся сплошь опасные виды: это будет сад злых созданий, порожденный нашим стремлением к тотальному контролю. Медуза Горгона обращала всех, кто взглянет на нее, в камень. Мы же обращаем виды, к которым прикасаемся своим оружием, в почти бессмертных врагов.

Но это не единственный сценарий будущего. Ход эволюционного становления видов, возникающих в ответ на наши атаки, зачастую легко предсказать. Эту предсказуемость можно обратить себе на пользу. Вовсе не обязательно дожидаться, пока наши организмы, поколение за поколением, преобразуются, реагируя на появление устойчивых паразитов, или пока генетики выведут новые сельскохозяйственные культуры, способные противостоять вредителям. Мы способны планировать будущее, применяя свои познания в эволюционной биологии, – по крайней мере, потенциал для этого у нас есть.

Однако, прежде чем поразмыслить, как можно было бы ограничить сопротивляемость и научиться действовать в согласии с рекой жизни, а не в противостоянии ей, давайте посмотрим, что будет, если мы оставим нынешние препятствия без внимания. Для этого вернемся к эксперименту с мегачашкой. Это своего рода синекдоха: часть, представляющая целое. В тот самый момент, когда Александр Флеминг обнаружил, что некоторые грибы производят антибиотики, пригодные для использования человеком, уже было ясно, что бактерии, которые мы попытаемся истребить этими антибиотиками, рано или поздно обретут устойчивость к ним. Именно об этом Флеминг и сказал в своей нобелевской речи в 1945 году. Уже тогда он знал, что «не так уж трудно привить микробам устойчивость к пенициллину». Поэтому его страшило, что антибиотики сделаются слишком доступными и начнут применяться без нужды, работая, таким образом, на укрепление резистентности{157}. Так и произошло. В том варианте эксперимента с мегачашкой, который реализуется в наших организмах, домах и больницах, устойчивые к антибиотикам бактерии встречаются довольно часто, а во многих (хотя и не во всех) регионах – все чаще и чаще. Сотни наследственных устойчивых линий бактерий появились в ответ на широчайшие масштабы применения антибиотиков и колоссальные запасы пищи, которые представляют собой наши организмы для бактериальной жизни. Каждая линия развивалась по-своему, в зависимости от местных условий, генетических предпосылок и конкретного вида используемого против нее антибиотика. Бактерии становятся более резистентными, делая клеточную стенку невидимой для антибиотика или не позволяя ему с ней связываться. Они делают клеточную стенку непроницаемой для антибиотика, и тогда она не впустит его. Они используют нечто вроде внутреннего насоса, который выталкивает антибиотик из клетки (примерно так же мы вычерпываем воду из лодки). Они трансформируют белки в клеточных стенках, с которыми соединяются антибиотики. Они даже создают что-то вроде биохимического ножа, которым режут антибиотик на кусочки. А иногда они сочетают разные виды защит в тех или иных комбинациях. Как нет двух одинаковых снежинок, так не бывает и двух одинаковых штаммов резистентных бактерий.

Но история резистентности повествует не только о бактериях. Это явление обнаруживается и у простейших – например, у видов, вызывающих малярию. Глобальная история эволюции малярийных паразитов, у которых сформировалась устойчивость к противомалярийному лекарству под названием «хлорохин», на карте мира выглядит как расширенный эксперимент с мегачашкой Петри. Впервые такая резистентность обнаружилась в 1957 году в горах Камбоджи. Затем устойчивая форма стала распространяться, вытеснив другие штаммы паразита в тех местах, где применялся хлорохин, – то есть почти везде. Она перекинулась на соседний Таиланд, затем ушла дальше в Азию, попала в Восточную Африку и разошлась по всему Африканскому континенту. Одновременно она каким-то образом добралась до северной оконечности Южной Америки, откуда расползлась почти по всему этому континенту. Она распространялась подобно бактериям в эксперименте с мегачашкой. Сейчас, пока я пишу эти строки, у некоторых штаммов вируса, вызывающего COVID-19, тоже начинает формироваться устойчивость к одной или нескольким вакцинам.

Более того, эволюция резистентности не ограничивается только микроскопическими видами. Среди более солидных форм жизни в этом отношении наблюдается примерно то же самое, что и среди бактерий и простейших. Так, у клопов сформировалась сопротивляемость к полудюжине разных пестицидов. По приблизительным оценкам, не менее 600 видов насекомых устойчиво по крайней мере к одному пестициду, а многие даже к нескольким. Сюда входят вредители как домашние, так и сельскохозяйственные. Что касается последних, то они сумели развить устойчивость к пестицидам, применяемым и в полях, и в трансгенных посевах.

Эволюция творит, причем акты ее творения никогда не завершаются: естественный отбор неустанно занят созданием все новых видов, типов и форм. Своими действиями мы создаем эти варианты. Мы формируем их и по сути, и в деталях. Я уже цитировал натуралиста Бюффона, который в 1778 году заметил: «Весь лик Земли несет отметины человеческой мощи»{158}. В этих отметинах – польза для одних видов и вред для других. Конечно, с нашей стороны было бы мудро постараться благоприятствовать становлению таких новых миров, которые наполнены прелестными цветами, сочными фруктами и полезными микробами. Но мы к этому не склонны. Оставляемые нами отметины благоприятствуют скорее новым мирам резистентных форм.

С 2016 года я состоял в экспертной группе, изучавшей упомянутые выше «сады злых созданий»{159}. Работу группы поддерживал Национальный центр социально-экологического синтеза (SESYNC), а возглавляли ее Петер Йоргенсен, научный сотрудник Стокгольмского центра устойчивости, и Скотт Кэрролл, исследователь из Калифорнийского университета в Дэвисе. Экспертная группа, получившая условное название «Жизнь с резистентностью», хотела среди прочего выяснить, повышается ли сейчас уровень применения биоцидов, формирующих сопротивляемость. Возможно, вы думаете, что в мире кто-то следит за такими вещами, однако это ошибочное мнение – целостной системы наблюдения как не было, так и нет. Потому-то мы и решили подсчитать, сколько типов биоцидов применяется в настоящее время, в каком объеме и насколько широко. Наши калькуляции дали вполне ясную картину.

Применение биоцидов нарастает параллельно с общим ускорением воздействия человека на остальной мир живого. У этого роста множество граней. Например, увеличивается количество продаваемых доз антибиотиков – как в целом, так и на душу населения. Аналогичным образом растет количество литров применяемых гербицидов в абсолютных цифрах и в расчете на акр, а также расширяются посевные площади устойчивых к гербицидам трансгенных культур. Есть, правда, и пример нисходящего тренда: его демонстрируют пестициды. Но соответствующие цифры обманчивы. Применение пестицидов снижается исключительно из-за того, что расширяется доля трансгенных культур, вырабатывающих собственные пестициды. Далее, все более распространенными становятся биоциды, применяемые в химиотерапии для борьбы с раком. На первый взгляд, рак вовсе не то же самое, что бактерии-паразиты или насекомые-вредители, однако раковые клетки способны развивать устойчивость к химиотерапии, из-за чего возникают резистентные опухоли – они сопротивляются попыткам врачей их сдержать{160}. Почти все живое несет на себе отпечаток человеческих биоцидов. Мы еще глубже вдавили большой палец во влажную глину на гончарном круге природы.

В большинстве перечисленных случаев и резистентность становится все более распространенной. Когда мы принимаем антибиотики, наши тела становятся ходячими аналогами мегачашки. Человек пьет таблетки, а бактерии в ответ обзаводятся устойчивостью к ним; вскоре они опять начинают распространяться – и на этот раз их уже ничто не сдерживает. Когда мы накачиваем антибиотиками домашний скот – зачастую это делается не для лечения, а лишь для ускорения роста, – животные тоже превращаются в подобие той мегачашки. Бактерии в них процветают и эволюционируют прямо посреди потоков антибиотика, не встречая преград. Даже наши больницы можно уподобить мегачашке: антибиотики там принимаются массами пациентов и во множестве палат. Кроме того, в больницах многие люди подвергаются иммунной компрометации: их организмы становятся беззащитными, словно агар в мегачашке. Сага эволюции раковых клеток, разворачивающаяся в наших телах, тоже отсылает к образу пресловутой чашки. Оттуда ничем не сдерживаемые клетки, штаммы и виды распространяются в экологических системах наших обществ. Более того, «ничем не сдерживаемые» – не совсем точный оборот: наши биоциды даже способствуют их процветанию, поскольку устраняют соперников. Они растут в положении своеобразных любимчиков: мы сами сделали их таковыми, выступив против остальной жизни.

Рис. 10.3. Динамика общего мирового объема применения гербицидов, антибиотиков, трансгенных посевов, производящих пестициды (Bt-посевов), одного конкретного гербицида (глифосата, который продают под маркой Roundup) и инсектицидов с 1990 года.

Источник: Jørgensen, Peter Søgaard, Carl Folke, Patrik J. G. Henriksson, Karin Malmros, Max Troell, and Anna Zorzet, "Coevolutionary Governance of Antibiotic and Pesticide Resistance," Trends in Ecology and Evolution 35, no. 6 (2020): 484–494.

Изображение: Лорен Николс

Чтобы предотвратить катастрофу, мы каждый раз шли одним и тем же путем: находили всё новые и новые антибиотики, химиотерапии, пестициды, гербициды и прочие биоциды. Когда вода в реке эволюции поднимается, мы строим дамбу повыше. Поначалу мы просто разыскивали новые биоциды в природе, действуя как золотодобытчики. В этих занятиях мы прочесывали биологический мир. Причем эти разведывательные вылазки начались задолго до Флеминга или даже до открытия бактерий. Например, ученый-медиевист Кристина Ли вместе с коллегами недавно обнаружила древнее лекарство, использовавшееся викингами для лечения глазных инфекций. Ученые показали, что это стародавнее средство не только справляется с бактериями, поражающими глаза, но и убивает бактерий с резистентностью к некоторым антибиотикам{161}. (Другими словами, древний препарат все еще в деле.) Следующей стадией освоения антибиотиков стали изобретения, то есть лабораторный подход: ученые прицельно создавали новые соединения, которые могли оказаться полезными. Теперь, отчаянно нуждаясь в обновлении антибиотиков, они пробуют смешанные стратегии, когда комбинируются поиски в природной среде, заимствования из арсенала народных средств (таких, как лекарство викингов) и чистое изобретательство. Например, Кишони, хорошо разбирающийся в эволюции бактерий, участвовал в разработке нового подхода, при котором для лечения инфекций одновременно применяют несколько антибиотиков. Если использовать такой прием нужным образом, он затрудняет эволюцию бактериальной резистентности в отношении даже одного вещества, не говоря уже обо всех сразу.

Реалии резистентности довольно мрачны. Но, как мне кажется, и здесь можно найти проблеск надежды. Я не менее сотни раз посмотрел видеозапись Байма, на которой показана эволюция E. coli. Когда я демонстрирую ее на своих лекциях, люди затихают. Именно такие вещи Кант называл возвышенными и страшными одновременно[18]. Байм, однако, считает, что люди неверно истолковывают увиденное. Лично у него видеозапись вызывает намного меньше волнения, чем, вероятно, вызовет у вас. Вообще говоря, он надеется, что в будущем мы научимся управлять резистентностью, сделав для этого четыре последовательных шага. Тут важно помнить, что на каждом шаге между нашими действиями и откликом мира на эти действия проходит некоторое время (ровно как с изменением климата). Применение биоцидов обязательно аукнется нам когда-то в будущем. Но, в отличие от изменения климата, в этом случае пауза будет относительно короткой. Как правило, она составляет годы, а не десятилетия, а иногда даже меньше, чем годы. Поэтому у нас имеется возможность быстро и кардинально пересмотреть свои подходы к управляемой эволюции своих врагов. В таком контексте те четыре шага становятся еще важнее: мы можем начать действовать уже сейчас, а отдачу получим довольно скоро. Пройдя четыре шага, мы значительно расширим свои возможности – нет, не избавить планету от резистентности (подобное невозможно), а найти способы сосуществовать с нею, органично вписавшись в поток жизни.

Первый шаг на пути к жизни бок о бок с резистентностью почти не изучен, но довольно важен. Он связан с идеей экологического вмешательства. Считается, что устойчивые бактерии хуже закрепляются в тех условиях, где им приходится конкурировать с другими бактериями, многие из которых производят собственные антибиотики, а также с паразитами и хищниками, вредящими бактериям. Чем больше больница или ваша кожа напоминают дикие джунгли, тем меньше шансов укорениться в них имеют новые штаммы бактериальной жизни.