Глобальная эпидемия и гибель человечества: как это может выглядеть

Планетарные эпидемии (пандемии) давно стали одной из основных тем для фантастических книг и кинофильмов. К примеру, всем известен голливудский блокбастер «Обитель зла», в котором мировую катастрофу вызывает вирус, вырвавшийся из секретных лабораторий биотехнологической корпорации Umbrella. Тем не менее, зачастую в подобных произведениях массовой культуры не обходится без множества фактических ошибок и откровенных глупостей. Когда автор этих строк был студентом, наш профессор вирусологии даже предлагал нам в качестве домашнего задания разобрать один из подобных кинофильмов — «Эпидемия» — на предмет научных ляпсусов (что мы и сделали, найдя их всей группой не менее полусотни).

Но может ли действительно человечество погибнуть от какой-либо всепланетной инфекции, или же это пустая страшилка писателей и сценаристов? Как в реальности будет выглядеть подобный катаклизм? Из какого источника следует ждать ту бактерию или вирус, которые могли бы причинить цивилизации не меньший ущерб, чем атомная война? Эти вопросы мы и попытаемся разобрать в данной статье.

Возможна ли массовая эпидемия в современном мире?

Для начала надо отметить, что в массовом сознании слово «эпидемия» чаще всего ассоциируется с мрачными временами Средних Веков и Античности. Действительно, это была эпоха невежества и антисанитарии, когда помои выливались из окон прямо на улицы перенаселенных городов, от блошиных укусов чесались даже члены королевских фамилий, а медицина со своими кровопусканиями и «теорией миазм» больше напоминала ворожбу, чем технологию. Те времена ознаменовались рядом катастрофических чумных пандемий, вызванных бактерией Yersinia pestis.

Так, широко известная Черная Смерть 1347-1354 гг. выкосила от 30% до 70% населения Европы (порядка 100 млн человек). Менее знамениты «императорские» чумные эпидемии, названные по именам тогдашних правителей: Антонианова чума 165-180 годов н.э., унесшая жизни 5 млн человек (около 20% населения Римской империи), и Юстинианова чума 541–542 годов н.э., уничтожившая свыше 25 млн человек (40% населения Византии). Это были наиболее смертоносные инфекционные катастрофы в истории человечества. В наши дни — в век гигиены, вакцин и антибиотиков — эпидемии подобного размаха даже представить себе невозможно. Или все же…?

Ранней весной 1918 г. в полевые госпитали и муниципальные больницы Европы и Северной Америки начали массово поступать больные, жаловавшиеся на кашель, температуру и недомогание — симптомы, типичные для обыкновенных респираторных вирусных инфекций. Отметив необычно высокую скорость распространения (пик заболеваемости наблюдался уже спустя три недели), врачи не усмотрели в этом никакой особой угрозы, объяснив происходящее сезонной вспышкой гриппа. Лишь некоторые специалисты, вроде чикагского патолога Лекаунта (Pierre LeCompte), обратили внимание на то, насколько острую пневмонию вызывал этот новый штамм. В научной статье, опубликованной в 1919 г. (уже после окончания эпидемии), он писал: «Мы еще не понимали, с чем нам суждено было столкнуться… но уже у первых из препарированных умерших легкие были буквально испещрены кровоточащими ранами». Болезнь, которая начала свое шествие по планете в марте 1918 г. и вошла в историю под названием «испанки», в итоге развилась в крупнейшую
вирусную пандемию в истории, заразила третью часть человечества и только за один год лишила жизни 50-100 млн человек — на порядок больше, чем за четыре года унесла Первая Мировая война.

Начальная (весенняя) стадия пандемии, хоть и заставила 20-50% населения Земли покашлять и полежать в постели с температурой, прошла при относительно малой смертности. Умирало примерно 0,2% зараженных, что не слишком превышало стандартную для гриппа цифру в 0,1%. Однако уже в сентябре того же 1918 г. по всему миру вспыхнула вторая волна, приводившая к летальному исходу уже в 10-20% случаев. Эпидемиологи недоумевали: судя по всему, новоявленный штамм возбудителя был тем же самым, с которым уже приходилось сталкиваться во время весенней вспышки. В пользу этого предположения говорил тот факт, что люди, переболевшие гриппом весной 1918 г., либо вообще не инфицировались, либо страдали лишь легкой формой заболевания. А непереболевших тем временем косила смерть… В одном из тренировочных лагерей Армии США число госпитализированных всего за неделю подскочило с 80 до 1000 человек в день.

Эрнст Юнгер, офицер Райхсвера, пишет в своих воспоминаниях: «Мы вынуждены были провести лишнюю неделю в окопах, так как сменный батальон был фактически полностью уничтожен испанкой». Казалось бы, острота пандемии связана с тяжелыми физическими условиями, в которых пребывали солдаты на передовой, но дело было не в этом — ведь смерти в нейтральных странах носили не меньший размах. К примеру, в Испании вирус уносил ежемесячно по 14 жизней на каждую тысячу граждан, что под конец пандемии составило более 260 тыс. смертей. Именно из-за того, что правительство короля Альфонса XIII не скрывало масштабов постигшей страну катастрофы, грипп и получил название «испанского». В то же время в сражающихся государствах происходящее безответственно замалчивалось официальными властями, дабы не подрывать «боевой дух нации». Врачи и ученые, оказавшись, таким образом, один на один с патологией, вскоре обнаружили ее очередное неприятное свойство. Обладая необыкновенной трансмиссивностью, вирулентностью и летальностью, испанский грипп к тому же уносил в могилу не только стариков и детей — то есть пациентов с наиболее слабым иммунитетом — но и зрелых, молодых, здоровых мужчин и женщин. Это было связано с тем, что возбудитель вызывал чрезмерный иммунный ответ организма на свое присутствие, из-за чего происходило воспаление и отек легких (пневмония), и больной умирал от удушья — можно сказать, по вине своего собственного иммунитета. Таким образом, график распределения смертности по возрастам имел не типичную V-образную, а W-образную форму — с выраженным прогибом в районе 25-35 лет. Наконец, накрыв мир третьей и последней волной в 1919 г., пандемия отступила, оставив медиков и ученых недоумевать над тем, откуда взялся столь смертоносный штамм такого привычного гриппа и не вернется ли он опять. Идентифицировать возбудителя тогда так и не удалось, хотя на протяжении всей эпидемии исследователи лихорадочно перебирали сыворотку за сывороткой, подозревая в качестве виновника то стрептококков, то пневмококков, то бациллу Пфайфера. Но действительный инфицирующий агент стал известен лишь в 1933 г., когда вирус гриппа (Influenza virus) был выделен в чистом виде и подвергнут детальному изучению. А в начале нынешнего тысячелетия, применяя новейшие молекулярно-генетические методы, вирусологи установили, что во время эпидемии испанки человечество впервые столкнулось с так называемым птичьим гриппом.

Группе американских ученых, возглавляемой профессором Анной Райд (Ann Reid), удалось добыть образец того самого возбудителя, который вызвал пандемию 1918-1919 гг. Для этой цели были использованы тела двух умерших от испанки солдат армии США, хранившиеся в лаборатории на протяжении почти столетия, и труп женщины из народа инуитов, замороженный в вечной мерзлоте североканадской тундры. Оказалось, что «испанский» вирус гриппа с большой вероятностью возник от перемешивания геномов двух разных вариаций Influenza virus, поражающих человека и птиц. Впрочем, об этом речь впереди.

Какие же выводы мы можем сделать из истории «испанского гриппа» в контексте поставленных в начале статьи вопросов? Пожалуй, важнейшим из них будет то, что даже высокоразвитая цивилизация не гарантирована от опустошительных инфекционных пандемий. Ведь в начале XX века медицина, санитария и гигиена уже вышли на достаточно высокий уровень развития. Средняя продолжительность жизни европейца достигла 55 лет (для сравнения: в XIV веке, на который приходятся крупнейшие чумные эпидемии, эта величина составляла всего лишь 30 лет — главным образом вследствие высокой детской смертности). По состоянию на конец 1910-х годов были изобретены микроскоп, шприц, сыворотка, аспирин, вакцинация. Пастер и Кох уже сформулировали основы теории инфекционных заболеваний, а Эрлих и Мечников объяснили базовые механизмы иммунитета. По всей Европе существовала система госпиталей, эпидемиологических служб, карантинов. Однако оказалось, что всем этим «щитам», которые человечество выставило против патогенных микроорганизмов, Природе хватило изобретательности противопоставить не менее эффективный «меч». И даже сейчас, в веке XXI, лимит ее возможностей далеко не исчерпан.

Новый враг хуже старых двух

Рассмотрим теперь вопрос, какие именно патогены способны спровоцировать новую глобальную эпидемию. Могут ли претендовать на эту роль классические возбудители (такие, как холерный вибрион или вирус оспы), или же нам стоит ожидать чего-то совершенно нового? Для начала следует дистанцироваться от «этического искажения», а именно — от взгляда на болезнетворные организмы как на некое беспричинное зло. Палочки Коха вовсе не желают нам зла, они просто хотят жить и размножаться — как, собственно, и сами люди. Итак, исходя из того, что наши взаимоотношения с микроорганизмами построены по принципам прагматики, разделим их всех на три категории.

Во-первых, существуют мутуалистические бактерии (от англ. mutual — «взаимный»). Это, можно сказать, старожилы нашего организма, научившиеся не только быть невидимыми для его иммунной системы, но и вносить своего рода плату за «квартиру» и «пропитание». К этой группе относится так называемая естественная микрофлора наших тел, обитающая в желудочно-кишечном тракте, мочеполовой системе и ряде подобных мест. Интересно заметить, что количество таких «сожителей» в организме человека даже превышает число его собственных клеток.

Согласно исследованиям Рона Мило (Ron Milo) и Рона Сэндера (Ron Sender) из Вейцмановского научного института в Израиле, опубликованным в январе 2016 г. в журнале Nature, в теле среднестатистического взрослого человека «квартирует» около 39 триллионов микроорганизмов, тогда как суммарное количество его эукариотических клеток оценивается числом порядка 30 трлн. Эти микроорганизмы не только не наносят вреда здоровью, но и, наоборот, выполняют ряд важнейших функций.

В частности, они перерабатывают определенные типы углеводов и липидов, которые наши клетки сами не способны утилизировать — если бы не бактерии-симбионты, они бы скапливались в кишечнике, подобно кучам мусора. Кроме того, микрофлора вырабатывает витамины биотин и фолиевую кислоту, поддерживает стабильный уровень кислотности среды своего обитания, а также напрямую защищает нас от патогенов, конкурируя с ними за пространство и питательные вещества. Собственная выгода этих существ прямо пропорциональна численности нашего вида, его хорошему питанию и самочувствию, так что пандемической опасности с этой стороны ждать не приходится.

Во-вторых, существуют нейтральные или умеренно патогенные бактерии и вирусы, не вызывающие смертельных патологий, но и не приносящие ощутимой пользы организму-хозяину. К примеру, многим читателям должна быть знакома болезненная сыпь на теле и в особенности на губах, известная как «герпес». Вызывается она вирусом простого герпеса первого типа (HSV-1). Тех же, кто не знаком с ней на личном опыте, спешим заверить: не обольщайтесь — вероятнее всего, вы тоже имеете этот вирус. Данные Всемирной организации здравоохранения за 2015 г. свидетельствуют, что до 70% населения инфицированы HSV-1. Другое дело, что не у всех зараженных этот вирус вызывает ощутимые симптомы: чтобы не подрывать «кормовую базу», коей для него является организм носителя, он размножается умеренно, зачастую и вовсе впадая в своего рода «молекулярную спячку». При такой латентной форме инфекции HSV-1 скрывается от иммунной системы в клетках тригеминального ганглия. Кстати, именно по этой причине наиболее частой формой проявления герпевирусной инфекции является сыпь на губах, во рту и лице — ведь это наиболее анатомически близкие к упомянутому ганглию части тела. Таким образом, благодаря своей «скромности» HSV-1 убивает сразу трех зайцев: с одной стороны, размножается за чужой счет, с другой — избегает конфликта с иммунной системой, с третьей — существенно не снижает жизнеспособности хозяина. Именно такой подход, на самом деле, является оптимальной стратегией для паразита, а вовсе не философия «бери от жертвы все». Дело в том, что, вызвав быструю смерть хозяина, патоген оказывается в положении фермера, съевшего свой посевной запас семян. «Незадачливый» паразит гибнет в остывающем теле жертвы, лишенный питательных веществ и возможности распространиться дальше… Можно сказать, что тут срабатывает правило «тише едешь — дальше будешь». Лучшей иллюстрацией этого тезиса является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ или HIV) и вызываемая им болезнь (СПИД). Ближайший предок ВИЧ — вирус иммунодефицита африканских обезьян SIV — в большинстве случаев не вызывает у своих хозяев вообще никаких патологий, даже в случае высоких концентраций циркулирующих вирионов в их биологических жидкостях. В то же время инфицирование человека ВИЧ при отсутствии лечения неизбежно приводит к летальному исходу. До изобретения современной антиретровирусной терапии ожидаемая средняя продолжительность жизни после заражения ВИЧ составляла 9-11 лет. С момента же диагностирования СПИД пациенты жили в среднем еще меньше — около 6-19 месяцев. Чем же объясняется этот парадокс? Как может почти один и тот же вирус вызывать у таких близкородственных видов, как Homo sapiens и приматов, столь различную симптоматику?

Специалисты полагают, что разгадка кроется в «эволюционной юности» ВИЧ по сравнению с SIV. Дело в том, что на протяжении тысяч лет каждая пара «патоген-хозяин» проходит своего рода взаимную притирку или, говоря научным сленгом, коэволюцию. С одной стороны, в популяции жертвы постепенно вымирают наиболее восприимчивые к болезни особи — происходит естественный отбор на устойчивость к возбудителю. С другой стороны, и сам патоген приспосабливается к ранее незнакомой ему среде внутри организма хозяина, эволюционируя в сторону более рационального использования его ресурсов, чтобы обходиться без ненужных смертей. Именно такой древней парой является вирус SIV и те несколько десятков видов обезьян, которые он поражает. В 2010 г. данный вирус был обнаружен в изолированных популяциях приматов на острове Биоко в Гвинейском заливе, отделившемся от суши примерно 11 тыс. лет назад. Следовательно, эволюционный возраст SIV как минимум не меньше, а данные «молекулярных часов» свидетельствуют о даже большей его древности — порядка 32 тыс. лет. В то же время ВИЧ является «молодым патогеном», не приспособившимся к человеку и не давшим времени новому носителю приспособиться к нему. Исследователи, применяя все тот же метод молекулярных часов, установили, что этот вирус возник, отделившись от эволюционной линии SIV, приблизительно в 30-х годах ХХ века. Именно этим обусловлена ошеломляющая летальность СПИД, которая вылезла боком и самому возбудителю, тем более что ему пришлось иметь дело с цивилизацией.

Одни лишь США планируют потратить в 2020 г. более 34 млрд долларов на изучение ВИЧ и борьбу с вызываемой им болезнью. Всего за 30 лет с момента открытия вируса созданы препараты, позволяющие при постоянном приеме минимизировать угрозу для жизни пациента. Риск передачи возбудителя от матери к ребенку снижен с 97% до 3%. А в это же самое время «тихий» вирус герпеса продолжает благоденствовать в телах 2/3 жителей планеты, интересуя в основном узких специалистов…

Таким образом, мы приходим к выводу, что наибольшую пандемическую угрозу представляет именно третья группа патогенов — эволюционно молодых и потому особо вирулентных. На эту роль могут претендовать, к примеру, вирусы Эбола и Марбург. Эти патогены вызывают болезнь, называемую геморрагической лихорадкой (от греческого αιμορραγία — «кровотечение»), при которой происходит массированное разрушение сосудов по всему телу. Данный синдром является одним из наиболее смертельных инфекционных заболеваний современности: смертность от него достигает 90% заболевших за 100 дней.

Кроме того, претендентом на роль убийцы человечества может стать тот же грипп. Хоть эта болезнь и достаточно «старая», в популяцию вируса гриппа постоянно привносится генетический материал из «соседних» популяций, поражающих птиц и домашний скот. Происходит это потому, что его геном фрагментирован, благодаря чему он способен свободно перемешиваться с другими вирусами, если те инфицировали одну и ту же клетку. Периодическое появление совершенно новых форм этого патогена, родившихся вдалеке от бдительного глаза эпидемиологов — в организмах кур и свиней — вызывает массовые смертоносные эпидемии по всему миру. Наиболее масштабными после «испанского» гриппа были азиатский (1957 г.) и гонконгский (1968 г.), унесшие по миллиону жизней каждый. Наконец, что самое вероятное, будущий микроскопический убийца может быть еще не известен науке. Его появление станет для ученых абсолютной неожиданностью… или, в худшем случае, они создадут его сами.

Чем сложнее система, тем больше появляется возможностей вывести ее из строя. Вид Homo sapiens, сколь бы далеко не шагнула созданная им цивилизация, остается уязвимым для глобальных эпидемий, вызванных очередными «эволюционными прорывами» в среде микроскопических паразитов — бактерий и вирусов. Но что, если главная угроза таится не вовне, а внутри этой самой цивилизации? В этой части статьи нам предстоит рассмотреть вероятность того, что смертельная для человечества пандемия может разразиться из-за применения биологического оружия — скажем, авторитарным политическим режимом либо же террористической группой.

Строго говоря, вероятность того, что подобное событие хотя бы раз случиться в будущем (в прошлом, как мы увидим, такое уже имело место), критически близка к единице: как справедливо утверждал в «Сумме технологии» Станислав Лем, любые технологии, которые могут быть реализованы — будут реализованы, хотим мы того или нет. Такова природа человека вообще и науки в частности. Желающих понять психологию ученого, работающего над оружием массового поражения, отсылаем к блестящей книге Роберта Янга «Ярче тысячи солнц», в которой описана история создания атомной бомбы. В ней приводятся слова главы «Манхэттенского проекта» Роберта Оппенгеймера, сказанные им в ответ на вопрос о моральной ответственности американских физиков за Хиросиму и Нагасаки: «Когда перед вами захватывающая научная проблема, вы уходите в нее с головой, а вопрос о том, что делать с решением, откладываете на будущее — на то время, когда это техническое решение будет найдено». Вследствие секретности и подавления в СССР свободы мысли история не сохранила мнения по этому поводу советских атомщиков. Однако надо полагать, что мотивация Курчатова и его сотрудников не особо отличалась от таковой у их коллег по ту сторону Железного Занавеса. Неограниченное финансирование, любые мыслимые реактивы и оборудование, лучшие специалисты в качестве сотрудников, лестное внимание со стороны властей — чем еще можно купить ученого?

Бактерии вместо гаубиц

На самом деле использование патогенных микроорганизмов в военных целях началось задолго до появления науки в ее современном виде. Например, сохранились сведения, что во время осады Каффы — генуэзской колонии на южном побережье Крымского полуострова — войсками Золотой Орды монголы забрасывали тела своих умерших от чумы воинов за стены города, дабы вызвать в нем чумную эпидемию. Стоит, однако, заметить, что подобные эпизоды за всю историю были единичны и носили достаточно ограниченный характер. Прогресс в этой области сдерживало отсутствие знаний о возбудителях, начавших накапливаться лишь со второй половины XIX века, после изобретения техник работы с чистыми культурами микроорганизмов. Уже в Первую Мировую войну немецкими разведывательными службами были сделаны первые попытки «научно обоснованного» применения биологического оружия. Речь шла, разумеется, не о фронтовых бактериологических атаках, а о диверсионных операциях, производившихся германской разведкой в глубоком тылу противника.

Так, к примеру, доктор Антон Казимир Дилгер (Anton Casimir Dilger), немецкий разведчик в Соединенных Штатах, оборудовал в подвале своего дома целую лабораторию, занимавшуюся разведением бактерии Burkholderia mallei. Этот возбудитель вызывает сап — зоонозное заболевание, вызывающее падеж лошадей, ослов, мулов и прочих сельскохозяйственных животных. Впрочем, немцы тогда не погнушались испытать в деле и сибирскую язву — к счастью, без особых успехов.

«Большое будущее» бактериологического оружия было впереди. Подобно тому, как атомную бомбу применила в боевой обстановке лишь одна страна (6 и 9 августа 1945 г., во время уничтожения Хиросимы и Нагасаки), так и боевые патогены нашли свое массовое применение в связи с работами одной-единственной организации. Печально известный японский НИИ, проходивший в секретной документации Квантунской армии под кодовым названием «отряд 731», за время китайско-японской войны 1937-1945 гг. в одном только городе Чандэ уничтожил, по разным оценкам, от 200 до 580 тыс. человек. Общее же число жертв по всему Китаю не поддается оценке до сих пор. «Новым словом», которое сказали в технологии биологической войны японские микробиологи, стало изобретение специального снаряда для доставки патогенов на территорию противника.

«Распадающаяся бомба» системы Сиро Исии представляла собой полый фарфоровый цилиндр с блохами, зараженными бубонной чумой. Именно после японцев разработка средств доставки инфекционных агентов — «бактериологических бомб» — стала обязательным элементом любого арсенала массового поражения. Их аналоги были позже созданы в СССР, США, Великобритании и ряде других стран. Кроме чумы, ученые из отряда 731 применяли также возбудители тифа, сибирской язвы, дизентерии, холеры, оспы… Тем не менее, следует отметить, что «бактериологический арсенал» японцев составляли естественные, почти не модифицированные штаммы микроорганизмов. В контексте нашей задачи — оценки угрозы глобальной пандемии, способной прийти из подобных «арсеналов» — можно констатировать, что она была бы невелика, остановись человечество на этой стадии развития технологий биологического оружия.

Ведь против привычных возбудителей, поражающих вид Homo sapiens на протяжении многих тысячелетий, человечество уже имеет некий коллективный иммунитет — прежде всего в том смысле, что все мы, живущие ныне, являемся потомками выживших после предыдущих эпидемий. Конечно, этот фактор не помог миллионам китайцев, погибших от японских биологических атак, но уязвимость жителей Китая определялась еще двумя факторами небиологического характера. Во-первых, быстрому распространению распыленной чумной палочки способствовала большая плотность населения, а во-вторых — что самое важное — крайне низкий, чуть ли не средневековый уровень медицины и санитарии в этой стране в рассматриваемый период. Для более модернизированной нации эти патогены, отобранные из природных мест обитания и почти не измененные, были бы сравнительно безопасны.

Однако связанные с военной отраслью ученые не остановились на достигнутом. Уже после окончания Второй Мировой войны в обоих враждующих лагерях — демократическом и коммунистическом — принялись за усовершенствование наличного биологического оружия при помощи селекционных техник. Исследования велись в двух общих направлениях: во-первых, выводились штаммы с большей вирулентностью, во-вторых — производился отбор на устойчивость к антибиотикам и прочим видам терапии. Правительство США, памятуя о своем успешном опыте «концентрирования мозгов» при создании секретного атомного исследовательского комплекса в Лос-Аламосе, создало аналогичную структуру для работ в области бактериологического оружия — пресловутый Форт-Детрик.

О работе этой организации мы знаем из воспоминаний Джеймса Уотсона (James Dewey Watson), лауреата Нобелевской премии за открытие структуры ДНК, которого в 1961 г. пригласили поработать в Президентском комитете научных консультантов (PSAC) над вопросами биологической войны. «Мне показали множество разнообразных конструкций бомб для распыления биологических агентов, — вспоминает Уотсон свою первую экскурсию по Форт-Детрику, — а потом одели меня в защитную одежду и провели в большое, похожее на фабрику здание, где размещались огромные емкости для выращивания опасных болезнетворных организмов». Интересно, что американцы, помимо смертоносных инфекционных агентов вроде возбудителя сибирской язвы Bacillus anthracis и ядов для политических убийств, занялись также разработкой т.н. «инкапаситантов» — нелетальных патогенов, лишь ослаблявших солдат и гражданское население противника. Помимо понятных этических соображений, ученые преследовали еще и прагматическую цель: использование «бактерий-убийц» было бы невозможным в локальных конфликтах вроде войны во Вьетнаме 1961-1975 гг. Из возбудителей этого типа наибольшее внимание уделялось стафилококку, чей энтеротоксин вызывал рвоту и диарею в течение суток, но не приводил к смерти. Кроме того, работы велись и в направлении создания средств «экономической биологической войны».

Так, интенсивно изучался грибок, вызывающий пирикуляриоз — заболевание риса, при помощи которого правительство США надеялось подорвать сельское хозяйство Вьетконга.

Если про американскую программу биологического оружия времен Холодной войны мы знаем почти все благодаря законодательству этой демократической страны, предписывающему обнародовать любые секретные материалы по истечении определенного срока, то об аналогичной советской программе сведения пока достаточно скудны. Секретность доходит до абсурда: из личных контактов автору известно, что некоторым коллегам опыт работы в подобных учреждениях помешал выехать за границу по академическим нуждам даже в 90-е годы, после падения СССР и обретения нашей страной независимости. Но советская программа интересна по другой причине. Именно в ее рамках реализовался сценарий, столь часто разыгрываемый в фантастических фильмах и книгах, а именно — утечка бактериологического оружия, произошедшая 2 апреля 1971 г. в окрестностях Свердловска. В этом уральском городе размещалась военная лаборатория Свердловск-19, которая входила во всесоюзную сеть научных институтов «Биопрепарат», ведавшую работами в области биологической войны. Накануне катастрофы, как засвидетельствовало расследование, один из сотрудников производил замену очистительного фильтра, отгораживавшего зараженный бактерией Bacillus anthracis воздух лаборатории от окружающей среды. Однако, не найдя нового фильтра для замены, работник просто оставил на столе записку, что фильтр снят, и по окончании рабочего дня ушел домой.

Следующая смена, не обратив на записку внимания, включила вентиляционную систему, и ветер понес сибирскую язву на близлежащие дома…

О факте утечки стало известно уже спустя несколько часов после пуска вентиляции (кто-то из сотрудников «Биопрепарата» заметил отсутствие фильтра в трубе), и военное начальство было должным образом проинформировано о катастрофе, но гражданское население и администрация оставались в неведении. В ближайшие несколько дней рабочие керамического завода, находившегося по другую сторону улицы от зданий Свердловска-19, начали массово заболевать и в конечном итоге почти все умерли. Руководство разрывалось между необходимостью локализовать инцидент и желанием не предавать его огласке. Было объявлено, что «отдельные случаи» сибирской язвы, диагностированные в городе, вызваны завозом «некачественной мясной продукции». Вакцинация сотрудников Свердловска-19 и ряд прочих мер оказались явно недостаточными, и от вырвавшегося на свободу «боевого микроорганизма» погибло от 100 до 500 человек…

Какие же опасности таят в себе разработки в области инфекционных вооружений? Может ли патоген, способный погубить человечество, вырваться из одной из бесчисленных лабораторий, хранящих накопленные за ХХ век тонны смертоносной биомассы? Нельзя не признать, что трудившиеся на этом поприще ученые, как правило, хорошо понимали, насколько их «продукция» небезопасна для самой страны, которая профинансировала ее создание, да и для человечества в целом.

Недаром излюбленным патогеном, поставленным на вооружение как в СССР, так и в США, стал возбудитель «сибирки» Bacillus anthracis — бактерия, передающаяся не воздушно-капельным путем, а лишь при непосредственном контакте с фекалиями больного. Это усложняло задачу доставки возбудителя (получалось, что каждая жертва должна получить инфекцию не от другой жертвы, а непосредственно из первичного «заряда» бактериологической бомбы), зато страховало военных от инцидентов, подобных случившемуся на «Биопрепарате» в 1971 г. Таким образом, хотя локальные эпидемии со многими тысячами и даже миллионами погибших вследствие использования биологических вооружений или же связанных с ними аварий возможны, они вряд ли приведут к гибели всего человечества. Главная угроза исходит от более изощренных технологий…

Синтетическая биология на Темной стороне

В июле 2002 г. мировую прессу всколыхнуло сенсационное известие о первом болезнетворном возбудителе, созданном в лаборатории полностью in vitro, без использования каких-либо «готовых» молекул ДНК или белков в качестве исходного материала.

Об этом своеобразном успехе отчиталась в журнале Science группа исследователей под руководством профессора Эккарда Виммера (Eckard Wimmer) из Университета штата Нью-Йорк. Единственной «заготовкой», которая понадобилась авторам, была последовательность генома возбудителя, полученная из Интернета в электронной форме. Использовав уже хорошо развитые на тот момент технологии химического синтеза ДНК из ее «кирпичиков» (нуклеотидов), ученые воссоздали вирус полиомиелита. Введя синтезированный ими патоген в кровь подопытных животных, они подтвердили его полную функциональность и способность вызывать заболевание. На самом деле, как может понять читатель, ни о каком научном или техническом прорыве речи не шло. Технологии манипуляций с ДНК, включая ее «перетасовку», перенесение из генома в геном ее участков или даже синтез de novo, развивались с 1980-х годов, и никто им уже не удивлялся. Целью работы, как утверждали сами авторы, было исключительно привлечение внимания научного сообщества к рискам, которые несет политика открытого доступа к генетическим последовательностям возбудителей смертоносных заболеваний.

Предположив на мгновение, что какая-либо террористическая организация смогла бы заполучить в свои ряды компетентного специалиста в области молекулярной биологии и лабораторию стоимостью хотя бы в сотню тысяч долларов, можно было бы ожидать повторения подобного эксперимента, но уже с куда менее благими намерениями. Ожидаемого резонанса группа профессора Виммера добилась. Вскоре доступ к полным геномным последовательностям для широкой публики был закрыт, а для специалистов — поставлен под жесткий контроль.

Этот эпизод ознаменовал начало новой эпохи, о которой на протяжении ХХ века не раз предупреждали футурологи и писатели-фантасты. Человек вплотную подошел к той черте, когда — перефразируя известное изречение Карла Маркса — он сможет не только познавать живые организмы, но и менять их по своему усмотрению. Упомянутая работа увязала опасность применения биологического оружия с нарождающейся дисциплиной — синтетической биологией, провозгласившей своей целью расширение творческих возможностей человека на самую Жизнь. И чем большие успехи делает эта новая дисциплина, тем сильнее возрастает опасность использования ее возможностей для создания биологического оружия невиданной ранее убийственной мощи.

В своей статье «Синтетическая биология: с чистого листа» в журнале Nature профессор Филипп Болл (Philip Ball) пишет: «Генетическая инженерия — это уже вышедшая из моды шляпа. Биологам сейчас под силу синтез целых геномов, изменение генетического кода и даже проектирование новых форм жизни». Хотя в отношении последнего пункта автор и дал ученым некий незаслуженный аванс, но первые шаги в этом направлении уже сделаны, причем именно в интересующей нас отрасли — микробиологии. Речь идет о работах Крэйга Вентера — фигуры, ставшей в наши дни основным «ньюзмейкером» в данной отрасли в той же мере, в какой в ракетостроении прославился Элон Маск (Elon Musk). Любопытно также, что Институт Вентера (J. Craig Venter Institute), как и SpaceX, является частной компанией, учрежденной владельцем на деньги, полученные от продажи его предыдущего проекта — компании Celera Genomics. В 2004 г. последняя завершила независимую расшифровку генома человека, причем «пришла к финишу» одновременно с аналогичным государственным консорциумом, затратив на работу вдесятеро (!) меньше финансовых ресурсов — лишнее доказательство того, как благотворно частная инициатива сказывается на развитии науки и технологий. Сегодня Крэйг Вентер и его команда, среди прочего, работают над созданием искусственных живых организмов, способных заменить «неживое» оборудование химических предприятий. С этой целью они вывели бактерию Mycoplasma laboratorium, чьей отличительной чертой стало наличие лишь минимального набора генов, необходимых микроорганизму для его жизнедеятельности.

Исходным материалом для нее послужила крошечная даже по меркам бактерий Mycoplasma genitalium — паразит мочеполовой системы человека. Исключив из ее генома, и без того содержащего всего 525 генов, все лишние элементы вроде факторов патогенности, ученые уменьшили количество ее генов до 475 — беспрецедентно малое число для клеточной формы жизни. В дальнейшем M. laboratorium планируют использовать в качестве «минимальной платформы», на которую будут «подсаживать» ферменты, необходимые для промышленного синтеза различных веществ и материалов. Первым на очереди, согласно анонсированным планам Института Вентера, может стать биодизель.

Тем не менее, до устранения главного препятствия на пути полноценного созидания живых существ, так сказать, ex nihilo все еще очень далеко. Дело в том, что задача создания вида с произвольными свойствами упирается в проектирование белковой молекулы с произвольными свойствами. Тут следует напомнить, что живой организм является в прямом смысле этого слова наномеханизмом, поскольку основная часть происходящих в нем процессов протекает на наноскопическом уровне. При этом белки выступают в роли «шестеренок» и «пружин» живой клетки — самой миниатюрной из известных человеку машин. Однако, с другой стороны, в молекулярных «весовых категориях» эти же самые белки оказываются гигантами, обладая массой порядка десятков, а то и сотен килодальтон.

Предсказание структуры одной-единственной молекулы такого размера с использованием тензорных уравнений квантовой механики и наиболее современных суперкомпьютеров потребовало бы больше машинного времени, чем возраст человеческой цивилизации. Природа легко преодолевает это затруднение за счет того, что она вообще не «проектирует», а слепо перебирает все возможные аминокислотные последовательности в масштабах целой биосферы. Надо сказать, получается это у нее весьма успешно: к примеру, недавно японские исследователи из Университета Осаки описали штамм бактерий из группы Flavobacterium, способный расщеплять нейлон — синтетический материал, изобретенный лишь в 1935 г. Человеку же подобное создание фермента с наперед заданными свойствами пока недоступно — ни путемвычислений, ни путем слепого экспериментального перебора триллионов возможных вариантов. Несомненно, однако, что проблема эта рано или поздно будет решена. Станет ли ее решением усовершенствование вычислительного оборудования (например, изобретение квантовых компьютеров), или создание более простых, но не менее эффективных методов моделирования 3D-структуры молекул (чем сейчас активно занимается наука, называемая структурной биологией), или же прорыв произойдет в плоскости мимикрии под эволюцию и «выращивания информации», которое пророчил Станислав Лем — нам неизвестно.

Единственное, что можно сказать наверняка — так это то, что уже не за горами время, когда из какой-нибудь военной лаборатории выйдет первый болезнетворный микроорганизм, полностью и целиком искусственный, а потому «невиданный» для медицины. И именно эта угроза из всех перечисленных в обеих частях статьи представляется потенциально наиболее разрушительной. Биологический overkill возможен только с применением абсолютно нового возбудителя, а уж его создание — лишь вопрос времени…