Микробиология
Но что, если через несколько поколений после апокалипсиса общество настолько деградирует, что утратит такое основополагающее знание, как микробная теория, и эпидемии снова будут объяснять плохим воздухом (mala aria) или гневом богов? Как человечеству заново открыть существование невообразимо малых существ, невидимых глазу, которые вызывают порчу продовольствия, нагноение ран, разложение трупов и инфекционные болезни?
Строго говоря, бактерии и других одноклеточных паразитов можно разглядеть с помощью восхитительно простого снаряда. Примитивный микроскоп до смешного несложно собрать из ничего. Начать нужно с куска-другого хорошего чистого стекла. Нагрев стекло, его растягивают в тонкую нить, а затем кончик нити помещают в горячее пламя, чтобы он расплавился и стекло стало капать. Капли остывают в падении, и, если повезет, вы получите несколько крошечных стеклянных шариков правильной сферической формы. Возьмите узкую полоску металла или картона, сделайте в середине отверстие для вашей сферической линзы и через нее рассматривайте объект. Этот простой микроскоп работает, потому что у миниатюрного стеклянного шарика сильная сферическая кривизна и он оказывает значительное фокусирующее действие на проходящие сквозь него световые волны. Одновременно это означает, что фокусное расстояние совсем невелико, так что и линза, и глаз наблюдателя должны располагаться почти вплотную к наблюдаемому объекту[30].
Усилив зрение специальными инструментами, вы поймете, что существует целый космос невидимых мелких организмов — удивительное разнообразие новой дикой фауны, которую постапокалиптическим натуралистам предстоит классифицировать и распределить по родам и семействам. Со всей строгостью научного доказательства вы не только продемонстрируете присутствие микроорганизмов в инфицированных ранах или скисшем молоке, но и установите, что продукты не портятся, если микробов нет. Если запечатать крепкий бульон или неспособное долго храниться мясо в герметичный сосуд и нагреть его, чтобы уничтожить уже имеющиеся микробы, разложение прекратится: вещества не портятся сами по себе. Применив сочетание нескольких линз, как в телескопе, можно усилить мощность микроскопа, а со временем вы научитесь связывать присутствие тех или иных организмов с определенными инфекционными заболеваниями[31].
Микроорганизмы можно даже выращивать для изучения: разводить колонии в склянках с питательным бульоном или на поверхности твердого нутриента. Чашки Петри отливаются из стекла, наполняются агар-агаром и закрываются крышкой, чтобы избежать заражения. Агар-агар — это желирующее вещество, экстрагируемое из вареных красных водорослей или морской капусты (и обычное в азиатской кухне). Оно похоже на желатин, вывариваемый из костей рогатого скота, но большинством микроорганизмов не усваивается.
В предыдущих главах мы увидели, что элементарная микробиология нужна для оптимизации процессов типа выпекания квасного хлеба, приготовления пива, консервирования еды и производства ацетона. Но для облегчения человеческого удела в постапокалиптическом мире, пожалуй, важнее всего, что знание микробиологии позволяет разрабатывать более направленные методы уничтожения бактерий и лечения инфекций, к тому же не в пример более мягкие, чем применение токсичных химических антисептиков.
В 1928 г. Александр Флеминг работал с культурами бактерий, взятых из выделений больных: носовой слизи, кожных нарывов и пр. Вернувшись в лабораторию после отпуска, он принялся наводить порядок и мыть старые чашки Петри. Взяв из груды, сваленной в раковине, склянку, еще не обработанную дезинфектантом, Флеминг обнаружил в ней пятнышко плесени, окруженное кольцом, свободным от бактерий. Это выглядело так, будто плесень, позже идентифицированная как грибок рода Penicillium, выделяла вещество, препятствующее росту бактерий. Пенициллин, секретируемый плесенью агент, и многочисленные другие антибиотики, открытые или синтезированные с тех пор, чрезвычайно эффективно лечат микробные инфекции и каждый год спасают миллионы жизней.
«В научном обиходе самая волнующая фраза, предвещающая новые открытия, — писал фантаст Айзек Азимов, — не „Эврика!“ („Я нашел!“), а „Хм… занятно“». Это определенно верно и в истории с нечаянной находкой Флеминга, и со многими другими случайными открытиями. Главное — увидеть, что они сулят. Микробиологи еще за 50 лет до Флеминга замечали, что Penicillium останавливает размножение бактерий, но никто не сделал принципиального перехода от этого наблюдения к оценке его возможного применения в медицине.
Однако задним числом, уже зная о существовании этих явлений, может ли возрождающееся человечество повторить серию экспериментов, направленную на поиск наиболее эффективных плесеней, и таким образом ускорить возвращение антибиотиков? Микробиология начинается с предельно простых вещей. Плесните в чашку Петри мясного бульона, сгустив его вываренным из водорослей агар-агаром, получите питательную основу и размажьте по ней колонию стафилококка, добытую из собственного носа. В разные чашки с бактериальной культурой добавьте столько видов плесени, сколько найдете, — из кондиционерных фильтров, из земли, с гнилых фруктов и овощей. Через неделю-другую проверяйте, какие плесени (а вернее, новые бактериальные колонии, ведь многие антибиотики выделяются бактериями в процессе эволюционной гонки вооружений против других бактерий) замедлили рост культуры вокруг себя. Соберите их, изолируйте и попробуйте размножить в жидком бульоне, чтобы получить секретируемый ими антибиотик. Таким способом ученые обнаружили множество веществ-антибиотиков, выделяемых грибами и бактериями, однако грибок Penicillium настолько обычен в окружении человека, что, вероятнее всего, именно его первым откроют заново после апокалипсиса. Этот грибок — один из главных виновников порчи съестного; строго говоря, основная масса пенициллиновых антибиотиков, выпускаемых сегодня во всем мире, происходит от одного штамма, взятого с гнилой дыни-канталупы на иллинойсском рынке.
Между тем даже в полевой постапокалиптической терапии нельзя просто впрыснуть больному насыщенный антибиотиком «сок плесени», потому что содержащиеся в нем примеси вызовут у пациента анафилактический шок. Химическая технология очистки пенициллина, разработанная в конце 1930-х гг. группой Говарда Флори, основана на том, что молекулы антибиотика лучше растворяются в органических растворителях, чем в воде. Процедите культуру, чтобы удалить частички плесени и детрит, добавьте в отфильтрованную жидкость немного кислоты, а затем смешайте ее с эфиром (ранее в этой главе мы разбирали, как получить этот неустойчивый раствор) и взболтайте. Б?льшая часть пенициллина перейдет из питательной жидкости в эфир. Дайте смеси отстояться, чтобы пенициллин оказался наверху. Слейте нижнюю водянистую фракцию, а затем взболтайте эфир с небольшим количеством щелочной воды, чтобы переместить вещество-антибиотик обратно в водный раствор, на сей раз свободный от мусора, насыщавшего питательную жидкость.
Для получения средней дневной дозы пенициллина для одного пациента приходится переработать до 2000 л плесневого секрета, так что производство антибиотиков в постапокалиптическом мире потребует высокого уровня координации усилий. Группа Флори к концу 1941 г. довела продукцию пенициллина до объема достаточного для клинических испытаний, но военное время и нехватка оборудования заставляли ученых обходиться подручными средствами. Культуру плесени выращивали в расставленных на стеллаже больничных утках, а установку для экстрагирования собрали, использовав старую ванну, мусорные урны, молочные бидоны, где-то подобранные медные трубки и дверные звонки, и все это было смонтировано на станине, сделанной из старого дубового книжного шкафа, выброшенного университетской библиотекой. Быть может, это вдохновит вас на сбор утиля и использование подручных средств: без этого в постапокалиптическом мире не обойтись.
Одним словом, хотя открытие пенициллина изображают как случайное и легкое, наблюдение Флеминга было лишь первым шагом на долгом пути изучения, опытов, разработки и оптимизации, приведшем к получению из «плесенного сока» чистого пенициллина, пригодного для создания надежного и безопасного лекарства. После этого США предоставили мощности для ферментации в промышленных масштабах, чтобы обеспечить широкое применение препарата. Точно так же и постапокалиптическое человечество, даже понимая научную основу процесса, должно будет сначала достичь определенного уровня развития и лишь потом сможет производить столько антибиотиков, чтобы это сказалось на демографии.
