Занимательная микробиология

 

Микробы как оружие

 

 

 

Справедливо говорят, что любое человеческое изобретение нередко было палкой о двух концах. Задуманное в мирных целях, оно превращалось в средство истребления, и, наоборот, прослужив как орудие войны, оно находило применение в мирной технике. Наблюдения и открытия, сделанные в микробиологии и эпидемиологии, не избежали общей участи. Родилось понятие «бактериологическая война», и возможность этой войны теперь учитывается в военных министерствах многих государств. Может быть, правильнее говорить не о бактериологической войне, а о биологической войне, так как могут быть использованы не только бактерии, но и вирусы и другие возбудители болезней. Кроме того, это оружие может быть направлено как на человека, так и на уничтожение сельскохозяйственных животных и посевов растений.

 

Сама мысль занести заразу в лагерь врага далеко не нова. Известно, что еще в древности, при осаде крепостей, катапультами забрасывали падаль и нечистоты, чтобы вызвать эпидемии. Средневековые хроники пестрят упоминаниями об убийствах и отравлениях; здесь можно найти и сообщения об умышленном заражении такой болезнью, как проказа. Мы говорили о катастрофическом распространении оспы среди народов, впервые соприкасавшихся с европейцами; иногда этому распространению способствовали и преднамеренно. Сохранилась переписка между двумя английскими чиновниками, служившими в Америке в середине XVIII века. В ней говорится о том, как непокорные племена индейцев искусственно были заражены оспой посредством одеял, которыми раньше накрывались больные. Есть сведения о том, что попытка эта удалась.

Время от времени в печати появляются сообщения о том, что работы над совершенствованием бактериологического оружия ведутся в лабораториях Америки, Англии и в наши дни. Так, одна из газет сообщала, что лаборатория небольшого английского городка Портон-Дауна может ежедневно производить до 400 культур в дозах, каждая из которых способна убить десятки тысяч людей. Образцы особо опасных бактерий и вирусов лаборатория передает американскому военному ведомству.

 

По-видимому, милитаристов привлекает прежде всего дешевизна биологического оружия, использовать микробы как оружие и возможность при сравнительно несложном оборудовании заготовлять килограммы и центнеры бактерий. Доза заражающего материала очень невелика. Во всех популярных статьях приводятся данные о том, что один грамм токсина возбудителя ботулизма может отравить насмерть восемь миллионов человек (то есть этот яд действует в тысячу раз сильнее, чем цианистый калий).

 

Эпидемия, однажды возникнув, развивается сама собой (конечно, в том случае, если сторона, подвергшаяся нападению, не способна ее прекратить). Биологическое оружие, выводя из строя людской состав и, может быть, уничтожая пищевые ресурсы, оставляет победителю все материальные ценности, ничего не разрушая и не повреждая. Из сказанного нетрудно понять всю опасность применения биологического оружия. (Мы пишем об этом бесчеловечном способе ведения войны в подчеркнуто спокойном тоне, так как считаем, что сильные эмоции вряд ли помогут серьезно разобраться в этом вопросе.)

 

Одним из доводов против применения микробов в военных целях будет как раз то свойство инфекционной болезни, что ею можно заразиться. Если войска напавшей стороны придут в соприкосновение с войсками противника или вступят на зараженную территорию, эпидемия может перекинуться с одной стороны на другую.

 

Далее, если у страны, подвергшейся нападению, окажутся достаточно действенные средства против самой болезни или против ее носителей, то нападение будет неэффективно. Наконец, вызвать эпидемию не так-то просто.

Если болезнь передается воздушно-капельным путем— при кашле, чиханьи (например, грипп), то могут быть применены аэрозоли (жидкость, распыленная в воздухе) из суспензии вирусов или бактерий; водоемы могут быть заражены бактериями, вызывающими желудочно-кишечные заболевания (дизентерию, брюшной тиф, холеру). Эпидемии сыпного и возвратного тифа, различных энцефалитов, бубонной чумы распространяют переносчики этих болезней (вши, блохи, клещи). Допустим, клещи могут долго жить без пищи, а вошь вне человеческого жилища и человеческого тела быстро погибает.

 

Даже тогда, когда для заражения не нужен ни переносчик, ни возбудитель, а только токсин, выделяемый возбудителем, донести его до солдата или жителя тыла непросто. Мы приводили цифры о колоссальной силе токсина ботулизма. Однако все это при том условии, если каждый из восьми миллионов выпьет предназначенную ему дозу. Но даже в том случае, если отравлена водопроводная вода, то и тогда токсин, как белковое вещество, через короткое время разрушится, особенно при кипячении.

Вообще при всякой эпидемии, возникшей естественным путем, основную роль играют факторы не только и не столько биологические, сколько социально-экономические. По- видимому, распространение сыпного тифа посредством вшей не может иметь успеха в армии и в тылу с хорошо поставленной противоэпидемической службой.

 

Скорее всего возможно применение в биологической войне инфекционных болезней, против которых еще нет надежной вакцины и сыворотки (чума, грипп, сап).Итак, каковы перспективы биологической войны?

 

Вероятно, все учитывают возможность ее возникновения и так или иначе готовятся к ней — если не к бактериологическому нападению, то к обороне от такого нападения или к ответному удару. Понятно, что все материалы, относящиеся к этим работам, сугубо секретны. Поэтому о размахе этих работ и о «выходе в практику» можно лишь гадать. Но, конечно, если она когда-нибудь и возникнет, то не будет напоминать по размаху алую чуму Джека Лондона.

 

Известно, что муравьи истребляют вредных насекомых. Ежедневно муравейник среднего размера уничтожает 3500—4500 насекомых. Но оказывается, муравьи применяют не только, так сказать, физические методы уничтожения, но и бактериологические. Так, перетаскивая убитых гусениц, муравьи невольно распространяют опасную для гусениц болезнь — гранулез. Гранулез разносят также наездники, клопы и другие насекомые.

 

В современных армиях слишком сильна для этого противоэпидемическая служба.

Возьмем хотя бы такой пример. В Великую Отечественную войну у нас не было сколько-нибудь серьезных вспышек инфекционных заболеваний в армии и в тылу — и это в стране, которая в конце первой мировой войны и в гражданскую войну несла огромные потери от сыпного и возвратного тифа, гриппа «испанки» и других болезней.

Не было крупных эпидемий и в армиях других воюющих сторон, а ведь в ту же первую мировую войну сербская армия была уничтожена не столько противником, сколько сыпным тифом.

 

Хотелось бы думать, что биологическое оружие вообще не будет использовано. Вполне вероятно, что его постигнет судьба ядовитых газов, которые так и не применялись в сколько-нибудь широких масштабах после войны 1914— 1918 годов. А ведь все великие державы, участвовавшие во второй мировой войне, имели большие запасы боевых отравляющих веществ, и эти вещества были куда сильнее, чем то, что пускалось в ход раньше. Поэтому будем надеяться, что запасы биологического оружия за ненадобностью будут уничтожены и что биологическую борьбу люди будут вести лишь против вредителей сельского хозяйства.

Мы расскажем про приборы, без которых труд микробиолога наших дней был бы невозможен; про микробиологическую «кухню», где готовят питательные среды — каждодневную пищу бактерий; про лабораторных животных. Вы увидите, что современная микробиология вышла за порог лаборатории и стала производством, индустрией, в которой занято множество людей. От этой индустрии во многом зависят здоровье и питание населения земного шара.

Перед нами длинный коридор. По обеим сторонам его — двери. Отворим первую дверь налево. Это одна из комнат, где работают научные сотрудники.Около стен стоят длинные, так называемые химические столы со множеством полок и ящиков. За ними удобней работать, чем за обычными; микробиология вообще многое из оборудования позаимствовала у химии. Часть комнаты занимает сооружение с большими стеклянными дверями и окнами. Двери не захлопываются, а задвигаются. Это — бокс, специальная кабина для стерильной работы. Лаборант входит в предбоксник, задвигает за собой входную дверь, надевает специальный стерильный халат и потом, через вторую дверь, входит в бокс. Там, на большом столе все необходимое для работы — ультрафиолетовая лампа, газовая горелка, пипетки, банки с дезинфицирующим раствором. Приняты все меры, чтобы микробы из воздуха не могли попасть в питательные среды.

 

Но вот работа окончена, лаборант уходит, плотно закрывает за собой дверь и включает ультрафиолетовую лампу. Она нависает над рабочим столом бокса и горит мертвенно-синим огнем. Такие лампы обладают бактерицидным действием — они убивают микробов и служат для стерилизации воздуха в боксе. Иногда, впрочем, в бокс подводится уже стерилизованный воздух.

В рабочей комнате есть термостат. В нем всегда поддерживают определенную температуру +37°С. При этой температуре лучше всего растут болезнетворные микробы. Термостат не очень велик. Там выращивают только те культуры, которые нужно постоянно иметь под рукой. Большинство термостатов можно установить на более низкую или высокую температуру — это нужно для выращивания некоторых микробов.Около термостата стоит холодильник. В работе микробиолога он необходим. В нем хранят выращенных микробов, скоропортящиеся растворы, питательные среды и т. д.

 

На столе, под колпаком от пыли, стоит микроскоп. Со времен Левенгука микроскоп претерпел немало изменений. Появилось великое множество моделей микроскопов — темнопольные, фазовоконтрастные и даже электронные, основанные на совсем другом принципе. Здесь обычный для наших дней микроскоп, дающий увеличение примерно в 1500 раз.

В небольшом шкафу и на полках стоит микробиологическая посуда. Она, собственно, мало чем отличается от посуды в химической лаборатории — колбы, пробирки, пипетки...

 

Но есть кое-что, введенное микробиологами. Вот пипетка без делений, с длинным ломким носиком. Сразу видно, что стоит такая пипетка очень дешево (0,2—0,4 копейки штука) — ее можно использовать раз или два, предварительно сломав запаянный носик, а потом выбросить. Но как она нужна в работе микробиолога! Эта пипетка предложена Пастером.

А вот что-то вроде низкой банки, двух сантиметров в высоту, с плоским шлифованным дном и такой же крышкой. Это чашка Петри, названная по имени немецкого микробиолога, сотрудника Коха. IJ чашки Петри наливают расплавленную питательную среду, она застывает, и на ней делают посевы микроорганизмов. Такие же чашки, только раза в три выше, называют чашками Коха.

 

Чашки с питательной средой, стоящие перед нами, были заготовлены несколько дней назад. Они пока что не | засеяны и совершенно чисты — на них нет ни одной1 колонии микробов. Вот только на этой начала как будто расти плесень.

Бывают случаи, когда в воздухе так много спор — «семян» плесени, что она, как сорная трава, вырастает на чашках первая, «забивая» посеянных микробов. Еще хуже, когда кто-нибудь рядом работает с плесенью (с плесенями, точнее, с грибками, ведут большую работу, так как они выделяют антибиотики) или с другими бактериями, образующими споры. Тогда от загрязнения чашек трудно избавиться, и без ультрафиолетовых ламп не обойтись. Можно также добавлять к питательным средам вещества, которые тормозят рост плесени и не влияют на рост других организмов. Так поступают в вирусологических лабораториях, где выращивают так называемые культуры тканей. Для них заражение плесенью особенно опасно.

 

На больших центрифугах «откручивают» главным образом бульон, в котором растили микробов. Часто нужно получить так называемую биомассу — густую кашицу из микроорганизмов, по возможности без примеси питательной среды. Микробы оседают на дно центрифужных стаканов, бульон остается наверху, и его можно сдить. Иногда для этой цели употребляют нечто вроде сепаратора. Биомассу используют для приготовления вакцин, для извлечения того или иного вещества и т. д.

По соседству, в специальной комнате, стоит ультрацентрифуга. Это громоздкое сооружение, величиной в три платяных шкафа, по форме напоминает ящик, поставленный на узкий бок (те центрифуги, о которых говорилось выше, имеют форму котла или цилиндра). Ультрацентрифуга может дать до 100 тысяч оборотов в минуту. Таких центрифуг пока выпускают немного.

На ультрацентрифуге частицы, в зависимости от их величины и плотности, откладываются очень четкими слоями. Каждый такой слой можно потом извлечь отдельно. Другими путями этого добиться трудно.

 

На полу между центрифугами стоят небольшие аппараты. Верхняя часть их раскачивается взад-вперед. Это шуттель-аппараты, их называют иногда качалками или трясучками. Если вам надо хорошенько размешать раствор, то это удобней сделать, поставив колбу в шуттель-аппарат, чем трясти ее в руке.Все это гудит и вибрирует. Центрифуги пронзительно визжат. Сотрудники, комнаты которых размещены рядом, говорят, что им не повезло...А кто хозяин всей этой техники? Ею ведает инженер, единственный человек с высшим техническим образованием среди микробиологов. Работы у него не меньше, чем на заводе. За одной ультрацентрифугой нужен глаз да глаз, электронный микроскоп тоже в его ведении.

 

Электронный микроскоп стоит в небольшой пристройке без окон, с задрапированной дверью. Никакого внешнего сходства с оптическим микроскопом он не имеет — с виду это толстая, выше человека колонна со множеством проводов и пультом управления внизу. В нижней части расположен экран. Около экрана — фотографирующее устройство. По принципу работы электронный микроскоп имеет с оптическим весьма отдаленное сходство. Вместо светового луча здесь используется пучок электронов, вместо стеклянных линз — сильные магниты, раздвигающие этот пучок. Сам объект наблюдения помещается на тончайшую пленку, нанесенную на металлическую сетку. Поток электронов, проходя через объект, попадает на экран. Там, где упали электроны, экран начинает светиться. «Непрозрачные» для электронов части объекта на экране выглядят темными.

Электронный микроскоп дает очень большое увеличение— более 100 тысяч раз (максимальное увеличение, которое дает оптический микроскоп 4—5 тысяч раз). Бактерии, которые под оптическим микроскопом кажутся изящными палочками, здесь выглядят как грубые поленья. С помощью электронного микроскопа у бактерий (и у клеток высших организмов) увидели такие детали, о которых раньше не имели представления. Эти детали, например строение жгутиков, зернистость протоплазмы, особенно хорошо можно разглядеть не на целых бактериях, а на их срезах.

 

Разрезать крохотную бактерию на несколько ломтиков?! Однако в той же комнате находится прибор для сверхтонких срезов — микротом или ультрамикротом,— прибор исключительной точности. Чтобы разрезать на нем бактерии, их сначала заливают в специальную, быстро застывающую смесь. Микротом режет кубик этой смеси на пластинки толщиной в 100—150 ангстремов (1 ангстрем равен одной десятимиллионной доле миллиметра). Значит, толщина среза — всего лишь одна стотысячная доля миллиметра! Таким образом, средняя по величине бактерия (две тысячных миллиметра) может быть разрезана на 200 ломтиков.

У ультрамикротомов не металлические, а стеклянные ножи. Такой нож делают очень просто — куски стекла особого сорта подламывают и вставляют в держатель. Тончайшие грани излома и служат ножом. Правда, такие ножи быстро тупятся, и их приходится часто менять.

 

Иногда нужно сделать ту или иную деталь препарата более рельефной, искусственно увеличить ее. Для этого под вакуумом испаряют тончайшую металлическую проволоку, чаще всего из тяжелого металла, так, чтобы его частицы падали на препарат под определенным углом. Вы, наверное, замечали, какой большой сугроб снега иногда наметает в поле около маленького кустика? То же происходит и здесь. Металл непроницаем, непрозрачен для электронов, и изображение предметов, одетых металлической шапочкой, делается увеличенным, четким и объемным.

 

Электронный микроскоп, несмотря на все его достоинства, все же, видимо, никогда не заменит оптического. В нем пока что нельзя наблюдать живые объекты: методы приготовления препаратов исключают это; к тому же электроны убили бы на своем пути живую клетку (правда, сейчас ищут и как будто бы находят обходные пути решения этой проблемы). Кроме того, электронный микроскоп слишком громоздок, дорогостоящ и сложен в управлении. Это — прибор для хорошо оборудованной лаборатории, где есть

 

В 1911 году известный микробиолог Омелянский обнаружил в трупе найденного в Сибири мамонта жизнеспособных микробов. Ученый считал, что микробы сохранялись в туше косматого гиганта тысячелетиями. Помогла вечная мерзлота. А совсем недавно в районе Южного полюса на дне тридцатиметровой скважины американец Мейер обнаружил скопление микробов. Ледяной слой, где они находились, имеет весьма солидный возраст — до 3000 лет. Но когда этих «почтенных старцев» поместили в термостат с питательной средой, они ожили.

 

 

 

 Смотрите также:

 

Мощное оружие микробов—антибиотик

Мощное оружие микробов—антибиотик. В борьбе с другими микробами за «место под солнцем» микроорганизмы—плесневые грибы — используют особое антибиотическое...

 

Человек и микромир. Микробы - враги. История микробиологии

Одно из сравнительно недавних предложений ученых—бить врага его же оружием. Известно, что между различными видами микробов существуют антагонистические отношения.

 

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ. Характеристика поражающего...

Биологическое оружие (БО) — это специальные боеприпасы и боевые приборы со
Историческая справка. Идея использования патогенных микробов в качестве средства...