28 мая 2023
Может ли в реальной жизни случиться массовое заражение, которое было показано в сериале The Last of Us
Ирина Якутенко, биолог, научный журналист, специально для «Новой газеты Европа»
Гриб-Cordyceps паразитирует на осе.
Вышедший в январе The Last of Us компании HBO немедленно ворвался в топ самых популярных сериалов последних лет. События в нем разворачиваются на фоне очень убедительно показанной пандемии, вызванной паразитическим грибом рода Cordyceps. Биолог и научный журналист Ирина Якутенко разбиралась, насколько вероятен подобный сценарий в жизни.
Может ли случиться пандемия, вызванная грибами?
Теоретически да. «Грибные» болезни «распиарены» куда меньше вирусных или бактериальных, но при этом они часто являются фатальными. И хотя распространяться грибная пандемия будет не так зрелищно, ее последствия могут стать вполне разрушительными. У грибов есть некоторые особенности, которые позволяют им прочнее внедряться в популяцию хозяев и существенно затрудняют лечение. Например, грибы распространяются при помощи спор, которые могут долго выживать вне тела хозяина. То есть даже если гриб уничтожит всех доступных жертв, такое поведение не будет для него самоубийством, чем стало бы, например, для вирусов.
Грибные споры будут сохраняться в окружающей среде до тех пор, пока в опустошенную местность не забредут новые потенциальные хозяева, которых можно будет заразить.
Более того, многие грибы-паразиты умеют хотя бы какое-то время расти и развиваться, питаясь мертвой органикой, то есть вести себя как непаразитические грибы, так называемые сапрофиты. Наличие этой сверхспособности «выключает» действующее для других паразитов правило, когда при сокращении численности популяции до определенного уровня передача патогена прекращается. Многие грибы отлично выживают и без хозяев, которые, можно сказать, оказываются приятным дополнением к неживому рациону. Болезни, распространяемые такими возбудителями, называются сапронозами, а передаваемые грибами сапронозы нередко имеют тяжелое течение. Достаточно вспомнить разрекламированный сериалом «Доктор Хаус» гистоплазмоз или вызываемый грибами-криптококками менингит — один из основных убийц людей с ВИЧ в Африке к югу от Сахары: ежегодно только там эта болезнь уносит жизни 130 тысяч человек, а всего в мире от криптококкового менингита каждый год умирает 180 тысяч больных.
Гистоплазмоз. Фото: Wikimedia Commons
Есть у грибов и другие особенности, обеспечивающие им большой потенциал в плане заражения и возможного уничтожения целых популяций жертв. Например, уже много лет уничтожающий амфибий по всей планете Batrachochytrium dendrobatidis может заражать 508 видов-хозяев, а убивающий дубы оомицет Phytophthora ramorum — 109 видов. И даже если часть восприимчивых видов более устойчивы к грибу-паразиту, это только помогает ему: такие устойчивые виды работают как суперраспространители, поддерживая постоянный приток инфекции. Мы прямо сейчас наблюдаем это в популяциях раков в Европе: завезенные из США североамериканские сигнальные раки менее восприимчивы к грибку Aphanomyces astaci и эффективно заражают европейских раков, которые к грибку неустойчивы и массово умирают.
Если грибы настолько опасны, то почему грибной пандемии до сих пор не случилось?
Как ни странно, ответ, данный авторами The Last of Us, — неподходящий климат — вполне правдоподобен, хотя и не полон. Глобальное потепление — вполне вероятный драйвер будущих грибных эпидемий. Более того, несколько эпидемий и даже пандемий уже начались и уносят миллионы жизней ежегодно. Правда, пока не человеческих, а, например, земноводных или летучих мышей, но у Homo sapiens в этом смысле нет эксклюзивной гарантии выживания.
Потепление способно повысить риск грибных эпидемий, так как оно изменяет температурный оптимум грибов, заставляя приспосабливаться к меняющемуся климату. Сейчас оптимальная для развития большинства грибов температура ниже 30’С. Это не значит, что грибов, способных выживать при более высоких температурах, нет — вспомним приготовление пива и дрожжевую выпечку, которую ставят в духовку погреться, — но с повышением температуры на каждый градус «отваливается» около 6% видов грибов.
В итоге у млекопитающих и птиц с их температурой тела около 37’С и выше грибковых инфекций заметно меньше, чем у холоднокровных животных. Некоторые микологи, то есть специалисты, изучающие грибы, даже полагают, что
именно снижение риска заразиться микозом определило температуру тела млекопитающих и птиц.
Существа, у которых она была ниже, то есть амфибии и рептилии, не смогли конкурировать с теплокровными после вымирания динозавров, потому что их развитие тормозили грибные инфекции.
Если эта гипотеза хотя бы отчасти верна, то до недавнего времени люди были для паразитических грибов неподходящей нишей. При обилии восприимчивых холоднокровных существ необходимости приспосабливаться к нашим теплым телам не было. Но по мере того как климат на планете становился всё более жарким, те ниши в окружающей среде, в которых грибы тысячелетиями процветали, оказывались для них недоступными. Грибы начали меняться, подстраиваясь под новые условия, и эти изменения внезапно открыли им теплокровных. Тепловой фильтр, который защищал нас от грибов, исчезает.
Впрочем, даже если это предположение подтвердится, у млекопитающих и птиц пока остается второй столп защиты. Это сложная иммунная система, которая уничтожает сотни грибных спор и клеток, ежедневно попадающих в наши организмы. Но когда падает один из бастионов, вероятность одолеть второй резко увеличивается. Тем более что мы активно помогаем грибам: широко используем антибиотики (и уничтожаем тем самым конкурентов грибков), пересаживаем людям органы (и, соответственно, пожизненно «сажаем» их на иммуносупрессанты), помогаем выживать тем, у кого имеются врожденные иммунодефициты той или иной природы.
Candida auris. Фото: Wikimedia Commons
Именно люди с ослабленной иммунной системой — неважно, из-за применения иммуносупрессантов после трансплантации или на фоне терапии рака — сегодня являются основной группой риска по заражению смертельно опасными микозами. Ежегодно у более чем 150 млн таких пациентов диагностируют тяжелые грибковые инфекции, и не менее 1,7 млн человек грибы убивают, причем эти цифры пошли в рост со второй половины XX века и увеличиваются с каждым годом.
В 2009 году был описан новый вид патогенного для людей грибка — Candida auris. Изначально он был обнаружен в Южной Корее, но за несколько лет распространился по всему миру. Летальность среди пациентов, у которых развилась системная инфекция C. auris, составляет 30–60%. Существующие антимикотические лекарства при заражении C. auris помогают плохо, и всё чаще медики обнаруживают штаммы, полностью устойчивые ко всем трем имеющимся классам препаратов.
Наибольший риск C. auris представляет для людей, в телах которых есть различные инвазивные устройства: катетеры, искусственные суставы, сердечные клапаны. Грибы образуют на их поверхности биопленки — сверхустойчивые конструкции, сформированные по принципу композитных материалов. От биопленок постоянно отделяются грибные клетки, которые с током крови разносятся по организму, формируя очаги в других частях тела. Препараты и иммунные клетки не могут проникнуть внутрь сверхплотной биопленки, в итоге либо пациент должен пожизненно принимать высокие дозы антигрибковых препаратов (а они совсем не безобидны, особенно для людей, у которых и так есть проблемы со здоровьем), либо врачам придется удалить конструкцию, которую облюбовали паразиты, — что часто невозможно.
Правда ли, что от грибов нельзя придумать препараты и вакцины?
В сериале ученые-микологи однозначно заявляют, что лекарств и вакцин от грибковых инфекций нет, и даже предлагают бомбить города, где выявляют заразившихся. В реальности всё не так плохо, хотя, случись показанная в The Last of Us пандемия сейчас, мы были бы примерно так же беззащитны.
Лекарства от грибных инфекций существуют, хотя их гораздо меньше, чем, например, антибиотиков. У нас есть три класса подобных препаратов: азолы, полиены и эхинокандины. Проблема в том, что среди грибов всё быстрее распространяется устойчивость к ним, а так как классов всего три, приобретение резистентности к препаратам даже одного из них сразу лишает нас значительной части средств для борьбы. Более того, некоторые вызываемые грибами болезни, например аспергиллёз, показывают уровень смертности до 50% на фоне лечения. Если гриб устойчив к азолам — а таких сегодня всё больше, — эта цифра достигает 80%.
Причин, почему антимикотиков так мало, как минимум две. Первая: клетки грибов гораздо больше похожи на человеческие клетки, чем, например, клетки бактерий. А это означает, что цели, на которые можно было бы направить препараты, присутствуют и в наших клетках, то есть лекарство, бьющее по ним, будет токсичным. Вторую причину мы обсуждали выше: до недавнего времени у человечества не было нужды в большом количестве препаратов. Со второй половины 2010-х проблема растущего числа опасных грибковых инфекций и одновременного распространения устойчивости к антимикотикам начала всерьез занимать как регуляторов, так и фармкомпании, и есть основания полагать, что в ближайшее время в клиники поступят сразу несколько новых препаратов.
С вакцинами ситуация заметно хуже. На то есть много причин, как принципиальных, так и технических и экономических. Принципиальная причина та же, что и при разработке лекарств:
клетки грибов гораздо больше похожи на человеческие, чем клетки бактерий или тем более вирусы, у которых и клеток-то нет.
Это означает, что ученым непросто найти такую часть гриба, которая бы, с одной стороны, хорошо возбуждала иммунную систему, а с другой — была бы достаточно непохожа на части нашего собственного организма, чтобы не провоцировать аутоиммунные реакции. Но теоретически это решаемый вопрос: несколько вакцин-кандидатов сейчас находятся на разных стадиях испытаний, но от их внедрения в практику нас, даже при идеальном стечении обстоятельств, отделяет еще много лет.
Кадр из фильма The Last of Us. Фото: Kinopoisk
Труднее решить две другие проблемы — техническую и экономическую. Техническая сложность заключается в том, что, поскольку грибковые заболевания относительно редки и опасны в первую очередь для людей с иммунодефицитами, встает вопрос о наборе подходящих участников для проведения клинических испытаний. Набирать достаточные по размеру группы долго, еще дольше ждать, пока участники заболеют, — мы ведь не можем намеренно заражать людей. И хотя это тоже решаемый вопрос, для него необходима мотивация, прежде всего финансовая.
Но по причине немассовости грибковых заболеваний — как минимум по сравнению со многими другими инфекциями — фармкомпании не горят желанием вкладываться в разработку вакцин. Даже если вакцины будут помогать конкретным людям из групп риска, прибыли от их разработки будут достаточно скромными, а убытки при этом существенными, учитывая технические сложности.
Так что здесь авторы игры и фильма не погрешили против истины: если вдруг грибковая пандемия начнется так стремительно, как показано в The Last of Us, никакой вакцины создано не будет, несмотря на наличие нескольких перспективных кандидатов.
Могут ли грибки управлять поведением людей?
В игре и сериале кордицепсы полностью подчиняли себе зараженных людей, превращая их в зомби: заболевшие набрасывались на еще не инфицированных и кусали их, передавая таким образом грибные клетки. На эту схему создателей игры вдохновил реально существующий гриб из рода кордицепсов Ophiocordyceps unilateralis, паразитирующий на муравьях. Споры гриба проникают под хитиновый экзоскелет, размножаются и полностью меняют поведение насекомых.
Инфицированный муравей перестает выполнять свои обязанности в муравейнике, заползает на стебель на высоту около 25 см над землей, где условия оптимальны для развития паразита, накрепко вцепляется в растение челюстями, после чего перестает двигаться. Гриб продолжает развиваться внутри тела насекомого, медленно убивая его. После смерти из головы муравья вырастает длинный стебель, на конце которого находится плодовое тело с грибными спорами. Когда оно разрывается, споры разлетаются на большое расстояние и часто попадают прямо в колонию, к которой принадлежал заболевший муравей, заражая массу насекомых сразу.
Ophiocordyceps unilateralis. Фото: Wikimedia Commons, CC BY 2.5
Долгое время ученые полагали, что O. unilateralis проникает в мозг муравья — и кордицепсы из The Last of Us делали именно так. Но недавняя работа, в которой авторы при помощи флуоресцентного микроскопа детально изучили срезы тела зараженных насекомых, показала, что, по всей видимости, события развиваются иначе и клетки гриба порабощают прежде всего мышцы. Фактически гриб изолирует их от мозга и заставляет сокращаться в необходимом ритме, загоняя насекомое на высокие стебли. Мозг при этом остается интактным.
Как ни странно, такая схема более реальна, если мы говорим о перспективе появления паразита, аналогичного O. unilateralis, но опасного для людей. Потому что полностью
подчинить себе мозг Homo sapiens не получится даже у самого хитроумного патогена — это слишком сложная структура.
Заставить сокращаться мышцы куда проще.
Но всё же вероятность, что какой-то гриб из-за глобального потепления вдруг немного изменится и перекинется с насекомых на людей, превращая их в «кликеров» (так в The Last of Us называли слепых инфицированных на поздних стадиях заражения), мнимая. Кордицепсы приспосабливались к муравьям сотни миллионов лет. Чтобы получить такую тонкую настройку, позволяющую заражать намного более сложных существ — людей, теоретическим паразитам потребовалось бы никак не меньше времени. Однако не замечать растущую частоту грибковых инфекций и распространяющуюся среди них устойчивость ко всем существующим препаратам было бы верхом безалаберности. Потому что резистентные ко всем видам терапии грибки, вызывающие тяжелые системные инфекции, грозят свести на нет все наши блестящие достижения в медицине, пусть даже и без таких красивых спецэффектов, как в сериале.
