8 ноября в 16:55 на канале РЕН ТВ состоится премьера очередного документального фильма из цикла НМГ ДОК «Что мы знаем о планете Земля?». Картина «Зачем природе столько ядов?» расскажет, как человечество выживает в мире, полном токсических веществ. Вместе с кандидатом биологических наук, доцентом Московского политехнического университета, старшим научным сотрудником Института биофизики ИТЭБ РАН пытаемся понять законы, по которым живет этот загадочный ядовитый мир.
Егор, в фильме рассказывается, что в турецком Измире четыре года назад в одной из клиник началась эпидемия «синдрома живой куклы». Причина – в ботоксе, который вводили в желудок, чтобы избавиться от лишнего веса. Почему это произошло?
Это была не эпидемия в инфекционном смысле, а вспышка ятрогенного ботулизма, созданного руками самих врачей. Пациентам эндоскопически вводили ботулотоксин типа A прямо в желудок для снижения веса – процедура, которая, кстати, не была одобрена медиками в мире.
«Синдром живой куклы» – это точное образное описание паралича. Представьте, человек в сознании, он все понимает, но тело его не слушает. Он с трудом глотает и дышит. Ботулотоксин – молекулярный «диверсант». Он блокирует выброс ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах. Нерв кричит мышце: «Сокращайся!», а курьер с сообщением перехвачен. Развивается вялый паралич. Такие ятрогенные случаи, к сожалению, бывают и после других косметических или лечебных инъекций, но это редкость. Когда препарат чистый, доза верная, а техника соблюдена – медицинский ботулотоксин спасает и улучшает жизнь, а не превращает людей в «кукол».
Споры ботулотоксина не погибают после кипячения. Почему в процессе эволюции этот микроорганизм стал настолько бронированным?
Споры образует не токсин, а сама бактерия Clostridium botulinum. Сам ботулотоксин, кстати, довольно нежный и при кипячении разрушается. А вот эндоспоры – это совсем другая история. В ее ядре почти нет воды, ДНК защищена специальными белками и комплексами дипиколиновой кислоты с кальцием, а снаружи – мощнейшие многослойные оболочки. Эволюция не ставила цель «сделать броню против человека». Бактерия просто училась выживать в почве, когда наступала засуха, мороз или голод. Спора – это капсула времени. Среда стала благоприятной? Капсула раскрылась, бактерия проросла и пошла есть. Термостойкость спор и выработка токсина – это вообще два разных биологических инструмента, которые просто случайно оказались в одних руках.
Но коварство этого яда еще и в том, что зараженный продукт не меняет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Я говорю про консервированные продукты. Как это объяснить?
Не все так однозначно: некоторые штаммы могут устроить в банке настоящую «вонь» и испортить продукт. Но отсутствие запаха, газа или пены – не сертификат безопасности. Особенно коварны непротеолитические штаммы, которые тихо растут, не меняя вкуса консервов. Никакого специального «обмана» тут нет. Токсин – это просто молекула, у нее нет задачи пахнуть или быть вкусной. А наши с вами органы чувств – вообще плохие токсикологические приборы. Мы не чувствуем радиации, не видим угарного газа, не определяем на вкус тяжелые металлы. Поэтому правило железное: проверять домашние консервы «на зубок» нельзя. Безопасность обеспечивает не наш нос, а верная технология консервирования.
Кто первым догадался использовать ботокс в терапевтических целях и где его поначалу применяли?
Еще в XIX веке врач Юстинус Кернер, изучавший «колбасные отравления», задумался использовать его для лечения спазмов. Но настоящим пионером стал офтальмолог Алан Скотт. Его логика была гениальна в своей простоте: если токсин парализует мышцу, почему бы не применить его локально, чтобы расслабить спазмированный глаз.
В 1970-е Скотт начал эксперименты, а в 1980-м опубликовал первые результаты лечения косоглазия. Потом взяли блефароспазм (когда человек не может разлепить веки). В США препарат одобрили для медицины в 1989 году. И только в 2002-м, спустя более чем 10 лет, догадались разглаживать им межбровные морщины.
Получается, ботокс – это дитя неврологии и офтальмологии, а Голливуд просто перехватил эстафету.
Может ли ботулизм развиться в банке с консервированным продуктом, которая выглядит абсолютно нормально, не вздутая?
Может! И это главная ловушка. Вздутие, течь, мутность – это крик о помощи, тревожные звоночки. Но тихая, красивая банка может молча держать смертельный заряд, если при заготовке была нарушена технология.
Главная защита – это не рентгеновское зрение, а физика и химия процесса. Низкокислотные продукты (мясо, рыба, грибы) – рай для клостридий. Чтобы убить их споры, нужна температура выше 100 °C, то есть автоклав. Обычное кипячение в воде тут не сработает. Промышленные консервы, если банка не повреждена и хранится в норме, безопасны. А вот если домашняя заготовка вызывает хоть тень сомнения – ее не надо «переваривать» или пробовать. Ее надо выбросить.
А повторное кипячение подозрительной домашней заготовки убьет яд?
Здесь люди часто путают профилактику и попытку реанимировать труп. Да, если вы знаете, что в правильно приготовленном продукте мог образоваться токсин, его можно инактивировать длительным кипячением. Но это не универсальная страховка!
Во-первых, споры над вашим кипятильником только посмеются – они выживут. Во-вторых, в густой тушенке тепло распределяется неравномерно. В центре банки может быть +80 °C, и споры спокойно прорастут. В-третьих, вы не знаете, сколько там было исходного токсина. Кипячение не отменяет криворукость при консервации.
Подозрительный продукт нельзя «обезвреживать». Его место на помойке.
Не рассматривали ли этот смертельный яд в качестве биологического оружия?
Да, ботулотоксин – в списке категории А, это высший пилотаж биологических угроз. Он невероятно токсичен. Но между «веществом, которое убивает в пробирке», и «оружием массового поражения» – дистанция огромного размера. Токсин нужно произвести, стабилизировать, доставить, распылить так, чтобы он не разрушился на солнце…
Мир защищается: у нас есть эпиднадзор, лаборатории, запасы сывороток и, главное, ИВЛ, потому что ботулизм убивает через остановку дыхания. А еще ботулизм не передается от человека к человеку, как грипп, так что пандемия невозможна. Рицин, сакситоксин – тоже в списках смертельных угроз. Но идея, что какой-то один яд может «уничтожить все человечество», – сценарий для комиксов. Масштаб трагедии определяет не только токсичность молекулы, но и логистика ее применения.
На Земле много ядовитых существ. Почему, к примеру, змеи или лягушки-древолазы не погибают от собственного токсина?
Универсальной «суперсилы» тут нет. У змей яд – это как слюна, он хранится в специальной железе и не булькает в крови. Но даже если бы булькал, эволюция – великий инженер компромиссов. У многих змей в плазме крови плавают белки-ингибиторы, которые связывают собственный токсин. А их клеточные рецепторы немного «перекроены», чтобы яд к ним не прилипал. Но это не абсолютный иммунитет, а видоспецифичная защита.
У лягушек-древолазов история другая: они яд не производят, они его «воруют» из пищи и складывают в кожу. Их клетки учатся изолировать эти алкалоиды, а рецепторы мутируют, чтобы не реагировать на них. Эволюция просто снижает риск самоотравления, но если влить змее ее же яд в вену в огромной дозе – она тоже погибнет. Чудес не бывает, бывает адаптация.
Гадюк можно встретить и в наших лесах. А что делать, если рептилия все-таки укусила?
Отойти, вызвать скорую, обеспечить покой человеку. Снять с него кольца и часы, потому что будет отек. Забудьте сцены из боевиков: не надо резать рану, не надо отсасывать яд ртом (вы просто добавите себе проблем), не надо прижигать или класть лед. Жгут тоже чаще зло, чем добро. Ваша задача – доставить человека в больницу, где есть сыворотка.
Как ученые превращают яд в лекарство? Какие препараты были созданы на основе токсинов?
Мы, ученые, не берем и не колем сырой яд. А берем у природы подсказку. Выделяем молекулу, смотрим, как она работает на уровне рецепторов или ионных каналов, а потом перестраиваем так, чтобы она лечила, а не убивала.
Вспомните каптоприл от давления – его создали, изучив яд змеи Bothrops jararaca. Препараты от тромбов (эптифибатид) – это модифицированные пептиды из яда гремучих змей. Зиконотид, снимающий дикую боль у онкобольных, – копия яда морского конуса. Даже наш ботокс – это высочайшая степень очистки и стандартизации. Яд дает нам идеальный «ключ» к определенному биологическому «замку», а фармакология делает этот «ключ» безопасным.
Какие компоненты природных ядов перспективны для лечения онкологических и других заболеваний?
В онкологии нам нужно не просто отравить клетку, а сделать это точечно, как снайпер. И тут токсины дают потрясающие идеи. Например, хлоротоксин из яда скорпиона умеет «прилипать» к клеткам глиомы (опухоли мозга). Мы, биотехнологи, сейчас как раз работаем над системами доставки: можно «прицепить» к такому токсину радиоактивную метку или лекарство, и скорпионий пептид сам приведет груз прямо в опухоль, не трогая здоровые ткани.
Мелиттин из пчелиного яда или змеиные дезинтегрины тоже изучают. Но важно понимать: если вещество убивает все подряд – это не лекарство, это просто отрава. Вся магия в селективности, в умении найти свою мишень.
Глобальное потепление, изменение климата как-то сказываются на ядовитой флоре и фауне?
Климат влияет, но природа не становится «злее», она будет другой. Да, некоторые виды сдвигаются на север, потому что им становится теплее. ВОЗ уже бьет тревогу по поводу змей: там, где раньше их не было, они появляются, и местное население не знает, как лечить укусы.
Растения в стрессе (от засухи или жары) могут вырабатывать больше защитных токсинов, это факт. Но сказать, что все растения и змеи станут смертельнее, нельзя. Эволюция работает не так. Меняется география риска, меняются сезоны активности. Мы должны не бояться «суперъядов», а просто учиться жить в меняющейся экосистеме и отслеживать новые риски.
А что произойдет с экосистемой, если исчезнет какой-то вид ядовитых змей?
Не обязательно случится апокалипсис, но часы экосистемы сломаются. Убираешь одну шестеренку – и не знаешь, какая вылетит следующей. Ядовитая змея – не просто «опасность для человека». Это хищник, который держит в узде популяцию грызунов. Это добыча для хищных птиц.
Если змея исчезнет, ее жертвы могут размножиться так, что вытопчут всю растительность, а хищники уйдут или вымрут.
Яд – это просто инструмент выживания вида. Убирая вид, мы убираем целую экологическую нишу.
Существуют ли природные яды, против которых пока нет антидота?
Да, и это трагедия молекулярной биологии. Против рицина, аконитина, токсинов бледной поганки специфических антидотов нет. Почему? Потому что некоторые яды работают как молекулярные диверсанты-камикадзе. Они проникают внутрь клетки, необратимо ломают рибосомы (как альфа-аманитин) или намертво блокируют ферменты. Молекулу-мишень уже не «починить» простым ключом-антидотом.
Создать антидот – задача со звездочкой: он должен успеть до того, как клетка умрет, добраться до нужного органа, сам не быть токсичным и не вызвать аллергию. Но отсутствие антидота не значит, что врачи бессильны. Поддерживающая терапия, гемодиализ, ИВЛ – часто именно они вытаскивают пациентов с того света.
Какие насекомые самые токсичные? Какой гриб самый ядовитый?
Природа не участвует в конкурсе «Мисс Токсичность», единого рейтинга нет. Если брать лабораторную токсичность для мышей, то муравей-жнец Pogonomyrmex maricopa – просто монстр. Но для человека главная опасность – это пчелы и осы. Не из-за силы яда, а из-за анафилаксии.
Среди пауков и скорпионов есть свои «звезды» (австралийские воронковые пауки, южноамериканские Phoneutria, скорпионы из семейства Buthidae), но их опасность привязана к региону. А вот в царстве грибов абсолютный и мрачный лидер – бледная поганка. Ее аматоксины бьют по печени, самое страшное – симптомы начинаются не сразу. Человек думает, что «отлежался», а печень в это время уже разрушается. Так что в лесу правило одно: не знаешь гриб – не бери.
Животные могут «воровать» яд, поедая ядовитые растения или насекомых: например, коала питается листьями эвкалипта. А могут ли они впитывать природные яды от ядовитых газов или минералов и тем самым защищаться?
Коала – не совсем пример «воровства яда». Она ест эвкалипт, потому что его много, эти листья другие животные не употребляют. Но в качестве защиты коала токсины не использует. А вот настоящий биологический хакинг – это гусеница монарх, она употребляет ядовитый молочай и становится ядовитой для птиц. Или змея Rhabdophis tigrinus, которая копит буфадиенолиды съеденных жаб в своих шейных железах.
Что касается газов или минералов… Животные, конечно, накапливают тяжелые металлы из почвы и воды (вспомните ртуть в тунце). Но это не эволюционная стратегия защиты, это, к сожалению, экологическая проблема. Организм не может «удобно сложировать» газ, чтобы потом пшикнуть им во врага. Для этого нужна сложнейшая биохимия, которую эволюция создает только для органических молекул.
Известны истории, когда люди вырабатывали стойкость к ядам, после того как ежедневного употребляли его в небольших дозах. Такая схема действительно может сработать?
Миф о Митридате и «натренированных» отравителях сильно преувеличен. Организм – это не покемон, он не тренируется на любом яде. К некоторым веществам (например, к алкоголю или определенным алкалоидам) ферменты печени могут адаптироваться. Но к тяжелым металлам или нейротоксинам толерантности не бывает. Более того, многие яды имеют кумулятивный эффект. Они не выводятся, а копятся в костях, жире или печени. Человек думает, что он «закаляется», а на самом деле получает хроническое отравление, разрушающее почки и нервную систему. А к белковым ядам (тем же змеиным) при таком «приеме» может выработаться не иммунитет, а тяжелейшая аллергическая реакция. Это не тренировка, это русская рулетка.
Вспомним Распутина. Юсупов утверждал, что добавлял цианид в пирожные и вино, но яд не подействовал. Его нейтрализовала глюкоза или Распутин как раз был «натренирован» приемами мелких порций яда?
Глюкоза не может нейтрализовать цианид. А вот что действительно не сработало, так это сама история отравления. Почти все, что мы знаем про яд для Распутина, – это байки самого Юсупова, который любил приукрасить. Вскрытие не показало следов цианида в желудке, а один из заговорщиков позже признался, что подменил яд на безвредный порошок, чтобы не рисковать. Современная криминалистика и история сходятся в одном: Распутина застрелили. Обсуждать «феноменальную устойчивость» его желудка – это значит верить в голливудский сценарий, который убийцы сочинили для себя, чтобы казаться круче.
В фильме «Анжелика, маркиза ангелов» показана пропитанная ядом ночная рубашка, которая должна была убить героиню… Какие яды и в каком виде вообще применяли при королевских дворах?
Дворцовые интриги – больше политический пиар и слухи, чем реальная химическая лаборатория. «Фирменного яда» Медичи или легендарной «кантареллы» Борджиа в природе не существовало. Травили тем, что было под рукой: мышьяком, сурьмой, экстрактами растений.
Ядовитая рубашка или веер – это больше литература. Чтобы яд прошел через кожу и убил, нужны очень специфические липофильные вещества и огромные дозы. Дегустаторы еды при дворах тоже не были панацеей: многие яды действуют через несколько часов, когда дегустатор уже мертв, а убийца – за границей. Кстати, когда в останках исторических личностей находят ртуть или мышьяк, это не всегда свидетельство об убийстве. В те времена эти вещества применяли в лечении сифилиса, малярии или использовали в косметике.
Химия в костях – не всегда криминал, часто это история медицины.
Есть ли яды, от которых смерть кажется на первый взгляд естественной?
Идеальных убийств, как у Агаты Кристи, в реальности почти не бывает. Любое отравление – стресс для организма, и он реагирует: аритмия, судороги, рвота, специфический цвет кожи. Другое дело, что симптомы могут быть неспецифичными. Если человек умер от сердечной недостаточности, вызванной, скажем, передозировкой некоторых гликозидов, патологоанатом без токсикологии может написать «инфаркт».
Но миф о том, что есть «абсолютно неопределяемый яд», который нельзя найти в современной лаборатории, – это сказка. У нас есть масс-спектрометрия, хроматография. Вопрос лишь в том, знаешь ли ты, что именно искать, и сохранились ли образцы. Тайна «невидимого яда» сегодня решается на уровне правильной экспертизы, а не гениальности самого токсина.
Сюжеты многих фильмов эксплуатируют отравления различными ядами. К примеру, комедия Шахназарова «Яды, или Всемирная история отравлений», «Тайна “Черных дроздов”» Дербенева, «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона» Масленникова… Что в них выглядит особенно неправдоподобным, на ваш взгляд? Вот эти отравленные шипы – большое преувеличение?
Меня в кино всегда смешит не сам шип, а «кинематографический таймер». Убил шипом, и человек падает замертво через секунду. Биология так не работает. Даже самые быстрые нейротоксины требуют времени, чтобы добраться до синапсов, связаться с рецепторами и запустить каскад реакций.
В кино яд работает как кнопка «Выкл.» В жизни все зависит от дозы, пути введения, веса человека и состояния его печени. Антидоты в фильмах тоже вводят «одной волшебной таблеткой». Художественные произведения требуют драмы, а биология – это наука о вариативности, хаосе и индивидуальных реакциях. Так что шипы из «Шерлока Холмса» – это красивая метафора, но не руководство по токсикокинетике.
Порекомендовали бы посмотреть новый фильм НМГ ДОК «Зачем природе столько яда?»
Я бы посоветовал его посмотреть, потому что тема ядов – идеальная линза, через которую видно всю красоту и жестокость эволюции. Один и тот же токсин может быть оружием, защитой, а потом – благодаря уму человека – стать лекарством от боли или рака.
Смотрите премьеру документального фильма «Зачем природе столько ядов?» из цикла НМГ ДОК «Что мы знаем о планете Земля?» 8 ноября в 16:55 на телеканале РЕН ТВ.
Фото: личный архив Егора Мусина, кадры из фильма «Зачем природе столько яда?» из цикла НМГ ДОК «Что мы знает о планете Земля?»
