Как ветеран войны искал замену морфию, а в итоге изобрел кока-колу

Кока-кола — одна из самых популярных на сегодняшний день газировок. Изначально она задумывалась как обезболивающее средство и представляла собой смесь алкоголя, кокаина и кофеина.

Боевое ранение

Во время Гражданской войны в США офицер Армии конфедерации Джон Стит Пембертон сильно пострадал в битве при Колумбусе, штат Джорджия: у него было и огнестрельное ранение, и колото-резаная рана. После войны постоянные боли заставили Пембертона пристраститься к морфию, как и многих других ветеранов войны. Будучи фармацевтом в мирной жизни, он хорошо понимал опасность этого пристрастия и начал искать замену наркотику.

Кокаиновое вино

В своей колумбусской аптеке Пембертон экспериментировал с различными веществами. В частности, с листьями коки, растения родом из Южной Америки, из которого изготавливают кокаин, и орехами колы — тропического растения, которое выращивают в основном в Африке, но экспортируют в другие страны как сырье для производства лекарств. Пембертон изготавливал из них различные напитки, которые, однако, не имели особого успеха на рынке. В конце концов фармацевт пришел к созданию своей версии «Вина Мариани» — винного напитка с добавлением листьев коки, то есть кокаина. Пембертон назвал изобретение French Wine Coca. Он был уверен, что коктейль будет спасением для тех несчастных, кто пристрастился к морфию или опиуму. Сегодня ученым известно, что кокаиновая зависимость не слабее морфиновой, но в те времена об этом не знали.

Пейте кока-колу за 5 центов. Реклама 1890 года

Пембертон запатентовал рецепт кокаинового вина в 1885 году. Оно неплохо продавалось как стимулирующее, тонизирующее и снимающее головную боль средство. Годом позже в некоторых округах штата Джорджия был принят сухой закон. Пембертон заменил алкоголь в своем рецепте на сахарный сироп — так появилась кока-кола. Как этот напиток стал газированным, точно неизвестно. По одной из версий, ассистент Пембертона случайно смешал заготовку для колы с газированной водой.

Секретная формула

Пермбертон держал рецепт в строгом секрете: лишь ограниченный круг лиц знал его, причем наизусть. На бумаге рецепт был записан только в 1919 году. До 2011 года запись рецепта хранилась в сейфах различных банков, пока компания Coca Cola не перевезла ее в свой музей в Атланте, где она по-прежнему спрятана в сейф.

Шесть самых страшных ядов и одно легендарное противоядие

Яды и противоядие

Сегодня достаточно сложно понять, что в историях об отравлениях, дошедших до наших дней через века, было правдой, в что вымыслом. Ведь в то время не было испытаний и судебно-медицинской экспертизы, а историй о загадочных ядах хоть отбавляй. В нашем обзоре речь о самых легендарных ядах, существование которых пока так и не доказано.

Яд Гу

Древнекитайский яд Гу

Гу - древнекитайский яд с магическими свойствами. Если верить легендам, этот яд создавали помещая ядовитых животных - змей, ящериц, скорпионов, многоножек и различных насекомых - в банку. Эти ядовитые твари пожирали друг друга до тех пор, пока не оставалась только одна, которая была перенасыщена токсинами всех своих переваренных собратьев. Затем из этой твари извлекали яд, который использовали, чтобы убить, вызвать болезнь или навести любовные чары. Жертвы отравления гу умирали от рвоты кровью. Поговаривали, что гу мог даже убивать на расстоянии.

Яд на ноже Парисатиды

Парисатида и Статира

Парисатида, мать персидского царя Артаксеркса II (435 или 445 до н.э. - 358 г. до н.э.). не ужилась со своей невесткой Статирой. Парисатида попросту ревновала, ей казалось, что Статира "заняла все мысли ее сына и тот стал меньше любить мать", поэтому она придумала, как избавиться от нее. Просто отравить невестку она не могла, поскольку обе женщины с недоверием относились друг у другу и боялись быть отравленными. Поэтому они ели одни и те же блюда из одной посуды.

Но Парисатида придумала следующий ход: она смазала неизвестным ядом одну сторону ножа, а затем отрезала себе кусок курицы (чистой стороной) и передала нож невестке. В итоге та умерла мучительной смертью, но победа Парисатиды оказалась пирровой. Пребывая на смертном одре, Статира убедила своего мужа, что в убийстве виновата его мать. Артаксеркс сослал Парисатиду в Вавилон, и они никогда больше не виделись.

Яд Эйтр

Источник жизни и смерти

В скандинавской мифологии жидкость эйтр являлась одновременно источником жизни и смерти. Когда фрагменты льда из Нифльхейма (изначальное царство льда на севере) встретились с искрами из Муспельсхейма (изначальное царство огня на юге) в Гиннунгагапе (первичный хаос, мировая бездна), то лед растаял. Эта жидкость и была эйтром, изначальным веществом, из которого зародилось первосущество – великан Имир.

Боги сотворили Землю из плоти Имира, океаны - из его крови, горы - из его костей, деревья - из его волос, облака - из его мозга. Мидгард, царство людей, был сделан из бровей Имира. Эйтр был, таким образом, ответственен за весь мир и всю жизнь в нем, но это был также смертельный яд, достаточно сильный, чтобы убить богов. Согласно скандинавской мифологии, в великой последней битве Рагнареке великий змей Ёрмунганд, который опоясывает Мидгард, поднимется из океана, чтобы отравить небо.

Люди употребляли галлюциногенные грибы 9000 лет назад

Грибной шаман

Плато Тассилин-Адджер находится на юго-западе Алжира, в Сахаре. Вся эта местность — объект наследия ЮНЕСКО, здесь найдены сотни тысяч доисторических рисунков. Самые ранние датируют седьмым тысячелетием до нашей эры. И они настолько поразительны, что за них тут же уцепились криптозоологи и уфологи, видящие в них инопланетян и потусторонних монстров.

В особенности это касается рисунка, который получил название «Грибной шаман с пчелиным лицом». Но все оказалось еще любопытнее, чем псеводнаучные домыслы. Эта картина — первое известное нам изображение, доказывающее что в доисторические времена люди употребляли псилоцибиновые грибы.

Грибной шаман

Когда-то плато Тассилин-Адджер было цветущим краем, где росли леса, текли полноводные реки, паслись огромные стада копытных, жили слоны и жирафы. Для доисторического охотника это был рай на Земле. Но постепенно Сахара брала свое: реки пересохли, стада ушли, а с ними завяла и местная культура. И тысячи петроглифов в деталях рассказывают эту историю — от расцвета до упадка. Первые из них, те самые, которым около 9 тысяч лет — самые детальные. Их делали тщательно и зачастую в пещерах — видно, что они играли огромную роль в культуре и религии.

Плато Тассилин-Адджер

Вид на плато Тассилин-Адджер из космоса

В это же время, как считают ученые, местные жители были на пороге одомашнивания скота, по крайней мере, он играл в их жизни большую роль. А там, где пастбища, зачастую обитают псилоцибиновые грибы. Так что древние жители плодородных равнин, как минимум, пробовали их и знали об их эффекте. И, будучи психоделиками, те наверняка играли большую роль в представлениях о потустороннем. Однако до находки «Грибного шамана с пчелиным лицом» и подобных ему петроглифов у этой гипотезы не было явственных подтверждений. Современные микологи делают вывод о том, что здесь изображены именно псилоцибиновые грибы — древний художник неплохо постарался, пытаясь передать их форму.

Грибной шаман

Великая наука древних мусульман

Памятник Аббасу ибн Фирнасу в Багдаде

Если предложить среднестатистическому европейцу описать жителей Ближнего Востока в общих чертах, он наверняка нарисует образ террориста с автоматом либо саудовского шейха с миллиардами долларов на мелкие расходы. Мы привыкли считать западный мир «краеугольным камнем» научного прогресса. Аристотель, да Винчи, Эйнштейн…

Но национальной науки, как и национальной таблицы умножения, не существует. Если кто-то претендует на первенство в фундаментальных дисциплинах — значит, он ничего не знает о достижениях древней мусульманской, особенно арабской науки. Ведь когда-то Ближний Восток настолько опередил время, что, сложись история иначе, на Луне уже давно стоял бы зеленый флаг с полумесяцем.

Всё, что видим мы — видимость только одна.
Далеко от поверхности мира до дна.
Полагай несущественным явное в мире,
Ибо тайная сущность вещей не видна.

— Омар Хайям

Мудрость — от Аллаха

Глядя на некоторые исламские страны, начинаешь сомневаться — о какой науке здесь может идти речь? Людей публично вешают на подъемных кранах. Женщин побивают камнями. Древним статуям сбивают лица или разносят их в клочья взрывчаткой. Фанатики на праздник Ашура режут себе головы и, обливаясь кровью, ходят по улицам. Что за наука может возникнуть там, где до недавних пор было запрещено телевидение?

Учение Аристотеля. Средневековый арабский манускрипт

div style="text-align: justify;"> Христианский мир уверенно уходит от невежества. Прогресс налицо: сегодня духовные лица освящают космические корабли, хотя когда-то ставили на колени Галилея и пели гимны у костра Джордано Бруно.

В исламе произошел обратный процесс. традиционализм, иногда переходящий границу мракобесия, не имеет ничего общего со взаимоотношениями науки и религии тысячу лет назад. Тогда наука была естественным видом человеческой деятельности. Считалось, что единственный источник знаний — Аллах, и в деятельности ученых не усматривали никакого кощунства.

Поэтому, когда вся Европа была погружена в религиозный фанатизм и церковную цензуру, Восток стал главным интеллектуальным центром планеты. Европейские библиотеки ютились по монастырям и специализировались в основном на религиозных текстах. В одном только багдадском «Доме мудрости» хранилось несколько миллионов научных манускриптов.

Врач проверяет пульс у лежащего человека.
Из манускрипта 1286 года

Европейские лекари отпиливали раненым рыцарям руки и ноги, используя вместо анестезии большой деревянный молоток. Арабские врачи делали сложные лекарства в пилюлях и растворах, а также бесплатно лечили население за счет халифа. Место для постройки больниц выбиралось путем развешивания кусков мяса на деревьях. Там, где оно портилось в последнюю очередь, и возводился госпиталь. О микробах, бактериях и питательных средах для них тогда еще не знали, но, судя по всему, догадывались.

Открытия нитроглицерина, азотной и серной кислот, калия, аммиачной соли, нашатырного спирта, металлургии или метода опреснения воды не мешали исламским ученым быть глубоко набожными людьми. Они не шли по стопам европейских коллег и не пытались доказать, что законы природы противоречат божьим чудесам. Для ислама вся природа — чудо.

О культурном господстве мусульманского мира говорит хотя бы тот факт, что в 9 веке арабофобы жаловались, что все молодые и одаренные христиане хотят изучать один лишь арабский язык, читают исключительно арабские книги и находят их восхитительными.

От арабского слова «сыфр» (ноль, пустой) произошло латинское cifra (цифра) и французское chifre, от которого появилось понятие «шифр». Аль-Хорезми написал математический трактат «Книга о восстановлении и употреблении» — «Китаб аль-джебр ва аль-мукабалла». От слова «аль-джебр» (вид преобразования уравнения) произошла «алгебра». Наконец, «алгоритм» — ни что иное, как производное от «Аль-Хорезми».

Уродливая герцогиня и сомнения Джеймса Педжета

«Уродливая герцогиня». Квентин Массейс

Перед вами гротескная картина фламандского художника Квентина Массейса «Уродливая герцогиня» (считается, что на ней изображена правительница Тироля Маргарита Маульташ, она же Маргарита Тирольская). На картине мы видим деформированное лицо пожилой женщины, желающей казаться привлекательной (о чем говорит бутон розы, который она держит в руке). Но нас интересует не социальный смысл, которым художник хотел наделить это изображение, а характерные черты лица и тела герцогини.

В 1877 году английский хирург Джеймс Педжет описал в своей статье пятерых пациентов с похожими симптомами. Эти симптомы он предложил считать признаками новой болезни — деформирующего остеоартрита (osteitis deformans). Педжет заметил, что кости у таких пациентов, с одной стороны, толще обычного, а с другой — частично разрушены и деформированы. Отсюда и побочные эффекты болезни: воспаление суставов и ущемление нервов, иногда даже паралич.

Сегодня эта болезнь носит имя Джеймса Педжета (см. Болезнь Педжета), хотя с ее причиной хирург не угадал. Насколько сейчас известно, деформация костей не вызвана воспалением — воспаление возникает позже, уже как следствие разрушения суставной поверхности. А виноваты в этом разрушении, судя по всему, остеокласты — клетки, которые отвечают за перестройку кости. Из-за того что у людей с болезнью Педжета они слишком активны, в костной ткани появляются пустоты, которые не получается быстро застроить, и сама кость деформируется и становится ломкой.

Что именно заставляет остеокласты разрушать костную ткань сильнее, чем обычно, до сих пор не вполне ясно. В каких-то случаях удается обнаружить генетическую причину — мутации в сигнальном белке p62 (его кодирует ген SQSTM1). Некоторые ученые считают, что толчком может служить вялотекущая вирусная инфекция. Но так или иначе, болезнь Педжета встречается и сегодня и пока не лечится. Впрочем, поскольку симптомы ее не смертельны, их несложно компенсировать: подкормить кость фосфатом, кальцием и витамином D, а в крайнем случае — отрезать лишние наросты.

Описывая открытую им болезнь, Джеймс Педжет задался вопросом: насколько эта болезнь действительно новая? Если бы оказалось, что она появилась относительно недавно, то можно было бы списать ее на действие каких-нибудь внешних факторов, например последствия промышленной революции или недавней эпидемии какой-нибудь инфекции. Если бы, наоборот, выяснилось, что люди болели ей всегда, то причину пришлось бы искать в генах или особенностях человеческой физиологии.

За свою практику Педжет встретил 23 пациентов с похожими симптомами, но не нашел ни одного образца характерно деформированной кости в музейных коллекциях и так и не добился ответа на свой вопрос. С тех пор данных накопилось гораздо больше, и ученые продолжают рассуждать об истоках болезни.

Самый простой способ удостовериться в том, что болезнью Педжета страдали и раньше, — посмотреть на старые картины и поискать на них следы деформации скелета. Чаще всего в качестве примера болезни Педжета в искусстве приводят картину Квентина Массейса «Уродливая герцогиня». Ее широкие скулы, приподнятый нос и выпуклое пространство над верхней губой образуют так называемое «львиное лицо» (искажение черт лица и нарушение мимики из-за утолщения кожи) — признак, который иногда встречается у людей с болезнью Педжета или c проказой. Можно предположить, что у герцогини разрослась не только верхняя, но и нижняя челюсть (иначе подбородок казался бы проваленным), а также деформирована левая ключица.

Фотография современной женщины с болезнью Педжета: деформация челюсти и «львиное лицо». Изображение из статьи: J. Dequeker, 1989. Paget's disease in a painting by Quinten Metsys (Massys)

Скептики, правда, возражают, что черты лица герцогини Массейса не обязательно отражают болезнь модели — художник мог списать их с карикатур Леонардо да Винчи, как уже делал неоднократно. Но этот аргумент едва ли кого-то убедит: модели да Винчи сами могли страдать болезнью Педжета. Впрочем, есть и более серьезные возражения. Некоторые ученые, например, считают, что такой тип лица, как у герцогини, свидетельствует об акромегалии — избытке гормона роста. Этот диагноз мог бы объяснить и торчащие уши герцогини, и разрастание мягких тканей лица, и даже необычное положение пальцев, которыми она держит цветок: при акромегалии часто страдают суставы.

Дик Кет, художник с барабанными палочками

Дик Кет, Автопортрет (с рукой), 1926 год.
Рейксмюсеум, Амстердам, Нидерланды.
Изображение с сайта музея rijksmuseum.nl.

С этого автопортрета голландского художника Дика Кета на нас смотрит грустный, немного астеничный юноша. Кет изобразил себя в 24 года; он только что закончил Академию искусств в Арнеме, но из-за слабого здоровья не отправился путешествовать, как другие художники. Дик Кет родился с пороком сердца: во-первых, сердце у него располагалось справа (это называют декстрокардией), а во-вторых, оно работало с трудом.

В начале XX века не было ни ультразвукового исследования, ни томографии, поэтому о том, что с сердцем Кета что-то не так, можно было судить лишь по косвенным признакам: шумам в груди, слабости и приступам одышки. Тем не менее путешествия были художнику противопоказаны. С работами современников он знакомился в основном по репродукциям, а изображал в основном то, что видел в своем доме — в том числе себя самого.

Кет оставил после себя серию автопортретов, по которым почти сто лет спустя мы можем следить за тем, как прогрессировала его болезнь. Так, на портрете, написанном спустя шесть лет, художник еще не выглядит умирающим, но уже просматриваются характерные симптомы, за которые в ранних портретах глаз еще не цепляется: это нездоровый, синеватый цвет кожи и деформированные концевые фаланги пальцев.

Дик Кет, Автопортрет, 1932. Музей Бойманса — ван Бенингена. На правой части рубашки видна тень, вероятно, символизирующая сердце художника. Изображение с сайта музея boijmans.nl

Оба эти признака — цвет кожи (цианоз) и своеобразный вид пальцев (барабанные пальцы) — в сочетании с пороком сердца навели некоторых врачей на мысль, что Дик Кет страдал тетрадой Фалло. Эта патология сердца может встречаться при нескольких болезнях примерно у трех из 10 000 новорожденных. Тетрада Фалло — это четыре аномалии сердца: выход аорты сдвинут вправо; перегородка между желудочками частично повреждена (см. Дефект межжелудочковой перегородки); отток крови из правого желудочка нарушен из-за разрастания окружающих тканей; мышечная стенка правого желудочка гипертрофирована, чтобы компенсировать слабый отток крови.

Из-за того что сердце не работает в полную силу, кровь у людей с тетрадой Фалло не до конца насыщена кислородом, цвет ее темнее обычного, а кожа имеет синий оттенок — таких младенцев называют синюшными (см. Blue baby syndrome). Кислорода не хватает и конечностям — вероятно, отсюда и барабанные пальцы: чтобы компенсировать недостаток кислорода, сосуды на концах пальцев постоянно расширяются и в них попадает больше крови с факторами роста, под действием которых ногтевое ложе становится более крупным, а сама пластинка ногтя приобретает вид «матового стекла».

Дик Кет, Три маленьких автопортрета, 1937–1940гг.
Музей современногоискусства в Арнеме.
На этих портретах, особенно на левом, хорошо заметна синева лица.
Изображение с сайта bouillabaiseworkinprogress.blogspot.com

На других портретах Дик Кет зафиксировал поздние стадии своей болезни: он выглядит всё более слабым, а пальцы деформированы всё сильнее. Голландец скончался в 1940 году, не дожив до своего 38-летия меньше двух месяцев. Однако в то время для людей с тетрадой Фалло это уже было немало: большинство умирало во младенчестве и мало кто переживал свой тридцатилетний юбилей.

Дик Кет, Двойной портрет художника с отцом, 1939.
Музей современного искусства в Арнеме.
Изображение с сайта bouillabaiseworkinprogress.blogspot.com

Не дождался Кет и медицинской разгадки своей тайны: до конца жизни голландец так и не получил своего диагноза. Но даже если бы тетраду Фалло у художника и подтвердили, в то время едва ли ему могли помочь: первую операция по восстановлению функции сердца провел в 1944 году американский кардиохирург Альфред Блейлок, но и она помогала лишь компенсировать симптомы. Полностью вылечить тетраду Фалло, восстанавливая отток крови из правого желудочка и межжелудочковую перегородку (Interventricular septum), врачи смогли только в 1955 году.

Грег Данн: Эстетика и изысканность человеческого мозга в искусстве

Грег Данн

Мозг называют самой сложной структурой во Вселенной. Но он также может быть и самым красивым. Работы Грега Данна передают эстетику и изысканность самого загадочного человеческого органа.

Кортикальные колонны

© www.livescience.com

Ранняя работа Данна, состоящая из очень минималистичных композиций. Для вдохновения он использовал изображение из микроскопа, но рисовал все нейроны самостоятельно.

«Ветвление нейронов это почти дзен, я был очень заинтересован на начальном этапе», — сказал он.

Корзина и пирамиды

© www.livescience.com

Данн разработал процесс, включающий в себя напыление чернил на не-абсорбирующую бумагу. Форма бумаги и воздушные завихрения заставляют чернила расплёскиваться так, что они в полной мере передают древовидные связки нейронов.

Золотой кортекс II

© www.livescience.com

Есть определённая степень хаотичности в образцах нейронов, которую трудно передать, рисуя их. «При попытке нарисовать нейроны вручную вы следуете самым разным подсознательным правилам», — сказал Данн.

В отличие от этого, метод напыления чернил отчасти похож на итальянскую кулинарию: вы просто берёте лучшие компоненты, и учитесь управлять ими.

Кортикальная печатная плата

(микротравление золотом по стали)

© www.livescience.com

Более новая работа Данна, созданная с использованием вышеуказанной техники микрогравюры. Такие гравюры он создаёт вместе со своим коллегой Брайаном Эдвардсом. Сначала Данн рисует все нейроны вручную. Потом он помещает изображение в компьютер и обрабатывает его с помощью специальных программ. После чего Данн и Эдвардс создают изображение высокого разрешения, состоящее из заштрихованных линий.

Электронный микрограф микрогравюры

© www.livescience.com

Далее Данн и Эдвардс наносят изображение на металл, используя для этого технику, называемую фотолитографией. Сначала они печатают изображение на прозрачном листе, который затем помещается на светочувствительный материал, покрытый слоем стали. Там, где на листе есть чернила, свет пройти не может. Далее они светят на металл ультрафиолетовой лампой. И на стали возникает гравюра. Затем на поверхность наносится золото.

Анатомические рисунки Нунцио Пачи (Nunzio Paci)

• Что общего между анатомией, искусством и филосифией?
• Что может объединить эти сложные понятия?

Нунцио Пачи (Nunzio Paci)– талантливый художник родом из города Болонье, Италия.

С первого взгляда можно подумать, что произведения художника довольно незаконченные, будто он бросил работу на финишной прямой. Но это не так. Своими не до конца завершенными работами Нунцио показывает жизнь в ходе развития, роста, творения.

Более того, работы художника более напоминают анатомические зарисовки с добавлением живописных деталей. Но первое впечатление обманчиво. Художник рисует свои картины в жанре сюрреализм, гармонично смешивая искусство и науку, рождая новые, изящные и притягательные композиции.

Как стареет иммунитет человека

Когда речь заходит о старости, мы нередко представляем себе организм как набор изношенных частей, которые не в состоянии выполнять свои прямые функции. Для иммунной системы это верно лишь отчасти. Пожилые люди действительно чаще болеют, например респираторными инфекциями, и переносят это тяжелее молодых, но вовсе не потому, что их иммунные клетки и органы не работают. Напротив, они трудятся день и ночь, просто заняты куда более важным делом — борьбой с собственным телом.

Иммунная система животного занята тем, что отвечает на философский вопрос «что есть я?» на практике. Ее основная функция — отличать «я» от «не я», то есть свое от чужого, и это чужое уничтожать. Задача не из легких, особенно если учесть, что в организме человека живут сотни типов клеток, заполненных десятками тысяч молекул, а атаковать его могут сотни паразитов (и это не считая собственные опухоли). Ответ иммунитета обычно звучит так: «Я — это набор знакомых, привычных молекул. То, что я впервые вижу, — это не я».

Стреляю без предупреждения

Самый простой способ распознать врага — составить его фоторобот, примерный список черт, которыми он может обладать. На молекулярном уровне это тоже возможно: наши паразиты от нас эволюционно очень далеки и в их организме есть множество структур, которые не встречаются у нас. Это, например, кутикулы (плотные покровы) многих червей, клеточные стенки бактерий, капсиды (белковые оболочки) вирусов и так далее. В их составе есть молекулы, которые ни при каких условиях не возникают сами по себе в организме человека, это образы патогенности, или PAMP (pathogen-associated molecular patterns). На иммунных клетках человека есть к ним рецепторы — своего рода ориентировки: если рецептор распознал РАМР, значит, в организм проник паразит и в него можно стрелять на поражение.

Иногда рецепторы к образам патогенности есть и на обычных, не иммунных клетках организма. Это нужно, чтобы, например, почувствовать вирус, пробравшийся внутрь клетки, и подать сигнал бедствия.

Но в основном патогенный дозор несут профессионалы — клетки врожденного иммунитета. Это макрофаги, которые специализируются на поедании противника (фагоцитозе), и гранулоциты, которые поливают врага токсичными веществами (паралитическими ядами и свободными радикалами).

Макрофаг гоняется за бактерией

Как только клетка врожденного иммунитета чувствует присутствие врага, она не только готовится к атаке, но и сигнализирует коллегам об опасности, выделяя провоспалительные белки. Они действуют на окружающие иммунные клетки, заставляя их активнее двигаться и производить больше токсинов. Совокупность этих боевых действий называют воспалением.

Помимо охоты за чужаками, иммунные клетки часто подрабатывают спасателями, разбирая завалы в поврежденных тканях и перемалывая (точнее, переваривая с помощью фагоцитоза) осколки внеклеточных молекул и останки клеточных тел. Но, чтобы вовремя среагировать на чрезвычайное происшествие в том или ином органе, им необходимо распознать сигналы собственных клеток, терпящих бедствие. Такими сигналами служат стрессорные молекулы, или алармины, или DAMP (danger-associated molecular patterns), — вещества, которые в норме не покидают пределов клеток и не оказываются в крови, например ДНК и связанные с ней белки, митохондриальные молекулы или АТФ, энергетическая «валюта» клетки.

Набор ориентировок у врожденного иммунитета невелик и способен распознать только ограниченное число молекул. С этой точки зрения очень удобно, что многие алармины похожи по своей структуре на образы патогенности. Например, жиры из внутренней мембраны митохондрий чем-то напоминают жиры из бактериальных оболочек (и это неудивительно, ведь митохондрия — бывшая бактерия). Поэтому иммунные клетки развивают одинаковое воспаление вне зависимости от того, чей труп встретился на их пути — раненого врага или пострадавшего друга. И эта система эффективна, пока ткани не начинают стареть и умирать начинают буквально все подряд.

Специалисты узкого профиля

Система врожденного иммунитета надежна, но работает медленно и неповоротливо. Военные, которым раздали список врагов, оказываются бессильны, когда враг маскируется под мирных жителей (как это делают, например, раковые клетки) или сбривает усы, становясь хоть немного непохожим на свой фоторобот. Чтобы гарантированно вычислить чужака, позвоночные животные обзавелись системой приобретенного иммунитета, которая состоит из высокоспециализированных клеток — лимфоцитов.

Каждый В- или Т-лимфоцит знает в лицо лишь одну молекулу на броне врага — антиген. Встретившись с ним, лимфоцит начинает делиться, создавая собственные клоны. Затем новорожденные солдаты атакуют: В-лимфоциты обстреливают врага антителами, а Т-лимфоциты — разрушают его мембрану, чтобы запустить в противнике апоптоз (в тех случаях, когда враг — клетка).

Одержав победу, лимфоциты никуда не исчезают и остаются жить в организме, превращаясь в клетки памяти. Если тот же враг попробует второй раз сунуться на чужую территорию, Т- и В-клетки отреагируют гораздо быстрее, чем в первый раз: их стало больше и им не нужно размножаться, а можно сразу идти в бой. Именно поэтому, например, человек не болеет столбняком после прививки: вакцина работает как тренажер, запуская образование клеток памяти, и, если столбнячная палочка снова оказывается в крови, лимфоциты уничтожают ее быстрее, чем их хозяин успеет заметить симптомы болезни.

Прекрасные бактерии

Перед вами ёлочка из трех видов бактерий в чашке Петри

Перед вами ёлочка из трех видов бактерий в чашке Петри. Крона дерева — это колония кишечной палочки (Escherichia coli), ствол — клебсиелла Klebsiella pneumoniae, звезда — сенная палочка (Bacillus subtilis). Бактерии культивировались на подкрашенной питательной среде при температуре 37°C в течение 20 часов.

Чтобы создать такое изображение, нужно подобрать микроорганизмы — бактерии, дрожжи или протисты — нужных цветов, с желаемыми свойствами, и главное — совпадающие по времени и условиям роста. Для «рисования» используют микроорганизмы с естественными цветами, модифицированные для экспрессии флуоресцентных белков, люминесцирующие, образующие колонии необычных форм или выделяющие перекись водорода (что может смотреться весьма эффектно). Можно добиться металлического блеска — например, используя штамм CH34 бактерии Cupriavidus metallidurans, который осаждает хлорид золота в металлическое золото посредством ферментативной реакции. Благодаря такому разнообразию можно создать настоящий шедевр микробного, или агарового, искусства (см. Microbial art). Коллекции художников могут включать до 50 видов микроорганизмов.

Художники-микробиологи создают произведения микробного искусства, в частности, для того, чтобы помочь широкой публике преодолеть вызываемое микробами отвращение и показать, что не всех бактерий стоит бояться. Американское микробиологическое общество даже проводит ежегодно конкурс «Агаровое искусство» (Agar Art), куда микробиологи и художники из разных стран присылают свои шедевры.

Слева — победитель конкурса агарного искусства ASM Agar Art 2018 «Битва Зимы и Весны». Автор — студентка Аграрного университета Грузии Ана Цицишвили. На картине изображено сражение двух бактерий, как сражение двух сезонов: слева белые как снег стафилококки и Bacillusmycoides, они быстро растут и заслоняют собой другие бактерии, но когда встречают красивые весенние цветы из Serratia marcescens, они отступают из-за выделяемых ею антибиотиков. И «снег» тает. Цветы справа также сделаны из микрококков (Micrococcus) и Rhodotorula. Справа — работа Аны «Танцующие микробы», занявшая 3-е место в этом же конкурсе в 2017 году. За белый цвет отвечает обитатель нашей кожи Staphylococcusepidermidis, Rhodotorula mucilaginosa (обычный обитатель окружающей среды) — за розовый, желтые волосы девушки формируют Micrococcus luteus (встречается в воде, почве, воздухе, на коже), зеленый цвет — растительный патоген Xanthomonasaxonopodis, остальные цвета получены сочетанием перечисленных бактерий. Фото с сайта asm.org

Для участников конкурса разработана четкая инструкция, как создать картину. Главное условие — знать, с каким видом микроорганизмов работаешь, и соблюдать правила безопасности. Сначала питательная среда, состоящая в основном из агар-агара, готовится, стерилизуется и заливается в чашку Петри. После застывания среды на нее переносятся микроорганизмы из культур стерильными платиновыми петлями разного размера, некоторые используют и обычные художественные кисти. После нанесения контуров микробного рисунка чашка Петри герметизируется и помещается в бактериологический инкубатор (см. Incubator) на необходимое количество времени. Подробно о процессе рассказано и показано в этом видео.

Но микроорганизмы когда-то погибают, и вся красота постепенно исчезает. Чтобы сохранить шедевр, можно залить его эпоксидной смолой или акрилом. Но некоторые художники считают процесс роста, развития, старости и смерти микробного полотна тоже искусством, снимая стадии процесса на фото. Например, генетик и художница Хантер Кол (Hunter Cole) делает покадровые фотографии своих микробных произведений во время их жизни и смерти. В одной из своих серий «Живые рисунки» Кол снимала картину «Кролик» (Rabbit) из люминесцентных бактерий, где нарисованный петух через две недели превращается в волка, а кролик исчезает.

Жизнь и смерть микробной картины «Кролик»

Есть и другие методы создания микробного искусства. Так, техника бактериографии (bacteriography) состоит в том, что определенные области бактериальной культуры уничтожаются ультрафиолетом. На чашку Петри с равномерно нанесенной культурой бактерий через негатив искомого изображения направляется излучение. Выживают те бактерии, которые оказались в тени, — они и формируют рисунок. Процесс очень похож на печать фотографий в темной комнате, только фотоувеличитель заменен источником излучения, а вместо фотобумаги используется чашка Петри, покрытая живой бактериальной эмульсией. Здесь можно посмотреть видео, как все создается.

Знаменитая фотография Альберта Эйнштейна, созданная методом бактериографии из Serratia marcescens. Ее создал один из первых «бактериографов» микробиолог Захари Копфер (ZacharyCopfer). Фото с сайта sciencetothepowerofart.com

Сложно сказать, кто и когда первым начал рисовать картины микроорганизмами. Но увлекаются этим искусством многие ученые. Первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг создавал картины из бактерий, тщательно подбирая их по цветам и времени развития. Эти картины сейчас хранятся в Лаборатории-музее Александра Флеминга в Лондоне.

Микробы в карикатуре XIX века

В январском номере юмористического журнала «Шут» за 1897 год читателей ждал красочный рисунок вымышленного микроба хищения. Рядом стояло небольшое пояснение, что журналу удалось завязать сотрудничество с крупным ученым, изучающим микробов, и вместе с ним создать галерею под заглавием «Микробы современных людских недугов».

В течение 1897 года на страницах журнала появилось восемь рисунков микробов, связанных с пороками и болезнями общества. Был кафе-шантанный микроб, микроб сплетен, микроб декадентства. Все иллюстрации были выполнены на очень высоком уровне, а по стилю, да и по замыслу, сближались с жанром лубка.

Исполнение карикатур было очень оригинальным, в отличие от самой темы. О микробах в конце XIX века шутили многие журналы и газеты. Микробы были модной темой. Свою популярность и известность они получили благодаря работам Луи Пастера и Роберта Коха в 1860–1880 годах, показавшим опасность и вред микробов.

Микробы в представлении XIX века были исключительно зловредными организмами. Из-за них скисало молоко, разлагалось мясо, а главное — они вызывали болезни, были разносчиками всевозможной заразы. Некоторые исследователи не исключали, что даже старость и смерть связаны с бактериями, которые живут в кишечнике и накапливают разрушительные токсины.

На исходе XIX века одно за другим были сделаны громкие открытия микробных болезней. Оказалось, из-за микробов возникали гонорея и сифилис, тиф и туберкулез, холера и дифтерия, даже бешенство. Многие ученые занимались модной темой — открытием и изучением болезнетворных, а лучше — смертельно опасных микробов. Предполагалось, что многие болезни, чуть ли не все, могут быть связаны с деятельностью микроскопических организмов.

Микроб, живущий в весенней навозной куче.

Карикатура из журнала «Осколки»,

№17, 26 апреля 1886 года

В последнюю треть XIX века человечество вдруг оказалось окружено невидимым легионом врагов. Новый враг был постоянно на слуху. Газеты публиковали заметки и фельетоны о микробах. Например, о целом зоопарке бактерий, которые кишат на бумажных деньгах. Или о вреде усов, на которые садится тьма микробов. Поэты посвящали микробам юмористические вирши:

«На капельку воды сквозь стекла микроскопа
Взглянул я, и она блеснула предо мной
Ужасней, чем разлив всемирного потопа.
В миниатюре мне предстала вся Европа.

Микробий легион со всей своей красой
Там плавал по волнам нахально и кичливо.
Все инфузории подобны были нам:
Здесь шляпа, фрак, сюртук, значок, медаль, а там
Вставало чудище, нарядно, горделиво.

Был у микробий всех ужасно дерзкий вид:
Все сознавали мощь и силу в наше время,
Перед которою ничто гигантов племя:
Ведь ядом гибельным льва самого сразит
Из инфузорий всех мельчайший паразит».
(«Осколки», №26 за 30 июня 1884 года)