Не происходит ли нечто подобное с микробными клетками и микробными вирусами? Литическая ветвь бактериофага проникает внутрь бактерии (в моих опытах — стафилококка), размножается, клетка погибает, новая генерация бактериофага выбрасывается наружу, как десант, чтобы начать новый литический цикл. Или бактериофаг погибает, если микробные клетки резистентны к его литическим ферментам. При трансдукции микробная клетка не погибает, а изменяется, включив в свой геном участки ДНК, переданные трансдуцирующей ветвью бактериофага. Наряду с идеями Л. А. Зильбера мощное влияние на меня оказали классические работы французского микробиолога Андре Львова (Andre Lwoff, 1902–1994), который получил Нобелевскую премию (1965) за открытие лизогении, феномена, когда бактериофаг инфицирует клетку бактерии и встраивается в бактериальную хромосому как линейный сегмент. При этом клетка не погибает, а микробный вирус, который теперь называется профагом, передается микроорганизмом из поколения в поколение. Нередко лизогенизация сопровождается передачей одного из микробных генов. Например, у дифтерийных палочек лизогенизация сопровождается передачей способности вырабатывать весьма опасный токсин, определяющий патогенез заболевания дифтерии.
Я предположил, что если поместить фаговый лизат в специальные пробирки и подвергнуть ультрацентрифугированию (вращению на огромной скорости в 30 тысяч и более оборотов в минуту), трансдуцирующие фаговые частицы, захватившие донорскую ДНК и поэтому отяжелевшие, окажутся на самом дне пробирки. Лизирующие же частицы, более легкие, будут плавать в надосадочной жидкости. Надо сказать, что в Институте была всего одна ультрацентрифуга, которая располагалась за «семью замками» в одном из лабораторных корпусов. Записываться на ультрацентрифугирование надо было чуть ли не за месяц вперед. Командовал ультрацентрифугой весьма надменный молодой человек, который сразу давал понять, что результаты будущих экспериментов отныне целиком в его руках. Мне повезло. Или я вел себя достаточно дипломатично, или день выпал везучий, но ультрацентрифугирование и последующее разделение литической и трансдуцирующей ветвей бактериофага прошло успешно, и мои донорские фаги работали. Мне удалось передать in vitro от донора к реципиенту способность не только расти на среде с пенициллином, продуцируя бета-лактамазу (пенициллиназу), но и выделять гемолизин — микробный токсин, разрушающий красные кровяные клетки. Пора было переходить к опытам на животных.
Подопытных белых мышей внутривенно заражали культурой стафилококка-реципиента, высокочувствительного к пенициллину и не способного растворять эритроциты. Через сутки этим животным внутрибрюшинно вводили донорский фаговый лизат. Еще через 24 часа начинали и в течение 10 дней продолжали внутримышечно вводить мышам пенициллин для селекции пенициллиноустойчивых трансдуктантов. После этого животных усыпляли, производили вскрытие и тщательно исследовали почки и другие органы. Надо было сравнить количество абсцессов у контрольных мышей и у животных, которым вводили трансдуцирующий бактериофаг. Кроме того, почки мышей асептически извлекали во время вскрытия, размельчали при помощи гомогенизатора, а измельченную почечную ткань высевали на чашки Петри с питательным агаром, содержащим пенициллин. Посевы ставили в термостат на сутки при 37 градусов Цельсия. Как правило, в контроле (без введения фага) роста стафилококков не было. При высеве из почек животных, которых заражали пенициллиночувствительными стафилококками и которым вводили донорский фаговый лизат, вырастали колонии стафилококков. Это значило, что в условиях экспериментальной стафилококковой инфекции в организме высших животных происходит трансдукция пенициллиназных плазмид от высокопатогенной культуры золотистого стафилококка к пенициллиночувствительной культуре стафилококка. И самое важное — происходит одновременная передача (котрансдукция) одного из признаков патогенности: способности вырабатывать гемолизин — токсин, разрушающий эритроциты. Мне удалось показать, что трансдукция пенициллиназных генов в условиях живого организма реальна и может сопровождаться котрансдукцией микробного токсина, что сближает ее с лизогенизацией у возбудителя дифтерии.
Эксперименты по трансдукции пенициллиназных плазмид в сотрудничестве с Г. Л. Ратгауз я продолжил в лаборатории стафилококковых инфекций. Важно было проверить свои выводы на культурах микроорганизмов, известных в мировой литературе. Я написал в США профессору Р. Новику (R. Novick), и он любезно прислал в наше распоряжение донорский и реципиентный международные штаммы золотистого стафилококка. Экспериментальное преимущество этой пары культур было в том, что стафилококк-донор был высокоустойчив к пенициллину, но чувствителен к стрептомицину. Наоборот, микроб-реципиент отличался высокой чувствительностью к пенициллину и резистентностью к стрептомицину. Так что истинные трансдуктанты должны были получить от «родительских» культур оба признака и вырасти на питательном агаре, содержащем оба антибиотика: пенициллин и стрептомицин. Опыты прошли успешно и подтвердили мои ранние эксперименты.
Очевидным было, что в дополнение к постулатам классической эпидемиологии существуют некие дополнительные законы, согласно которым микроорганизмы обмениваются генетической информацией. Да, микробные вирусы, в частности стафилококковые бактериофаги, были способны превращать практически безвредных обитателей кожи и слизистых оболочек в опасные болезнетворные микроорганизмы, устойчивые к антибиотикам.
Вместе с В. А. Благовещенским в 1972 году удалось показать возможность межвидовой трансдукции пеницилиназных плазмид у относительно безвредных споровых микроорганизмов, близких по происхождению к возбудителям сибирской язвы. Это значило, что в руках маньяков невидимый и неопределяемый никакими существующими эпидемиологическими методами донорский бактериофаг, размноженный на бациллах сибирской язвы, может передать безвредным обитателям нормальной внешней среды способность вызывать страшную эпидемию.
Надо было искать способы прерывания трансдукции. В содружестве с Г. Л. Ратгауз мы взялись за приготовление антифаговых сывороток. Это было вполне естественным. Тем более, что в литературе были опубликованы данные о возможности получения иммунных сывороток, нейтрализующих бактериофаги. Мы «наработали» достаточное количество донорского фага и отправились в виварий. Была зима, январь или февраль. Стояла ясная погода после прошедшего ночью снегопада. Вдруг в природе стало тихо и прозрачно. Снег лежал на деревьях, окружавших главную аллею. Мы заговорили о нашем приятеле, бывшем сотруднике Института, который эмигрировал в Израиль. «Как он там? Как будто бы получил место научного сотрудника в Иерусалимском университете? Так ли это?» Никто из нас не говорил вслух, что примеривает свою жизнь и работу к возможным поворотам судьбы. Но, ручаюсь, оба думали об одном и том же.
Кролики жили в отдельных клетках, которые стояли на деревянных стеллажах прямо под открытым небом. Кролики предчувствовали, когда люди приходили к ним, чтобы причинять боль. Они забивались в угол клетки, упирались лапами. Всякие животные достаточно умны, чтобы попытаться сохранить себя в природе. Но как им быть в виварии? В условиях плена? Как ни кощунственна кажется аналогия, но тотчас вспоминаются десятки примеров из тюремно-лагерных мемуаров. Люди находили выход, чтобы читать, писать, общаться, любить, сопротивляться плену. Служительница вивария рассказывала мне, что она наблюдала, как один кролик-самец просовывал лапку, поворачивал деревянную вертушку, на которую запиралась клетка, открывал дверцу соседней клетки с крольчихой, навещал ее и возвращался к себе. «Правда, всегда забывал закрыться на вертушку!» — заключала рассказчица. Помню, как мой покойный учитель и руководитель кандидатской диссертации профессор Г. Н. Чистович нередко подчеркивал противоестественность антропоцентризма.
