Краткая естественная история цивилизации - Марк Бертнесс

История о том, как люди сохраняли пищу для того, чтобы пережить суровые зимы и плохие урожаи, и чтобы облегчить исследование неизведанных земель, это история о том, как биологический вид учится самосовершенствоваться, используя находящиеся по соседству организмы и материалы. И этноботаника, и фармакология возникли на основе открытий, связанных с консервирующими свойствами пряностей, открытий, использовавших сотни миллионов лет коэволюции защитной химии растений для благополучия человека. (Точно так же, как холодильники кардинально изменили способы хранения и транспортировки продуктов питания.) Мало кто из нас считает поход в аптеку рудиментарным побочным продуктом использования человеком средств защиты растений для здоровья человека. У нас короткая память о собственной естественной истории.

В то же время наша естественная история технологий сохранения пищевых продуктов включала в себя как неудачи, так и успехи: даже самые ранние формы запасания и сохранения скоропортящихся продуктов имели свои риски. Чтобы должным образом сохранять свою пищу, люди должны были бороться со многими микробами, конкурировавшими с нами за добытые продукты растительного и животного происхождения. Как мы скоро увидим, микробы имели свою долю побед и ответных действий, как и в случае болезней.

В Новой Англии и Европе XVII века многие люди в аграрных сообществах были обвинены в колдовстве, преданы суду, осуждены и казнены. Самыми известными были 20 «ведьм» в городке Салем, штат Массачусетс, США (Рисунок 9.1 на вклейке), обвинявшихся в том, что они «околдовывали» молодых женщин и девушек, вызывая у них припадки и другие непредсказуемые поступки. Традиционно эти ужасающие события объяснялись тем, что удушающая религиозная культура той эпохи сталкивалась с бунтарским подростковым поведением в социальном контексте, богатом гендерными и этническими предрассудками. Но в 1976 г. профессор Ренсселеровского политехнического института Линда Капораэль, тогда аспирантка, усложнила эту точку зрения, предположив, что сумасбродное поведение обвиненных в Салеме ведьм объясняется биологической причиной, а именно грибковой инфекцией. Капораэль отметила, что процессы над ведьмами происходили в районах Европы и Америки с влажным умеренным климатом, где происходило заражение ржи спорыньей, появлявшейся в виде черных пятен на отдельных зернах или в виде выступающих из колосьев черных рожков. В Средние века употребление зараженного спорыньей ржаного хлеба вызывало целые эпидемии заболевания «антонов огонь» (гангрены), названного так из-за ощущения жжения, приводившего к гибели тысяч людей. Грибок спорыньи вырабатывает алкалоиды и лизергиновую кислоту – предшественницу галлюциногенного рекреационного наркотика 1970-х гг., ЛСД – предположительно для химической защиты от микробов и травоядных организмов[204].

Капораэль обнаружила, что обвиненные в колдовстве молодые женщины кроме прочего отвечали за сохранность запасов зерна. Их задачей было поддержание сухости зерна для предотвращения его гниения, что они делали, сгребая и перекидывая зерно лопатами для искоренения сырости. Поскольку со своей работой они справлялись, это означало еженедельное многочасовое вдыхание сухих аэрозольных частиц зерен и грибков спорыньи. Позже грибковые и микробные инфекции зерновых научились контролировать и ограничивать путем вымачивания зерна в солевом рассоле перед сушкой до закладки на хранение. Это технологическое усовершенствование эффективно положило конец колдовскому кризису.

Свойства спорыньи уже были известны в других контекстах. В Средние века некоторые ее фармакологические свойства были обнаружены и использовались повивальными бабками для стимулирования родов при осложнениях беременности, а также для спонтанных выкидышей при нежелательной беременности. В начале XX века спорынья изучалась с целью выделения из нее полезных для медицинского применения биологически активных соединений, что сделало их одними из первых химических лекарств, добываемых фармацевтическими компаниями из природного сырья. Иными словами, те самые химические вещества, вызывавшие у юных женщин «ведьминское» поведение, постепенно стали рассматривать как пригодные для терапевтического применения. ЛСД был синтезирован и выделен в 1938 г. в Базеле, Швейцария, сотрудником фармацевтической компании «Сандоз» Альбертом Хофманном в ходе синтеза производных лизергиновой кислоты из эрготамина для использования в качестве возможных стимуляторов дыхательной и сердечно-сосудистой деятельности. Сильные психотропные эффекты вещества LSD-25 (диэтиламида D-лизергиновой кислоты, или ЛСД) были обнаружены пять лет спустя, когда Хофманн случайно прикоснулся пальцем к препарату ЛСД в лаборатории и имел яркие галлюцинации. Таким образом, процессы над ведьмами и колдунами в Средние века и в XVII веке были эпизодами воздействия на нас растений и грибов в ходе экспериментирования с ними и их использования, а не примерами мистических визитов злых духов[205].

Как и в случаях спорыньи и ЛСД-25, использование средств защиты эволюционных партнеров дало людям неисчислимые преимущества, включая наши первые аптеки и холодильники. Эти средства позволили нам улучшить нашу собственную иммунную систему, добавив защиту от вредных микробов и грибков. От специй до соли и льда – мир природы был превращен людьми в эволюционный набор инструментов для борьбы с окружающими нас угрозами. Использование этих средств имело, однако, свою долю взаимовлияний. Они могут быть не столь театральны, как колдовство, но они так же опасны.

Соединения, известные нам как специи, развивались в растениях для защиты от поедания или от заражения микробными патогенами[206]. Поскольку растения не могут убежать и не имеют иммунной системы, естественный отбор нашел другой способ помочь им справляться с врагами и болезнями: превращение метаболических побочных продуктов в защитные соединения. Эти побочные продукты известны также как вторичные метаболиты, поскольку они непосредственно не участвуют в основном метаболизме. Изощренность этих вторичных метаболитов потрясающая. Они варьируются от предотвращающих болезни простых соединений до очень специфических аналогов гормонов, убивающих или останавливающих развитие потребляющих растения животных и до смертоносных нейротоксинов и ядов.

Классическое открытие в области средств защиты растений произошло по неосторожности в 1960-х гг. Экологи леса пытались понять жизненный цикл непарного шелкопряда, способного на личиночной стадии вызывать массовое уничтожение листвы в лиственных лесах, например в Новой Англии, в связи с чем требуется контролировать численность этого насекомого. Эти ученые использовали стандартные европейские протоколы разведения непарного шелкопряда в своих лабораториях в Новой Англии, но не могли понять, почему его личинки не могли расти и нормально развиваться в североамериканских лабораториях. Они изучили каждую стадию протокола, включавшего выращивание личинок в чашках Петри на влажных бумажных полотенцах и кормление их излюбленными листьями, пока они не подвергнутся метаморфозу в бабочек. Неожиданно проблемой оказались бумажные полотенца. Используемые первоначально американскими исследователями бумажные полотенца были сделаны из древесной массы бальзамической пихты, вырабатывающей соединения, имитирующие гормоны молодых насекомых, препятствующие их росту и развитию. То есть бальзамическая пихта выработала искусственный гормон насекомых, чтобы предотвратить превращение личинок непарных шелкопрядов в уничтожающих листву травоядных гусениц, тогда как деревья, из которых изготавливали бумажные полотенца