Продуцирование низшими и высшими растениями фитонцидов — не случайная «игра природы»

Уже вскоре после открытия фитонцидов основное моё внимание привлекли биологические вопросы. Проблема фитонцидов стала разрабатываться в нашей стране в эколого-эволюционном аспекте как проблема взаимоотношений организмов в природе. Интересы сосредоточивались на вопросах: как и почему в ходе эволюции растительного мира возникла способность продуцировать фитонциды? Свойственна ли продукция фитонцидов всему растительному миру? Какое значение имеют фитонциды в иммунитете растений? Какую роль играют они в жизни биогеоценозов? Эти вопросы были поставлены, в частности, в моей книге «Бактерициды растительного происхождения (фитонциды)», изданной в Москве в 1942 году.

На первом Всесоюзном совещании по фитонцидам (Ленинград, 1954) я сделал доклад «Явление фитонцидов как эколого-эволюционная проблема». Победное шествие эмпирически найденных прекрасных пенициллиноподобных препаратов настолько ослепило умы даже талантливых учёных, что «антибиотики» низших растений рассматривались авторами открытия как «игра природы», как случайные подарки растительного мира, не имеющие отношения к жизни их продуцентов. Такова, например, точка зрения выдающегося микробиолога Ваксмана — автора препарата стрептомицина. Эта абсолютно неверная точка зрения обусловила чисто эмпирические поиски новых «антибиотиков»: авось данный гриб или бактерия окажутся хорошими продуцентами «антибиотических веществ». Я же утверждал, что продукция низшими грибами, актиномицетами и бактериями «антибиотиков» есть частный случай обнаруженного советской наукой явления фитонцидов. Фитонциды всех растений, включая и бактерии, и низшие грибы, обладают «антибиотическими» свойствами. Антибиотики — это препараты из фитонцидов низших или высших растений, препараты из фитонцидов бактерий, фитонцидов грибов, фитонцидов эвкалиптового дерева и т.д.

Некоторые учёные, например А.А. Заварзин, считали, что заслуга открытия «антибиотиков» принадлежит биологам, обнаружившим явление фитонцидов у высших растений. С биологической точки зрения это, конечно, правильно; однако чудесные, грандиозные события, последовавшие в медицине в связи с использованием новых, неожиданных антисептиков, затмили биологическое открытие явления фитонцидов в растительном мире, и небиологам казалось святотатством даже сравнивать обнаруженное Флеммингом антибактериальное влияние пенициллиум нотатум с открытием фитонцидов.

Любой фитонцид обладает антибиотическими свойствами, но, конечно, не любой «антибиотик» идентичен фитонциду данного растения, ибо в некоторых случаях химик и медик извлекают из растения не полный комплекс химических веществ, который является фитонцидом высшего или низшего растения, а отдельные компоненты фитонцидов. Вероятно, даже наиболее изученный препарат из фитонцидов низших растений — пенициллин, над которым работала армия талантливых химиков, не идентичен полностью фитонцидам пенициллиум нотатум, являющимся основным фактором естественного иммунитета плесневого гриба.

Не из честолюбия, а в связи с борьбой биологов против чисто эмпирических подходов в поисках новых «антибиотиков» и против излишнего усердия многих врачей в подаче новых антисептиков в организм человека следует вспомнить, что мне не раз приходилось в печати приглашать медиков предвидеть биологические процессы, могущие наступить в результате самого большого эксперимента, который медицина провела над людьми и бактериями за всю историю человечества: в организмы миллионов (и даже, вероятно, миллиарда) людей ввели новые биологически активные вещества. С биологических позиций исследователям фитонцидов было очевидно уже с самого начала «пенициллиновой эпохи», что природа может резко мстить.

Действительно, произошёл и происходит стихийный отбор (в дарвинском значении этого слова) наиболее резистентных форм, именуемый теперь нередко ненаучно как «привыкание» микробов к «антибиотикам». Медицина, спасая миллионы людей новыми препаратами, создала одновременно и базу для эволюции инфекционных заболеваний. Биологией было предусмотрено не только появление новых резистентных форм микроорганизмов, но и доказывалось, что введение в кишечный тракт мощных, избирательно действующих антибиотиков нарушит эволюционно сложившиеся биоценозы кишечного тракта, равновесие в антагонизме микробов, на почве чего могут возникнуть новые болезни. И это предположение, к сожалению, оправдалось: микозы всё более беспокоят медицину.

Самым важным биологическим вопросом в учении о фитонцидах является, несомненно, вопрос о том, случайна ли продукция растениями фитонцидов. В настоящее время нельзя, конечно, сомневаться в том, что фитонциды являются важнейшим фактором естественного иммунитета любого высшего и низшего растения.

В отношении высших растений достаточно напомнить многочисленные доказательства роли фитонцидов в иммунитете, полученные в экспериментах школы Д.Д. Вердеревского. Именно это биологическое обстоятельство — растение защищает себя своими фитонцидами — обусловливает важную роль фитонцидов в природе, даёт возможность объяснить, почему антибиотические препараты, полученные из фитонцидов, оказались ценнейшим подарком для медицины, почему те или иные растения (низшие и высшие) не нейтральны друг к другу и т.д. Биологический подход дал возможность объяснить явление антагонизма микроорганизмов.

С биологической точки зрения лечение антибиотиками человека — это добавка к иммунологическим возможностям человеческого организма свойств растений, обусловливающих их иммунитет. Целый ряд и других явлений оказалось возможным объяснить исходя из основного факта: фитонциды — не случайное явление, а эволюционно выработавшееся свойство растений.

Фитопатологи и иммунологи в разных странах интересуются ролью фитонцидов в жизни растения. К сожалению, некоторые исследователи создают термины без учёта истории проблемы фитонцидов. Так, большое распространение получил термин «фитоалексины». Однако нет абсолютно никаких оснований рассматривать явление «фитоалексинов» как что-то принципиально отличное от фитонцидов.

Хорошо известно, что с самого начала создания теории фитонцидов она опиралась на факты образования фитонцидов в ответ на повреждение тканей, вызванное ранением, инфекцией и т.д. Особенно много фактов, убеждающих в неправильности «эмансипации» от теории фитонцидов некоторых исследователей фитоалексинов, имеется в лаборатории Д.Д. Вердеревского (Кишинёв), которому принадлежит инициатива доказать неаргументированность использования термина «фитоалексины» для обозначения якобы каких-то новых веществ, не предусмотренных теорией фитонцидов. Вердеревский указывает, что исследователи фитоалексинов обнаружили факты, заставляющие изменить первоначальное представление о «фитоалексинах»: «...выяснилось, что фитоалексины обладают широким спектром угнетающего влияния на развитие самых разнообразных как сапрофитных, так и патогенных микробов... количественное увеличение содержания в растительных тканях фитоалексинов может стимулироваться действием разнообразных раздражителей» [23].

Предстоит разрешить многие неясные вопросы химии фитонцидов, образования и превращения целебных веществ растений. При этом, вероятно, мы окажемся перед фактом большого разнообразия биохимических процессов в зависимости от сложившихся в сопряжённой эволюции соотношений хозяина и паразита.

Радует, что в настоящее время сложная проблема фитоиммунитета привлекает внимание исследователей, представляющих очень разные направления научной мысли. Это и понятно, так как фитонциды являются важнейшим, но не единственным фактором иммунитета растений, а с другой стороны, и фитонциды вряд ли имеют лишь одно иммунологическое значение. В растительных и животных организмах вообще нет ни одной структуры и функции, которые имели бы одно-единственное значение.

Я утверждал на совещании по фитонцидам в 1956 году, что иммунологические свойства не являются чем-то обособленным от процессов жизнедеятельности организма (обмена веществ, явления самообновления тканей и т.д.). Возникновение и смена иммунологических свойств в ходе развития животных и растений не могут быть явлениями, обособленными от процессов формообразования и развития, от разных физиологических состояний. Фитонциды, являясь важнейшими факторами иммунитета, могут играть и иную, разностороннюю роль в жизни растений.

Иммунитет бактерий

Медицина переживает кризис в использовании антибиотических препаратов, получаемых от фитонцидов бактерий, низших грибов и актиномицетов. Это ставит перед медициной и биологией не меньшие задачи, чем в конце тридцатых годов, когда счастье — метерлинковская «синяя птица» — улетело, оставив не так много сульфаниламидных препаратов, законный восторг от которых был не менее силён, чем в начале пенициллиновой эпохи от «антибиотиков», когда казалось, что теперь наконец-то медицина может быть спокойной.

Требуется напомнить давно провозглашённые задачи. В книге «Иммунитет эмбрионов», изданной в Ленинграде в 1955 году, я привёл аргументы за создание раздела иммунологии «иммунитет бактерий и низших грибов», считая разработку соответствующих вопросов не менее важной, чем вопросов иммунитета человека, животных и высших растений, точнее, считая, что без разработки специфических вопросов иммунитета микроорганизмов нельзя полноценно изучать явления иммунитета человека, животных и высших растений.

История научных событий в последние десятилетия в биологии и медицине, эволюция патогенных микроорганизмов, отбор резистентных форм, кризис в использовании «антибиотиков» убеждают в том, что современная иммунология — это, грубо говоря, «половино-иммунология», так как она нередко крайне односторонне рассматривает взаимоотношения организмов, считая патогенный микроорганизм злодеем, не изучая хозяина как злодея в отношении микроорганизма, не изучая иммунологические свойства патогенных бактерий, низших грибов, протозоа. У каждого паразита в сопряжённой с хозяином эволюции выработались защитные аппараты против иммунологических свойств его хозяина. Каким образом туберкулёзная палочка сопротивляется таким мощным целебным силам человеческого организма, как фагоцитарные и воспалительные реакции, антигенная реактивность, антибиотические свойства тканей? В жизни туберкулёзной палочки много опасных, смертельных экологических факторов, с которыми она нередко справляется, но чаще в неравной борьбе со злодеем-организмом погибает.

Какую бы патогенную в отношении нашего организма форму мы ни взяли, оказываются недостаточно разработанными вопросы её иммунитета. Каким образом, например, пневмококк — виновник воспалительного процесса в лёгких — преодолевает защитные силы тканей лёгких и почему юн гибнет позже, когда больной выздоравливает? Думают, что важнейшую роль играют вещества капсулы, окружающей пневмококк. Она состоит из полисахарида, который не разрушается ферментами нашего тела. Предполагают, что при поступлении в кровь в процессе размножения пневмококка большого количества этого полисахарида все антитела расходуются на нейтрализацию антигена.

Как ни спорны подобные гипотезы, они и огромное число других фактов и мнений в микробиологии, патологии и иммунохимии уже составляют базу для создания ветви иммунологии — иммунитет микроорганизмов. Ещё И.И. Мечников интересовался иммунитетом бактериальных клеток. Он, например, обратил внимание на то, что коккобацилла куриной холеры убивается сулемой уже в дозе 1:25 000, а фридлендеровская пневмобацилла естественно иммунна к этой дозе. Мечников думал не только о естественном, но и о приобретённом иммунитете бактерий и низших грибов. В его лаборатории в результате многих пересевов тифозных бактерий из одной среды в другую они приобрели свойства противостоять влаге глаза кролика, которая быстро убивает эти бактерии, если они не приобрели к ней иммунитета.

Известен ряд иммунологических свойств микроорганизмов: выделение некоторыми из них веществ, препятствующих фагоцитозу, особое строение мембран, отрицательный хемотаксис в отношении лейкоцитов и т.д.

Многие иммунологические свойства микроорганизмов мы, вероятно, ещё совершенно не знаем. Несомненно, однако, что одним из важнейших факторов естественного иммунитета любой бактериальной или грибковой клетки является продукция ими фитонцидов. Антагонизм в мире микроорганизмов и причины целительного действия на наш организм антибиотических препаратов могут быть объяснены лишь на основе биологических представлений о фитонцидах.

Конечно, неясных вопросов больше, чем выясненных. Некоторые явления не поддаются пока объяснению в свете учения о фитонцидах. Так, обнаружены белковой природы вещества, названные «бактериоцинами». Эти вещества, продуцируемые многими микроорганизмами, обладают фитонцидными (антибиотическими) свойствами. Они играют роль в жизни биоценозов микроорганизмов. Можно ли, однако, считать продукцию этих фитонцидов защитным свойством их продуцентов, если выяснилось, что продуцирование «бактериоцинов» — процесс, летальный для бактерий — продуцентов их?

Фитонциды и вирусы

Нисколько не умаляя ценности энергичных поисков антивирусных фитонцидных препаратов (получаемых из низших и высших растений), следует, однако, считаться с большим своеобразием жизненных единиц, именуемых вирусами. Это не клетки, их, строго говоря, нельзя называть паразитами, если такое название применять к существам, находящим в других организмах место обитания и пищу. У них отсутствует обмен веществ (нет ни диссимиляции, ни ассимиляции). Строго говоря, они не размножаются, ибо их репродукция — это молекулярно-биологические процессы, не имеющие никакого отношения к бесполому или половому размножению.

Возникает мысль: надо ли в научно-исследовательских поисках и в практике медицины, фитопатологии и ветеринарии идти теми путями в борьбе с вирусами, которые использованы в борьбе с патогенными микроорганизмами? Надо ли искать агенты, убивающие вирусы?

Иллюзорны надежды на нахождение веществ, которые в случае, например, эпидемий гриппа разрушали бы нуклеиновые кислоты всех вирусов, прежде чем эти кислоты окажутся в контакте с цитоплазмой поражаемых клеток слизистого эпителия дыхательных путей.

С биологической точки зрения профилактика и лечение при вирусных инфекциях заключаются в том, чтобы не допускать такого патологического изменения метаболизма поражаемой вирусом клетки, при котором гегемоном в синтезе белков клеткой становится не ДНК её собственного ядра, а нуклеиновая кислота паразита-вируса, при этом клетка и репродуцирует вирусные единицы.

Необходимы электронно-микроскопические, молекулярно-биологические, цитохимические и гистологические исследования влияния фитонцидов на поражаемые данным вирусом клетки растительных или животных тканей. Наряду (а может быть, и вместо) с поисками антивирусных препаратов-«убийц» надо искать вещества, которые не допускали бы проникновения нуклеиновых кислот через оболочки клеток. Может быть, полезными оказались бы такие агенты, которые вызывали бы временного, не катастрофического характера болезненные явления в клетках, так как репродукция вируса, обусловливаемая патологией в синтезе белковых молекул и репликации молекул ДНК, может, вероятно, иметь место при условии, если вирус контактирует со здоровой, нормальной клеткой, например слизистого эпителия в случае гриппозной инфекции.

Не исключено, что некоторые фитонциды могут сыграть антивирусную роль в отношении тех или иных вирусов, однако для рабочей программы исследователя при поисках таких фитонцидов не хватает многого, и прежде всего недостаточно ещё ясны иммунологические явления при вирусных заболеваниях. Что касается открытия интерферона, то не доказано ещё, что этот фактор противовирусного иммунитета принадлежит к категории явлений, объединяемых понятием «антигенная реактивность». Интерферон как биохимическая система, влияющая на белковый синтез, возникает под воздействием не только вирусов, но и многих других агентов, в частности бактерий. Интерферон, обусловливающий неспецифическую устойчивость клеток, не только противовирусный фактор. Мало оснований думать о нём как об антителе. Таким образом, приветствуя превосходные исследования многих фитопатологов, иммунологов и микробиологов, а также специалистов по лекарственным растениям и других учёных, — исследования, направленные на «убийство» вирусов, — надо искать какие-то совершенно новые пути борьбы с вирусными заболеваниями, помогать клеткам человека, растений и животных не вступать в биохимические связи с вирусными нуклеиновыми кислотами.

При неясности основных биологических вопросов борьбы с вирусами неразумно отказываться от того, что уже добыто практикой, хотя и не вполне обосновано научно. Заслуживает большого внимания работа В.П. Коротковой, которая доказала строгими опытами тормозящее действие фитонцидов эвкалиптов, антоновских яблок и других растений на репродукцию вируса гриппа. Безусловно, непозволительно при бедности противовирусных препаратов игнорировать фитонциды чеснока. Они несомненно могут помочь в профилактике осложнений при гриппе и играют какую-то, хотя и неясную, роль в предупреждении развития болезни. Скорее всего причина этого — влияние на проницаемость мембран клеток эпителия дыхательных путей человека. А может быть, что фитонциды чеснока вызывают «благотворную болезнь» клеток слизистого эпителия верхних дыхательных путей и благодаря этому гриппозный вирус не находит необходимую ему для репродукции здоровую клетку.

Итак, может быть, главная линия борьбы с гриппозным вирусом — не нахождение убийственных для него веществ, а вызывание во время эпидемии безобидного болезненного состояния клеток. Болезнь как профилактика другой болезни!

Не следует отвергать эту мысль. Ведь современная медицина ещё почти беспомощна в поисках лечебных препаратов против гриппа. Это удивительно. В биохимическом отношении вирус гриппа изучен прекрасно. Биохимия и иммунология владеют рядом превосходных методик. На земном шаре создано большое число антивирусных научных учреждений, в которых работает огромная армия учёных; среди них, конечно, много талантов, смелых исследователей. Однако десятки лет исследований не дали таких химико-терапевтических средств против вируса гриппа, которые спасали бы человечество от трагедий, вызываемых эпидемиями гриппа.