Козни дьявола или патоген: почему кровоточат иконы

Кровоточение икон считается в православии грозным знаком. Священнослужители утверждают, что человек, увидевший кровоточащий лик, должен покаяться во всех своих грехах. Для ученых это странное явление – признак, что церковную утварь необходимо почистить: ее облюбовала вездесущая болезнетворная бактерия Serratia marcescens.

Козни дьявола

Чумная палочка, бледная трепонема и холерный вибрион, несомненно, являются почетными членами Зала славы бактерий-убийц. Но вряд ли вы слышали о еще одном, не менее достойном кандидате.

Серрация марцесценс (S. marcescens) – вездесущая бактерия. Она производит красный пигмент, продигиозин, который образует розовую пленку, покрывающую унитазы и душевые кабины. Пигмент настолько устойчив, что плесневые грибы, которые питаются этой бактерией, становятся красными – подобно тому как оперение фламинго, лакомящихся креветками, приобретает розовый окрас. Об этих бактериях можно услышать нечасто – но их появление выглядит зловеще.

Эти организмы впервые привлекли внимание ученых в раннее Новое время. Они были обнаружены на влажных итальянских статуях, церковной утвари и даже на поленте: их скопления были похожи на струйки крови. Крестьяне были уверены, что это козни дьявола – пока в 1819 году фармацевт по имени Бартоломео Бизьо не попытался разобраться в причинах таинственного явления.

Бизио полагал, что «кровоточить» статуи и пищу заставляет некий микроорганизм. И действительно, с помощью линзы он обнаружил, что бактерия уплетает поленту, выделяя красный пигмент. Полагая, что это грибок, он назвал его Serratia – в честь итальянского физика Серафино Серрати. Слово marcescens указывает на то, как быстро исчезает пигмент.

Красный патоген

Перенесемся в середину XX века. В начале 1950-х годов правительство США решило использовать S. marcescens в эксперименте по рассеиванию биологического оружия под названием Operation Sea-Spray. Воздушные шары, заполненные бактерией, взорвали над заливом Сан-Франциско. Красный пигмент позволял отследить распространение оружия. Якобы безвредная бактерия, заполонившая бухту, впоследствии была связана с несколькими респираторными инфекциями и по крайней мере одной смертью.

С тех пор эта бактерия признана как оппортунистический человеческий патогенный микроорганизм. Везде, где это возможно, Serratia формирует сплоченные поверхностные сообщества – биопленки. Она заражает уретры через катетеры, легкие через респираторы. Жертвами болезнетворного организма часто становятся недоношенные дети. По словам Роберта Шенкса, доцента офтальмологии в Школе медицины Университета Питтсбурга, S. marcescens является одной из 10 основных причин всех госпитальных респираторных, неонатальных и хирургических инфекций. Кроме того, бактерия инфицирует роговицы людей, которые не имеют привычки тщательно очищать контейнеры для контактных линз. S. marcescens является третьей наиболее распространенной причиной глазного кератита.

Звучит пугающе, но S. marcescens процветает в таких агрессивных средах, как мыло и чистящие средства. Шенкс утверждает, что колонии этих бактерий, обитающие в больницах, выбирают себе жилище в очищающих растворах и тем самым способствуют распространению инфекции.

«В вашей мыльнице может обитать Serratia», – говорит Шенкс. «У нас действительно была бутылка Triton X-100, которая была заражена этой бактерией. Мы не поверили своим глазам, потому что это сильное моющее средство».

Конечно, некоторые штаммы являются нормальным, безвредным компонентом кишечника млекопитающих, воды и почвы, и, вероятно, практически не представляют опасности для среднего здорового человека, который соблюдает элементарные правила гигиены (и, конечно, чистит боксы для контактных линз). Но за последние годы Serratia удвоила свою угрозу. В 2011 году в штате Алабама девять пациентов умерли, а еще 10 заболели из-за того, что питательные трубки были заражены. А в 2004 году биотехнологической компании Chiron Corporation пришлось уничтожить 48 миллионов доз вакцин против гриппа. Угадайте, кто испортил полугодовой запас прививок? S. marcescens.

Убийца кораллов

Неугомонные бактерии оказываются в еще менее очевидных местах. В 2002 году ученые обнаружили, что «белая оспа», пожирающая кораллы вида акропора пальмовидная в Карибском море, не что иное, как S. marcescens. Хотя эти организмы – привычные обитатели пляжей, каналов и тел некоторых прибрежных животных, ее обычно не обнаруживают в морской воде, поэтому для ученых эта находка стала полной неожиданностью, утверждает Кэтрин Сазерленд, адъюнкт-профессор биологии в Роллинз-колледже в Уинтер-Парк (Флорида) – именно она разоблачила патоген.

После обширного тестирования штаммов Serratia почти из всех возможных источников, Сазерленд и ее коллеги пришли к выводу, что штамм, разрушающий кораллы, в точности совпадает с одним из штаммов, обнаруженных в человеческих экскрементах. В статье, опубликованной в PloS ONE, ученые показали, что этот штамм бактерий вызывает «белую оспу» у кораллов, инфицированных в лаборатории. Помимо Serratia, которая смогла выжить в соленой воде, на развитие этой болезни влияют такие факторы, как загрязнение и повышение температуры воды, а также другие патогены.

В 2010 году ученые сообщили, что нематоды рода Caenorhabditis используют бактерии Serratia, чтобы паразитировать на насекомых. Круглые черви C. elegans живут на насекомых, используя их для перемещения между источниками пищи. Еще более жуткий вариант: паразит терпеливо ждет, пока насекомое-хозяин умрет, чтобы попировать на трупе. Но способ убийства, которым вооружился вид C. briggsae, затмевает прочие. Эти черви состоят в симбиозе с бактериями Serratia. Микроорганизмы живут в пищеварительном тракте нематод, в специально предназначенных для этого мешочках.

Круглые черви проникают в организм насекомого через пищеварительные отверстия. Оказавшись внутри, круглые черви выпускают бактерии, которые начинают высвобождать токсины.

«Бактерии убивают насекомое, превращая его в патогенный суп», – говорит Эйуалем Абеб, биолог из Университета штата Элизабет в Северной Каролине и автор исследования.

Ученые также обнаружили, что путем добавления необходимого штамма Serratia к пяти другим видам червей, которые не способны заражать насекомых, можно превратить всех этих халявщиков в киллеров.

Как получается, что Serratia может выживать в стольких разных средах и заражать такие разные организмы? Шенкс считает, что Серратия – классический бактериальный генералист. У него крупный геном, вмещающий достаточно генов, чтобы потреблять практически любой источник углерода (пищу) и противостоять фактически любым антибиотикам.

Кровавый транквилизатор

Что это за красный пигмент, который выделяет Serratia, и для чего она это делает? Прайса Хаддикс, адъюнкт-профессор биологии Университета Оберн в Монтгомери, предполагает, что бактерия может использовать пигмент для замедления выработки энергии в форме АТФ. Пигмент ограничивает повреждения, вызванные присутствием кислорода во время синтеза АТФ, пока бактерия готовится к отдыху или покою.

Но почему красный? Имеет ли кровавый оттенок физиологическое назначение или является зловещим химическим совпадением? Ученый не может дать точного ответа.

Оригинал статьи