З цим захворюванням знайомий практично кожен житель планети Земля. Один-два рази на рік всі ми хворіємо на грип. Багато хто навіть ставиться до цієї хвороби як до чогось неминучого, іронічно помічаючи: «Якщо грип лікувати, пройде за сім днів, якщо не лікувати - пройде за тиждень»...
Тим часом згадайте, як були переможені жорстокі марсіани з «Війни світів» Єерберта Веллса. Їх здолали зовсім не гармати землян, а противник, якого вони так і не побачили - вірус грипу. Причому роман фантаста, що вийшов з друку в 1898 році, виявився свого роду пророчим. Письменник не тільки передбачив прийдешню «війну світів», а й її невидимого переможця. Адже відомо, що від грипу іспанки в Першу світову війну загинуло близько 20 млн людей - більше, ніж на західному і східному фронтах, разом узятих.
А приходить грип до нас знаєте звідки? З космосу... Втім, давайте все по порядку.
Першим, хто описав захворювання, схоже на грип, був Гіппократ. Усім нам знайомі ці симптоми - різке підвищення температури, біль у голові та м'язах, почервоніння і біль у горлі. І головна особливість захворювання - його надзвичайна заразність. Варто було захворіти одному, як після контакту з ним через пару днів хворіють десятки, а через тиждень сотні людей. Саме так починалися епідемії. В історичних літописах зафіксовані випадки і пандемій, тобто епідемій, які охоплювали цілі країни і континенти.
Епідемії були досить частим явищем, а приблизно кожні 25 - 30 років приймали характер всесвітнього лиха. Тому найкращі медичні сили планети були кинуті на розпізнання коріння цієї хвороби, пошуки управи на неї. Вчені розглядали різні теорії виникнення грипу - від впливу «грипозних» сузір'їв до початкової стадії холери і впливу електромагнітного поля Землі.
Лише 1889 року, під час чергової епідемії грипу, німецький вчений Річард Пфайфер виділив з мокротиння хворих дуже дрібну бактерію, схожу на паличку, яка тут же була названа «паличкою Пфайфера» і визначена причиною, що викликає грип. Ось тільки антибіотики до того часу ще не винайшли, і лікування грипу як і раніше було нерозв'язним завданням.
У 1918 році, як вже говорилося, почалася найбільша за масштабами пандемія грипу, яка забрала більше життів, ніж всі військові дії Першої світової війни.
Перша хвиля пандемії тривала десять місяців, за цей час зараза встигла поширитися по всьому світу. Були також друга і третя хвилі, не менш страшні, ніж перша. За два роки грип забрав близько 2,5% населення Землі, тобто за різними даними від 20 до 40 млн осіб.
Люди вмирали за день - людина з ранку вставала здоровою, вдень різко підвищувалася температура, а до вечора вона помирала. Якщо ж якимось дивом вдавалося вижити і побороти перший перебіг хвороби, то уникнути смерті практично не вдавалося - людина помирала пізніше від ускладнень, що викликаються грипом, наприклад, від пневмонії. І ще одна особливість була в іспанки - цей грип вражав тільки доросле населення людства, обходячи стороною дітей і людей похилого віку.
Після пандемії в сфері лікарів і вчених гостро постало питання про пошук ліків від грипу. Але як знайти його, якщо виникли сумніви в бактеріальній природі виникнення грипу? Адже якщо всі епідемії були викликані однією і тією ж паличкою, то чому вони так сильно відрізнялися один від одного?
У 1931 році американець Річард Шоуп зробив відкриття: грип викликається вірусом! Спочатку багато хто сприйняв це відкриття скептично, але через два роки і справді був відкритий вірус, що викликає захворювання на грип у людей (Orthomixovirus influenzae). Однак всі спроби заразити «вірусом грипу типу А» піддослідних тварин, на яких дослідники звикли перевіряти всі свої теорії і методики, виявлялися безуспішними. Тварини наполегливо відмовлялися хворіти. І теорію про вірусне походження грипу хотіли вже відкинути, як раптом стався такий випадок.
Американський дослідник Вілсон Сміт, здійснюючи черговий обхід тварин, побачив млявого тхора. Коли він взяв його на руки, тхір чхнув, і через пару днів Вілсон Сміт зліг з грипом. Так вперше відбулося експериментальне зараження грипом, що дозволило виділити викликає захворювання вірус.
Протягом наступних семи років були виділені, досліджені і підтверджені експериментально ще й віруси типу В і С.
Зараз про ці віруси відомо досить багато. Наприклад, вірус типу А викликає захворювання середньої і сильної тяжкості не тільки у людей, але у птахів, коней, свиней, тхорів. Саме цей типовірус викликає всі пандемії. Вірус типу В вражає виключно людину, хворіють нею найчастіше діти, захворювання викликає локальні спалахи епідемій. Вірус типу С вивчений набагато менше, можливо, через те, що є найлегшою формою людського вірусу. Він не викликає епідемій і серйозних ускладнень, а тому на нього і не звертають особливої уваги.
Отже, ворог відомий. Потрібно знайти заходи боротьби з ним. Але це виявилося не так-то просто. Вірус сам по собі всього лише ланцюжок нуклеїнових кислот, що несуть генетичну інформацію і захищених оболонкою. Віруси настільки малі, що зловити і вбити його в повітрі, як правило, неможливо. Ніхто і не підозрює про його існування до тих пір, поки віруси не починають розмножуватися, впровадившись в організм людини або тварини, породжуючи хворобу.
Причому поки йде інкубаційний період (від декількох годин до декількох днів) і вірус активно розмножується, навіть сам заражений не відчуває особливого нездужання. Лише коли кількість хворих клітин досягає критичної маси, людина хворіє. Але тоді вже, як кажуть, пізно пити боржомі, вживати якісь профілактичні заходи.
Хвороба може тривати від одного до декількох тижнів, залежно від стану імунітету. Навчившись розпізнавати вірус, імунні сили поступово знищують хворі клітини, створюючи потужний захист проти нових атак. Після такого захворювання людина на довгі роки набуває стійкого імунітету до даного типовірусу.
І все було б чудово, якби на наступний рік атаку повторювали точно такі ж віруси. Але вони, як правило, дуже швидко мутують, утворюючи нові штами. З кожним разом відбувається так званий антигенний дрейф, і новий різновид вірусу легко мине імунні бар'єри.
Правда, поки мутації незначні, така форма вірусу не може викликати серйозних епідемій і пандемій. Але іноді, раз на 20 - 40 років, наречення звідки звалює вірус настільки страшний, що їм починають хворіти всі підряд. А деякі навіть помирають, оскільки цей вірус настільки послаблює організм, що людина гине від різного роду ускладнень.
Як ми вже говорили, медики з ніг збилися, намагаючись відшукати те лігво, в якому віруси грипу відсиджуються десятиліттями, проходячи численні мутації, породжуючи все нові, часом вельми страшні штами. Вірусологи обстежили всі куточки Землі, але все марно.
«Не там шукаєте!» - заявили ще в 70-ті роки минулого століття люди, досить далекі від медицини, а саме британські астробіологи Чандра Вікрамасінгх і його вчитель Фред Хойл. Вони висунули гіпотезу, згідно з якою віруси - інопланетні жителі. Вони потрапляють на Землю з хвостів комет, що пролітають. Не дарма ж у багатьох народів існує повір'я: побачив комету - чекай біди.
Незвані пасажири також парашутують на поверхню Землі з космічним пилом і безліччю дрібних метеоритів, які бомбардують нас кожну мить.
Медики спочатку не повірили астробіологам, але ті незабаром пред'явили докази. На метеоритах почали шукати і знаходити залишки біоматеріалів - бактерій і вірусів. Крім того, нещодавно Вікрамасінгху і його колегам вдалося виявити велику кількість життєздатних високорозвинених мікроорганізмів у пробах повітря, взятих на висоті близько 40 кілометрів. За оцінками Вікрамасінгха, щодня на Землю з міжпланетного простору падає до 20 тисяч бактерій і ще більша кількість вірусів на кожен квадратний метр. Причому більшість із цих мікробів має схожість із земними мікроорганізмами.
"Попадання розвинених мікроорганізмів з чітко вираженою схожістю з земними бактеріями, підвищує ймовірність, що патогенні бактерії і віруси також можуть потрапляти на Землю з космосу. Аннали медичної історії описують чимало спалахів смертоносних епідемій, причинами яких, як можна припустити, виходячи з отриманих даних, були занесені з космосу мікроорганізми ", - пишуть Вікрамасінгх і його соратники.
Саме до «космічних» епідемій вчені тепер відносять чуму в Афінах, дивну пандемію грипу 1917 - 1919 років і деякі пізніші пандемії.
Вікрамасінгх нагадує про те, що взимку 1918 року стався раптовий спалах хвороби у віддалених районах Аляски, мешканці яких не мали ніякого контакту з навколишнім світом протягом декількох місяців. Цю подію намагалися пояснити появою якогось особливо заразного мікроорганізму, здатного одночасно заразити відразу велику кількість людей, і тим самим призвести до кількох спалахів захворювання в різних місцях. Однак версія про «вертикальне» сходження патогена тоді навіть не розглядалася.
У порівняно недавні часи спалах SARS (атипової пневмонії), на думку Вікрамасінгха, теж наводить на думки про позаземне походження вірусу. По-перше, він ніколи раніше не зустрічався на Землі (і що, до речі, викликає також і підозри в його штучному походженні). По-друге, оскільки проявився він вперше в Китаї, Вікрамасінгх передбачає, що основна маса вірусу потрапила на поверхню Землі в районі Гімалаїв, де шар стратосфери найбільш тонок, а вже потім спорадично випадав на прилеглих територіях.
Вікрамасінгх також вказує, що масовому поширенню епідемій сприяє також і повітряний транспорт самих землян. Адже людина, яка захворіла на одному кінці планети, вже через кілька годин може опинитися на іншому континенті, за десятки тисяч кілометрів від місця зльоту, заразивши по дорозі, сам того не підозрюючи, сотні, а то й тисячі людей.
Ось з яким підступним противником доводиться мати справу нашим вірусологам, які багато десятиліть безуспішно намагаються розробити універсальну вакцину проти грипу. Поки вони весь час запізнюються, розробляючи вакцини проти штаму, епідемія якого вже минула. Але незабаром ситуація, схоже, може бути виправлена.
Ми вже говорили про те, що сучасна мобільність і нудність людства сприяє швидкому поширенню епідемій. Людина сходить з трапа літака, їде автобусом з аеропорту в місто, пересаджується в метро і при цьому час від часу чхає. Цього виявляється достатньо, щоб по дорозі він вже заразив кілька сотень людей, випадково опинилися з ним поруч.
А далі епідемія розвивається подібно ланцюгової реакції в атомному котлі. Кожен з знову заразилися, в свою чергу, протягом доби здатний заразити ще як мінімум десятки людей. І через кілька днів про епідемію всі заговорять як про факт.
Такий лише один з можливих сценаріїв спалаху епідемії, розрахований в Інституті математичного моделювання РАН. Причому спочатку математики зовсім не збиралися вторгатися в медицину. Одне із завдань, яке вони вирішували наприкінці минулого століття, полягало в розрахунку траєкторії руху космічних апаратів, що приземляються.
Математики використовували в роботі так званий метод прямого, статистичного моделювання Монте-Карло; він дозволяв оперувати величезною кількістю вихідних даних. Сьогодні для розрахунку спуску космічного корабля дослідники можуть враховувати параметри руху десятків мільйонів частинок.
І ось тут несподівано з'ясувалося, що частинки ці поводяться подібно до людей - мешканців багатомільйонного мегаполісу; ті теж мають власні траєкторії руху, стикаються між собою, вносять свій внесок у процеси, що відбуваються навколо них. Тільки в місті замість космічного апарата крізь натовп пробирається, наприклад, інфекція.
Втім, спочатку дослідники не здогадувалися, що у них в руках відмінний інструмент для моделювання процесів, що відбуваються в людській популяції. Але у них попросили допомоги біологи, щоб проаналізувати зміни поголів'я лемінгів, які теж страждають від різного роду епідемічних захворювань. Звідси був вже один крок до моделювання поширення епідемій серед людей.
І якщо раніше для аналізу подібних випадків використовували лише диференційні рівняння, то новий математичний апарат допоміг зробити аналіз, а потім і прогноз куди більш точним. Причому математики досягли б ще більш вражаючих успіхів, якби їм не заважала горезвісна секретність. Так, зокрема, в СРСР секретилися практично всі статистичні дані.
Причин тому як мінімум дві. По-перше, часто наші статистики працюють досить недбало, і зібрані ними дані бувають досить далекі від реальності. Друга причина суто політична: навіть приблизні статистичні дані досить виразно показували промахи соціалістичної системи господарювання. Так, всупереч тому, що писали газети, жоден з п'ятирічних планів СРСР так і не був виконаний повністю, провалилася і знаменита семирічка, яка обіцяла, що всі ми вже давним-давно повинні жити при комунізмі.
За словами директора НДІ грипу РАМН академіка Олега Кисельова, так звані компетентні органи старанно секретять і по цю пору медичні показники. Коли академіку вже в нинішньому столітті знадобилися дані про епідемії грипу в 50 - 60-ті роки минулого століття, «ніяких, навіть приблизних цифр нам дістати не вдалося».
І нині дослідники намагаються пробити бюрократичну стіну: збирають дані по різних каналах, налагоджують зв'язки з керівництвом залізниць і авіакомпаній, щоб відстежити основні транспортні потоки. Ця інформація виявиться безцінною, якщо знадобиться змоделювати рух інфекції країною на випадок пандемії або теракту. Однак, схоже, ця проблема поки хвилює лише вчених. А якщо новий вірус все ж прийде в людську популяцію, прораховувати наслідки буде пізно.
Тим часом за океаном вже давно зрозуміли переваги попереднього прогнозування. У США з 2002 року працює міждисциплінарний державний проект MIDAS (Models of Infectious Diseases Agent Study - Моделі дослідження інфекційних захворювань), створений за рекомендацією Головної національної консультативної ради з медичних наук.
Математики укупі з представниками інших спеціальностей опрацьовують сценарії можливих пандемій і біотерористичних атак. У проекті беруть участь два десятки найбільших американських університетів і дослідницьких центрів, його висновки враховуються при розробці національного плану дій на випадок екстрених обставин.