Бой был жарким… Славные ребята из Миссисипи (миссипская армия) оттеснили янки. Бой шёл под сенью персиков, поэтому убитые и раненые лежали на земле, усыпаемые опадающими лепестками цветов. Конфедераты отбросили янки от реки Теннеси и загнали их в болото. Даже генерал Грант уже почти был в их руках, но их боевые порядки слишком растянулись.
Гордыми сынам Дикси командовал прекрасный командир и герой войны за независимость Техаса – генерал Альберт Сидни Джонстон. С самого рассвета он находился в самой гуще сражения. В ходе одной из атак генерал Джонсон подобрал в лагере янки брошенный оловянный котелок, который называл «мой маленький трофей», и скакал, размахивая им перед рядами своих бойцов.
Идя в очередную атаку, он подскакал к солдатам 9-ого арканзасского полка и обратился к ним с такими словами – «вы ловко обращаетесь с ножами, сегодня ваше оружие — штык! Покажите, что им вы владеете также здорово!». Затем, гарцуя на своём замечательном жеребце по кличке Драчун, он проехался мимо 49-ого Теннисийского полка и, стуча своим «маленьким трофеем» по штыкам, повторил свой призыв – «Ребята, они упрямы, придется нам использовать штыки!». После этого последовала команда – «За мной!».
Однако, удача покинула сынов юга. Сначала пуля пробила сапог Джонстона. Но крови не было видно, и генерал посчитал рану пустяковой. Следом прилетела следующая пуля (или осколок), которая разорвала левую бедренную артерию. Сапог командира начал заполняться кровью… Уже через несколько минут Джонстон покачнулся в седле, а губернатор, сопровождавший его в бою, заметил «смертельную бледность». На его вопрос: «Ранены ли Вы?» - Джонстон ответил – «Да, и боюсь, что серьёзно…» В половину третьего дня, всего через 30 минут от начала наступления, Альберт Сидни Джонстон скончался от потери крови – до последней минуты жизни он отказывался от помощи хирургов, считая, что помощь нужнее раненым федералам…
После его гибели удача отвернулась от южан. Уже на следующий день Грант смог перегруппировать силы и дождаться подкрепления. Свежие резервы янки сыграли решающую роль в сражении. Они опрокинули южан, и заставили их отступить.
За двое суток боёв на полях остались лежать более 3500 убитых конфедератов и северян, а ранеными оказались более 16000 солдат.
Медицинская служба обеих армий была не готова к таким громадным потерям, и солдаты были предоставлены воле проведения на раскисшей от холодного апрельского дождя земле. Один Бог знает, сколько славных парней так и не дождалось помощи медиков.
Но самое странное началось, когда все раненые оказались в полевых лазаретах и получили положенную дозу морфия. Во мраке госпитальных палаток, прямо на испачканных кровью бинтах бойцов, стало появляться необычное зеленоватое сияние. Суеверные сёстры милосердия крестились и называли это дурным знаком, капелланы – напротив – посчитали это добрым знамением.
В течении нескольких дней после сражения многие из раненых заболели гангреной или заражением крови и, в лучшем случае, лишились конечностей, а в худшем – отправились дорогою смертной тени. Но что удивительно – среди них не было ни одного солдата, на чьих бинтах проступило сияние. Более того, у многих из них раны даже не загноились, а в те времена нагноение считалось непременным условием заживления.
Капелланы оказались правы – сияние явно служило добрым знаком, которое прозвали ангельским светом. Но найти объяснения, выходящие за рамки божественного вмешательства, тогда никто не смог. Со временем история стала легендой и перешла в разряд солдатских баек и городского фольклора.
Так и продолжалось до 2001 года, когда семнадцатилетний Билл Мартин посетил место исторической битвы (это сражение вошло в историю как битва при Шайло). Билл был любознательным парнем, да ещё и сыном настоящего учёного-микробиолога, и с детства знал про разных микробов, которые могут светиться. В голове юноши возник вопрос – а не могло ли свечение быть вызванным бактерией Photorhabdus luminescens и, естественно, задал это вопрос своей маме. Мама оказалась не только настоящим микробиологом, но и недурным педагогом и ответила что-то вроде – «А ты-то сам как думаешь?».
Тогда Билл взял в себе в помощники своего друга Джона Кёртиса и углубился в исследования…
Бактерия Photorhabdus luminescens давно и хорошо известна микробиологам. В естественных условиях – это страшный патоген насекомых, который способен уничтожить живое существо, буквально превратив его в кашу, всего за 48 часов. Но обо всём по порядку.
В качестве места обитания эти бактерии выбрали две «среды» – в теле заражённого насекомого - Р-форма (от Р - патоген) и в организме микроскопического круглого червя-нематоды - М-форма (М от слова мутуализм). Размножение М-формы происходит в клетках ректальных желёз, куда бактерия попадает, будучи проглоченной. Там они образуют в клетках специальные вакуоли, где размножаются. Когда объём «культуры» достигает некого предела – вакуоль лопается и бактерии попадают в просвет кишечника червя, а там попадают на оплодотворённые яички, которые покидают родительское тело. Так что у нематод практически нет шансов остаться незаражёнными.
М-форма – это относительно небольшие микроорганизмы, которые практически не обладают свойствами биолюминесценции. Р-формы – напротив – крупные клетки, способные светится ровным зеленоватым светом и производить токсины и ферменты. За переключение с М- н Р- форму отвечает специфический промотор (участок ДНК, отвечающий за присоединение РНК-полимеразы и начало транскрипции) под названием madswitch, который отвечает за работу генов семейства mad. Включение и выключение промотора происходит путем инверсии – поворота – части промотора под действием специальных ферментов - инвертаз. Для того, чтобы понять, как это происходит, стоит познакомится со строением ДНК Photorhabdus luminescens поближе. Рядом с промотором madswitch, расположен ген madR, кодирующий ДНК-инвертазу которая «включает» промотор, а в другой части молекулы ДНК – расположен ген madO, ивертаза, кодируемая этим геном – «выключает» промотор. Гены семейства mad (всего восемь генов - madA, madB, madC, madD, madE, madF, madG, madH) нужны микробу для того, чтобы он мог проникнуть в клетки ректальных желёз и закрепиться там с помощью специальных белков. Так что, если промотор находится в положении «вкл» - эти гены экспрессируются, и бактерия может жить в организме нематоды, а если в положении «вкл» - то в бактериальной клетке начинают экспрессироваться гены факторов патогенности. Строго говоря, и в организме червя, и в организме насекомого находятся обе формы бактерии, вопрос только в том – какая преобладает. А то, какая форма будет преобладать – зависит от того, где обитают бактерии. Пока бактерии находятся в теле червя – селективное преимущество имеют М-формы, но стоит им попасть в тело насекомого – и преимущество получат Р-формы, тогда инвертазы изменят промотор. И бактерия начнёт вырабатывать токсины и ферменты.
Не стоит думать, что бактерия является паразитом для нематоды – пока она размножается в клетках желёз, она производит для нематоды особые белки, в состав которых входят незаменимые для червя аминокислоты. Но стоит микробу попасть в организм насекомого, как преимущество получают Р-формы, которые вырабатывают токсин и ферменты. Строго говоря – бактерия вырабатывает всего три токсина ТсА, ТсВ и ТсС (АВС-токсин). Попав в организм насекомого, как правило с пищей, бактерия начинает выделять этот комплекс. ТсА – создаёт в мембране клеток канал, через который туда приникает ТсС. А ТсС, в свою очередь, разрушает цитоскелет клетки. А дальше микроб просто начинает впитывать продукты самопереваривания тканей.
Но остаются два вопроса – зачем бактериям светиться, и почему солдаты, у которых появлялось «ангельское» свечение, не страдали от гнойно-септических осложнений.
На первый вопрос удовлетворительного ответа пока что нет, тем не менее, существует две гипотезы. Согласно первой – деятельность патогенных бактерий в теле насекомого является «военной хитростью» бактерий. Увидя свечение – насекомое подлетит к инфицированной жертве и получит свою порцию убийственных микробов. Согласно второй – это своего рода «маяк» для других нематод, которые поспешат не только к пиршественному столу, но и смогут заполучить полезных симбионтов (или обновить старую популяцию).
А вот со вторым вопросом – всё просто. Бактерии этого вида выделяют вещество со сложным названием - 3,5-дигидроксид-4-изопропил-транс-стильбен, которое обладает выраженными антибактериальными свойствами. Выделение этого вещества необходимо для того, чтобы замедлить разложение трупа насекомого и уменьшить число конкурентов за пищевые ресурсы. Это соединение и попало в раны участников битвы при Шайло и уберегло их от гангрены и заражения крови. Свои предположения исследователи проверили на бактериях, которые вызывают заражение крови (стрептококках) и на возбудителях газовой гангрены. В обоих случаях наличие в культуре Photorhabdus luminescens подавляло рост возбудителей гнойно-септических осложнений.
Однако, остаётся ещё один вопрос: оптимумом для роста и размножения Р-форм Photorhabdus luminescens является температура, значительно ниже температуры человеческого тела (при 37*С они погибают), как же они смогли размножиться на ранах и повязках живых солдат? Дело в том, что сражение при Шайло происходило 6 и 7 апреля 1862 года, и раненные солдаты долгие часы провели под ледяным дождём. Судя по всему, ангельское свечение появилось у тех, кто по разным причинам получил помощь позднее других, и уже успел основательно переохладиться. Но это всего лишь гипотеза, которая ждёт своего Билла Мартина.
Список использованной литературы:
1. Александр Марков «Бактерия превращается из симбионта в паразита обратимо меняя свой геном – сайт «Элементы», 11.07.2012
2. Генкель П.А. Микробиология с основами вирусологии. Учеб пособие для студентов биол. Фак. Пед. Ин-тов. – М.: «Просвещение», 1974
3. Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов – Издательство академии наук СССР – М.: 1963
4. Кашин П.Н. Микробиология / изд. 3-е, перераб. – Л.: Медгиз, 1958
5. Красильников А.П., Романовская Т.Р. Микробиологнический словарь-справочник. / - 2-е изд., доп. и пераб. – Мн.: «Асар», 1999
6. Нечаев Славчо. Клиническая микробиология для клиницистов и медицинских микробиологов / Первое перераб. изд. На русском языке – София: Медицина и физкультура, 1977
7. Поздеев О.К. Медицинская микробиология / Под ред. В.И. Покровского. – 3-е изд., стереотип. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005
8. Пяткин К.Д. Микробиология / изд. 2-е перераб и доп. – М.: Медицина, 1965
9. Стрейнер Р., Э. Эдельберг, Дж. Ингрэм. Мир микробов Т. 1 – 3 / пер. с англ. под ред. д-ра биол. Наук Е.Н. Кондратьевой и д-ра биол. Наук С.В, Шестакова – М.: Мир, 1979
10. Родс Дж. Ф. История гражданской войны в США : 1861 – 1865 / Джеймс Форд Родс ; [пер.англ. С.П. Бавин]. – М.: Азбука-Аттикус, КоЛибри. 2018
11. Шлегель Г. Общая микробиология / Перевод Е.Н. Кондратьевой и Г.А. Куреллы со 2-ого немецкого издания исправленное и дополненное. Под ред. и с пред. Д-ра биол. Наук Е.Л. Рубан – М.: Мир, 1972
Автор: Артемий Липилин