1

Jak zbudować człowieka

"...jak podobny bogu!".

William Szekspir, Hamlet (tłum. M. Słomczyński)

Pamiętam, jak dawno temu, na początku szkoły średniej, do której uczęszczałem jeszcze w Ameryce, nauczyciel biologii wpajał nam, że wszystkie substancje, jakie tworzą ludzkie ciało, można kupić w sklepie chemicznym za około 5 dolarów. Nie przypominam sobie dokładnej kwoty. Mogło to być coś pomiędzy 2,97 a 13,50 dolara, ale z pewnością była to niewielka suma, nawet jak na lata 60. XX wieku, i pamiętam, że byłem bardzo zdumiony, iż można prawie za bezcen stworzyć coś tak krzywego i pryszczatego jak ja.

To było tak upokarzające objawienie, że zostało mi w pamięci na resztę życia. Pytanie tylko brzmi: Czy to prawda? Czy naprawdę jesteśmy tak mało warci?

Wiele autorytetów (a być może nawet "studenci nauk ścisłych, którzy akurat nie wybierali się w piątek na randkę") próbowało od czasu do czasu, głównie dla zabawy, obliczyć, ile kosztowałyby materiały potrzebne do zbudowania człowieka. Być może najwybitniejsza i najbardziej kompleksowa próba ostatnich lat została podjęta przez Królewskie Towarzystwo Chemiczne (Royal Society of Chemistry, RSC), gdy podczas Cambridge Science Festival w 2013 roku wyliczono, ile trzeba by zapłacić za wszystkie składniki niezbędne do zbudowania aktora, Benedicta Cumberbatcha. (Cumberbatch był wówczas gościnnie dyrektorem festiwalu i idealnie pasował do tych obliczeń jako model człowieka).

Według rachub Królewskiego Towarzystwa Chemicznego do zbudowania ludzkiego ciała potrzeba 59 pierwiastków. Sześć z nich - węgiel, tlen, wodór, azot, wapń i fosfor - stanowi 99,1 procent budulca, ale większość pozostałych może się okazać nie lada niespodzianką. Kto by pomyślał, że będziemy niekompletni, jeśli zabraknie w nas molibdenu, wanadu, manganu, cyny czy miedzi? Nasze zapotrzebowanie na niektóre z nich jest jednak tak niewielkie, że określa się je w bardzo małych ułamkach, jak jeden na milion, a nawet na miliard. Potrzebujemy na przykład tylko 20 atomów kobaltu i 30 chromu na każde 999 999 999,5 pozostałych atomów.

Najważniejszym składnikiem każdego człowieka, wypełniającym 61 pro­cent dostępnej przestrzeni, jest tlen. Może się to wydawać na pozór sprzeczne z intuicją, że jesteś prawie w dwóch trzecich zbudowany z bezwonnego gazu. Powodem, dla którego nie jesteś taki lekki i sprężysty jak balon, jest to, że tlen wiąże się głównie z wodorem (który stanowi kolejne 10 procent każdego z nas), tworząc wodę - a woda, jak zapewne wiesz, jeśli kiedykolwiek próbowałeś przesunąć basenik ogrodowy lub zdarzyło ci się spacerować w mocno przemoczonym ubraniu, jest zaskakująco ciężka. Zakrawa na ironię, że dwie najlżejsze rzeczy w przyrodzie: tlen i wodór, połączone ze sobą, tworzą jedną z najcięższych substancji, a wszystko to dla twojego dobra. Są one też jednymi z tańszych pierwiastków zawartych w twoim organizmie. Cały twój tlen kosztowałby cię zaledwie 8,90 funta, wodór zaś nieco ponad 16 funtów (zakładając, że jesteś mniej więcej rozmiarów Benedicta Cumberbatcha). Azot (2,6 procent każdego z nas) ma nieco większą wartość, ale stanowi zaledwie 27 pensów z ogólnej wartości twojego ciała. Niestety, potem jest już dużo drożej.

Według Królewskiego Towarzystwa Chemicznego potrzebujesz nieco ponad 13,5 kilograma węgla, a to kosztuje już 44 300 funtów. (W kalkulacji wzięto pod uwagę tylko najbardziej oczyszczone formy wszystkich składników. Królewskie Towarzystwo Chemiczne nie stworzyłoby człowieka z tandetnych materiałów). Wapń, fosfor i potas, choć potrzebne w znacznie mniejszych ilościach, spowodowałyby wzrost kosztów o dalsze 47 tysięcy funtów. Większość pozostałych pierwiastków jest jeszcze droższa, jeśli liczyć porównywalne jednostki objętości, ale na szczęście potrzebne są tylko w mikroskopijnych ilościach. Tor kosztuje prawie 2 tysiące funtów za gram, ale stanowi zaledwie 0,0000001 procent twojego ciała, więc możesz go dokupić za 21 pensów. Cała potrzebna ci cyna może być twoja już za 4 pensy, podczas gdy cyrkon i niob będą kosztować tylko po 2 pensy za sztukę. 0,000000007 procent w twoim ciele, które stanowi samar, najwyraźniej nie jest warte tego, by pobierać za nie opłatę. Królewskie Towarzystwo Chemiczne zaksięgowało ten koszt w kwocie 0,00 funta.

Z 59 pierwiastków znalezionych w ludzkim ciele 24 są znane jako "pierwiastki podstawowe", ponieważ nie możemy się bez nich obejść. Reszta to zwykły miszmasz. Niektóre z nich są nam bardzo potrzebne, inne mogą być pożyteczne, ale nie wiemy na razie, w jaki sposób. Jeszcze inne nie są ani szkodliwe, ani pożyteczne, ale konieczne do funkcjonowania, a co do niektórych, to niestety mam dla ciebie złe wieści. Na przykład kadm jest dwudziestym trzecim w kolejności najczęściej występującym pierwiastkiem w ciele człowieka, stanowiąc 0,1 procent jego masy, a przecież jest bardzo toksyczny. Trafia do naszego organizmu nie dlatego, że nasze ciało go pragnie, ale dlatego, że przedostaje się do roślin z gleby, a my go pobieramy, zjadając te rośliny. Jeśli mieszkasz w Ameryce Północnej, to prawdopodobnie spożywasz około 80 mikrogramów kadmu dziennie, choć nawet najmniejsza jego ilość ci nie służy.

Zaskakujące jest to, jak wiele procesów zachodzących na poziomie atomów wciąż pozostaje niezbadanych. Weźmy jakąkolwiek pojedynczą komórkę twojego ciała: będzie ona zawierała milion lub więcej atomów selenu, choć do niedawna nikt nie miał pojęcia, po co on tam jest. Teraz już wiemy, że selen pomaga wytworzyć dwa ważne enzymy, których niedobór może skutkować nadciśnieniem, zapaleniem stawów, anemią, niektórymi nowotworami, a nawet - co niewykluczone - zmniejszeniem liczby plemników. Dobrze więc mieć w sobie trochę selenu (znajduje się on zwłaszcza w orzechach, pełnoziarnistym chlebie i rybach), choć jeśli przyjmiesz go za dużo, możesz doprowadzić do nieodwracalnego zatrucia wątroby. Podobnie jak w przypadku wielu innych kwestii, osiągnięcie równowagi jest sprawą bardzo delikatną. Zgodnie z kosztorysem Królewskiego Towarzystwa Chemicznego, wykorzystującym szablon w postaci Benedicta Cumberbatcha, całkowity koszt budowy nowego człowieka wyniósłby, co bardzo skrupulatnie obliczono, 96 546,79 funtów brytyjskich. Nakład pracy i VAT oczywiście by go zwiększyły. Prawdopodobnie trzeba by mieć sporo szczęścia, żeby udało się wyprodukować Benedicta Cumberbatcha za nieco mniej niż 200 tysięcy funtów - to nie ogromny majątek, zważywszy na wszystko, co musisz do tego zdobyć, ale najwyraźniej nie jest to skromne kilka dolarów, które zasugerował mój nauczyciel w szkole średniej. A jednak w 2012 roku, w emitowanym od wielu lat programie naukowym amerykańskiej sieci telewizyjnej PBS pod tytułem Nova, w odcinku zatytułowanym "Hunting the Elements" (Polowanie na pierwiastki), przeprowadzono podobną analizę i ustalono w jej wyniku kwotę 168 dolarów, stanowiącą wartość podstawowych składników ciała ludzkiego. Okazuje się więc, że tam gdzie chodzi o ludzkie ciało, szczegóły mogą cię zaskoczyć, i to przesłanie będzie ci cały czas towarzyszyć w tej książce.

W gruncie rzeczy jednak nie ma to większego znaczenia. Bez względu na to, ile będziesz musiał zapłacić lub jak starannie będziesz gromadzić materiały, i tak nie stworzysz nowej istoty ludzkiej. Można by zwołać wszystkich najmądrzejszych ludzi, którzy żyją obecnie lub żyli kiedykolwiek, i dać im do dyspozycji pełen zakres ludzkiej wiedzy, a i tak nie byliby w stanie stworzyć ani jednej żywej komórki, a co dopiero mówić o replice Benedicta Cumberbatcha.

Niewątpliwie najbardziej zdumiewające w nas jest to, że jesteśmy z pozoru zbiorem zwykłych elementów, takich samych, jakie można znaleźć w kupie śmieci. Pisałem już o tym w innej książce, ale uważam, że warto to powtórzyć: jedyne, co wyjątkowego jest w pierwiastkach, które cię tworzą, to właśnie to, że tworzą ciebie. Oto cud istnienia.

Spędzasz swoje życie w tym ciepłym, chybotliwym ciele, a traktujesz je jako coś oczywistego i właściwie go nie doceniasz. Czy wiesz choćby mniej więcej, gdzie jest śledziona lub do czego jest ci potrzebna? Czy jest różnica pomiędzy ścięgnami a więzadłami? Albo co robią twoje węzły chłonne? Ile razy dziennie mrugasz oczami? Pięćset? Tysiąc? Oczywiście nie masz o tym pojęcia. A mrugasz 14 tysięcy razy dziennie - tak często, że twoje oczy są całkiem zamknięte aż przez 23 minuty każdego dnia. Nie musisz jednak o tym myśleć, ponieważ w każdej sekundzie każdego kolejnego dnia twoje ciało wykonuje niezliczoną ilość zadań - kwardyliony, nonyliony, kwindecyliony, wigintyliony (są to oczywiście wartości istniejące naprawdę); przy jakimkolwiek zdarzeniu liczba podejmowanych czynności znacznie przekracza naszą wyobraźnię, i dzieje się to bez potrzeby zwracania na nie natychmiastowej uwagi.

W sekundę lub dwie od rozpoczęcia tego zdania twoje ciało wyprodukowało milion czerwonych krwinek. I one już pędzą wokół ciebie, krążą w twoich żyłach, utrzymują cię przy życiu. Każda z tych czerwonych krwinek będzie krążyć po twoim krwiobiegu około 150 tysięcy razy, wielokrotnie dostarczając tlen do komórek, a następnie, zmęczona i bezużyteczna, zgłosi się do innych komórek, które dla twojego dobra po cichu ją zlikwidują.

W sumie potrzeba nam siedmiu miliardów miliardów miliardów (czyli 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 lub, inaczej mówiąc, siedmiu oktylionów) atomów. Nikt nie jest w stanie powiedzieć, dlaczego akurat te siedem miliardów miliardów miliardów atomów ma tak niepohamowane pragnienie, aby stać się tobą. Są to przecież bezmyślne cząstki niezdolne do refleksji czy jakiejkolwiek myśli. A jednak przez cały czas twojego istnienia będą cię budować oraz utrzymywać niezliczone systemy i struktury niezbędne do twojego funkcjonowania, tworzyć ciebie, nadawać ci formę i kształt oraz pozwolą ci się cieszyć rzadkim i niezwykle przyjemnym stanem zwanym życiem.

To znacznie większy wysiłek, niż możesz sobie wyobrazić. Po rozpakowaniu jesteś naprawdę ogromny. Twoje płuca, gdyby je rozprostować, pokryłyby kort tenisowy, a drogi oddechowe po rozwinięciu sięgałyby od Londynu do Moskwy. Długość wszystkich twoich naczyń krwionośnych wystarczyłaby, by dwuipółkrotnie opasać Ziemię. Ale najbardziej niezwykły w tym wszystkim jest twój DNA. W każdej z komórek masz go ponad metr, a przy tej liczbie komórek, gdyby udało się połączyć wszystkie łańcuchy DNA zawarte w twoim ciele w pojedynczą cienką nić, można by ją rozciągnąć na ponad 16 miliardów kilometrów, czyli aż poza Pluton. Pomyśl o tym: to na tyle dużo, by opuścić nasz Układ Słoneczny. Jesteś więc w najbardziej dosłownym sensie istotą z kosmosu.

Twoje atomy są jednak tylko cegiełkami i same nie żyją. Ale niełatwo jest określić moment, w którym zaczyna się życie. Podstawową jego jednostką jest komórka - wszyscy się z tym zgodzą. Komórka jest wypełniona bardzo pracowitymi elementami, takimi jak rybosomy i białka, DNA, RNA, mitochondria i wieloma innymi mikroskopijnymi ciekawostkami, ale żadne z nich nie są w stanie żyć samodzielnie. Sama komórka jest po prostu przedziałem - rodzajem małego pomieszczenia: inaczej ­komórką - i może je w sobie pomieścić, ale sama jest równie nieożywiona jak każde inne pomieszczenie. A jednak jakimś sposobem, kiedy wszystkie te elementy zostaną ze sobą połączone, mamy do czynienia z życiem. Jest to ten szczegół, który stale wymyka się nauce. I mam nadzieję, że na zawsze tak pozostanie.

Najciekawsze jest to, że nic nie jest tutaj za nic odpowiedzialne. Każdy element komórki reaguje na sygnały od innych części składowych, wszystkie zderzają się i przepychają, niczym elektryczne samochodziki w wesołym miasteczku, mimo to te przypadkowe ruchy skutkują płynnym, zorganizowanym działaniem nie tylko w obrębie pojedynczej komórki, ale w całym ciele, gdy komórki komunikują się z innymi komórkami w różnych częściach twojego osobistego kosmosu.

Sercem komórki jest jądro. Zawiera ono DNA komórki - metr materiału genetycznego, jak już wcześniej wspomniałem, dało się wcisnąć w przestrzeń, którą można rozsądnie nazwać nieskończenie małą. Powodem, dla którego tyle DNA może się zmieścić w jądrze komórkowym, jest to, że stanowi on wyjątkowo cienki łańcuch. Potrzeba by 20 miliardów nici DNA ułożonych obok siebie, aby uzyskać szerokość najdelikatniejszego ludzkiego włosa. Każda komórka w twoim ciele (a ściślej mówiąc, każda komórka posiadająca jądro) zawiera dwie kopie twojego DNA. Dlatego masz ich dość, by sięgnąć nimi do Plutona albo i dalej.

DNA istnieje tylko w jednym celu - aby generować więcej DNA. Twój DNA to po prostu instrukcja budowy twojego ciała. Cząsteczka DNA, jak sam na pewno pamiętasz z licznych programów telewizyjnych, jeśli nie z lekcji biologii w szkole, składa się z dwóch równolegle ułożonych nici, połączonych szczebelkami, tworząc słynną skręconą drabinę, znaną jako podwójna helisa. W komórkach DNA występuje jako osobne cząsteczki tworzące poszczególne chromosomy. W każdym chromosomie kodujące odcinki nazwano genami. Suma wszystkich twoich genów to genom.

DNA jest niezwykle stabilny. Może przetrwać dziesiątki tysięcy lat. Obecnie pozwala naukowcom prowadzić badania antropologiczne w bardzo odległej przeszłości. Prawdopodobnie nic, co na tym etapie życia posiadasz - żaden list, biżuteria czy cenna pamiątka - nie będzie już istnieć za tysiąc lat, ale twój DNA prawie na pewno będzie się znajdować gdzieś w pobliżu i będzie można go odtworzyć pod warunkiem, że ktoś będzie umiał go znaleźć. DNA przekazuje informacje z niezwykłą dokładnością. Zdarza się tylko jeden błąd na każdy miliard skopiowanych liter. Nadal jednak przy każdym podziale komórki dochodzi do trzech błędów - mutacji. W większości są to mutacje, które ciało może zignorować, niekiedy jednak zyskują one trwałe znaczenie. I na tym właśnie polega ewolucja.

Wszystkie składniki genomu mają jeden indywidualny cel - utrzymanie linii twojego istnienia. To nieco deprymująca myśl, że geny, które nosisz, są niezwykle archaiczne i być może dlatego - jak na razie - są wieczne. Sam kiedyś umrzesz, ale twoje geny będą wciąż istnieć, jedynie pod warunkiem, że ty, a potem twoi potomkowie będziecie nadal wydawać na świat potomstwo. W tej sytuacji z pewnością może to brzmieć dziwnie, że w ciągu trzech ostatnich miliardów lat, od kiedy zaczęło się życie, twoja osobista linia pochodzenia ani razu nie została przerwana. Aby istnieć tu i teraz, każdy z naszych przodków musiał pomyślnie przekazać swój materiał genetyczny nowemu pokoleniu, zanim skonał lub w inny sposób został odsunięty od procesu prokreacji. To całkiem niezłe pasmo sukcesów.

Geny konkretnie wydają instrukcje do budowania białek. Większość przydatnych składników w organizmie to białka. Niektóre przyspieszają zmiany chemiczne - to enzymy. Inne przekazują wiadomości chemiczne i są znane pod nazwą hormony. Jeszcze inne atakują patogeny i nazywa się je przeciwciałami. Największy okaz spośród naszych białek nosi nazwę tytyna, która pomaga kontrolować elastyczność mięśni. To jest największe znane białko, u człowieka zbudowane z 38 138 monomerów (aminokwasów). Nikt nie wie, ile jest w nas rodzajów białka, ale próby określenia tej liczby wskazują, że to od kilkuset tysięcy do miliona lub więcej.

Paradoks genetyki polega na tym, że wszyscy jesteśmy na pozór bardzo różni, a mimo to pod względem genetycznym prawie identyczni. Wszyscy ludzie w 99,9 procentach mają wspólny DNA, a jednak nie ma dwóch takich samych osób. Mój i twój DNA będą się różnić w trzech do czterech milionach miejsc, co stanowi niewielką jego część, ale wystarcza, by powstały znaczące różnice między nami. Masz również w sobie około 100 indywidualnych mutacji - fragmentów instrukcji genetycznych, które nie pasują do żadnego z genów przekazanych przez któregokolwiek z rodziców, bo są tylko twoje.

Jak dokładnie to wszystko działa, nadal jest w dużej mierze tajemnicą. Tylko 2 procent ludzkiego genomu koduje białka, co oznacza, że tylko 2 procent robi wszystko w oczywisty i jednoznacznie praktyczny sposób. A czym zajmuje się reszta, nie wiadomo. Wygląda na to, że wiele z pozostałych po prostu istnieje, jak piegi na skórze. Bez żadnego uzasadnienia. Na przykład pewna krótka sekwencja, zwana elementem Alu, powtarza się ponad milion razy w całym naszym genomie, a niekiedy nawet w środku ważnych genów kodujących białka. Wydawać by się mogło, że wprowadza w ten sposób zamieszanie, a tymczasem stanowi ona 10 procent całego naszego materiału genetycznego. Ta tajemnicza część była przez jakiś czas nazywana śmieciowym DNA. Teraz jest już łagodniej określana jako niekodujący DNA, ponieważ nie wiemy, co robi i dlaczego tam jest. Niektóre fragmenty są zaangażowane w regulację genów, ale większość funkcji pozostałych elementów wymaga jeszcze ustalenia.

Ciało często się porównuje do maszyny, ale jest ono czymś znacznie bardziej skomplikowanym. Działa przez dwadzieścia cztery godziny na dobę przez dziesięciolecia bez (w większości przypadków) konieczności regularnego serwisowania lub instalowania części zamiennych, działa na wodę i kilka związków organicznych, jest miękkie i raczej piękne, niezbyt wymagające, ruchliwe i giętkie, rozmnaża się z entuzjazmem, żartuje, odczuwa miłość, umie docenić zachód słońca i chłodny powiew bryzy. Ile znasz maszyn, które to potrafią? Nie ma co do tego wątpliwości. Jesteś naprawdę cudem. Ale w takim razie, trzeba to przyznać, dżdżownica również.

Jak więc świętujemy fakt naszego istnienia? Cóż, większość z nas: niewiele ćwicząc i sporo jedząc. Pomyśl o tych wszystkich śmieciach, które pochłaniasz, oraz o tym, ile czasu spędzasz rozciągnięty, w stanie niemalże wegetatywnym, przed świecącym ekranem. A mimo to w jakiś cudowny sposób nasze ciało opiekuje się nami, wykorzystuje składniki odżywcze z różnych produktów spożywczych, które wpychamy sobie do ust, i jakoś trzyma nas w całości, nawet na dość wysokim poziomie, i to przez całe dziesięciolecia. Właściwie nasz samobójczy styl życia trwa od wieków.

Nawet jeśli naprawdę fatalnie dbasz o swoje ciało, to ono przetrwa i jeszcze cię ochroni. Większość z nas, w taki czy inny sposób, jest tego przykładem. Pięciu na sześciu palaczy nie zachoruje na raka płuc. Większość osób, które są głównymi kandydatami do zawału, nigdy go nie doświadczy. Szacuje się, że każdego dnia aż do pięciu komórek przyjmuje formę nowotworową, ale układ odpornościowy zaraz je identyfikuje i zabija. Pomyśl o tym. Kilkadziesiąt razy w tygodniu, ponad tysiąc razy w roku, zapadasz na najbardziej przerażającą chorobę naszego wieku i za każdym razem twoje ciało ratuje cię z opresji. Oczywiście, bywa, że ten rak rozwija się w coś poważniejszego i może cię zabić, ale na ogół nowotwory to rzadkie zjawisko: większość komórek kopiuje się miliardy i miliardy razy, nie popełniając żadnych błędów. Rak może być i często jest przyczyną śmierci, ale nieczęsto zdarza się w naszym życiu.

Nasze ciało jest wszechświatem złożonym z 37,2 biliona komórek1 - działających przez cały czas mniej lub bardziej idealnie. Ból, ukłucie, niestrawność, dziwny siniak lub krosta to prawie wszystko, co przy normalnym obrocie spraw świadczy o naszej niedoskonałości. Są jednak tysiące rzeczy, które mogą nas zabić - według opracowanej przez Światową Organizację Zdrowia Międzynarodowej Statystycznej Klasyfikacji Chorób i Problemów Zdrowotnych nieco ponad 8 tysięcy - i udaje nam się uniknąć każdej z nich, poza jedną. Dla większości z nas to i tak całkiem korzystny wynik.

Bóg jeden wie, że w żadnej mierze nie jesteśmy doskonali. Niekiedy nie mogą nam się wybić ósemki, ponieważ nasze szczęki nie wyewoluowały jako dostatecznie duże, by pomieścić wszystkie zęby, którymi zostaliśmy obdarzeni; zbyt małe bywają miednice kobiet, aby bez straszliwego bólu mogły się przez nie przecisnąć dzieci. Jesteśmy też bardzo podatni na bóle pleców. Mamy organy, które nie mogą się same zregenerować. Jeśli u danio pręgowanego dojdzie do uszkodzenia serca, odrasta mu w tym miejscu nowa tkanka. Jeśli u ciebie dojdzie do uszkodzenia serca, no cóż, taki los. Prawie wszystkie zwierzęta produkują własną witaminę C, a my tego nie umiemy. Potrafimy zaradzić wielu takim sytuacjom, z wyjątkiem, choć to niewytłumaczalne, produkcji pojedynczego enzymu.

Cud ludzkiego życia nie polega na tym, że jesteśmy obdarzeni pewnymi słabościami, ale na tym, że nie jesteśmy w nich pogrążeni. Nie zapominaj, że twoje geny pochodzą od przodków, którzy przez większość czasu nie byli nawet ludźmi. Niektórzy z nich byli rybami. Dużo więcej z nich miało niewielkie rozmiary oraz futro i żyło w norach. To są istoty, po których odziedziczyłeś swój plan ciała. Jesteś produktem trzech miliardów lat ewolucyjnych ulepszeń.

Wszystkim nam byłoby o wiele lepiej, gdybyśmy mogli zacząć od początku i zapewnić sobie ciało przystosowane do szczególnych potrzeb gatunku Homo sapiens - chodzić prosto, nie przeciążając kolan i pleców, połykać bez ryzyka zadławienia, wydawać na świat dzieci z łatwością automatu. Ale nie zostaliśmy tak skonstruowani. Zaczęliśmy naszą podróż przez historię jako jednokomórkowe kropelki unoszące się w ciepłych, płytkich morzach. Od tamtej pory wszystko było długim, acz interesującym przypadkiem, choć też bardzo chwalebnym, co - mam nadzieję - uda mi się na kolejnych stronach tej książki pokazać.

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

2

To, co na wierzchu: skóra i włosy

"Uroda ma tylko grubość skóry, brzydota zaś tkwi w głębi".

Dorothy Parker

I

Może to nieco zaskakujące, jeśli się nad tym głębiej zastanowić, ale skóra jest naszym największym organem i prawdopodobnie pełni najbardziej wszechstronne funkcje. Otula, utrzymuje nasze wnętrzności i broni przed wszystkim, co złe na zewnątrz. To ona amortyzuje uderzenia. Pozwala na odczuwanie dotyku, daje nam przyjemność, ciepło i ból, i prawie wszystko, co sprawia, że żyjemy. Wytwarza melaninę, która chroni nas przed promieniami słonecznymi. Sama się naprawia, kiedy ją uszkodzimy. I odzwierciedla całe piękno, jakie możemy z siebie wydobyć. Dba o nas.

Formalna nazwa skóry to układ skórny. Jego wielkość wynosi około dwóch metrów kwadratowych, cała zaś twoja skóra waży od 4,5 do 6,5 kilograma, choć wiele zależy od tego, ile masz wzrostu i ile jej potrzeba, aby opiąć twoje pośladki i brzuch. Najcieńsza jest na powiekach (ma grubość zaledwie 0,0025 milimetra), a najgrubsza na kłębach kciuka naszych dłoni i na piętach stóp. W przeciwieństwie do serca lub nerek skóra nigdy nas nie zawodzi. "Nigdzie nie pęka ani nie dopuszcza do nagłych wycieków" - twierdzi Nina Jablonski, profesor antropologii na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii, która jest autorytetem w tematyce skóry.

Skóra składa się z wewnętrznej warstwy zwanej skórą właściwą i zewnętrznego naskórka. Najbardziej zewnętrzna powierzchnia naskórka, czyli warstwa rogowa, zbudowana jest wyłącznie z martwych komórek. To dość wstrząsające, że wszystko, co sprawia, iż jesteś piękna, tak naprawdę jest martwe. Tam, gdzie ciało styka się z powietrzem, wszyscy jesteśmy nieboszczykami. Te zewnętrzne komórki skóry co miesiąc są wymieniane. Pozbywamy się swojej skóry dość rozrzutnie i niedbale: jakieś 25 tysięcy płatków na minutę, ponad milion sztuk na godzinę. Przejedź palcem po zakurzonej półce, a w znacznej mierze oczyścisz ją za pomocą fragmentów swojego poprzedniego "ja". Bezszelestnie i bezlitośnie zamieniamy się w pył.

Fachowa nazwa płatków skóry to z łaciny squama (dosłownie "łuski"). Co roku każdy z nas pozostawia za sobą ślad w postaci ważącego prawie pół kilograma pyłu. Jeśli spalisz zawartość worka do odkurzacza, to dominującym zapachem będzie ten niepowtarzalny odór spalenizny, który kojarzymy z palącymi się włosami. To dlatego, że skóra i włosy są w większości zbudowane z tego samego materiału: keratyny.

Pod naskórkiem znajduje się bardziej żywotna skóra właściwa, w której mieszczą się wszystkie aktywne układy skóry - naczynia krwionośne i limfatyczne, włókna nerwowe, korzenie mieszków włosowych, gruczoły potu i łoju skórnego. Następnie, choć tak naprawdę nie jest to już część skóry, mamy warstwę podskórną, w której gromadzony jest tłuszcz. Jest ona jednak ważną częścią ciała, ponieważ magazynuje energię, zapewnia izolację i łączy skórę z ciałem znajdującym się w głębi organizmu.

Nikt nie wie dokładnie, ile masz w skórze dziur, ale na pewno jesteś nieźle podziurkowany. Według szacunków masz od dwóch do pięciu milionów mieszków włosowych i prawdopodobnie dwa razy tyle gruczołów potowych. Mieszki włosowe pełnią dwojaką funkcję: wyrastają z nich włosy i wydzielają sebum (z gruczołów łojowych), które następnie miesza się z potem, tworząc na powierzchni oleistą warstwę. Pomaga ona zachować elastyczność skóry i sprawia, że jest nieżyczliwa dla wielu obcych organizmów. Czasami pory blokują się małymi korkami z martwej skóry i wysuszonego łoju, tworząc zaskórniki. Jeśli por dodatkowo zostanie zainfekowany i powstanie w nim stan zapalny, rezultatem będzie zmora nastolatków, czyli pryszcz. Pryszcze nękają młodych ludzi dlatego, że ich gruczoły łojowe - jak wszystkie ich gruczoły - są w tym okresie bardzo aktywne. Gdy ten stan ma charakter przewlekły, mówimy o trądziku (acne), choć ta nazwa ma niepewne pochodzenie. Wydaje się, że jest związana z greckim słowem acme, oznaczającym wysokie i godne podziwu osiągnięcie, którym obsypana pryszczami twarz z całą pewnością nie jest1. To, w jaki sposób te dwa słowa zostały ze sobą skojarzone, nie jest do końca jasne. Termin ten pierwszy raz pojawił się w języku angielskim w 1743 roku w pewnym brytyjskim słowniku medycznym.

W skórze właściwej znajdują się też różne receptory, które zapewniają nam kontakt ze światem. Jeśli poczujesz podmuch wiatru na policzku, to twoje ciałka Meissnera (łac. corpusculum tactus)2 dadzą ci o tym znać. A jeśli położysz dłoń na gorącej kuchence, to z kolei twoje ciałka Ruffiniego zakrzykną z bólu. Komórki Merkla reagują na stały ucisk, a ciałka Vatera-Paciniego na drżenie.

Ciałka Meissnera są ulubieńcami wszystkich. Reagują na najlżejszy dotyk i najliczniej występują w naszych strefach erogennych i innych obszarach o wysokiej wrażliwości: opuszkach palców, wargach, języku, łechtaczce, penisie i tak dalej. Nazwano je tak na cześć niemieckiego anatoma, Georga Meissnera, któremu przypisuje się ich odkrycie w 1852 roku, choć jego kolega, Rudolf Wagner, twierdził, że to on był ich odkrywcą. Panowie ci pokłócili się o to, udowadniając tym samym, że w nauce nie ma spraw zbyt błahych, by nie można było toczyć o nie sporów.

Wszystkie te receptory są tak doskonale ukształtowane, by możliwe było jak najlepsze odczuwanie bodźców pochodzących ze świata zewnętrznego. Ciałka Vatera-Paciniego mogą wykryć ruch tak niewielki, jak 0,00001 milimetra, co w praktyce oznacza brak ruchu. Co więcej, nie wymagają nawet kontaktu z materiałem, na który reagują. Jak wskazuje David J. Linden w książce Touch (Dotyk), jeśli wbijesz szpadel w żwir lub piasek, poczujesz różnicę między nimi, choć w istocie jedyną rzeczą, której w tej chwili dotykasz, jest szpadel. Ciekawe jest też to, że w naszym ciele nie ma żadnych receptorów wilgotności. Mamy jedynie czujniki termiczne, którymi się kierujemy, więc kiedy siadasz na mokrym miejscu, nie możesz na ogół stwierdzić, czy jest ono naprawdę mokre, czy po prostu zimne.

Kobiety wykazują o wiele większą wrażliwość na dotyk palcami niż mężczyźni, prawdopodobnie dlatego, że mają mniejsze dłonie, a tym samym gęstszą sieć receptorów. Interesujące w dotyku jest to, że mózg mówi ci nie tylko, jakie coś jest w dotyku, ale też jakie powinno być. Dlatego pieszczota kochanka jest cudowna, ale taki sam dotyk nieznajomego może wydać się odrażający. Trudno również jest samemu się połaskotać.

Jedno z najbardziej nieoczekiwanych zdarzeń, których doświadczyłem w czasie pracy nad tą książką, spotkało mnie w prosektorium Wydziału Medycznego na uniwersytecie w Nottingham, kiedy chirurg, profesor Ben Ollivere (o którym napiszę więcej w stosownym czasie), delikatnie naciął i odkleił pasmo skóry o grubości około milimetra z ramienia denata. Było ono tak cienkie, że aż przezroczyste. "To tu - powiedział - powstaje twój kolor skóry. To jest wszystko, co decyduje o rasie - fragment naskórka".

Wspomniałem o tym zdarzeniu Ninie Jablonski, gdy wkrótce potem spotkaliśmy się w jej gabinecie w State College w Pensylwanii. Skinęła energicznie głową. "To niezwykłe, że tak mały aspekt naszej budowy ma tak duże znaczenie - powiedziała. - Ludzie zachowują się tak, jakby kolor skóry był wyznacznikiem charakteru, podczas gdy wszystko to jest tylko reakcją na światło słoneczne. Z biologicznego punktu widzenia w rzeczywistości nie ma czegoś takiego jak rasa, nie ma nic w odniesieniu do koloru skóry, rysów twarzy, rodzaju włosów, struktury kości lub czegokolwiek innego, co decydowałoby o tym, jakim ktoś jest człowiekiem. A jednak spójrz, ilu ludzi w historii zostało zniewolonych, znienawidzonych, zlinczowanych lub pozbawionych podstawowych praw ze względu na kolor skóry".

Ta wysoka, elegancka kobieta o krótko obciętych siwiejących włosach zajmuje skromny gabinet na czwartym piętrze budynku antropologii na kampusie Penn State College, a zainteresowała się skórą prawie 30 lat temu, gdy była młodą prymatolog i paleobiolog na Uniwersytecie Zachodniej Australii w Perth. Przygotowując wykład na temat różnic między kolorem skóry naczelnych a kolorem skóry u ludzi, zdała sobie sprawę, że jest bardzo mało informacji na ten temat i podjęła się pracy, która przekształciła się w badania trwające całą jej naukową karierę. "To, co zaczęło się jako skromny, niby niewinny projekt, pochłonęło znaczną część mojego zawodowego życia" - opowiada. W 2006 roku napisała cieszącą się dużym uznaniem książkę Skin: A Natural History (Skóra: historia naturalna), a sześć lat później Living Color: The Biological and Social Meaning of Skin Color (Żywy kolor. Biologiczne i społeczne znaczenie koloru skóry).

Kolor skóry okazał się bardziej skomplikowany pod względem naukowym, niż można by przypuszczać. "W pigmentację skóry u ssaków zaangażowanych jest ponad sto dwadzieścia genów - mówi Jablonski - więc naprawdę trudno je wszystkie rozpakować". Możemy powiedzieć, że skóra zyskuje swój kolor dzięki różnego rodzaju pigmentom, z których najważniejsza jest substancja zwana eumelaniną, ale powszechnie znana jako melanina. To jedna z najstarszych cząsteczek w biologii i spotykana w całym żywym świecie. Nadaje kolor nie tylko skórze. Ptakom zapewnia kolor piór, rybom nadaje strukturę i połysk­liwość łusek, a kałamarnicom czarną barwę ich atramentu. A nawet jest odpowiedzialna za brązowienie owoców. U ludzi odpowiada też za kolor włosów. Z wiekiem jej produkcja gwałtownie spada, dlatego włosy starszych osób zaczynają siwieć.

"Melanina to doskonały naturalny filtr przeciwsłoneczny - mówi Jablonski. - Wytwarzana jest w komórkach zwanych melanocytami. Wszyscy, niezależnie od rasy, mają ich tyle samo. Różnica polega na ilości produkowanej melaniny". Melanina reaguje jednak na światło słoneczne w niejednorodny sposób, dlatego na skórze pojawiają się piegi, naukowo zwane efelidami.

Kolor skóry jest klasycznym przykładem tzw. ewolucji zbieżnej, czyli podobnych efektów, które pojawiły się w dwóch lub więcej miejscach. Na przykład mieszkańcy Sri Lanki i Polinezji mają jasnobrązową skórę nie ze względu na bezpośrednie powiązanie genetyczne, ale na dostosowanie do podobnych warunków środowiskowych. Kiedyś uważano, że depigmentacja trwa od 10 do 20 tysięcy lat, ale teraz dzięki genomice wiemy, że mogła zajść znacznie szybciej - prawdopodobnie w ciągu dwóch, trzech tysięcy lat. Wiemy również, że działo się to wielokrotnie. Jasna skóra - "skóra pozbawiona pigmentu", jak nazywa ją Jablonski, ewoluowała na Ziemi co najmniej trzy razy. Zakres odcieni, jakimi mogą się pochwalić ludzie, jest wynikiem nieustannie zachodzącego procesu. "Jesteśmy - jak ujmuje to Jablonski - w trakcie nowego eksperymentu nad ewolucją człowieka".

Przypuszcza się, że jaśniejszy odcień skóry może być konsekwencją migracji ludzi i nastania ery agrarnej. Argumentem za taką tezą ma być to, że przedstawiciele kultur zbieracko-łowieckich przyswajali dużo witaminy D pochodzącej z ryb i dziczyzny, a jej poziom gwałtownie się obniżał, gdy zaczęli uprawiać zboża, zwłaszcza gdy przemieszczali się coraz bardziej na północ. Wielką zaletą było więc posiadanie jaśniejszej skóry, aby samemu móc syntetyzować dodatkową witaminę D.

Witamina D jest niezbędna dla zdrowia. Pomaga budować silne kości i zęby, wzmacnia układ odpornościowy, zwalcza nowotwory i odżywia serce. To bardzo istotny element. Możemy ją uzyskać na dwa sposoby - z pokarmów, które spożywamy, lub ze światła słonecznego. Problem polega na tym, że zbyt duża ekspozycja na promienie UV słońca uszkadza DNA w naszych komórkach i może powodować raka skóry. Uzyskanie odpowiedniej dawki witaminy D, by zachować równowagę, jest trudne. Ludzie podjęli to wyzwanie, zmieniając odcień skóry, aby dopasować go do intensywności światła słonecznego na różnych szerokościach geograficznych. Gdy ciało ludzkie przystosowuje się do zmienionych warunków, proces ten nazywa się plastycznością fenotypową. Cały czas zmieniamy kolor skóry - kiedy opalamy się, czy wręcz smażymy pod gorącym słońcem, albo rumienimy się ze wstydu. Zaczerwienienie w wyniku oparzenia słonecznego jest spowodowane uszkodzeniem przez słońce maleńkich naczyń krwionośnych w miejscach, które nabiegły krwią, przez co skóra staje się równie gorąca w dotyku. Naukowa nazwa oparzenia słonecznego to rumień. U kobiet w ciąży dochodzi z kolei do zmiany barwy sutków i otoczek, a czasami i innych części ciała, takich jak brzuch i twarz, na ciemniejszą, a wszystko to w wyniku zwiększonej produkcji melaniny. Proces ten nosi nazwę ostudy (po łacinie melasma), lecz jego funkcja nie jest do końca znana. Zarumienienie twarzy, kiedy wpadamy w gniew, wydaje się nieuzasadnione, ponieważ gdy ciało jest gotowe do walki, przeważnie kieruje krew do miejsc, w których jest ona naprawdę potrzebna - a mianowicie do mięśni - zatem to, że zwiększa dopływ krwi do skóry twarzy, co nie przynosi żadnych oczywistych korzyści fizjologicznych, nadal pozostaje tajemnicą. Jedną z możliwości sugerowanych przez Jablonski jest to, że pomaga w ten sposób stabilizować ciśnienie krwi lub stanowi sygnał dla przeciwnika, aby się wycofał, ponieważ wzbudził naprawdę wielki gniew.

W każdym przypadku zmiana odcienia skóry następowała stopniowo, gdy ludzie pozostawali w jednej lokalizacji lub przemieszczali się bardzo powoli, ale dzisiejszy wzrost mobilności sprawia, że wiele osób trafia do miejsc, w których stopień nasłonecznienia i ich własna karnacja w ogóle do siebie nie pasują. W takich regionach jak północna Europa i Kanada w zimowych miesiącach nie można wytworzyć wystarczającej ilości witaminy D z rozrzedzonego światła słonecznego, toteż aby zachować zdrowie, bez względu na to, jak jasną ma się cerę, trzeba przyjmować witaminę D z pożywieniem. Jednak rzadko komu udaje się przyswoić dostateczną jej ilość, i nic w tym dziwnego. Aby sprostać tym wymogom, bazując wyłącznie na pożywieniu, musiałbyś codziennie jeść piętnaście jajek lub prawie trzy kilogramy szwajcarskiego sera, lub, co bardziej prawdo­podobne, jeśli nie najbardziej, ze smakiem połknąć pół łyżki oleju z wątroby dorsza. W Ameryce witaminę D dodaje się do mleka, ale nadal zaspokaja to zaledwie jedną trzecią dziennego zapotrzebowania u dorosłych. Szacuje się więc, że około 50 procent ludzi na świecie ma niedobory witaminy D przez jakąś część roku. W krajach północnych może to być nawet 90 procent.

Wraz z pojawieniem się jaśniejszych odcieni skóry jaśniały także oczy i włosy, ale stosunkowo niedawno. Jaśniejsze oczy i włosy wyewoluowały w rejonie Morza Bałtyckiego około 6 tysięcy lat temu. Nie wiadomo dlaczego. Kolor włosów i oczu nie wpływa na metabolizm witaminy D ani na inne kwestie fizjologiczne, więc wydaje się, że nie daje on żadnych praktycznych korzyści. Przypuszcza się, że cechy te zostały utrwalone jako plemienne wyróżniki lub uznane za bardziej atrakcyjne. Jeśli twoje oczy są niebieskie lub zielone, to nie dlatego, że masz więcej tego barwnika w tęczówkach niż inni ludzie, ale dlatego, że masz mniej innych barwników i to ich niedobór sprawia, że oczy przybierają niebieski lub zielony kolor.

Zmiana koloru skóry następowała w znacznie dłuższym czasie - zajęło to co najmniej 60 tysięcy lat. Ale nie był to prosty proces. "Niektórzy ludzie utracili pigment, podczas gdy inni zyskiwali go więcej - twierdzi Jablonski. - U niektórych odcień skóry znacznie się zmienił, gdy zamieszkali na nowych szerokościach geograficznych, a u innych prawie wcale".

Rdzenna ludność w Ameryce Południowej ma na przykład jaśniejszy kolor skóry, niż można by się spodziewać pod tą szerokością geograficzną. Dlatego w kategoriach ewolucyjnych są to nowi przybysze. "Byli w stanie dość szybko dotrzeć do tropików i mieli ze sobą mnóstwo sprzętu, a także odzieży - powiedziała Jablonski. - W efekcie udaremnili proces ewolucji". O wiele trudniejsza do wyjaśnienia jest zagadka Koloredów, ludów zamieszkujących południową Afrykę. Zawsze żyli w miejscu wystawionym na działanie pustynnego słońca i nigdy nie przemieszczali się zbyt daleko, ale mają o 50 procent jaśniejszą skórę, niż wymaga ich środowisko. Obecnie uważa się, że mutacja genetyczna decydująca o jaśniejszym odcieniu skóry została im przekazana przez osoby z zewnątrz w ciągu ostatnich dwóch tysięcy lat. Kim one były, nie wiadomo.

Rozwój technik pozwalających na analizę archaicznego DNA w ostatnich latach oznacza, że przez cały czas się uczymy i wiele odkryć wciąż nas zaskakuje - niektóre wprawiają w osłupienie, a inne są kwestionowane. Korzystając z możliwości analizy DNA, na początku 2018 roku naukowcy z University College London i brytyjskiego Muzeum Historii Naturalnej ogłosili, ku ogólnemu zaskoczeniu, że starożytny Brytyjczyk znany jako człowiek z Cheddar miał "ciemną, a nawet czarną" skórę. (Właściwie powiedzieli, że prawdopodobieństwo, iż miał ciemną skórę, wynosi 76 procent). A jednocześnie zdaje się, że miał niebieskie oczy. Człowiek z Cheddar był jednym z pierwszych ludzi, którzy powrócili na tereny Wielkiej Brytanii po zakończeniu ostatniej epoki lodowcowej jakieś 10 tysięcy lat temu. Jego przodkowie zamieszkiwali Europę od 30 tysięcy lat, i było to wystarczająco długo, aby w drodze ewolucji pojawiła się jasna skóra - więc jeżeli naprawdę był ciemnoskóry, jest to prawdziwa niespodzianka. Jednak inni znawcy twierdzili, że jego DNA jest uszkodzony, nasze zaś rozumienie genetyki pigmentacji wydaje się zbyt skromne, byśmy mogli wyciągnąć jakiekolwiek wnioski na temat koloru skóry i oczu człowieka z Cheddar. Skoro nic z tego nie wynika, to przynajmniej przypomina, ile jeszcze musimy się nauczyć. "Jeśli chodzi o skórę, wciąż jesteśmy pod wieloma względami na początku drogi" - powiedziała Jablonski.

Skóra występuje w dwóch odmianach: z włosami i bez. Bezwłosa skóra nazywana jest nagą i nie ma jej zbyt wiele na naszym ciele. Jedyne pozbawione owłosienia części to usta, sutki i narządy płciowe, a także wewnętrzne strony naszych dłoni i stóp. Reszta ciała jest albo pokryta widocznymi włosami, zwanymi włosami końcowymi, jak na przykład głowa, albo meszkiem, jak delikatne włoski na policzku dziecka. Jesteśmy tak samo owłosieni jak nasi kuzyni, małpy. Po prostu nasze włosy są znacznie bardziej rozproszone i słabsze. Szacuje się, że ludzkie ciało pokrywa około pięciu milionów włosów, ale dokładna liczba zależy od wieku i środowiska, chociaż to i tak jedynie domysły.

Włosy są właściwe tylko ssakom. Podobnie jak znajdująca się pod nimi skóra pełnią one różne funkcje: ogrzewają, ochraniają, osłaniają, stanowią zabezpieczenie przed światłem ultrafioletowym i pozwalają członkom grupy komunikować się ze sobą, okazując złość lub podniecenie. Jednak niektóre z tych funkcji nie działają jak należy, gdy osobnik jest prawie pozbawiony owłosienia. U wszystkich ssaków w reakcji na zimno mięśnie wokół mieszków włosowych kurczą się w procesie naukowo nazywanym piloerekcją lub horripilacją, a powszechnie znanym jako gęsia skórka. U ssaków posiadających futro tworzy się w ten sposób ochronna warstwa izolującego powietrza między włosami a skórą, ale u ludzi nie ma to żadnej fizjologicznej korzyści, przypomina nam jedynie o tym, jacy w porównaniu z innymi zwierzętami jesteśmy łysi. Horripilacja powoduje również, że włosy ssaków unoszą się (przez co wydają się większe i groźniejsze), dlatego dostajemy gęsiej skórki, kiedy jesteśmy przestraszeni lub stoimy nad przepaścią, ale u nas również nie działa to zbyt dobrze.

Dwa odwieczne pytania dotyczące ludzkiego owłosienia brzmią następująco: kiedy staliśmy się właściwie bezwłosi oraz dlaczego zachowaliśmy rzucające się w oczy włosy w kilku miejscach. Co do pierwszego, nie można jednoznacznie orzec, kiedy ludzie stracili owłosienie, ponieważ włosy i skóra nie przetrwały w zapisie kopalnym, ale badania genetyczne dowodzą, że ciemną pigmentację datuje się na okres od 1,2 do 1,7 miliona lat wstecz. Zabarwienie skóry nie miało takiego znaczenia, gdy byliśmy jeszcze cali pokryci futrem, więc pozwalałoby to określić ramy czasowe porzucania tego zbędnego okrycia. Natomiast to, dlaczego zachowaliśmy owłosienie w niektórych miejscach naszego ciała, jest dość proste w przypadku głowy, dużo zaś trudniejsze do udowodnienia, jeśli chodzi o pozostałe miejsca. Włosy na głowie spełniają funkcję izolatora w zimne dni i chronią przed ciepłem podczas upałów. Według Niny Jablonski te mocno skręcone są najbardziej skutecznym rodzajem ochrony, "ponieważ zwiększają przestrzeń między powierzchnią włosów a skórą głowy, umożliwiając cyrkulację powietrza". Osobny, ale nie mniej ważny powód zachowania włosów na głowie jest taki, że od niepamiętnych czasów stanowią one narzędzie uwodzenia.

Wyjaśnienie istnienia owłosienia łonowego i pod pachami jest bardziej złożone. Trudno stwierdzić, w jaki sposób to pod pachami wzbogaca ludzką egzystencję. Jedna z hipotez mówi, że włosy wtórne są używane do wychwytywania lub rozpraszania (w zależności od teorii) zapachów seksualnych bądź feromonów. Jedynym problemem jest jednak to, że ludzie nie wydzielają feromonów. Badanie opublikowane w 2017 roku w "Royal Society Open Science" przez naukowców z Australii wykazało, że ludzkie feromony prawdopodobnie nie istnieją i na pewno nie decydują o atrakcyjności. Inna hipoteza głosi, że włosy wtórne w jakiś sposób chronią znajdującą się pod nimi skórę przed otarciami, choć, jak wiadomo, wiele osób usuwa włosy z całego ciała i nie dochodzi u nich do widocznego podrażnienia skóry. Być może bardziej prawdopodobna teoria brzmi, że włosy wtórne stanowią jedynie ozdobę - i że świadczą o dojrzałości płciowej.

Każdy włos na ciele przechodzi kolejne cykle wzrostu, z fazą wzrostu i fazą spoczynku. W przypadku owłosienia twarzy cykl ten trwa zwykle około czterech tygodni, ale włosy na głowie mogą pozostawać z tobą nawet przez sześć lub siedem lat. Włosy pod pachami prawdopodobnie żyją około sześciu miesięcy, a włosy na nogach - dwa. Włosy rosną jedną trzecią milimetra dziennie, ale tempo ich wzrostu zależy od wieku i stanu zdrowia, a nawet od pory roku. Usuwanie włosów poprzez strzyżenie, golenie lub woskowanie nie ma wpływu na to, co się dzieje u ich nasady. Włosy każdego z nas mogłyby osiągnąć długość około ośmiu metrów, ale ponieważ wszystkie one w którymś momencie wypadają, żadne pojedyncze pasmo nie może być dłuższe niż metr. Cykle życia naszych włosów nie są równoległe, zazwyczaj więc nie zauważamy, kiedy tracimy pojedyncze sztuki.

II

W październiku 1902 roku policja w Paryżu została wezwana do mieszkania przy rue du Faubourg Saint-Honoré 157, w bogatej ósmej dzielnicy, kilkaset metrów od Łuku Triumfalnego. Zamordowano tam mężczyznę, a z domu skradziono niektóre dzieła sztuki. Sprawca nie pozostawił żadnych oczywistych wskazówek, ale na szczęście detektywi byli w stanie wezwać prawdziwego cudotwórcę w dziedzinie identyfikacji przestępców - Alphonse'a Bertillona.

Bertillon opracował system identyfikacji nazwany przez niego antropometrią, ale który przez niekryjącą podziwu opinię publiczną został okreś­lony jako Bertillonage. System ten stanowił nowy rodzaj klasyfikacji, choć stosował powszechną praktykę fotograficznego rejestrowania całej twarzy i profilu każdej aresztowanej osoby. Ale Bertillonage wyróżniał się dokładnością pomiarów. Podejrzani byli poddawani pomiarom jedenastu dziwnie specyficznych cech - między innymi wysokość w pozycji siedzącej, długość lewego małego palca, szerokość policzka - które wskazał Bertillon, ponieważ nie ulegają one zmianie z wiekiem. System został opracowany nie po to, by skazywać przestępców, ale by łapać recydywistów. Ponieważ Francja w procesach notorycznych przestępców wydawała surowsze wyroki (i często zsyłała ich do odległych, parnych miejsc na świecie, takich jak francuska kolonia karna o nazwie Île du Diable), wielu z nich desperacko próbowało udowadniać, że dopuścili się przestępstwa po raz pierwszy. System Bertillona został opracowany tak, by ich identyfikować, i świetnie się sprawdzał. W pierwszym roku jego stosowania udało się zdemaskować 241 oszustów.

Odciski palców stanowiły w rzeczywistości jedynie przypadkowy element systemu Bertillona, ale kiedy udało się znaleźć jeden jedyny odcisk palca na ramie okna przy rue du Faubourg Saint-Honoré 157, został on wykorzystany do zidentyfikowania mordercy jako Henri-Léona Scheffera. Wzbudziło to sensację nie tylko we Francji, ale i na całym świecie. Niemal natychmiast pobieranie odcisków palców stało się wszędzie podstawowym narzędziem pracy policji.

W świecie zachodnim unikatowość odcisków palców została po raz pierwszy stwierdzona przez XIX-wiecznego czeskiego anatoma, Jana Purkyniego, choć już Chińczycy dokonali tego odkrycia ponad tysiąc lat wcześ­niej i przez wieki japońscy garncarze znakowali swoje towary, odciskając swój palec w glinie przed wypaleniem. Kuzyn Karola Darwina, Francis Galton, zasugerował wykorzystanie odcisków palców do poszukiwania przestępców wiele lat przed tym, nim Bertillon wpadł na ten pomysł, podobnie zresztą jak szkocki misjonarz w Japonii, Henry Faulds. Bertillon nie był nawet pierwszym śledczym, który wykorzystał odcisk palca do schwytania mordercy - zdarzenie to miało bowiem miejsce w Argentynie dziesięć lat wcześniej - ale to Bertillon zyskał uznanie.

Jak w toku ewolucji doszło do wykształcenia zwojów linii papilarnych na opuszkach naszych palców? Odpowiedź znowu brzmi: tego nie wie nikt. Twoje ciało to bezmiar tajemnic. Duża część tego, co zachodzi w jego obrębie, dzieje się z przyczyn, których nie znamy - często nawet nie ma ku temu powodów. Ewolucja jest przecież procesem przypadkowym. Myśl, że wszystkie odciski palców są wyjątkowe, jest tak naprawdę tylko przypuszczeniem. Nie można z całą pewnością stwierdzić, że nikt inny nie ma takich samych odcisków palców jak twoje. Można tylko powiedzieć, że nikt jeszcze nie znalazł dwóch takich ich zestawów, które dokładnie do siebie pasują.

Podręcznikowa nazwa odcisków palców to dermatoglify. Linie bruzd, które tworzą odciski palców, to fałdy papilarne. Zakłada się, że podobnie jak bieżniki opon poprawiają przyczepność, ale nikt tego dotąd nie udowodnił. Inni sugerowali, że zwoje tych fałd lepiej odprowadzają wodę, sprawiają, że skóra palców staje się bardziej elastyczna i giętka, lub zwiększają jej wrażliwość, ale tak naprawdę nikt nie wie, po co one w ogóle są. Podobnie jak nikt nie zbliżył się nawet do wyjaśnienia, dlaczego nasze palce marszczą się podczas długiej kąpieli. Najczęściej podaje się wyjaśnienie, że pomaga im to lepiej odprowadzać wodę i poprawia przyczepność. Ale ta teoria nie ma większego sensu. Z pewnością ludzie, którzy potrzebują dobrej przyczepności, to ci, którzy dopiero co wpadli do wody, a nie ci, którzy leżą w niej od jakiegoś czasu.

Niezwykle rzadko rodzą się ludzie całkowicie pozbawieni linii papilarnych i jest to stan znany jako adermatoglifia. Mają też oni nieco mniej gruczołów potowych niż inni. Może to wskazywać na genetyczne powiązanie gruczołów potowych i linii papilarnych, ale to, na czym miałoby ono polegać, pozostaje do ustalenia.

Jeśli chodzi o szczególne cechy skóry, to sprawa odcisków palców jest całkiem prosta. Znacznie ważniejsze są gruczoły potowe. Możesz o tym jeszcze nie wiedzieć, ale pocenie się jest istotną cechą bycia człowiekiem. Jak to ujęła Nina Jablonski: "To ten zwyczajny, odwieczny, niesławny pot sprawił, że ludzie są tym, kim dzisiaj są". Szympansy mają o połowę mniej gruczołów potowych niż my, więc nie tracą tak szybko ciepła jak ludzie. Większość czworonogów ochładza się, dysząc, ale trudno pogodzić długi bieg z ciężkim sapaniem, szczególnie w przypadku pokrytych futrem stworzeń w gorącym klimacie. Człowiek radzi sobie z tym o wiele lepiej, wydzielając na niemal nagą skórę wodnisty płyn, który parując, skutecznie schładza ciało, czyniąc z nas rodzaj żywego klimatyzatora. Jak napisała Jablonski: "Utrata większości włosów na ciele i zwiększenie zdolności do pozbywania się nadmiaru ciepła poprzez pocenie się pozwoliły na znaczny wzrost naszego najbardziej wrażliwego na temperaturę organu, jakim jest mózg". A to jej zdaniem pokazuje, w jaki sposób pot przyczynił się do tego, że jesteśmy dziś bardziej rozgarnięci.

Nawet w czasie spoczynku się pocimy, chociaż niepozornie, ale jeśli dodamy do tego energiczny wysiłek i trudne warunki, to bardzo szybko pozbędziemy się zapasów wody. Jak pisze Peter Stark w książce Granice wytrzymałości. Gdy człowiek ociera się o śmierć3, mężczyzna o wadze 70 kilogramów będzie miał w sobie nieco ponad 40 litrów wody. Jeśli nie robi nic poza siedzeniem i oddychaniem, traci około 1,5 litra wody w ciągu dnia w wyniku pocenia się, oddychania i oddawania moczu. Ale jeśli podejmuje jakiś wysiłek, ta strata może osiągnąć poziom 1,5 litra na godzinę. A to może szybko doprowadzić do zagrożenia życia. W trudnych warunkach - takich jak chodzenie w palącym słońcu - można łatwo wypocić od 10 do 12 litrów wody dziennie. Nic dziwnego, że musimy utrzymać właściwy poziom nawodnienia, gdy jest gorąco.

Jeżeli płyny nie zostaną uzupełnione, człowiek zacznie odczuwać bóle głowy i senność już po utracie zaledwie 3-5 litrów płynu. Jeśli się tego nie powstrzyma, to po utracie 6-7 litrów może dojść do upośledzenia umysłowego. (To w takich właśnie sytuacjach odwodnieni wędrowcy nieświadomie zbaczają ze szlaku i idą w głąb pustyni). Gdy strata wyniesie znacznie powyżej 10 litrów dla mężczyzny o wadze 70 kilogramów, dozna on szoku i umrze. Podczas II wojny światowej naukowcy badali, jak długo żołnierze mogą iść przez pustynię bez wody (zakładając, że na początku byli odpowiednio nawodnieni), i doszli do wniosku, że są w stanie pokonać prawie 72,5 kilometra przy temperaturze 28 °C, ponad 24 kilometry przy upale sięgającym 38 °C i zaledwie niecałe 11,5 kilometra, gdy temperatura wynosi 49 °C.

Twój pot w 99,5 procentach składa się z wody. Resztę stanowią sól i inne substancje chemiczne. Chociaż zawartość soli w pocie jest niewielka, to w upalne dni możesz jej stracić nawet do 12 gramów (trzy łyżeczki do herbaty) na dobę, co może się okazać niebezpieczne, dlatego oprócz uzupełniania wody ważne jest też uzupełnianie soli. Potnienie często towarzyszy uwalnianiu się adrenaliny, co widać w stresujących sytuacjach. W przeciwieństwie do reszty ciała dłonie nie pocą się z powodu wysiłku fizycznego ani ciepła, ale ze stresu. Dlatego pocenie się jest uwzględniane w badaniach z użyciem wykrywacza kłamstw.

Istnieją dwa rodzaje gruczołów potowych: ekrynowe i apokrynowe. Gruczoły ekrynowe są znacznie liczniejsze i wytwarzają wodnisty pot, którym nasiąka koszula w upalny dzień. Gruczoły apokrynowe występują wyłącznie w okolicach pachwin i pach (w fachowym nazewnictwie axilla) i produkują pot gęstszy i bardziej lepki. To pot ekrynowy twoich stóp - a dokładniej spowodowany przez bakterie jego rozkład chemiczny - odpowiada za ich intensywny zapach. Sam pot jest w rzeczywistości bezwonny. Potrzeba udziału bakterii, aby powstał taki zapach. Odpowiadają za niego dwie substancje chemiczne - kwas izowalerianowy i metanodiol - które wydzielają się również w wyniku działania bakterii podczas produkcji serów, dlatego stopy i ser mają często podobną woń.

Twoje osobiste mikroby są również wyjątkowe. To, jakie mikroorganizmy kolonizują twoje ciało, zależy od tego, jakich mydeł lub detergentów używasz, bez względu na to, czy wolisz odzież bawełnianą, czy wełnianą oraz czy bierzesz prysznic przed pracą czy po. Niektóre z tych osobistych mikroorganizmów są stałymi lokatorami. Pozostałe obozują na twoim ciele przez tydzień lub miesiąc, a potem, niczym wędrowne plemię, po cichu odchodzą.

Na jednym centymetrze kwadratowym twojej skóry mieści się około 100 tysięcy drobnoustrojów i niełatwo je usunąć. Według jednego z badań po kąpieli lub prysznicu liczba bakterii na twoim ciele się zwiększa, ponieważ są one wypłukiwane z różnych zakamarków. Ale nawet jeśli starasz się skrupulatnie oczyścić skórę, to nie będzie łatwo. Bezpieczne odkażenie rąk po wykonaniu badania lekarskiego wymaga dokładnego mycia wodą z mydłem przez co najmniej minutę - to standard, któremu raczej trudno sprostać, zwłaszcza gdy ma się do czynienia z wieloma pacjentami. Jest to także jeden z głównych powodów, dla którego każdego roku około dwóch milionów Amerykanów łapie w szpitalu poważną infekcję (a 90 tysięcy w wyniku tego umiera). "Jak się okazuje, najtrudniejsze jest - jak pisał Atul Gawande4 - skłonienie klinicystów takich jak ja do wykonywania prostej czynności, która skutecznie zapobiega infekcjom: do mycia rąk".

Pewne badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Nowojorskim w 2007 roku wykazało, że większość ludzi ma na skórze około 200 gatunków drobnoustrojów, ale ich liczba różni się w zależności od osoby. Tylko cztery typy występowały na wszystkich spośród badanych. W innym szeroko opisywanym badaniu, Belly Button Biodiversity Project, prowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej, 60 przypadkowym Amerykanom pobrano wymaz z pępka, aby zobaczyć, jakie mikrobiologiczne twory tam mieszkają. Badanie ujawniło 2368 gatunków bakterii, z których 1458 było w świecie nauki dotąd nieznanych. (To średnio 24,3 nowych mikrobów naukowych w każdym pępku). Liczba gatunków na osobę wahała się od 29 do 107. Jeden z badanych miał mikroba, którego nigdy nie stwierdzono poza Japonią, a on w tym kraju nigdy nie był.

Problem z mydłami antybakteryjnymi polega na tym, że oprócz szkod­liwych zabijają one także pożyteczne bakterie na skórze. To samo dotyczy środków do dezynfekcji rąk. W 2016 roku Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zakazała używania 19 składników powszechnie stosowanych w mydłach antybakteryjnych, ponieważ producenci nie udowodnili, że w dłuższej perspektywie są bezpieczne.

Drobnoustroje nie są jedynymi mieszkańcami twojej skóry. W tej chwili na twojej głowie (i gdziekolwiek indziej na tłustej powierzchni, ale przede wszystkim na głowie) pasą się maleńkie roztocza Demodex folliculorum. Są one w zasadzie nieszkodliwe, dzięki Bogu, ale także niewidoczne. Żyją z nami od tak dawna, że według jednego z badań ich DNA można wykorzystać do śledzenia migracji naszych przodków sprzed setek tysięcy lat. Dla roztoczy twoja skóra jest jak gigantyczna miska płatków kukurydzianych. Jeśli zamkniesz oczy i uruchomisz wyobraźnię, możesz niemalże usłyszeć ich chrupanie.

Jedną z rzeczy, które skóra robi w nadmiarze z nie zawsze zrozumiałych powodów, jest swędzenie. Chociaż łatwo wyjaśnić niektóre przypadki świądu (ukąszenie komarów, wysypka, spotkanie z pokrzywą), wielu nadal nie da się wytłumaczyć. Czytając ten fragment, możesz poczuć potrzebę podrapania się w różnych miejscach, które przed chwilą wcale nie swędziały, a zrobisz to tylko dlatego, że poruszyłem ten temat. Trudno powiedzieć, dlaczego jesteśmy tak podatni na sugestię, jeśli chodzi o swędzenie, ani też dlaczego w przypadku braku oczywistych czynników drażniących w ogóle je odczuwamy. Żaden pojedynczy obszar w mózgu nie jest odpowiedzialny za świąd, więc neurologiczne badanie jest prawie niemożliwe.

Świąd - czyli w terminologii medycznej pruritus - jest ograniczony do zewnętrznej warstwy skóry i kilku wilgotnych obszarów - oczu, gardła, nosa i odbytu. Bez względu na to, jak mocno cierpisz, nigdy nie zacznie cię swędzieć śledziona. Badania wykazały, że największą ulgę przynosi nam drapanie pleców, ale najbardziej przyjemne jest drapanie kostki. Przewlekłe swędzenie występuje we wszystkich rodzajach stanów chorobowych, takich jak guzy mózgu, udary, choroby autoimmunologiczne, stanowi też efekt uboczny działania leków. Jednym z najdziwniejszych zjawisk jest swędzenie fantomowe, które często występuje po amputacji i wiąże się z tym, że nie można zaspokoić potrzeby podrapania się. Ale najbardziej niezwykłym przypadkiem cierpienia z powodu świądu była pacjentka znana jako "M", trzydziestoletnia kobieta z Massachusetts, u której po ataku półpaśca pojawiło się nieznośne swędzenie w górnej części czoła. Było ono tak silne, że kobieta nie mogła sobie z nim poradzić i zdarła sobie kawałek skóry na głowie o średnicy około 3,5 centymetra. Nie pomagały na to żadne leki. Szczególnie intensywnie pocierała sobie to miejsce podczas snu - tak bardzo, że pewnego ranka obudziła się i poczuła, że ma na twarzy płyn mózgowo-rdzeniowy. Okazało się, że przebiła się przez kości czaszki i podrapała się we własny mózg. Dziś, kilkadziesiąt lat po tym, podobno jest w stanie poradzić sobie z drapaniem tak, by nie wyrządzić sobie poważnej krzywdy, ale świąd nigdy nie zniknął. Najdziwniejsze jest to, że zniszczyła sobie prawie wszystkie włókna nerwowe w tym skrawku skóry, ale wciąż odczuwa tam doprowadzający ją do szaleństwa świąd.

Prawdopodobnie jednak żadna tajemnica zewnętrznej powierzchni naszego ciała nie jest tak zadziwiająca jak tendencja do utraty włosów wraz z wiekiem. Każdy z nas ma około 100-150 tysięcy mieszków włosowych na głowie, choć nie wszyscy mają ich tyle samo. Każdego dnia tracimy średnio od 50 do 100 włosów, i czasami one nie odrastają. Około 60 procent mężczyzn jest łysych już w wieku 50 lat, a jeden na pięciu nawet w wieku 30 lat. Niewiele wiadomo na temat tego procesu poza tym, że poziom hormonu zwanego dihydrotestosteronem z wiekiem nieco spada, powodując zamknięcie mieszków włosowych na głowie, ale uaktywniając te znajdujące się w nozdrzach i uszach. Jednym z zabiegów zapobiegających łysieniu jest kastracja.

Jak na ironię, choć wielu z nas tak łatwo traci włosy, są one dość odporne na biodegradację - wiemy, że zachowały się do dziś nawet w grobowcach sprzed tysięcy lat. Być może więc najlepiej byłoby uznać, że skoro jakaś część naszego organizmu musi w średnim wieku skapitulować, to mogą to być mieszki włosowe. Przecież nikt jeszcze nie umarł z powodu łysienia.

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

3

Twoje mikrobiologiczne "ja"

"Nie jesteśmy jeszcze na końcu historii penicyliny.

Być może jesteśmy dopiero na jej początku".

Alexander Fleming, Przemówienie z okazji przyznania Nagrody Nobla, grudzień 1945 roku

I

Weź głęboki oddech. Prawdopodobnie sądzisz, że wypełniasz właśnie płuca bogatym, życiodajnym tlenem. Ale nie do końca tak jest. Osiemdziesiąt procent powietrza, którym oddychasz, to azot. Jest to pierwiastek w największej ilości występujący w atmosferze i ma kluczowe znaczenie dla naszego istnienia, ale nie oddziałuje z innymi elementami. Kiedy bierzesz głęboki oddech, azot w powietrzu dostaje się do twoich płuc, po czym wychodzi z nich jak roztargniony klient, który wszedł do niewłaściwego sklepu. Aby azot był dla nas użyteczny, musi zostać przekształcony w bardziej kontaktowe formy, takie jak amoniak, i tę pracę wykonują dla nas bakterie. Bez ich pomocy byśmy umarli. A tak naprawdę to bez nich nigdy nie moglibyśmy zaistnieć. Nadszedł czas, aby podziękować drobnoustrojom.

Jesteś domem dla bilionów i bilionów drobnych istot żywych, które czynią dla ciebie zaskakująco dużo dobrego. Dostarczają około 10 procent kalorii, pomagając w rozkładzie pokarmu, którego w żaden inny sposób nie mógłbyś wykorzystać, a przy tym wychwytują z niego składniki odżywcze, takie jak witaminy B2 i B12 oraz kwas foliowy. Ludzie wytwarzają 20 enzymów trawiennych, co jest całkiem przyzwoitą liczbą w świecie zwierząt, ale bakterie - zdaniem Christophera Gardnera, dyrektora studiów żywieniowych na Uniwersytecie Stanforda - produkują ich 10 tysięcy, czyli pięćset razy więcej. "Bez nich nasze życie wyglądałoby znacznie gorzej w kwestii żywienia" - wyjaśnia.

Każda z bakterii jest nieskończenie mała, a ich życie dość ulotne - przeciętna bakteria waży tyle, co jedna bilionowa wagi banknotu dolarowego i żyje nie dłużej niż 20 minut - ale łącznie stanowią one prawdziwą siłę. Geny, z którymi przychodzisz na świat, decydują o wszystkim, co kiedykolwiek będziesz miał. I nie da się nic dokupić ani zamienić na lepsze. Ale bakterie mogą się wymieniać genami, jakby to były karty z pokemonami, i są w stanie pobierać DNA od martwych sąsiadów. Te poziome transfery genów, jak wiadomo, znacznie zwiększają ich zdolności adaptacyjne do tego, co natura lub nauka im zgotują. DNA bakterii nie koryguje też wszystkich błędów, toteż częściej podlegają one mutacjom, co zapewnia im większą elastyczność genetyczną.

Nie ma co konkurować z nimi pod względem szybkości zmian. Escherichia coli może się rozmnażać 72 razy dziennie, co oznacza, że w ciągu trzech dni jest w stanie dokonać tylu zmian pokoleniowych, ile nam się udało w całej historii ludzkości. Jedna samotna bakteria mogłaby teoretycznie w mniej niż dwa dni wydać tyle potomstwa, że jego masa byłaby większa niż masa Ziemi. W ciągu trzech dni owo potomstwo przekroczyłoby masę dającego się obserwować wszechświata. Jasne, że nigdy do tego nie dojdzie, ale pozwala nam to wyobrazić sobie, o jakich liczbach mówimy. Jeśliby zebrać wszystkie drobnoustroje żyjące na Ziemi i utworzyć z nich stos, a pozostałe zwierzęta ułożyć jako drugi, to ten z mikrobów byłby 25 razy większy.

Nie dajmy się zwieść. To jest planeta drobnoustrojów. A my jesteśmy tutaj dla ich przyjemności. W ogóle nas nie potrzebują. Za to my w ciągu jednego dnia bez nich bylibyśmy martwi.

O tych zdumiewających mikroorganizmach wiemy zadziwiająco niewiele, ponieważ większości z nich nie da się wyhodować w laboratorium, co czyni je niezwykle trudnymi obiektami dla nauki. Można powiedzieć, że kiedy tak sobie teraz siedzisz u siebie w domu, w twoim ciele żyje prawdopodobnie około 40 tysięcy gatunków mikrobów - 900 w twoich nozdrzach, 800 po wewnętrznej stronie policzków, zaraz obok 1,3 tysiąca na dziąsłach, aż 36 tysięcy w przewodzie pokarmowym, chociaż liczby te należy aktualizować w miarę dokonywania nowych odkryć. Na początku 2019 roku badanie przeprowadzone przez Wellcome Sanger Institute koło Cambridge na zaledwie 20 osobach wykazało 105 nowych gatunków drobnoustrojów jelitowych, których istnienia nikt się nie spodziewał. Dokładne liczby będą się różnić w zależności od osoby i etapu jej życia - od tego, czy jesteś niemowlęciem, czy osobą starszą, gdzie i z kim spałeś, czy przyjmujesz antybiotyki, czy jesteś gruby czy chudy. (Osoby szczupłe mają więcej bakterii jelitowych niż otyłe; hodowanie głodnych drobnoustrojów może przynajmniej częściowo tłumaczyć szczupłość). To oczywiście dopiero liczba gatunków. Jeśli zaś chodzi o pojedyncze drobnoustroje, liczba ta przekracza granice wyobraźni, więc daj sobie spokój z liczeniem: są ich biliony. W sumie twój osobisty zasób drobnoustrojów waży blisko półtora kilograma, czyli mniej więcej tyle co twój mózg. Ludzie zaczęli nawet opisywać naszą mikroflorę jako jeden z niezbędnych organów.

Przez lata uważano, że każdy z nas ma w sobie 10 razy więcej komórek bakteryjnych niż ludzkich. Jak się jednak okazuje, ta z pozoru wiarygodna liczba pochodzi z artykułu napisanego w 1972 roku, który opierał się na domysłach. W 2016 roku naukowcy z Izraela i Kanady przeprowadzili dokładniejsze obliczenia i doszli do wniosku, że każdy z nas ma w sobie około 30 bilionów ludzkich komórek i od 30 do 50 bilionów komórek bakteryjnych (w zależności od różnych czynników, takich jak zdrowie i dieta), tak więc liczby te są dużo bardziej równoważne - choć należy zauważyć, że 85 procent naszych własnych komórek to czerwone krwinki, które tak naprawdę nie są komórkami, gdyż nie mają typowej maszynerii komórkowej (jak jądra i mitochondria), tylko swoistymi pojemnikami na hemoglobinę. Osobną kwestią jest to, że komórki bakteryjne są małe, podczas gdy komórki ludzkie w porównaniu z nimi są gigantyczne, więc pod względem wielkości, nie wspominając już o złożoności funkcji, te drugie są niewątpliwie ważniejsze. Jeśli jednak przyjrzymy się temu pod kątem genetyki, to masz w sobie około 20 tysięcy własnych genów, natomiast genów bakteryjnych nawet 20 milionów, wobec tego w około 99 procentach masz strukturę bakteryjną, a sobą jesteś w zaledwie jednym procencie.

Skupiska mikrobów są dość specyficzne. Choć ty i ja będziemy mieć w sobie kilka tysięcy gatunków bakterii, wspólnych możemy mieć niewiele. Wydaje się, że mikroby zachowują się jak sumienne gosposie. Uprawiając seks, ty i twój partner, chcąc nie chcąc, będziecie wymieniać ze sobą wiele drobnoustrojów oraz innych substancji organicznych. Według jednego z badań namiętny pocałunek skutkuje przeniesieniem do miliarda bakterii z jednej jamy ustnej do drugiej, wraz z około 0,7 miligrama białka, 0,45 miligrama soli, 0,7 mikrograma tłuszczu i 0,2 mikrograma "rozmaitych związków organicznych" (na przykład resztek pożywienia)1. Ale jak tylko impreza się skończy, mikroorganizmy, sumienne gosposie, u każdego z jej uczestników zabierają się do sprzątania i w ciągu zaledwie jednego dnia profil mikrobiologiczny obu stron zostanie w pełni przywrócony do stanu przed zetknięciem się języków. Czasami jednak niektórym patogenom udaje się przemknąć i wtedy dostajemy opryszczki lub przeziębienia, ale to są wyjątki.

Na szczęście większość mikrobów nic do nas nie ma. Niektóre z nich żyją sobie w nas, nie czyniąc szkód, i znane są pod nazwą komensali. Tylko niewielka część sprawia, że zapadamy na różne choroby. Z około miliona zidentyfikowanych drobnoustrojów jedynie 1415 może wywoływać choroby u ludzi - to niewiele, biorąc pod uwagę całą ich liczbę. Ale i tak wystarczająco dużo, by źle się poczuć, a razem tych 1415 małych, bezmyślnych mikroorganizmów jest odpowiedzialnych za jedną trzecią wszystkich.

Oprócz bakterii twój osobisty zasób mikrobów składa się z grzybów, wirusów, protistów (ameb, alg, pierwotniaków itd.) i archeonów, które przez długi czas uważano również za bakterie, choć tak naprawdę reprezentują one zupełnie inną gałąź życia. Archeony są bardzo podobne do bakterii ze względu na dość prostą budowę i brak jądra komórkowego, ale ich obecność jest o tyle korzystna, że nie wywołują one żadnych znanych chorób u ludzi. Produkują dla nas tylko trochę gazu, metanu.

Warto pamiętać, że wszystkie te drobnoustroje nie mają ze sobą nic wspólnego, jeśli chodzi o ich historię czy genetykę. Jedyne, co je łączy, to niewielkie rozmiary. Dla nich nie jesteś żadną osobą, ale światem - ogromnym zbiorem przebogatych ekosystemów umożliwiającym także wygodne przemieszczanie się dzięki kichaniu, głaskaniu zwierząt i temu, że nie zawsze myjesz się tak dokładnie, jak powinieneś.

II

Wirus - według słów brytyjskiego laureata Nagrody Nobla, Petera Medawara - jest "złą wiadomością zapakowaną w białko". W rzeczywistości istnienie wielu wirusów wcale nie jest złą wiadomością, przynajmniej dla ludzi. O wirusach, co trochę dziwne, nie można jednoznacznie powiedzieć, że żyją, chociaż też nie są martwe. Poza obszarem żywych komórek stanowią po prostu obiekty obojętne. Nie jedzą, nie oddychają, niczego konkretnego nie robią. Nie potrafią same się przemieszczać; podróżują wyłącznie autostopem. Musimy wyjść i je sobie zebrać - z klamek lub z czyichś dłoni - albo wciągnąć razem z powietrzem, którym oddychamy. Przez większość czasu są one tak samo pozbawione życia jak drobiny kurzu, jednak włóż je do żywej komórki, a wybuchną ożywioną aktywnością i będą się rozmnażać tak intensywnie jak każda żywa istota.

Podobnie jak bakterie, są one niezwykle skuteczne. Wirus opryszczki przetrwał setki milionów lat i zaraża wszystkie rodzaje zwierząt - nawet ostrygi. Są też strasznie maleńkie - znacznie mniejsze od bakterii i zbyt małe, aby można je było zobaczyć pod zwykłym mikroskopem optycznym. Gdyby napompować takiego wirusa do rozmiarów piłki tenisowej, człowiek w tej samej skali osiągnąłby wzrost ponad 800 kilometrów, bakteria zaś miałaby wielkość piłki plażowej.

We współczesnym znaczeniu bardzo małego mikroorganizmu termin "wirus" pojawił się dopiero w 1900 roku, kiedy holenderski botanik, Martinus Beijerinck, odkrył, że rośliny tytoniu, które badał, były podatne na tajemniczy czynnik zakaźny, jeszcze mniejszy od bakterii. Początkowo nazwał go contagium vivum fluidum, ale potem zmienił tę nazwę na virus, łacińskie słowo oznaczające toksynę. Pomimo że jest ojcem wirusologii, odkrycie to nie zostało docenione za jego życia, więc nie został uhonorowany Nagrodą Nobla, chociaż powinien.

Kiedyś uważano, że wszystkie wirusy wywołują choroby - stąd cytat z Petera Medawara - ale obecnie wiemy, że większość wirusów infekuje tylko komórki bakteryjne i nie ma na nas żadnego wpływu. Z setek tysięcy wirusów, które prawdopodobnie istnieją, tylko 586 gatunków zakaża ssaki, a spośród nich tylko 263 infekuje ludzi.

Bardzo mało wiemy o większości innych, niepatogennych wirusów, ponieważ bada się tylko te, które prowadzą do zachorowania. W 1986 roku Lita Proctor, studentka uniwersytetu w Stony Brook, postanowiła poszukać wirusów w wodzie morskiej, co uznano za ekscentryczny pomysł, ponieważ powszechnie sądzono, że w oceanach nie ma wirusów, może z wyjątkiem stanów przejściowych, kiedy niewielka ich ilość trafia do wód przez rury odprowadzające ścieki. Nastąpiła więc konsternacja, gdy Proctor odkryła, że litr wody morskiej zawiera ich około 100 miliardów. Niedawno Dana Willner, biolog z Uniwersytetu Stanowego San Diego, przyjrzała się wirusom znalezionym w zdrowych ludzkich płucach - to kolejne miejsce, w którym nie spodziewano się ich znaleźć, a jednak tam czyhały. Willner odkryła, że przeciętny człowiek żył ze 174 gatunkami wirusów, z których 90 procent było jeszcze nieznanych. Na Ziemi, jak już teraz wiemy, aż roi się od wirusów w stopniu, jakiego do niedawna nie podejrzewaliśmy. Według wirusolog, Dorothy H. Crawford, same tylko wirusy oceaniczne, gdyby je ułożyć jeden za drugim, rozciągałyby się na odległość 10 milionów lat świetlnych, a jest to dystans znacznie przekraczający granice wyobraźni.

Jest jeszcze coś, co robią wirusy - mianowicie wyczekują na odpowiedni czas. Najbardziej niezwykłym tego przykładem było znalezienie na Syberii w 2014 roku przez francuski zespół badaczy nieznanego wcześniej wirusa Pithovirus sibericum. Mimo że pozostawał w wiecznej zmarzlinie przez 30 tysięcy lat, po wstrzyknięciu w amebę zaczął działać z młodzieńczym wigorem. Na szczęście P. sibericum okazał się bezpieczny dla ludzi, ale kto wie, co jeszcze tam jest do odkrycia. Częściej spotykanym przejawem ich cierpliwości jest wirus ospy wietrznej i półpaśca (VZV). Wywołuje on ospę wietrzną, gdy jesteś dzieckiem, ale potem może siedzieć sobie spokojnie w komórkach nerwowych przez pół wieku albo i dłużej, zanim ujawni się w postaci okropnego i bolesnego upokorzenia wieku średniego znanego jako półpasiec. Choroba ta zwykle jest opisywana jako bolesna wysypka na tułowiu, ale w rzeczywistości może się pojawić w dowolnym miejscu na całym ciele. Mój przyjaciel miał go w lewym oku i opisał to jako najgorsze doświadczenie w swoim życiu. (Nawiasem mówiąc, słowo to nie ma nic wspólnego z pokryciem dachowym2. Półpasiec jako stan medyczny pochodzi od łacińskiego cingulus, co oznacza rodzaj "pasa"; określenie jako materiału dachowego pochodzi zaś od łacińskiego scindula i oznacza "dachówkę schodkową, kaskadową". To przypadek, że te dwa słowa w języku angielskim przyjęły taką samą pisownię).

Najczęściej niepożądane wirusy spotykamy, gdy zaczyna się robić zimno. Wszyscy wiedzą, że jeśli przemarzniesz, to bardzo prawdopodobne, że złapiesz przeziębienie, ale nauka nigdy nie była w stanie dowieść, dlaczego, a nawet czy tak w ogóle jest. Przeziębienia wprawdzie częściej zdarzają się zimą niż latem, ale może to być spowodowane tym, że więcej czasu spędzamy wówczas w pomieszczeniach i przez to jesteśmy bardziej narażeni na katar i kaszel innych osób. Zwykłe przeziębienie nie jest osobnym schorzeniem, a raczej rodziną objawów generowanych przez wiele wirusów, z których najbardziej szkodliwe są rinowirusy. Tylko że one występują w 100 odmianach. Krótko mówiąc, jest tyle sposobów na przeziębienie, że nigdy nie uda się zyskać dostatecznej odporności, by powstrzymać infekcję.

Przez wiele lat Wielka Brytania prowadziła w Wiltshire placówkę badawczą Common Cold Unit (Jednostka ds. Pospolitego Przeziębienia), ale została ona zamknięta w 1989 roku z powodu braku postępów w poszukiwaniu lekarstwa. Zdołano tam jednak przeprowadzić kilka ciekawych eksperymentów. W jednym z nich badany został wyposażony w urządzenie, które wpuszczało mu do nozdrzy śluzowaty płyn z taką samą szybkością, z jaką naciekałby mu do nosa śluz. Następnie spotkał się z innymi badanymi, tak jak to się dzieje na przyjęciu. Żaden z nich nie wiedział, że płyn zawierał barwnik widoczny tylko w ultrafioletowym świetle. Kiedy włączono je po pewnym czasie, uczestnicy eksperymentu byli zdumieni odkryciem, że ten barwnik jest widoczny dosłownie wszędzie - na rękach, głowie i górnych częściach ciała każdego z nich, na okularach, klamkach, poduszkach na sofach, miseczce orzechów, jednym słowem, na wszystkim. Przeciętny dorosły dotyka swojej twarzy 16 razy na godzinę, a każde z tych dotknięć przenosi pozorny patogen z nosa na miskę, następnie na kolejną osobę, przez nią na klamkę, a stamtąd na kolejną osobę i tak dalej, aż prawie wszyscy mieli na sobie, niczym świąteczną ozdobę, świetlisty blask domniemanego śluzu. W podobnym badaniu przeprowadzonym na Uniwersytecie Arizony naukowcy zainfekowali metalową klamkę do budynku biurowego i założyli, że "wirus" potrzebuje tylko czterech godzin, aby rozprzestrzenić się po całym gmachu, zarażając ponad połowę pracowników i pojawiając się prawie na każdym urządzeniu powszechnego użytku, takim jak kserokopiarki i ekspresy do kawy. W prawdziwym świecie takie inwazje mogą trwać do trzech dni. Co zaskakujące, najmniej skutecznym sposobem rozprzestrzeniania się zarazków - jak dowiodło inne badanie - jest pocałunek. Okazał się on prawie nieskuteczny wśród badanych z Uniwersytetu Wisconsin, którzy zostali najpierw z powodzeniem zakażeni wirusem przeziębienia. Kichnięcia i kaszel też się nie sprawdziły. Jedynym naprawdę niezawodnym sposobem przenoszenia zarazków jest zatem fizyczny dotyk.

Badanie przeprowadzone w pociągach metra w Bostonie wykazało, że metalowe poręcze są dość nieprzyjaznym środowiskiem dla mikroorganizmów. Najlepiej się one rozwijają w tkaninach obiciowych siedzeń i na plastikowych uchwytach. Wydaje się, że najskuteczniejszym sposobem przenoszenia zarazków jest połączenie banknotu i śluzu z nosa. Badanie przeprowadzone w Szwajcarii wykazało, że wirus grypy może przetrwać na banknocie dwa i pół tygodnia, jeśli towarzyszy mu choć mikroskopijna ilość wydzieliny z nosa. Bez niej większość wirusów przeziębienia nie mogłaby tam przeżyć dłużej niż kilka godzin.

Dwie inne formy drobnoustrojów, które się w nas czają, to grzyby i protisty. Grzyby przez długi czas były powodem naukowej konsternacji. Klasyfikowano je bowiem jako nieco dziwne rośliny. A w istocie na poziomie komórkowym wcale nie są do nich podobne. Nie fotosyntetyzują, bo nie mają chlorofilu i dlatego nie są zielone. W rzeczywistości jest im bliżej do zwierząt niż do roślin. Dopiero w 1959 roku zostały uznane za oddzielne formy i otrzymały własne królestwo w klasyfikacji. Zasadniczo dzielą się na dwie grupy: pleśnie i drożdże. Generalnie z grzybami mamy spokój. Może nas dotyczyć tylko około trzystu z kilku milionów gatunków, a większość z nich, jak wiadomo, nie sprawi, że naprawdę się rozchorujemy, raczej wywoła niewielki dyskomfort lub podrażnienie, jak w przypadku stopy sportowca. Kilka gatunków jest jednak o wiele paskudniejszych i ich liczba stale rośnie.

Candida albicans, grzyb odpowiedzialny za pleśniawki, aż do lat 50. XX wieku znajdowany był tylko w ustach i narządach płciowych, ale teraz czasami atakuje głębsze partie ciała, gdzie może rosnąć na sercu lub innych narządach, niczym pleśń na owocach. Podobnie Cryptococcus gattii, o którym przez lata sądzono, że występuje tylko w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie, głównie na drzewach lub w otaczającej je glebie, ale nigdy nie zaszkodził człowiekowi. W 1999 roku nagle wzrosła wirulencja, czyli zjadliwość drobnoustrojów, która wywołała poważne infekcje płuc i mózgu u kilku osób, w rozproszeniu, w zachodniej Kanadzie i Stanach Zjednoczonych. Trudno określić dokładną ich liczbę, ponieważ choroba ta jest często błędnie diagnozowana i, co warto zauważyć, nie jest zgłaszana w Kalifornii, jednym z głównych miejsc występowania. Od 1999 roku odnotowano ponad 300 przypadków w zachodniej Ameryce Północnej, z czego około jednej trzeciej było śmiertelnych.

Znacznie więcej danych zebrano na temat kokcydioidomikozy, choroby powszechnie znanej jako gorączka dolinowa. Występuje prawie na całym obszarze Kalifornii, Arizony i Newady, zarażając od 10 do 15 tysięcy osób rocznie i prowadząc do śmierci około dwustu z nich. Rzeczywista liczba zachorowań jest prawdopodobnie wyższa, ponieważ można ją pomylić z zapaleniem płuc. Grzyb, który ją wywołuje, występuje w glebie, a kokcydioidomikoza atakuje, gdy dochodzi do naruszenia gleby, jak w przypadku trzęsień ziemi i burz piaskowych. Szacuje się, że grzyby są odpowiedzialne w sumie za milion zgonów rocznie na całym świecie, więc nie są to wcale błahe liczby.

Wreszcie protisty. Jest nimi wszystko, co oczywiście nie jest rośliną, zwierzęciem ani grzybem. To kategoria zarezerwowana dla wszystkich form życia, które nie pasują nigdzie indziej. W XIX wieku wszystkie jedno­komórkowe organizmy były początkowo nazywane pierwotniakami. Założono, że są ze sobą blisko spokrewnione, ale z czasem okazało się, że bakterie i archeony stanowią oddzielne królestwa. Protisty to pojemna kategoria, w skład której wchodzą ameby, pantofelki, okrzemki, śluzowce i wiele innych, o których większość ludzi ma niewielkie pojęcie, z wyjątkiem tych, którzy zawodowo zajmują się biologią. Z punktu widzenia ludzkiego zdrowia największe znaczenie mają te z rodzaju zarodźców (Plasmodium). To małe, złe stworzonka, które są przenoszone na nas przez komary i powodują malarię. Protisty są również odpowiedzialne za toksoplazmozę, giardiozę i kryptosporydiozę.

Krótko mówiąc, istnieje wokół nas zdumiewająco wiele drobnoustrojów i dopiero zaczynamy poznawać ich korzystny i niekorzystny wpływ na człowieka. Najlepszą ilustracją tego zjawiska jest zdarzenie z 1992 roku, do jakiego doszło w północnej Anglii, w starym miasteczku przemysłowym Bradford, w hrabstwie West Yorkshire. Wysłano tam Timothy'ego Rowbothama, rządowego mikrobiologa, by ustalił przyczynę epidemii zapalenia płuc. W próbce wody pobranej z przemysłowej wieży chłodniczej znalazł drobnoustrój, którego wcześniej nie widział ani on, ani nikt inny. Wstępnie zidentyfikował go jako nową bakterię, nie dlatego, że miał szczególnie bakteryjny charakter, ale dlatego, że nie mógł on być niczym innym. Nazwał go Bradford coccus z powodu braku lepszego określenia. Choć nie miał o tym pojęcia, Rowbotham właśnie zmienił świat mikrobiologii.

Pobrane próbki umieścił w zamrażarce na sześć lat, po czym przekazał je swoim kolegom, odchodząc na wcześniejszą emeryturę. W końcu trafiły one w ręce Richarda Birtlesa, brytyjskiego biochemika pracującego we Francji. Birtles zdał sobie sprawę, że Bradford coccus nie jest bakterią, ale wirusem - chociaż takim, który nie pasował do żadnej jego definicji. Po pierwsze, ten okaz był znacznie większy - o ponad sto razy - niż jakikolwiek znany wcześniej wirus. Większość wirusów ma tylko kilkanaście genów. Ten miał ponad tysiąc. Wirusy umykają definicji żywych organizmów - brak im pewnych genów podstawowego metabolizmu, więc mogą się mnożyć jedynie w komórce gospodarza. Jednak ten wirus został uznany nie tylko za organizm żywy, ale również tak starożytny, jak nic innego na Ziemi3.

Birtles nazwał go mimiwirusem, czyli "naśladującym drobnoustroje". Kiedy wraz z kolegami opisał swoje odkrycia, nie mógł na początku znaleźć żadnego czasopisma, które by zechciało je opublikować, ponieważ uznano je za dziwaczne. Wieża chłodnicza, w której go odkryto, została wyburzona pod koniec lat 90. XX wieku i wydaje się, że jedyna kolonia tego dziwnego starożytnego wirusa przepadła z nią na zawsze. Od tego czasu znaleziono jednak inne kolonie jeszcze większych wirusów.

W 2013 roku zespół francuskich naukowców pod kierownictwem ­Jean-Michela Claverie z Uniwersytetu Aix-Marseille we Francji (instytucji, do której dołączył Birtles po tym, jak opisał mimiwirusa) znalazł nowego gigantycznego wirusa (nazwano go pandorawirusem), który miał nie mniej niż 2,5 tysiąca genów, a 90 procent z nich nie występuje nigdzie indziej w przyrodzie. Następnie naukowcy ci odkryli trzeci typ, pithowirusa, który jest jeszcze większy i nie mniej dziwny. Obecnie wyróżnia się pięć grup gigantycznych wirusów, nie tylko odmiennych od wszystkiego innego, co można spotkać na Ziemi, ale także niepodobnych do siebie. Takie dziwne i obce biocząsteczki, jak się w tej chwili twierdzi, są dowodem na istnienie czwartej dziedziny życia, oprócz bakterii, archeonów i eukariotów, przy czym do tej ostatniej zalicza się też takie złożone formy życia, jak my. Na drodze drobnoustrojów naprawdę stawiamy dopiero pierwsze kroki.

III

W czasach nowożytnych myśl, że coś tak małego jak mikroorganizm może spowodować poważne szkody, została uznana za niedorzeczność. Kiedy niemiecki mikrobiolog, Robert Koch, ogłosił w 1884 roku, że cholera została wywołana przez bakterię Bacillus (mającą kształt pręcika), jego wybitny, choć sceptycznie nastawiony kolega po fachu, Max von Pettenkofer, poczuł się tak urażony tym pomysłem, że publicznie wypił fiolkę pałeczek tej bakterii, aby udowodnić, że Koch nie ma racji. Anegdota ta byłaby o wiele ciekawsza, gdyby Pettenkofer zapadł wtedy na tę poważną chorobę i wycofał swoje nieuzasadnione zastrzeżenia, ale on nie zachorował. Czasami tak się dzieje. Obecnie uważa się, że Pettenkofer wcześ­niej cierpiał na cholerę i zapewne w ten sposób się uodpornił. O wiele mniej mówiło się o tym, że dwóch jego studentów również wypiło bakterie cholery i obaj się poważnie rozchorowali. W każdym razie epizod ten znacznie opóźnił przyjęcie teorii zarazków. Jednak wtedy odkrycie tego, co wywoływało cholerę i wiele innych powszechnych chorób, nie miało większego znaczenia, ponieważ i tak nie dysponowano odpowiednimi formami leczenia4.

Zanim pojawiła się penicylina, najbliższy mianu cudownego leku, na owe czasy, był Salvarsan, opracowany przez niemieckiego immunologa, Paula Ehrlicha, w 1910 roku. Był on jednak skuteczny tylko w leczeniu kilku chorób, głównie syfilisu, poza tym miał wiele wad. Początkowo robiono go z arsenu, więc był toksyczny, a leczenie polegało na wstrzykiwaniu mniej więcej pół litra roztworu tygodniowo w ramię pacjenta przez okres 50 tygodni lub dłużej. Gdyby nie podawano go umiejętnie, płyn mógł przenikać do mięśni, powodując bolesne i niekiedy poważne skutki uboczne, łącznie z koniecznością amputacji. Lekarze, którzy potrafili go bezpiecznie aplikować, byli na wagę złota. Jak na ironię, jednym z najbardziej cenionych był Alexander Fleming.

Historia przypadkowego odkrycia penicyliny przez Fleminga była wielokrotnie opowiadana, ale żadna z dwóch wersji nie jest taka sama. Dokładny opis odkrycia został opublikowany dopiero w 1944 roku, półtorej dekady po wydarzeniach, których dotyczy, kiedy to istotne szczegóły uległy zapomnieniu. Z tego, co można z niego wyczytać, było to tak: w 1928 roku, kiedy Alexander Fleming wyjechał na urlop, a pracował wtedy jako badacz medyczny w St. Mary's Hospital w Londynie, zarodniki pleśni z rodzaju Penicillium przyfrunęły do jego laboratorium i wylądowały na jednej z płytek Petriego, którą beztrosko pozostawił na stole. Dzięki sekwencji przypadkowych zdarzeń - Fleming nie umył płytek Petriego przed wyjazdem na wakacje; było wyjątkowo chłodno tego lata (warunki korzystne dla zarodników); Fleming był na tyle długo nieobecny, by nie zakłócać powolnego przyrostu pleśni - po powrocie odkrył, że wzrost bakterii na płytce Petriego został wyraźnie zahamowany.

Często pisze się, że zarodnik, który wylądował w tym naczyniu, pochodził z grupy rzadkich grzybów, czyniąc to odkrycie jeszcze bardziej cudownym, ale to już chyba inwencja dziennikarzy. Zastana pleśń nazywała się w rzeczywistości Penicillium notatum (obecnie Penicillium chrysogenum), która jest bardzo powszechna w Londynie, więc to, że kilka zarodników przyfrunęło do jego laboratorium i osiadło na agarowej pożywce, nie było niczym niezwykłym. Powszechnie jednak uważano, że Fleming nie wykorzystał właściwie swojego odkrycia i minęły lata, zanim inni je spożytkowali, opracowując skuteczny lek. Jest to co najmniej nieuzasadniona interpretacja. Po pierwsze, Fleming zasługuje na uznanie za dostrzeżenie znaczenia pleśni - mniej czujny naukowiec mógłby po prostu wyrzucić wszystko do śmieci. Po drugie, opublikował on swoje spostrzeżenia w szanowanym czasopiśmie, a nawet podkreślił możliwość działania antybiotycznego. Podjął też pewne wysiłki, aby przekształcić to odkrycie w skuteczne lekarstwo, mimo że pod względem technicznym było to trudne zadanie - jak się o tym przekonali także inni. Miał wówczas pilniejsze zagadnienia badawcze na głowie, więc nie mógł temu poświęcić wystarczająco dużo uwagi. Często pomija się fakt, że Fleming był już wybitnym i dość zapracowanym naukowcem. W 1923 roku odkrył lizozym, enzym przeciwdrobnoustrojowy występujący w ślinie, śluzie i łzach, będący elementem pierwszej linii obrony organizmu przed inwazją patogenów, i wciąż był zajęty badaniem jego właściwości. Nie był ani głupi, ani roztrzepany, jak to się czasami sugeruje.

Na początku lat 30. XX wieku naukowcy z Niemiec wyprodukowali grupę leków antybakteryjnych znanych jako sulfonamidy, ale nie zawsze działały one skutecznie i często wywoływały poważne skutki uboczne. W Oksfordzie zespół biochemików pod przewodnictwem urodzonego w Australii Howarda Floreya zaczął szukać skuteczniejszej dla nich alternatywy, a tymczasem odkrył na nowo to, co już opisał wcześniej Fleming. Głównym badaczem w Oksfordzie był ekscentryczny niemiecki emigrant, Ernst Chain, łudząco podobny do Alberta Einsteina (nie wyłączając bujnego wąsa), ale miał znacznie trudniejszy charakter. Chain dorastał w bogatej rodzinie żydowskiej w Berlinie, ale wraz z nastaniem rządów Adolfa Hitlera wyjechał do Anglii. Był obdarzony wieloma talentami i rozważał nawet karierę pianisty koncertowego, zanim zdecydował się zająć pracą naukową. Ale był też trudny w obejściu, zmienny i nieco paranoiczny - choć warto zauważyć, że w latach 30. każdy Żyd mógłby być usprawiedliwiony za swoje paranoje. Nie był uważany za dobry materiał na badacza dokonującego odkryć, ponieważ podczas pracy w laboratorium dręczył go patologiczny lęk przed otruciem. Pomimo tej psychozy wytrwał. Zdziwiło go natomiast, że penicylina nie tylko zabija patogeny u myszy, ale też nie wywołuje widocznych skutków ubocznych. Odkrył zatem idealny lek: taki, który mógłby zniszczyć konkretny cel, nie powodując dodatkowego uszczerbku na zdrowiu. Jak zauważył Fleming, problem polegał jednak na tym, że bardzo trudno było wytworzyć penicylinę w ilościach pozwalających na kliniczne zastosowanie.

Oksford przeznaczył dla zespołu Floreya znaczną sumę środków i przestrzeni badawczej do uprawy pleśni i cierpliwego pozyskiwania z niej niewielkich ilości penicyliny. Na początku 1941 roku badacze mieli jej na tyle dużo, by móc przetestować lek na policjancie, Albercie Alexandrze, którego przypadek był tragiczny, a zarazem stanowił świetny przykład podatności na infekcje przed nastaniem ery antybiotyków. Podczas przycinania róż w swoim ogrodzie Alexander pokłuł się kolcami. W ranach powstało zakażenie, a infekcja zaczęła się rozprzestrzeniać. Policjant stracił oko, a było to wtedy, gdy leżał już majaczący i bliski śmierci. Efekt działania penicyliny był niewiarygodny. W ciągu dwóch dni podniósł się i zaczął wyglądać niemal normalnie. Jednak zapas leku szybko się skończył. W desperacji naukowcy przefiltrowali i ponownie wstrzyknęli wszystko, co udało im się odzyskać z moczu Alexandra, ale po czterech dniach zapas znów był na wyczerpaniu. Nastąpił więc nawrót choroby i policjant zmarł.

W czasie, gdy Wielka Brytania była pochłonięta II wojną światową, a Stany Zjednoczone jeszcze do niej nie przystąpiły, prace nad masową produkcją penicyliny przeniesiono do placówki badawczej rządu amerykańskiego w Peorii, w stanie Illinois. Naukowcy i inne zainteresowane strony w całym alianckim świecie zostali w tajemnicy poproszeni o przesłanie próbek gleby i pleśni. Dotarły ich setki, ale nic, co przysłano, nie dawało szans powodzenia. Dwa lata po rozpoczęciu testów asystentka laboratorium w Peorii, Mary Hunt, przyniosła do pracy kantalupę z lokalnego sklepu spożywczego. Przypomniała sobie, że melon miał na sobie "piękną złotą pleśń". Ta forma grzyba okazała się dwieście razy silniejsza niż wszystko, co dotąd przetestowano. Nazwa i lokalizacja sklepu, w którym Mary Hunt robiła zakupy, zatarła się w pamięci, a samego melona nie zabezpieczono: po zeskrobaniu pleśni został pocięty na kawałki i zjedzony przez personel. Natomiast pleśń żyła dalej. Każda dawka penicyliny wyprodukowana od tego dnia jest pochodną pleśni z tego jednego przypadkowo kupionego melona.

W ciągu roku amerykańskie firmy farmaceutyczne produkowały już 100 miliardów jednostek penicyliny miesięcznie. Brytyjscy naukowcy z niezadowoleniem skonstatowali, że metody produkcji zostały opatentowane przez Amerykanów i że odtąd muszą płacić tantiemy, aby móc wykorzystać własne odkrycie.

Alexander Fleming nie zyskał sławy jako ojciec penicyliny aż do ostatnich dni wojny, czyli blisko 20 lat po swoim niespodziewanym odkryciu, ale potem stał się bardzo sławny. Otrzymał 189 różnego rodzaju odznaczeń z całego świata, a jeden z kraterów na Księżycu nazwano nawet jego imieniem. W 1945 roku podzielił się Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny z Ernstem Chainem i Howardem Floreyem. Ci dwaj nigdy nie cieszyli się tak wielkim uznaniem, na jakie zasługiwali. Po części dlatego, że byli znacznie mniej przebojowi niż Fleming, a po części dlatego, że jego opowieść o przypadkowym odkryciu była o wiele ciekawsza niż historia ich żmudnych prac. Chain, mimo że otrzymał swoją część Nagrody Nobla, żył w przeświadczeniu, że Florey go nie cenił. Ich przyjaźń, jakakolwiek była, ostatecznie się zakończyła.

Już w 1945 roku, w przemówieniu na uroczystości wręczenia Nagrody Nobla, Fleming ostrzegał, że drobnoustroje mogą szybko stać się oporne na antybiotyki, jeśli będą one nieodpowiedzialnie stosowane. Rzadko kiedy wykład noblowski okazuje się tak proroczy.

IV

Wielką zaletą penicyliny - która potrafiła eliminować wszelkiego rodzaju bakterie - jest również jej elementarna słabość. Im bardziej poddajemy drobnoustroje działaniu antybiotyków, tym szybciej rozwija się ich oporność. Tym, co pozostało po kuracji antybiotykowej, są przecież najbardziej oporne mikroby. Atakując dużą grupę bakterii, wywołujesz też wiele reakcji obronnych. A jednocześnie zadajesz cios innym szczepom bakteryjnym. Antybiotyki, niestety, są równie subtelne w działaniu jak granat. Eliminują zarówno złe, jak i dobre mikroby. Coraz więcej badań świadczy o tym, że niektóre z tych dobrych drobnoustrojów już nie powrócą, a dla nas będzie to wielka strata.

Większość ludzi w świecie zachodnim zanim osiągnie dorosłość, ma już za sobą od 5 do 20 kuracji antybiotykowych. Istnieją obawy, że ich skutki mogą się kumulować, a każde kolejne pokolenie będzie miało w sobie mniej mikroorganizmów od poprzedniego. Niewielu ludzi jest tego bardziej świadomych niż amerykański naukowiec Michael Kinch. W 2012 roku, kiedy był dyrektorem Centrum Odkryć Molekularnych Uniwersytetu Yale (Yale Center for Molecular Discovery) w Connecticut, jego dwunastoletni syn, Grant, zaczął się skarżyć na silne bóle brzucha. "To był pierwszy dzień obozu letniego, kiedy zjadł kilka babeczek - wspomina Kinch. - Na początku myśleliśmy, że to tylko efekt podniecenia i przejedzenia, ale objawy się nasilały". Grant trafił w końcu do Yale New Haven Hospital, gdzie w krótkim czasie pojawiło się u niego wiele niepokojących objawów. Stwierdzono, że miał pęknięty wyrostek robaczkowy, a jego bakterie jelitowe dostały się do jamy brzusznej, powodując zapalenie otrzewnej. Następnie infekcja przerodziła się w posocznicę, co oznaczało, że przeniknęła do krwi chłopca i mogła zostać przeniesiona w dowolne miejsce jego ciała. Ku ogólnemu przerażeniu cztery antybiotyki podane Grantowi nie poradziły sobie z rozprzestrzeniającymi się w jego organizmie bakteriami.

"To było niewiarygodne - wspomina Kinch. - Ten chłopiec tylko raz w życiu dostał antybiotyki na infekcję ucha, a mimo to posiadał antybiotykoporne bakterie jelitowe. To nie powinno się zdarzyć". Na szczęście zadziałały dwa inne i życie Granta zostało uratowane.

"Miał szczęście - mówi Kinch. - Szybko zbliża się bowiem dzień, w którym nasze bakterie mogą się stać oporne nie na dwie trzecie antybiotyków, którymi w nie uderzamy, ale na wszystkie. Wtedy naprawdę będziemy mieć problem".

Dzisiaj Kinch jest dyrektorem Centrum Badań nad Innowacjami w Biznesie na Uniwersytecie Waszyngtona w St. Louis. Mieści się ono w niegdyś opuszczonej, a dziś stylowo odnowionej fabryce telefonów, która jest częścią projektu rewitalizacji dzielnicy realizowanego przez uniwersytet. "To było najlepsze miejsce w St. Louis do zdobycia cracku" - mówi z nutą ironicznej dumy. Kinch, wesoły mężczyzna we wczesnym wieku średnim, został przeniesiony na Uniwersytet Waszyngtona, aby wspierać przedsiębiorczość, ale jedną z jego głównych pasji jest przyszłość przemysłu farmaceutycznego i sposób pozyskiwania nowych antybiotyków. W 2016 roku napisał alarmującą książkę na ten temat zatytułowaną A Prescription for Change: The Looming Crisis in Drug Development (Recepta na zmiany: Nadciągający kryzys w rozwoju leków).

"Od lat 50. do lat 90. - mówi - na amerykański rynek wprowadzano mniej więcej trzy antybiotyki rocznie. Dziś jest to jeden nowy na dwa lata. Wskaźnik wycofywania antybiotyków - dlatego, że już nie działają lub okazały się przestarzałe - jest dwukrotnie wyższy niż liczba nowości. Oczywistą konsekwencją jest fakt, że arsenał leków, którymi mamy leczyć zakażenia bakteryjne, spada. Nic nie wskazuje na to, żeby udało się zahamować ten trend".

Jednak znacznie gorsze jest to, że sposób stosowania wielu z tych leków jest poza kontrolą. Prawie trzy czwarte z 40 milionów recept na antybiotyki wypisywanych każdego roku w Stanach Zjednoczonych dotyczy chorób, których antybiotykami nie da się wyleczyć. Według Jeffreya Lindera, profesora medycyny na Northwestern University w Illinois, antybiotyki są przepisywane w 70 procentach przypadków ostrego zapalenia oskrzeli, chociaż wytyczne wyraźnie mówią, że nie mają one w tym wypadku zastosowania.

Co jeszcze bardziej przerażające, w Stanach Zjednoczonych 80 procent wszystkich antybiotyków podaje się zwierzętom hodowlanym, głównie w celu ich utuczenia. Plantatorzy owoców mogą również ich używać do zwalczania infekcji bakteryjnych na swoich uprawach. W konsekwencji większość Amerykanów przyjmuje je pośrednio, wraz z produktami żywnościowymi (nawet tymi oznaczonymi jako organiczne), wcale o tym nie wiedząc. Szwecja zakazała gospodarczego stosowania antybiotyków w 1986 roku. Unia Europejska podążyła za nią i zrobiła to samo w 1999 roku. W 1977 roku Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków nakazała wstrzymanie stosowania antybiotyków w celu tuczenia zwierząt gospodarskich, ale wycofała się z tego, gdy hodowcy zaczęli protestować, a czołowi kongresmeni ich poparli.

W 1945 roku, kiedy Alexander Fleming odbierał Nagrodę Nobla, typowy przypadek pneumokokowego zapalenia płuc można było wyleczyć za pomocą 40 tysięcy jednostek penicyliny. Dzisiaj, aby osiągnąć ten sam rezultat, ze względu na zwiększoną oporność bakterii, liczba jednostek może sięgać ponad 20 milionów dziennie przez kilka dni. W przypadku niektórych chorób penicylina jest już nieskuteczna. Dlatego śmiertelność z powodu chorób zakaźnych rośnie i zbliża się do poziomu sprzed prawie 40 lat.

Bakterii naprawdę nie należy lekceważyć. Nie tylko stały się one bardziej oporne, ale także przekształciły się w przerażającą nową klasę patogenów, powszechnie znaną - i nie ma w tym wcale przesady - jako superbakterie. Gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus) jest drobnoustrojem obficie występującym na ludzkiej skórze i w nozdrzach. Generalnie nie jest szkodliwy, ale potrafi wykorzystać okazję i kiedy odporność organizmu nieco spada, może się weń wślizgnąć i dokonać spustoszenia. W latach 50. XX wieku bakterie stały się oporne na penicylinę, ale na szczęście był już dostępny inny antybiotyk zwany metycyliną, który pozwolił od razu powstrzymać infekcję gronkowca. Jednak zaledwie dwa lata po wprowadzeniu metycyliny u dwóch osób z Royal Surrey County Hospital w Guildford koło Londynu wystąpiło zakażenie bakterią gronkowca, która już nie reagowała na metycylinę. Okazało się, że prawie z dnia na dzień rozwinęła się ona w nową formę lekooporną. Nowy szczep nazwano gronkowcem złocistym opornym na metycylinę (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus), w skrócie MRSA. W ciągu dwóch lat opanował on Europę, a potem przedostał się do Stanów Zjednoczonych.

Obecnie MRSA i jego kuzyni powodują śmierć około 700 tysięcy osób rocznie na całym świecie. Do niedawna wankomycyna, stosowana w walce z MRSA, była dość skuteczna, ale ostatnio zaobserwowano oporność na ten lek. Jednocześnie stoimy w obliczu budzącego grozę zakażenia enterobakteriami opornymi na karbapenemy (Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae, w skrócie CRE), na które nie działa nic, co możemy wobec nich zastosować. CRE prowadzi do śmierci ponad połowy zakażonych osób. Na szczęście do tej pory nie zaraża zdrowych. Ale musimy mieć się na baczności.

Wobec tego problemu przemysł farmaceutyczny wycofał się z prób tworzenia nowych antybiotyków. "To zbyt kosztowne - mówi Kinch. - W latach 50. XX wieku za równowartość miliarda dolarów można było opracować około 90 leków. Dzisiaj za te same pieniądze możesz przeprowadzić zaledwie jedną trzecią prac nad nowym preparatem. Patenty farmaceutyczne obowiązują tylko przez 20 lat, ale wlicza się w to okres prób klinicznych. Producenci mają więc tylko pięć lat wyłącznej ochrony patentowej". W konsekwencji jedynie dwie z osiemnastu największych firm farmaceutycznych na świecie nie zrezygnowały z opracowywania nowych antybiotyków. Ludzie zażywają antybiotyki tylko przez tydzień lub dwa. Firmy uznały więc, że lepiej się skupić na lekach takich jak statyny lub antydepresanty, które można przyjmować w nieskończoność. "Żadna rozsądna firma nie zaangażuje się w opracowanie kolejnego antybiotyku" - dodaje Kinch.

Sytuacja nie jest może beznadziejna, ale trzeba szybko znaleźć rozwiązanie tego problemu. Przy obecnym tempie rozprzestrzeniania się chorób przewiduje się, że oporność na leki przeciwdrobnoustrojowe doprowadzi do 10 milionów zgonów rocznie - to więcej niż liczba zgonów z powodu raka - którym można by zapobiec w ciągu 30 lat kosztem około 100 bilionów dolarów.

Chyba wszyscy się zgodzą, że potrzebujemy bardziej ukierunkowanego działania. Ciekawym pomysłem wydaje się zakłócenie komunikacji między bakteriami. One nigdy bowiem nie atakują, póki nie zgromadzi się ich wystarczająca liczba (zwana kworum lub zagęszczeniem), aby im się to opłacało. By zrealizować ten pomysł, należałoby wyprodukować lek, który byłby w stanie rozpoznać stopień zagęszczenia bakterii (quorum sensing) i zamiast je wszystkie zabić, utrzymywałby ich liczbę na stałym poziomie, poniżej progu kworum, które pozwala na rozpoczęcie ataku.

Inną możliwością jest pozyskanie bakteriofaga, wirusa do unie­szkod­liwiania w naszym imieniu takich bakterii. Bakteriofagi (zwane też w skrócie fagami) nie są dobrze znane większości z nas, chociaż stanowią najliczniej występujące biocząstki na Ziemi. Prawie każda powierzchnia na planecie, łącznie z nami samymi, jest nimi pokryta. Jedną rzecz wykonują one niezwykle dobrze - każdy celuje w konkretną bakterię. Oznacza to, że klinicyści musieliby zidentyfikować chorobotwórczy patogen i wybrać odpowiedniego faga do jego zabicia, co byłoby bardzo kosztowne i czasochłonne, ale znacznie utrudniłoby bakteriom rozwinięcie oporności.

Pewne jest, że coś trzeba zrobić. "O kryzysie antybiotykowym często się mówi, że czai się tuż za rogiem - twierdzi Kinch - ale to nieprawda. On już nastał. Jak pokazał przypadek mojego syna, borykamy się z tymi problemami już dziś, a będzie coraz gorzej".

Albo jak powiedział mi lekarz: "Obawiamy się sytuacji, gdy nie będziemy mogli wykonać endoprotezy biodra czy innych rutynowych zabiegów, ponieważ ryzyko infekcji będzie zbyt wysokie".

Może się okazać, że dzień, w którym ludzie znów zaczną umierać od zadrapania różanym kolcem, wcale nie jest tak odległy.

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki