Негвинейская несвинка

Во многих языках есть выражение, обозначающее подневольное существо, на котором буквально или фигурально ставят опыты. В русском, например, чаще всего можно услышать «лабораторная мышь» или «подопытная крыса». А в англоязычных странах — guinea pig, по-нашему морская свинка. И хотя сейчас исследования по всему миру гораздо чаще проводят на других грызунах, этот домашний любимец вполне заслуженно носит статус главного подопытного.

Из-за моря

К Гвинее, морю и свиньям морские свинки, они же Cavia porcellus, практически не имеют отношения. Ни одна из Гвиней не находится в Америке, у моря эти звери не живут, да и сами они вовсе не свиньи, а грызуны.

Морские свинки приходятся нашим евразийским мышам, белкам и бобрам не самыми близкими родственниками. Их выделяют в один подотряд с колючими дикобразами, могучими капибарами и шерстистыми шиншиллами. Все они, как и морская свинка, уроженцы американского континента. И именно его коренные жители, инки, одомашнили кавий много тысяч лет назад, еще до нашей эры. Компактные и послушные, морские свинки выглядели милыми, и их разводили «для красоты». Что не менее важно, их мясо оказалось весьма вкусным, так что кавий растили заодно и для еды. В латиноамериканских странах до сих пор существуют фермы, которые специализируются на их разведении.

Когда европейцы открыли для себя Америку, они тоже были приятно удивлены кавиями и решили забрать некоторое их количество на родной континент. Поскольку свинкам, чтобы попасть в Европу, было необходимо пересечь Атлантику, их можно было с чистой совестью назвать заморскими. Быть может, отсюда и появилось их не совсем корректное наименование «морские».

На новом месте нрав кавий остался кротким, и они стали домашними животными у европейцев, точно так же, как когда-то у инков. Видимо, мысль использовать их в научных опытах пришла естествоиспытателям потому, что этих грызунов было много, они легко шли на контакт с человеком, быстро плодились и имели удобные размеры. И хотя сейчас упоминания о морских свинках встречаются примерно в 1300 научных статей в год (для сравнения, мышей и крыс за то же время суммарно используют в 86 000 экспериментальных работ), множество важнейших открытий было сделано именно на них и именно в Европе.

Число публикаций, где в качестве лабораторного объекта было использовано то или иное животное, по десятилетиям

Палочка Коха

У морских свинок есть недостаток, очень полезный для ученых: они легко заболевают. Бактерии и вирусы атакуют их дыхательные пути порой более успешно, чем носоглотки выращенных в тепличных условиях человеческих детенышей. Болеют свинки и туберкулезом (чахоткой, как говорили в старину). Этот недуг ив наше время поражает 10,4 миллиона человек в год и уносит жизни 1,8 миллиона (https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/tuberculosis). Но сейчас его хотя бы можно лечить, а во времена немецкого врача Роберта Коха чахотка весьма часто была приговором для больного. В 1905 году Кох получил Нобелевскую премию по физиологии медицине за обнаружение возбудителя туберкулеза, бактерии Mycobacterium tuberculosis. После его открытия стало по меньшей мере понятно, с кем бороться, чтобы избежать заболевания или вылечить зараженных.

Исследования патогенеза туберкулеза велись и до Роберта Коха, но они дали немного конкретики. Стало только понятно, что болезнь от зараженных к здоровым переносит какой-то микроб. Именно он, судя по всему, образовывал в различных тканях тела больных бугорки — туберкулы.

Чтобы проверить это предположение, Роберт Кох решил использовать ткани погибших от чахотки. Недалеко от лаборатории Коха в Берлине была клиника Шарите, где находилось немало больных туберкулезом. Многие из них умирали. Врач брал образцы тканей и рассматривал их под микроскопом. Ему удалось подобрать комбинацию красителей, позволившую увидеть бактерию-возбудителя. Это произошло 24 марта 1882 года.

Чтобы удостовериться, что именно эти микробы вызывают чахотку, Кох делал надрезы на коже морских свинок и втирал в них содержимое туберкулезных бугорков. Все зараженные Mycobacterium tuberculosis животные демонстрировали признаки болезни (притом у разных свинок они были очень схожими), и большинство умирало. Роберт Кох вскрывал их и у каждой находил практически такие же туберкулы, как и у погибших людей.

Открытие Коха позволило разработать методы лечения туберкулеза, основанные на фактах, а не на умозрительных теориях. Впрочем, некоторые его догадки относительно этой болезни оказались неверными. Так, он думал, что введение в организм туберкулина — токсина, выделяемого Mycobacterium tuberculosis, — обеспечит иммунитет к чахотке. Но оказалось, что иммунитет не развивается и организм просто отравляется туберкулином. Зато этот токсин используется для реакции Манту, которую и по сей день делают всем детям, чтобы проверить, нет ли у них туберкулеза в скрытой форме.

Витамин С

У морских свинок есть еще одна общая черта с людьми: их организм не может самостоятельно вырабатывать витамин C. Поэтому если он в течение долгого времени не поступает с пищей, морские свинки болеют и умирают. Фактически у них проявляются симптомы цинги.

Про цингу люди знали давно. Ею болели моряки, долгие месяцы не видевшие суши и не имевшие возможности есть свежие фрукты. Правда, какое именно вещество в этих фруктах спасает от цинги, было неизвестно.

Выяснить это в начале 1930-х годов века смогли венгерские ученые Альберт Cент-Дьёрди и Джозеф Свирбели. Работая в США, Сент-Дьёрди выделил вещество, которое назвал гексуроновой кислотой. Он подозревал, что это и есть витамин С, но не был до конца уверен в этом: требовались дополнительные опыты, которые Сент-Дьёрди поручил молодому постдоку Джозефу Свирбели. Он-то и проводил эксперименты на свинках, в то время как Сент-Дьёрди больше интересовался химическим строением полученного вещества.

Свирбели разделил животных на две группы. Одни получали свой обычный рацион, в состав которого входили свежие овощи и фрукты, богатые витамином С. Другим он давал только вареное, а при варке, как предполагалось, витамин разрушается. Первая группа чувствовали себя хорошо, а животные второй группы через некоторое время демонстрировали признаки цинги и погибали. Впрочем, их можно было спасти, время от времени добавляя им в пищу очищенную гексуроновую кислоту. Отсюда Свирбели и Сент-Дьёрди сделали вывод, что гексуроновая кислота — это и есть витамин С. Позднее гексуроновую кислоту переименовали в аскорбиновую: по-латыни scorbutus — цинга, а приставка a означает отрицание.

Того количества аскорбиновой кислоты, которое СентДьёрди получил в Америке, не хватило на все исследования. Очевидные ее источники, например апельсины, как выяснилось, содержат слишком много сахаров, существенно затрудняющих выделение и очистку витамина С. Некоторое время Сент-Дьёрди размышлял над тем, откуда еще его можно получать, но не мог ничего придумать. Решение пришло во время ужина. Жена ученого принесла ему блюдо с паприкой приправой из красного стручкового перца Capsicum annuum. Настроения есть у него не было, зато он вспомнил, что стручковый перец — одно из немногих растений, которые он еще не исследовал на предмет содержания витамина C. Сент-Дьёрди направился в лабораторию и уже к полуночи знал, что стручковый перец — настоящий кладезь аскорбиновой кислоты, а кроме того, он не сладкий, поэтому выделять из него витамин С проще. Из каждого грамма паприки удавалось получить по несколько миллиграммов аскорбиновой кислоты. А в сырье для биохимических опытов у Сент-Дьёрди не было недостатка: в то время он жил в городе Сегед, венгерской столице красного перца.

Альберт Сент-Дьёрди в 1937 году стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине «за открытия в области процессов биологического окисления в живых организмах, связанные в особенности с изучением витамина С и катализа фумаровой кислоты». Можно сказать, что этой престижной наградой он отчасти обязан морским свинкам.

Заключение

Морские свинки помогли открыть не только палочку Коха и аскорбиновую кислоту. Помимо витамина С, они должны получать с пищей много фолиевой кислоты, калия, тиамина и аргинина. Все эти вещества важны и для человеческого здоровья, поэтому диетологи и физиологи нередко исследуют на морских свинках их метаболизм. А еще у этих животных часто развиваются аллергии, так что они нужны и иммунологам-аллергологам. Наконец, диапазон звуков, которые слышат морские свинки, близок к нашему, и они поворачивают уши к источнику шума. Это позволяет изучать на них работу слуховой системы, в частности волосковых клеток во внутреннем ухе.