Кистевик, или пеницилл

Penicillium

Происхождение названия «кистевик» абсолютно прозрачно: под микроскопом эти грибы выглядят как кисточки. Из сильно разветвленных многоядерных нитей (гиф) очень быстро растут так называемые конидиеносцы. На их разветвленных концах образуются кистевидно расположенные, как правило, зеленоватые конидиевые споры, напоминающие жемчужные бусы. Это кистевик, плесневый гриб из рода Penicillium.

Когда немецкий ученый Генрих Фридрих Линк (1767–1851), один из последних естествоиспытателей-энциклопедистов, описал род Penicillium, ему попались виды, кистевидная форма которых была выражена особенно заметно (лат. peniculus означает «кисть», «метёлка»).

В те времена никто и не догадывался о множестве видов в составе этого рода. Сейчас принято считать, что их от 150 до 300, причем, согласно современным оценкам, последнее число более вероятно.

Кистевики – нечто большее, чем продуценты антибиотиков

Все знают о пенициллине, первом внедренном в медицину природном антибиотике. Однако не все ценители сыров знают, что их любимые деликатесы делают только благодаря плесневым грибам – камамберскому и рокфорскому пенициллу (Penicillium camemberti и Penicillium roqueforti соответственно). Такие сыры, как блё-д’овернь и горгондзола, производят с применением другого плесневого гриба – голубого пеницилла (Penicillium glaucum). А Penicillium nalgiovense (пеницилл нальжовенский) помогает изготовлять ветчины и сырокопченые колбасы – причем плесень добавляют не только для улучшения вкуса, но и для увеличения срока хранения. Дело в том, что там, где заводится плесень рода Penicillium, у других грибов и бактерий нет никаких шансов.

Многие представители этого рода становятся причиной опасной порчи пищевых продуктов, так как вырабатывают крайне ядовитые микотоксины. Некоторые плесневые грибы вызывают такие болезни растений, как плодовая гниль. Другие портят кожу, текстиль и даже изделия из полиуретана. Правда, отдельные их виды используются в производстве органических кислот и некоторых ферментов. Некоторые виды встречаются только в прохладных и умеренных климатических поясах, но многие растут по всему миру, где они, будучи сапрофитами, участвуют в разложении органических веществ в почве.

Великое открытие медицины

Тем не менее грибы из рода пенициллов, или кистевиков, вызывают совершенно определенные ассоциации: в 1928 году, благодаря забытой в термостате чашке Петри, Александр Флеминг открывает медицинские возможности гриба Penicillium chrysogenum…

За долгую историю человечества многие народы (одними из первых, видимо, древние египтяне) узнали о целебных свойствах различных плесеней или разогретого почвенного субстрата, которыми обрабатывали раны. Сегодня, в эпоху преувеличенного внимания к гигиене, едва ли кому-нибудь придет в голову смазывать раны грязью. Вероятно, и в древние времена такое лечение отнюдь не всегда заканчивалось удачно. Но, по-видимому, был какой-то опыт, на котором основывались такие рекомендации, потому что естественно-научных основ эффективности той рецептуры никто не знал. По сути, речь шла о неосознанно изготовленной культуре, в которой находились никому тогда не известные плесневые грибы рода Penicillium.

Не один только Флеминг!

Еще во второй половине XIX века, то есть за 50 лет до Флеминга, естествоиспытатели и врачи наблюдали антибактериальные свойства некоторых плесеней. Сейчас мы говорим об эпохе, когда ученые впервые поняли, что причиной инфекционных заболеваний являются микроорганизмы. Определенный возбудитель вызывает определенную болезнь. Этой тривиальной для нас истине потребовалось много лет, чтобы стать обыденным знанием. Феномен антибактериального действия грибов не ускользнул от внимания прославленного Луи Пастера (1822–1895), одного из отцов микробиологии, открывшего способ сохранения пищевых продуктов, известный нам как пастеризация. Пастер обнаружил, что культура бактерий Bacillus anthracis перестает расти при внесении гриба Penicillium notatum. Такое же наблюдение в 1897 году сделал француз Эрнест Дюшен в отношении Penicillium glaucum (открытое им свойство он использовал для лечения лошадей). Однако работу Дюшена научное сообщество почему-то проигнорировало.

Данные Дюшена сделал достоянием гласности костариканец Клодомиро Пикадо Туайт в 1923 году, то есть за пять лет до Флеминга. История не отличается справедливостью: в открытие антибиотиков внесли свой вклад многие ученые, но бессмертную славу первооткрывателя снискал Александр Флеминг, выделивший из плесени вещество, которое он в честь этого рода грибов назвал пенициллином.

Пенициллин везде…

Penicillium chrysogenum, вид плесени, с которым работал Флеминг, был позднее переименован в Penicillium notatum. Упомянутый Эрнест Дюшен работал с другой плесенью – Penicillium glaucum. Ретроспективно, однако, часто трудно понять, с каким именно грибом работал тот или иной ученый. В любом случае речь идет о крошечных микроорганизмах, структуры которых имеют размеры порядка тысячных долей миллиметра. До внедрения в науку методов молекулярной биологии и генетики определить видовую принадлежность микроорганизмов было далеко не просто.

Плесневые грибы встречаются повсеместно. Особенно широко распространен гриб Флеминга – Penicillium chrysogenum. Этого космополита (в умеренных широтах это вообще самый распространенный гриб, хотя то же самое говорят и о других видах) можно встретить не только в виде спор, витающих в воздухе, – они поистине вездесущи. Но встречается он также в почве, в продуктах питания, на фруктах и ягодах (в частности на винограде) и даже под арктическим льдом. Лучше всего плесень чувствует себя во влажной почве. Там она занимается тем, что грибы, по своей природе, умеют делать лучше всего – разлагают отмершие части растений и другие органические остатки.

В любом случае первым внедрил пенициллин в медицинскую практику не Флеминг. Только к 1940 году Говард Уолтер Флори, Эрнст Борис Чейн и Норман Хитли смогли наладить промышленное производство препарата. Они как раз успели к началу Второй мировой войны.

Оказалось, однако, что этот гриб, геномная последовательность которого была расшифрована в 2008 году, умеет и многое другое, что другое делает его поистине пугающим. Некоторые штаммы могут поселяться на людях и животных – как на живых, так и на мертвых. У пациентов с ослабленным иммунитетом они могут вызывать заболевания, что вообще-то не очень характерно для плесневых грибов. Но, словно этого мало, наш плесневый гриб продуцирует вторичные метаболиты, продукты обмена веществ, не имеющие никакого практического значения для жизнедеятельности вида. Функция этих метаболитов во многих случаях неизвестна. У нашей плесени они могут быть токсичными (например, сесквитерпеноиды) или вызывать аллергию.

Плесень рода Penicillium спасла миллионы человеческих жизней. Антибиотики совершили величайшую революцию в истории медицины. Но бактерии нанесли ответный удар. На фоне чрезмерного применения антибиотиков мы все чаще сталкиваемся с устойчивыми к ним микроорганизмами. Эта устойчивость может стоить больному жизни. Открытие Флеминга достигло пределов своих возможностей.