Зомби-апокалипсис по-настоящему? Могут ли растительные патогены заражать людей

Сюжет, который преследует научную фантастику десятилетиями: люди заражаются растительными патогенами, что вызывает болезни, смерть или состояние, подобное зомби. Но есть ли в этой идее хоть доля правды? Могут ли растительные микробы действительно перекинуться на человека?

Короткий тревожный ответ — да, рассказали эксперты Live Science, но это невероятно редко.

Растительные патогены — это вирусы, бактерии, грибки или другие микроорганизмы, которые вызывают заболевания растений, обычно инфицируя клетки, размножаясь, распространяясь внутри и питаясь растительными тканями. Это может вызывать гибель клеток, увядание, странные наросты и обесцвечивание; нарушать способность растений к фотосинтезу; замедлять их рост и, в конечном счёте, убивать их. По оценкам, грибки вызывают около 85% всех растительных заболеваний.

Многое из того, что мы знаем о функционировании человеческого тела, делает маловероятным, что эти патогены могут также вторгнуться в наш организм. «Крайне редко патоген переходит от растения к человеку или наоборот, потому что наше биологическое устройство принципиально разное», — рассказала Live Science по электронной почте доктор Сома Датта, врач и медицинский микробиолог из Apollo Multispeciality Hospitals в Калькутте, Индия.

Растительные патогены эволюционировали, чтобы прорывать толстые жёсткие стенки из целлюлозы или гемицеллюлозы внутри растений. Напротив, человеческие клетки защищены липидными мембранами, которые выстланы рецепторными белками, способными инициировать иммунный ответ. У растительных патогенов обычно нет инструментов, чтобы прорваться через эти мембраны, объяснила Датта.

Кроме того, для большинства растительных грибков и бактерий, которые обычно выживают при температурах до 25°C, наша гораздо более высокая средняя температура тела является некомфортно жаркой. «Человеческое тело — это, по сути, печь, — сказала Датта. — Жара денатурирует их белки и не даёт им вызвать инфекцию».

Смертоносные патогены

Но есть исключения. В 2023 году Датта и её коллега Уджвайин Рэй, консультант-микробиолог в Apollo Multispeciality Hospitals в Калькутте, опубликовали отчёт о случае пациента, у которого развился постоянный кашель и боль в горле, ему было трудно глотать, он не ел, и, казалось, не было никакой причины. Когда врачи обследовали его, они обнаружили гнойный абсцесс, развившийся рядом с его трахеей. Анализ выявил споры Chondrostereum purpureum — грибка, вызывающего свинцовую болезнь (серебристый блеск листьев) у растений.

Исследователи обнаружили, что 61-летний пациент был микологом растений — человеком, изучающим взаимосвязи между грибками и растениями. «Годами его профессиональная работа была связана с прямым интенсивным контактом с гниющей древесиной, грибами и различными растительными грибками. Это обеспечило чёткий путь для вдыхания спор», — объяснила Датта. Она и её коллега выдвинули гипотезу, что спорам каким-то образом удалось «спрятаться от фагоцитоза или противостоять ему» — ключевой фазы иммунного ответа человека — что позволило им создать колонию и распространиться. Но для Датты эта грибковая инфекция остаётся загадкой, потому что, несмотря на то, что это грибок прохладной погоды, ему удалось выжить при более высоких температурах человеческого тела.

Курс противогрибковых таблеток помог пациенту полностью выздороветь. Но так бывает не всегда; в редких случаях, когда растительные патогены переходят на человека, они обычно поражают людей с ослабленной иммунной системой, что может привести к смерти. Многие из этих патогенов процветают в тёплых, влажных, стабильных условиях, и они были обнаружены в катетерах и дыхательном оборудовании в больницах — именно так уязвимые пациенты могут подвергаться заражению.

Например, бактерия Pantoea agglomerans вызывает заболевания у ряда продовольственных культур — риса, кукурузы и сорго — и если она попадает в кровоток человека, это может быть смертельно. Другой тип бактерий, Burkholderia, вызывает гниль лука и риса, и исследования задокументировали случаи, когда этот микроб заражал пациентов с муковисцидозом, вызывая пневмонию, заражение крови и смерть. Исследование нескольких штаммов B. cepacica показало, что микроорганизмы могут преодолевать защитные реснички и слизь, выстилающие дыхательные пути, и проникать в лёгкие и распространяться внутри них.

Другая бактерия, Pseudomonas aeruginosa, вызывает мягкую гниль у таких растений, как салат и картофель. Но она также была обнаружена в больницах, где передавалась пациентам с ослабленным иммунитетом — с тяжёлыми ожоговыми ранами, раком или СПИДом — вызывая инфекции их мочевыводящих путей, крови и лёгких.

Растительные вирусы

Считается, что растительные вирусы не представляют опасности для человека из-за уникальных механизмов, которые они используют для заражения растений, но учёные обнаружили некоторые убедительные намёки на то, что мы можем быть уязвимы для вызываемых ими заболеваний. В 2014 году Филипп Кольсон, профессор медицинской вирусологии Университета Экс-Марсель во Франции, углубился в странный случай вируса мягкой пятнистости перца — очень заразного растительного патогена, который вызывает сморщивание растений перца. Перец широко потребляется, поэтому Кольсон и его коллеги изучили образцы стула более 400 человек и обнаружили РНК вируса.

Люди, у которых в стуле был вирус, с гораздо большей вероятностью имели симптомы заболевания. «Нам удалось найти корреляцию между присутствием этого вируса в стуле человека и симптомами лихорадки и зуда кожи», — рассказал Кольсон Live Science. Хотя они и не показали определённой причинно-следственной связи (симптомы могли быть вызваны чем-то другим в пище), «это заставило нас задуматься, может ли быть взаимодействие с нашим организмом и может ли он быть патогенным в некоторых случаях», — сказал он.

Исследование также показало, что стул пострадавших пациентов содержал антитела, специфичные к вирусу перца. Способность вируса выдерживать человеческий кишечник говорит о его высокой устойчивости; на самом деле вирус мягкой пятнистости перца настолько силён, что его рассматривали для использования в качестве индикатора фекального загрязнения воды человеком.

Кольсона также интригует вирус табачной мозаики, который оставляет характерный рисунок на листьях табака, вызывая сморщивание, влияя на их способность к фотосинтезу и замедляя их рост. Поразительно, но предыдущие исследования этого вируса «изучали людей с раком лёгких и обнаруживали вирус в их биопсиях», — сказал Кольсон. Собственное исследование Кольсона обнаружило вирус табачной мозаики в нескольких марках сигарет и в слюне людей, которые их курили. Это ставит предварительные вопросы о том, может ли вирус проникать в человеческое тело через сигареты и, возможно, играть роль в связанных с курением раковых заболеваниях, сказал Кольсон.

Пока что исследования перехода вирусных растительных патогенов к человеку ограничены, и центральная загадка заключается в том, как они могли бы заражать людей, если бы это произошло. Растительные вирусы обычно проникают в растительные клетки через отверстие в целлюлозной стенке, тогда как вирусы человека должны взаимодействовать с серией рецепторов вокруг клетки, прежде чем они смогут проникнуть внутрь, объяснил Кольсон. Тем не менее, важные последствия потенциального заражения человека растительными вирусами заставляют его «быть вполне уверенным, что эта область будет расширяться в ближайшем будущем».

Проведённые до сих пор исследования показывают, что крайне необычно для любых растительных заболеваний — грибковых, бактериальных или вирусных — серьёзно или смертельно развиваться у людей, у которых уже нет серьёзно ослабленной иммунной системы. Переходы «чрезвычайно редки», отмечает Датта, но она считает, что наша меняющаяся планета означает, что растительные патогены заслуживают постоянного внимания и исследований.

Что нас ждёт в будущем?

Самый тревожный аспект этой проблемы связан с изменением климата. Датта подчёркивает: «Самый значительный барьер человеческого тела — это температура, и этот барьер разрушается климатическими изменениями и глобальным потеплением». По мере повышения глобальных температур растительные патогены могут находить способы адаптироваться к более тёплым условиям, что позволит им выживать в наших телах.

Представьте себе сценарий, который уже начинает проявляться в лабораторных экспериментах:

• Грибок, который отлично рос при 20°C, после сотен поколений в условиях теплового стресса приобретает устойчивость к 30-35°C. Это уже не фантастика — так эволюционируют многие микроорганизмы.

• Некоторые бактерии, такие как Burkholderia, уже демонстрируют способность «обманывать» иммунную систему человека, притворяясь безвредными комменсалами, а затем внезапно переходя к агрессии.

• Вирусы, подобные вирусу мягкой пятнистости перца, выделенному Кольсоном, настолько стабильны, что могут проходить через желудочно-кишечный тракт практически нетронутыми. Что, если мутация позволит им не просто проходить транзитом, а активно проникать в эпителиальные клетки кишечника?

Скрытая угроза в больницах

Уже сейчас растительные патогены находят путь в медицинские учреждения. Pseudomonas aeruginosa — классический пример «оппортуниста». Для здорового человека он безвреден. Но для пациента в реанимации с катетером или на ИВЛ он становится смертельной угрозой. Антибиотикорезистентные штаммы этой бактерии — настоящий бич современных больниц. И она же вызывает гниль салата и картофеля. Получается, что салат из супермаркета и пациент в палате интенсивной терапии могут быть связаны невидимой микробной нитью.

Растительные вирусы и рак: пока только гипотеза

Связь между вирусом табачной мозаики и раком лёгких у курильщиков — это пока лишь гипотеза, требующая проверки. Но она заставляет задуматься. Известно, что некоторые вирусы животных (например, вирус папилломы человека) вызывают рак. Что если растительные вирусы, постоянно попадающие в организм с пищей или через курение, способны не напрямую вызывать онкологию, а создавать хроническое воспаление, которое повышает риск мутаций? Это поле практически не исследовано.

Эволюционная гонка

«Конечный вывод относительно переходов от растений к человеку — это эволюционирующая бдительность, — говорит Датта. — Хотя биологические барьеры между растительными и животными клетками остаются очень сильными и нелегко преодолимыми, случай заражения Chondrostereum purpureum служит жизненно важным напоминанием о том, что „редко“ не означает „невозможно“».

Мы не стоим на пороге «зомби-апокалипсиса» от плесени. Но мы стоим на пороге нового понимания: барьеры между царствами живой природы (растения, грибы, животные) не абсолютны. Изменение климата, интенсивное сельское хозяйство, глобальная торговля и медицинские процедуры (катетеры, трансплантация, химиотерапия) создают новые «мосты» для этих микроорганизмов. Растительные патогены, которых мы привыкли считать безобидными для человека, могут оказаться скрытыми врагами в мире, который становится теплее и взаимосвязаннее с каждым днём. Следить за ними — не паранойя, а необходимость. Ведь следующее исключение из правила может оказаться не таким уж редким.