Секвениран е геномът на бактерията, причинила епидемия от антракс в СССР

Някои го наричат „биологичният Чернобил”. На 2 април 1979 от съоръжение за биологични оръжия в съветския град Свердловск, по грешка били изпуснати спори на антракс във външната среда. Носен от бавен вятър, облакът се разнесъл на югоизток, оставяйки след себе си 50-километрова следа от болест и смърт сред хора и животни. Най-малко 66 души изгубили живота си, което прави този случай най-смъртоносната епидемия от респираторен антракс в историята на човечеството.

Днес, 37 години по-късно, учените са успели да изолират ДНК на патогена от телата на две жертви и да сглобят целия му геном. Проучването отговаря на един от многото оставащи въпроси за програмата за секретно биологично оръжие на СССР, като показва, че учените не са направили антраксния щам по-резистентен на антибиотици или ваксини. Ако го бяха сторили, то съветстките биологични оръжия щяха да бъдат още по-смъртоносни.

„Това е съвсем обикновен щам. Но това не означава, че не е бил опасен. Изолиран е от хора, които е убил.”

Matthew Meselson, Harvard University

Проучването може да се окаже полезно, ако биотерористите решат да използват антракса. „То ни осигурява молекулярен отпечатък” – казва Roland Grunow, експерт по антракс от Института Робърт Кох в Берлин, който не участва в изследването. „Ако този щам отново се появи, ще разпознаем, че това е именно онзи, който е бил произвеждан в огромни количества в Свердловск.”


РЕКЛАМА:

***

Антраксът, причинен от бактерията Bacillus anthracis, обикновено убива малко на брой хора в световен мащаб, но е изключително подходящ за bacillus_anthracisбиологично оръжие. Това е така, защото бактерията образува спори: миниатюрни капсули, предназначени за оцеляване на вида, които могат да останат в спящо състояние в почвата в продължение на много години. Спорите могат да бъдат използвани за оръжие и разпръсквани с трилиони под формата на невидим аерозол, без миризма. След като се настанят в белия дроб на човека, те могат да причинят много тежка инфекция, която убива 90% от заразените, ако те не се лекуват с необходимите антибиотици.

Ако например се освободи над пълен спортен стадион или в центъра на голям град, десетки хиляди души ще бъдат изложени на спорите, а много от тях ще се разболеят преди властите да са разбрали какво се е случило. Едно изследване, проведено през 2006, сочи, че освобождаването само на 1 килограм антраксни спори във Вашингтон ще бъде достатъчно, за да инфектира между 4000 и 50 000 души. Ако няма достатъчно количество антибиотик или микроорганизмите са резистентни, хиляди може да загинат.

Протест срещу Аум Шинрикьо в Япония. Public Domain
Протест срещу Аум Шинрикьо в Япония. Public Domain

Антраксът е любимо оръжие и на биотерористите. През юни 1993 членове на японската секта „Аум Шинрикьо“ („Учение на истината“ или „Алеф”) разпръснали бактерията от сграда в Токио; за щастие допуснали грешка, като използвали щам, който не заразява хора. Скоро след атаките от 11 септември, 2001 в Ню Йорк, бактерията беше изпратена по пощата под формата на прах до няколко политици и журналисти; 22 от тях се заразиха, а 5 починаха.

По време на Студената война САЩ, Великобритания и СССР имаха програми за биологично оръжие. Конвенцията за биологичните оръжия, влязла в сила през 1975, трябваше да прекрати това, но в СССР нелегалната програма продължи да произвежда антраксни спори и още няколко биологични агента.

Въпросите за епидемията в Свердловск – днешен Екатеринбург и част от Русия – остават. В началото Съветският съюз хвърли вината върху заразено месо от епидемия сред животните. През 1992, когато президент беше Борис Елцин, екип, ръководен от молекулярния биолог Matthew Meselson от Харвард, посети засегнатата територия, за да разследва случая. В статия, публикувана през 1994 в Science, те заключават, че географският модел на разпространение на епидемията ясно показва, че тя е причинена от аерозол, който е бил изпуснат от военно-биологичната лаборатория Свердловск-19 в секретното военно градче №19. „Разваленото месо не се придвижва по права линия с дължина 50 километра, но вятърът може да направи това” – казва Meselson, чиято съпруга и колега от екипа – Jeanne Guillemin, е написала книга за разследването. Много други проблеми, като това как точно е изпуснат облакът от спори, остават неразгадани.

За да наредят още няколко парченца от пъзела, специалистът по антракс Paul Keim от Университета на Северна Аризона, Flagstaff и колеги, решили да секвенират генома на Banthracis от две проби, взети от жертви на епидемията. Руски патолози, които работели по случая по време на самата епидемия, взели пробите и по-късни го споделили с Meselson по време на пътуването му до СССР. Тъканта била фиксирана във формалин и парафинирана и ДНК на бактериите била разградена в голяма степен. Въпреки всичко, учените успели да сглобят цялата последователност и да я сравнят със стотици други изолати на антракс.

Спори на антраксния бацил, наблюдавани под сканиращ електронен микроскоп. Public Domain
Спори на антраксния бацил, наблюдавани под сканиращ електронен микроскоп. Public Domain

Екипът не открил доказателства, че съветските инженери са се опитали да култивират щам, който е резистентен към лекарства или ваксини, нито че са изменили генетично бактерията по какъвто и да било начин. „Той е много сходен с други щамове, които са били използвани от СССР и Китай за ваксинация” – казва Keim.

„Това е съвсем обикновен щам” – съгласява се Meselson. Според статията щамът от Свердловск „е взет от околната среда и използван за каквото и да са правили там”. „Но това не означава, че не е бил опасен. Изолиран е от хора, които е убил” – казва Meselson.

Според него не е неуместно да подозираме, че съветските учени биха се опитали да създадат суперщам. „Със сигурност можеха да го направят резистентен към пеницилин” – такива щамове съществуват дори в природата. А след 1979, все пак други учени са модифицирали Banthracis така, че да бъде резистентен към антибиотици и към някои ваксини.

Най-изненадващо е колко малко промени има в генома, казва Keim. Само 13 базови двойки са различни между щама от Свердловск и вероятния му предшественик. Banthracis се изменя много бавно; по време на дългите години, които прекарва заровен в земята под формата на спора, еволюцията му на практика е задържана. Но тя се ускорява при отглеждането на поколение, след поколение в лабораторията. Очевидно учените от Свердловск са предотвратили това. Keim казва: „Мисля, че те са били педантични в поддържането на големи запаси от спори и са избягвали продължителния растеж на бактериите в лабораторията.”

Русия официално се съгласи (отново) да прекрати програмата си за биологично оръжие през 1992. Но остават съмнения дали страната наистина е сторила това, а анализатори по сигурността изказват опасения, че съветските биологични оръжия може да са попаднали в грешните ръце. Изследването на Keim ще позволи на учените да разберат дали възникнала (в бъдеще) епидемия от антракс е резултат от използването на остатъци от съветското биологично оръжие или източникът на заразата е друг, казва Grunow. „Ако този щам отново се появи някъде по света, несъмнено ще можем да го идентифицираме.”


Европейска нощ на учените 2022 г.: