Что происходит, когда мы передаем животным наши болезни?

Когда ученые размышляют о том, как микробы переходят от одного вида-хозяина к другому, они обычно концентрируются на случаях передачи патогенов от животных к людям. Но передача патогенов может происходить в обе стороны. По всей видимости, люди "поделились" вирусом SARS-CoV-2, который вызывает COVID-19, с популяциями оленей, норок, с гориллами, живущими в неволе, домашними кошками и собаками и многими другими видами. Передача инфекций от человека животным получило название "spillback" ("обратный поток", "обратное распространение"). И такая передача инфекций может иметь серьезные последствия как для диких животных, так и для всего человечества.

Из всех случаев передачи заболеваний от людей к животным лучше всего изучены ситуации с вирусными инфекциями. Например, во время пандемии свиного гриппа в 2009 году, вызванной вирусом H1N1, много различных животных – включая свиней и хорьков – заразились от человека. (А еще мы, скорее всего, передали свиньям грипп во время пандемии 1918 года, которая тоже была вызвана вирусом H1N1, – с тех пор H1N1 продолжает эволюционировать в популяциях свиней по всему миру). Первые случаи передачи вируса H1N1 от человека к свиньям в 2009 году произошли во время сельскохозяйственных ярмарок. Владельцы хорьков тоже заметили случаи заражения своих животных на ранних этапах пандемии. От вируса H1N1 пострадали и дикие животные, живущие в городах. Так, в парках Ванкувера недавно обнаружили скунсов, положительных на H1N1.

Эти задокументированные случаи, скорее всего, являются лишь малой частью того, что происходит каждый год.

Передача бактерий может происходить чаще, чем передача вирусов, и на это есть несколько причин. Бактерии способны размножаться в большем числе видов, поскольку в отличие от вирусов им зачастую не требуются определенные рецепторы в клетках хозяев, которые нужны вирусам. Бактерии могут очень быстро размножаться на поверхности или внутри слизистых оболочек, а также на коже и в кишечном тракте большого количества животных, что облегчает процессы передачи бактерий от человека к животному и от животного к человеку.

Но, поскольку бактерии гораздо чаще вирусов просто "живут колониями" на теле хозяина – то есть они размножаются, но далеко не всегда вызывают болезнь, – случаи передачи бактерий от человека к животным намного проще не заметить.

Многочисленные исследования выявили в популяциях животных бактерию Mycobacterium tuberculosis, вызывающую туберкулез. О слонах, зараженных туберкулезом, известно еще с древних времен – вполне возможно, Mycobacterium tuberculosis уже давно кочует туда-сюда между слонами и людьми.

Также возможно, что болезнь Хансена (проказа) в свое время передалась от человека броненосцам. Сегодня же люди могут заразиться проказой, охотясь на этих млекопитающих и употребляя их мясо в пищу. Этот процесс является иллюстрацией вторичной передачи, когда люди заражаются заболеванием, которым они же сами изначально и наградили животных.

Когда патогенные микробы размножаются в организмах различных животных, их эволюционная траектория различается в зависимости от вида-хозяина. Это угрожает появлением новых штаммов, которые при повторной передаче от животного к человеку смогут уклоняться от иммунной системы.

Рассмотрим случай золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) – бактерии, вызывающей целый спектр недугов, от легких кожных заболеваний до тяжелой, устойчивой к антибиотикам пневмонии. У Staphylococcus aureus может быть множество хозяев. Эта бактерия размножается в организмах млекопитающих – от дельфинов до горных козлов, – а также встречается у многих видов рыб и птиц. Как и в случае с проказой и броненосцами, множество исследований с применением технологий секвенирования генома подтвердили, что Staphylococcus aureus много раз передавался от человека к животным и обратно. Но в этом сюжете с передачей есть один неприятный поворот: продолжая эволюционировать, эта бактерия вырабатывает устойчивость к антибиотикам в организмах животных. Когда она возвращается к человеку при вторичной передаче, лечить ее становится гораздо тяжелее.

Похожим образом человеческий штамм бактерии E. Coli мог пройти такой же цикл "передач" между домашними животными и их хозяевами. Штамм, характеризующийся высокой резистентностью к антибиотикам, который часто встречается в больницах и называется O25:H4-ST131, был выявлен во время общеевропейского исследования домашних питомцев, страдавших от инфекций мочевыводящих путей, раневых инфекций или диареи.

Кроме того, возможно, мы уже наблюдаем вторичную передачу SARS-CoV-2. Хотя многие ученые утверждают, что источником штамма омикрон, который появился в конце 2021 года, был пациент с ослабленным иммунитетом и хронической инфекцией, некоторые мутации омикрона уже встречались ранее в ответвлениях коронавируса, которые были обнаружены в организмах грызунов. Возможно, популяции грызунов, таких как городские крысы, заразились человеческим вирусом через сточные воды, что позволило вирусу развиться в штамм омикрон и вернуться обратно в человеческую популяцию после контакта человека с крысами.

Инфекции, передающиеся от человека животным, могут нанести ущерб уязвимым популяциям диких животных. Недавнее исследование описывает возможный сценарий, в котором животное, которому передается инфекция от человека, не становится хорошим переносчиком, а превращается в "тупикового" хозяина, да еще и с высоким уровнем смертности. Попадание инфекции в такие популяции может привести к катастрофическим последствиям и даже поставить целые виды на грань исчезновения.

В 2009 году ученые, которые наблюдали в Центральной Африке за горными гориллами, находящимися под угрозой исчезновения, обнаружили, что в их популяции распространился метапневмовирус человека (hMPV). HMPV — это респираторный вирус, который вызывает у людей заболевание, похожее на грипп. Ученые обнаружили похожие симптомы у группы горных горилл в охраняемом парке Руанды. В конечном итоге в образцах тканей, взятых у умершей гориллы, исследователи нашли пресловутый hMPV. Хотя до сих пор неизвестно, как гориллы заразились метапневмовирусом человека, обнаруженный у них штамм hMPV совпадал со штаммом, выявленным у жителей Южной Африки (экотуризм – привычное явление в парке, где обитают гориллы). В 2008 году у шимпанзе из Кот-д’Ивуара, умерших от респираторных инфекций, тоже обнаружили штаммы hMPV и респираторно-синцитиального вируса человека (HRSV).

Позже ученые подробно изучили проблему передачи вирусов от человека животным внутри африканских популяций человекообразных обезьян. Оказалось, что инфекции, которые люди передали приматам, могут привести к ужасающим последствиям для популяций последних. Ученые рекомендуют туристам, приезжающим в близлежащие районы, держаться от обезьян подальше, носить маски, а также прививаться от самых разных заболеваний. К сожалению, никто не знает, будет ли этих мер предосторожности достаточно, чтобы защитить популяции приматов.

Грибы и паразиты тоже могут "перепрыгивать" от людей к животным. Однако, поскольку эти патогены как правило менее смертоносны, нежели вирусы и бактерии, – и в силу этого часто не так хорошо изучены в человеческой популяции, – случаев их передачи от человека животным было зафиксировано гораздо меньше.

Особенно сложно отследить распространение паразитов. У них сложный жизненный цикл, и это снижает вероятность их передачи от одного вида другому. Многие паразиты постоянно присутствуют в окружающей среде, поэтому и не всегда ясно, действительно ли источником инфекции являются именно люди. Однако на основании косвенных доказательств все же было зафиксировано несколько случаев передачи паразитов. По мнению ученых, люди передали паразита Giardia duodenalis (паразита, который вызывает диарею и боли в животе) красным колобусам в национальном парке Кибале, находящемся на западе Уганды. Выяснилось, что паразиты, обнаруженные у людей и колобусов, оказались схожими на молекулярном уровне и что в деревнях поблизости от национального парка распространенность Giardia duodenalis среди людей была чрезвычайно высокой.

Что касается грибов, патогенный гриб Candida albicans вызывает у людей разные болезни, в том числе вагинальные инфекции, заболевания мочевыводящих путей, кожи и полости рта. Результаты одного исследования показали, что, хотя человеческие типы Candida albicans у диких животных встречаются редко, они все же они встречаются. Авторы статьи выдвинули гипотезу, что дикие животные могут заражаться этими паразитами через окружающую среду, которая кишит "продуктами деятельности человека", такими как подгузники и остатки еды. Человеческие штаммы Candida albicans также были обнаружены у домашних животных.

Выявление случаев передачи патогенов от человека к животным – это зачастую вопрос финансирования и удачи. Передача болезней от животных человеку как правило выявляется либо во время рутинных мероприятий по осуществлению эпидемиологического контроля – когда новые занесенные в человеческую популяцию патогены попадают в поле зрения специалистов и изучаются, – либо когда это становится причиной эпидемий и пандемий, как было с ВИЧ, SARS-CoV-1, SARS-CoV-2, вирусом Эбола и так далее. Однако в настоящее время действует очень мало программ, цель которых заключается в отслеживании человеческих патогенов в популяциях животных. Именно поэтому эпизоды передачи от человека животным легко пропустить.

Инфекции, передающиеся от человека животным, чаще всего обнаруживаются у животных, которые постоянно находятся у нас на виду. Речь о наших питомцах и домашнем скоте, о животных, живущих в неволе, и о тех видах, которые находятся под угрозой исчезновения и потому требуют непрерывного наблюдения. Собственно, как раз эти животные постоянно контактируют с человеком, поэтому именно они чаще всего и заражаются нашими микробами.

Более того, достаточно трудно собрать убедительные доказательства факта передачи инфекции от человека животным. Факт обнаружения у животных патогена, свойственного человеку, вроде бы указывает на передачу этого патогена от нашего вида другим популяциям. Но учитывая, что многие патогены остаются неизменными в окружающей среде, человек и животное могут даже не быть в тесном контакте перед тем, как произойдет передача патогена. Даже если молекулярные типы патогенов совпадают, это нельзя считать доказательством направления передачи, то есть нельзя с уверенностью сказать, имела ли место передача от человека к животному или наоборот. И люди, и животные вполне могли заразиться от неизвестного третьего источника.

Если мы хотим свести болезни к минимуму, нам необходимо лучше изучить те организмы, которые обитают в наших общих экосистемах. Хотя наш основной фокус внимания по вполне понятным причинам сосредоточен на людях, такая позиция может в конечном итоге дорого обойтись и нашему виду, и тем, кто делит с нами планету.