Мумия, антибиотик тетрациклин и хлеб

Около 20 лет назад Дебора Мартин, исследуя под микроскопом частицу костной ткани мумии нубийца (сейчас на месте Нубии находится Северный Судан), жившего в IV веке до н.э., обнаружила в ней тетрациклин. Даже если бы на этой мумии была найдена пара солнцезащитных очков, это вряд ли вызвало бы такой же эффект. Дело в том, что тетрациклин - это антибиотик, появившийся лишь в 50-х годах нашего столетия.

Сейчас Дебора - профессор антропологии в Хэмпшир-колледже в Амхерсте. Тогда же она, только что закончив Массачусетский университет, проходила практику в госпитале Генри Форда в Детройте. Там она училась снимать с археологических находок тонкие слои костной ткани. Как правило, для таких целей используется самый обычный микроскоп. Будь все как всегда, антибиотик так и остался бы незамеченным, но как раз в тот самый момент простого аппарата под рукой не оказалось, и сотрудник лаборатории предложил Деборе ультрафиолетовый микроскоп.

Под воздействием ультрафиолета (при условии определенной длины волны) тетрациклин светится особенным желто-зеленоватым светом. В лаборатории этот препарат использовали для определения степени сформированности кости. Дело в том, что тетрациклин имеет свойство реагировать с кальцием и фосфором, которые составляют более 80% состава сформировавшейся кости. (Больным принимающим тетрациклин, не рекомендовано пить молоко и принимать содержащие кальций нейтрализаторы кислот, так как это значительно понизит эффективность лекарства). Находясь в организме тетрациклин, реагируя с кальцием, оставляет следы своего пребывания, которые не исчезают с течением времени. В процессе исследований людям, готовившимся к удалению каких-либо костей, непосредственно перед хирургическим вмешательством давали тетрациклин. Те части костной ткани, которые сформировались за это время, могли быть, таким образом, выявлены и измерены.

Когда Дебора вернулась в Массачусетс, то рассказала коллегам о своем открытии. Все были заинтригованы. Ученые начали двигаться одновременно в нескольких направлениях. Необходимо было выяснить, действительно ли это тетрациклин. Если да, то когда и как он попал в организм 1600 лет назад, или же мог быть занесен позже какими-то другими формами жизни, попавшими в уже мумифицированные человеческие останки? Если же древние нубийцы употребляли его вместе с едой или в качестве медикамента, то каково его происхождение?

То, что они действительно имеют дело с тетрациклином, им помог установить химик Джеймс Вут. Он выделил интересовавшее ученых вещество из костной ткани нубийца и выяснил, что оно все еще может уничтожать бактерии. Позднее, Марк Нельсон из фирмы 'Паратек-фармацевтика' установил его точную молекулярную структуру (на самом деле в природе существует целое семейство тетрациклинов). Подтверждение того, что антибиотик попал в организм нубийца при его жизни, дало исследование остеонов - микроскопических составляющих корковой кости (таких как верхние слои костных тканей).

Вследствие физического давления на костную ткань начинается долгий процесс: остеопласты - ячейки костной ткани - ломают небольшое количество костных минералов, заменяющихся другими ячейками - остеобластами. В результате формируются новые остеоны. Остеон полностью минерализуется в течение примерно четырех месяцев. В этом процессе может быть задействован и тетрациклин.

При обследовании костной ткани нубийской мумии обнаружилось, что в минеральных слоях некоторых остеонов содержался тетрациклин, в то же время он присутствовал не во всех слоях Таким обрезом, ткань могла развиваться только при жизни биологического организма. Кроме того, это свидетельствует о том, что во время формирования остеонов тетрациклин поступал в организм время от времени. В большинстве остеонов исследовавшейся мумии антибиотик присутствовал во всех слоях, то есть за те месяцы пока проходил процесс минерализации, тетрациклин продолжал поступать в организм.

Чтобы понять, насколько широко был распространен антибиотик среди древних египтян и нубийцев, сотрудники лаборатории университета Эмори - Кристи Колбахер Дженифер Кук и Кирсти Коллинз проделали кропотливую работу: собрали тысячи образцов остеонов, как с этой старой мумии, так и с 77 других, захороненных примерно в тот же период. Всего в четырех из них не было обнаружено тетрациклина. При этом ни возраст, ни пол ничего не определяли, антибиотик был найден даже в двух из трех исследовавшихся останках грудных детей. В их организм он мог проникнуть только через материнское молоко.

После публикации достигнутых результатов и другие ученые заговорили о тетрациклине в древней Африке. Физик-антрополог Меган Кук, бывшая в то время сотрудницей университета Торонто, и ее коллеги обнаружили антибиотик в останках 25 человек, найденных в оазисе Дахла (Египет римского периода, примерно 400-500 год н. э.). Причем эти люди принимали препарат с 2-3-недельным интервалом. Также недавно поступило сообщение о содержании тетрациклина в мумифицированных останках из Иордании (II в. до н. э. -IV в. н. э.).

Как же антибиотик проник в их организмы? В естественных условиях он обычно вырабатывается стрептомицитами - плесневидными бактериями, как правило, обитающими в почве. Эти, и без того медленно развивающиеся организмы, плохо растут в сырых и кислотных почвах, предпочитая сухую жаркую, нейтрально щелочную среду. Такую, например, как песок.

Сначала предположили, что древние из-за голода вынуждены были есть заплесневелые зерна (флюоресцировать костная ткань начинает даже от 10 граммов антибиотика в день). Теплые и сухие амбары - идеальная среда развития стрептомицитов. Но в хороших для их развития условиях они выделяют довольно немного тетрациклина. Учитывая то количество антибиотика, которое содержалось в останках, это предположение пришлось отбросить. Ключом же к разгадке оказалось пиво.

Эвент Бассет, Маргарет Кит и другие сотрудники, изучив большое количество как античных, так и более поздних текстов пришли к выводу, что в древности существовала тесная связь между выпечкой хлеба и пивоварением. Подтверждение этого факта можно найти даже в египетском изобразительном искусстве. Выпечка хлеба до сих пор важная часть традиционного пивоварения, распространенного на берегах Нила. Пиво, которое пили древние по свидетельству Барри Кемпа, автора книги "Египет - антология цивилизации", значительно отличалось от того, которое так популярно среди наших современников. 'Видимо', - пишет он, - 'это была густая темная жидкость, вовсе не обязательно содержавшая большое количество алкоголя, но очень питательная. Несмотря на достаточно средние вкусовые качества, оно занимало заметное место в рационе людей того времени'.

Археолог из Кембриджского университета Делвин Ймюэл и его коллеги провели серьезное исследование процессов изготовления пива и хлеба Древнем Египте. Предметом их изучения, в частности, были найденные в захоронениях остатки еды (хлеба) и пива. Качество последнего, во многом зависит от сахара, необходимого для ферментации. Сейчас для ускорения всего процесса зерно нагревается и сушится. В результате получается солод, при производстве которого выделяются ферменты, перерабатывающие содержащийся в зернах крахмал в солодовый сахар. После этого солод варится, процеживается, и в него добавляются дрожжи. По традиционному египетскому рецепту для получения естественных дрожжей изготавливается хлебное тесто. В процессе печения на тесте образуется корка, но этот процесс прекращается, когда сердцевина еще не пропеклась. В неготовом еще тесте и растут дрожжи. Потом тесто кусками кладут в солодовый отвар для приготовления пива.

Ученые предположили, что споры стрептомицитов попадали в тесто во время его пребывания на воздухе. Тетрациклин, таким образом, образовывался в период роста дрожжей. Чтобы проверить наше предположение, Дзниэл Попович и Бреннан Познер из университета Эмори провели эксперимент. Сначала они добавили стрептомициты в только что приготовленный хлеб, затем - в смесь хлеба и солодового зерна. В результате второго эксперимента выделилось значительное количество антибиотика.

Итак, ферменты во время пивоварения создали что-то вроде микроклимата, в котором стрептомициты произвели огромное количество тетрациклина. (Надо заметить, что современные фармакологические компании контролируют объем питательных веществ, поступающих к стрептомицитам и побуждающих их выделять большое количество антибиотика).

Выяснив, что древние нубийцы и египтяне принимали тетрациклин в больших количествах, исследователи задались вопросом, обладал ли он лечебными свойствами. В книге "Еда - дар Осириса" Уильям Дж. Дерби и его коллеги приводят археологические, исторические и этнографические свидетельства использования пива в качестве наполнителя клизм, для ухода за полостью рта и других гигиенических промываний. Все это свидетельствует о том, что египтяне давно знали о целебных свойствах этого напитка.

Сегодня тетрациклин можно использовать для лечения воспаления сальных желез и десен. В нем также содержатся ферменты, которые могут быть использованы для лечения и других заболеваний.

Недавно лет назад учеными предпринимались попытки получить искусственные тетрациклины (СНТ), обладавшие бы только этими ферментами и лишенные антибиотических свойств Полученные вещества, как оказалось, могли аффективно воздействовать на межклеточное вещество тканей при их заболеваниях: ревматическом артрите, остеоартрите, пародонтозе и других.

Сейчас многие фармакологи обеспокоены появлением все большего количества устойчивых к воздействию антибиотиков бактерий. А интересно существовала ли такая проблема в древности? Ученые исследовали костные ткани старых экземпляров, чтобы найти следы реакции надкостницы - огрубения, появляющиеся в результате ее заражения. Оказалось, что с течением времени (определяемого возрастом костей) число заражений не увеличилось. Это говорит о том, что, по всей видимости, устойчивые к антибиотикам бактерии за это время не развились. Мы же, 1600 лет спустя, вполне им подвержены и пострадать от них может любой. Что ж, в таком случае, археологи будущего выяснят это по нашей с вами вдетой ткани.