2021 год объявлен Годом науки и технологий. В его тематическом календаре май посвящен обеспечению безопасности: новым вызовам и угрозам. С ученым Биологического института ТГУ, сотрудником Федерального исследовательского центра фундаментальной и трансляционной медицины и Каспийского природоохранного центра Александром Жигалиным мы обсуждаем проблему биобезопасности, которая сейчас стоит перед человечеством особенно остро. В интервью Александр рассказал о том, как возникают современные биологические угрозы и можно ли с помощью IT-технологий предсказывать новые риски.
Тонкости формулировок
– Александр, в последнее время одним из самых глобальных вызовов для человечества стали биологические угрозы. В связи с этим много говорят и пишут о важности обеспечения биобезопасности. Что это такое и насколько реально снизить риски появления новых биологических угроз?
– Нужно сказать, что довольно долго про биобезопасность никто особенно не говорил. Обсуждались только отдельные ее аспекты, такие как эпидемиология, карантинные мероприятия, связанные с ввозом и вывозом животных и растений и так далее. При этом проблема биобезопасности стоит перед людьми, начиная с момента их появления на Земле, ведь человек всегда находится в контакте с природой, поэтому существуют риски, как со стороны природы по отношению к человеку, так и наоборот. В наше время, когда люди расселились по всей планете и даже вышли за ее пределы в космос, риски многократно возрастают.
Углубленно обсуждать вопросы биобезопасности начали приблизительно с середины ХХ века, при этом какого-то четкого определения, какие аспекты включает в себя эта проблема, не было. Каждый понимал это в меру своей сферы деятельности. Например, биобезопасность трактуют как меры предотвращения инфицирования людей при работе с патогенами. Кто-то считает, что биобезопасность – это предотвращение заражения человека при контакте с домашними и дикими животными. Версий великое множество.
Первая официальная трактовка с юридической точки зрения появилась в Картахенском протоколе, который был дополнением к Конвенции о биологическом разнообразии. Протокол составлен в 2000 году, в 2003-м его должны были ратифицировать в странах, которые его подписали, – это все государства за исключением США.
В Картахенском протоколе биобезопасность определяется как предотвращение крупномасштабной потери биологической целостности с упором на экологию и на здоровье человека. Довольно обширное понятие, но очевидно, что биобезопасность затрагивает интересы не только человека, но и биосферы.
Долгое время это было общепринятым определением, но сейчас появились новые технологии, в частности, генная инженерия, синтетическая биология, о которой очень много говорят. Она направлена на то, чтобы человек мог сам синтезировать новые биосистемы, в том числе микроорганизмы, такими, как ему выгодно. Есть риск того, что этот организм попадет в окружающую среду и начнется то самое нарушение целостности экосистем. Поэтому определение биобезопасности теперь требуется расширить с учетом новых реалий.
– Что по поводу биобезопасности говорит ВОЗ?
– ВОЗ и FAO (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) делают акцент на балансе между развитием сельского хозяйства и сохранением окружающей среды. FAO совместно с ВОЗ разработали небольшой документ, посвященный биобезопасности.
В нем выделены несколько секторов, и в каждом из них есть свои определения рисков. Например, первый блок посвящен безопасности пищевых продуктов. Главные риски здесь – это попадание в пищевые продукты различного рода химикатов, микроорганизмов, которые представляют опасность для потребителя. Другой сектор – это зоонозы, биологические возбудители, которые могут провоцировать различные вспышки заболеваемости у животных и человека. Разработаны отдельные пункты по здоровью животных, растений, фитосанитарному карантину и так далее.
Очень важный пункт в этом документе – инвазивные виды, поскольку уже достаточно давно стало понятно, что если вид меняет границы своего ареала, становится частью новой экосистемы, он может представлять для нее огромную опасность. Один из наглядных примеров – борщевик Сосновского. Это травянистое растение высотой до трех метров, при контакте вызывающее сильные, долго не заживающие ожоги. В 1950–1960-е годы его выращивали на силос. Позже выяснилось, что как кормовая культура борщевик не представляет ценности, его перестали сажать, но растение начало распространяться без помощи человека, и в некоторых регионах это вышло из-под контроля. Сейчас он активно распространяется на Алтае. В Томской области тоже есть, пока, к счастью, в меньшем количестве.
Биофакторы и биориски
– Александр, получается, что уже несколько десятилетий человек формулирует, что такое биобезопасность, разрабатывает некие правила, но при этом люди оказались совершенно не готовы к появлению нового вида коронавируса. Как вы считаете, почему?
– Действительно, несмотря на то, что вроде бы у всех присутствует понимание, что биобезопасность крайне важна, пандемия COVID-19 показала, что не только отдельные страны, но человечество в целом довольно безалаберно относятся к вопросам биобезопасности. Исследования проводятся не на должном уровне, нет надлежащего контроля со стороны как отдельных стран, так и международного сообщества за различными исследованиями, за сельским хозяйством, за разработками генных инженеров и так далее. В конечном счете это привело к тому, что в ряде стран в прошлом году появились свои законы о биобезопасности, Россия – не исключение.
В российском законе, принятом в декабре 2020 года, существуют разного рода определения. В формулировке наших законодателей «биобезопасность – это состояние защищенности населения и окружающей среды от воздействия опасных биологических факторов, при котором обеспечивается допустимый уровень биологического риска». Здесь два основных термина: первый – это биофакторы, которые в данном случае являются событиями, условиями, свойствами и так далее. Биологический фактор – это что-то связанное с живой природой, что представляет угрозу для человека или окружающей среды. Второй термин – биологический риск, то есть вероятность того, что тот самый биофактор оказывает негативное воздействие на человека или окружающую среду. Основная цель закона – сохранять биологический риск на достаточно низком уровне. В законе содержится большое количество статей, касающихся разных сфер жизни человека.
– Можно привести пример, каким биологическим угрозам уделено внимание в новом документе и что именно нам угрожает?
– Например, большое внимание уделено антибиотикам и противопаразитарным препаратам. Это связано с тем, что в России многие люди любят сами себе ставить диагноз, назначать лечение, и очень часто это сопровождается приемом антибиотиков. В результате на планете и в нашей стране, даже в отдельно взятых больницах есть свои штаммы бактерий, устойчивых к антибиотикам. То есть вылечить заболевания, вызванные этими штаммами, существующими антибиотиками нельзя.
Не менее абсурдным образом выглядит ситуация с использованием противопаразитарных препаратов. Это я знаю по опыту работы в Роспотребнадзоре. Человек приходит, сдает анализы, ему после исследования образцов говорят, что выявлен тот или иной вид паразитов и нужно обратиться к врачу. Человек к врачу не идет. Он заходит в Гугл, смотрит, что за «зверь» обнаружен, там же читает, чем это теоретически можно лечить. Не разбираясь, как долго пить препарат, в какой дозировке, приходит в аптеку, покупает лекарство и начинает самостоятельно принимать. А чтобы препарат точно сработал и с профилактикой на будущее, человек еще и продлевает самолечение в разы. Получается, что многие опасные микроорганизмы и паразиты впоследствии уничтожению этими препаратами не подлежат.
– Это только российская проблема?
– Это общемировая проблема, которая с каждым годом становится все острее. В Индии, которая является резервуаром многих инфекций и представляет большой интерес с точки зрения эпидемиологии, проводились масштабные исследования, посвященные лекарственной устойчивости микроорганизмов. Ввиду того, что во многих населенных пунктах Индии нет полноценной канализационной системы, очень много отходов из жилых домов и больниц попадает в водоемы, в том числе в их священную реку Ганг. В этих стоках есть и антибиотики, а в реках – микроорганизмы. Их нахождение в одной среде приводит к возникновению у микробов иммунитета к антибиотикам. Именно в Индии в 2008 году был выявлен ген устойчивости к антибиотикам blaNDM-1, который согласно недавним результатам исследований уже добрался до Арктики. Предположительно его «доставили» птицы.
Заражение такими микроорганизмами практически лишает человека шансов на полное излечение. Для того чтобы справиться с болезнью, необходимо создавать новые препараты, но новые штаммы появляются гораздо быстрее, чем лекарства. Таким образом, за счет бесконтрольного применения препаратов человек создает для себя одну из серьезнейших и труднопреодолимых угроз.
– Александр, какие еще действия человека способны привести к появлению новых биологических рисков?
– Один из путей, который человек уже неоднократно проходил, – это неосторожное внедрение в природу. Это тоже может приводить к появлению новых патогенов или их ускоренному распространению. Например, болезнь Лайма (клещевой боррелиоз), широкое распространение которой началось из Америки, после того, как в пригороде Олд-Лайма стали вырубать леса. Это привело к увеличению численности грызунов, являющихся основным переносчиком клещей в том регионе. Довольно быстро инфекция начала активно распространяться в человеческой популяции. Другой пример – возникновение крупных вспышек лихорадки Эбола. Долгое время ею болели представители небольших африканских племен, которые жили в тропических лесах, вспышки носили локальный характер. После крупномасштабной вырубки этих лесов переносчики вируса стали чаще контактировать с людьми, в том числе в крупных городах.
Думаю, многие знают, что если проводятся работы, связанные с внедрением человека в природу, то нужно быть максимально осторожным. На практике происходит обратное – мало того, что человечество наносит вред окружающей среде, и он возвращается к нам отсутствием чистой воды, почвы, воздуха и так далее, так люди еще и увеличивают риск появления возбудителей, с которыми в какой-то момент они могут не справиться.
Может ли спасти IT?
– Очевидно, что противостоять биологическим угрозам можно только за счет получения фундаментальных знаний об этих угрозах. Человечество ждет спасения и защиты от ученых. Что нужно, чтобы прогнозировать пандемии заранее?
– Решать такие глобальные проблемы можно только за счет системного подхода. Нужно выявить аспекты, которые затрагивают проблему биобезопасности, как это сделала ВОЗ. Наладить систему мониторинга, которая будет проводить сбор и анализ данных, и уже на основе этих результатов разрабатывать рекомендации. Без накопления данных никакие серьезные выводы и объективные прогнозы невозможны. Мониторинг позволяет своевременно фиксировать многие важные события, например появление новых патогенов, включение в очаги инфекций новых переносчиков, изменение границ их распространения и так далее.
Многие эффективные подходы уже созданы. В советские годы в стране хорошо была налажена работа служб, задачей которых было недопущение эпидемий. Существовала сеть институтов и противочумных станций, которые выполняли одни и те же работы из года в год, предоставляли четкую отчетность, она поступала в центральные НИИ, где ее анализировали. Благодаря этому удалось остановить либо сузить распространение многих патогенов, например возбудителей малярии и чумы. Активно создавались вакцины, которые эффективны и сейчас. Но случился развал, страна перешла на новую систему, которая оказалась неэффективной. Спустя полгода после начала нынешней пандемии глава Роспотребнадзора заявила, что разработана новая стратегия развития структуры. Может быть, это будет плюсом, положительным опытом, который наша страна вынесет из этой сложной ситуации.
Если говорить о применении IT-инструментов, то, на мой взгляд, молодым и не очень молодым ученым просто необходимо осваивать информационные технологии. На основе многолетних наблюдений, используя нейросети, различные технологии анализа больших данных, можно строить самые разные прогнозы. Предвидеть, как будет развиваться ситуация при тех или иных обстоятельствах.
Но осваивать такие технологии самостоятельно ученые вряд ли смогут. Разбираться без помощи специалистов с такими инструментами получается только на начальном этапе, но для того, чтобы двигаться дальше, например, осваивать разные подходы в анализе big data, приходится приобретать специальные курсы. Это требует финансовых вложений, причем немалых. Поэтому было бы здорово, если бы университеты и институты способствовали наращиваю таких IT-компетенций у ученых.
И еще следует упомянуть об одном важном инструменте, без которого решение проблемы биобезопасности просто невозможно – это просвещение. Сейчас в плане распространения информации творится что-то невообразимое. Люди, которые являются некомпетентными, но при этом чрезвычайно публичными, транслируют абсурдные вещи, в том числе про коронавирус. Например, они отрицают сам факт существования коронавируса и говорят о том, что прививка – это попытка чипирования людей. Несмотря на то, что это ересь, эти люди пагубно влияют на очень большую аудиторию, в первую очередь, на слабопросвещенные группы. Поэтому просвещение населения – задача государственной важности, в которую должны включиться все: политики, общественные деятели, СМИ и, безусловно, сами ученые.
Александр Жигалин – доцент БИ ТГУ, один из немногих в РФ экспертов, занимающихся изучением летучих мышей. Сфера научных интересов: фаунистика, экология, эпидемиология. В 2016-2019 гг. ученый совмещал работу в ТГУ и Центре гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора по Томской области, где занимался исследованием животных на наличие у них возбудителей инфекций, опасных для животных и человека, и составлением прогнозов заболеваемости. С 2020 г. совмещает работу в ТГУ, Федеральном научном центре фундаментальной и трансляционной медицины и Каспийском природоохранном центре.