Ханс Кристиан Грам: скромный человек, стоящий за методом окрашивания

Ханс Кристиан Грам (Hans Christian Gram) изобрел один из самых значимых диагностических тестов в истории медицины, а затем, в статье, анонсирующей его, преуменьшил значение своего открытия. Он писал: «Я опубликовал этот метод, хотя осознаю, что он пока очень несовершенен». Сто сорок лет спустя врачи по всему миру все еще используют его в неизменном виде, прежде чем решить, какой антибиотик назначить.

Учеба в Копенгагене: наука и право

Грам родился 13 сентября 1853 года в Копенгагене, Дания, в семье Фредерика Теркеля Юлиуса Грама (Frederik Terkel Julius Gram), профессора юриспруденции, и Луизы Кристианы Рулунд (Louise Christiane Roulund). Он рано проявил склонность к естественным наукам, а не к области своего отца, получив степень бакалавра в Метрополитен-школе Копенгагена в 1871 году, а затем работая ассистентом у зоолога Япетуса Стенструпа (Japetus Steenstrup), что дало ему раннюю практическую базу в ботанике, фармакологии и микроскопии — именно то сочетание навыков, которое потребовалось для его последующего открытия. Он поступил в медицинскую школу в 1878 году, провел несколько лет в путешествиях и обучении по всей Европе и получил медицинскую степень в Копенгагенском университете в 1883 году. По пути он уже проявил исследовательские способности, выиграв золотую медаль в 1882 году за работу о красных кровяных тельцах у пациентов с хлоротической анемией.

Открытие, сделанное во время работы над чужой проблемой

Прорыв произошел почти как побочный продукт других исследований. В 1884 году, работая в Берлине вместе с патологоанатомом Карлом Фридлендером (Carl Friedländer), Грам пытался улучшить микроскопическую визуализацию бактерий в легочной ткани пациентов с пневмонией. Он нанес краситель кристаллический фиолетовый (генцианвиолет) на бактериальные образцы, зафиксировал цвет раствором йода, а затем промыл препарат спиртом — и заметил, что некоторые бактерии упорно удерживали фиолетовый краситель после промывки спиртом, в то время как другие полностью теряли его и нуждались в выявлении розовым контрастным красителем, сафранином. Это простое, почти случайное наблюдение обнажило фундаментальный структурный раскол в бактериальном царстве: то, что впоследствии стали называть грамположительными организмами, с толстыми клеточными стенками, удерживающими краситель, и грамотрицательными организмами, с более тонкими стенками, которые его высвобождают.

Развитие идей Эрлиха и объяснение разделения

Грам не изобрел окрашивание анилиновыми красителями на пустом месте; он опирался на методы, которые немецкий врач Пауль Эрлих (Paul Ehrlich) уже разработал для окрашивания тканей и бактерий генцианвиолетом, и более поздние свидетельства отдают ему должное за открытое признание Эрлиха в качестве пионера этого фундаментального метода, в то время как он претендовал лишь на специфическую последовательность — кристаллический фиолетовый, затем йод, затем промывка спиртом — как на свой собственный вклад, пришедший через эмпирические испытания в лаборатории Фридлендера, а не через какую-либо теорию строения бактерий. Причина, по которой его последовательность работала, не была понята на протяжении большей части следующего столетия: грамположительные организмы имеют толстую внешнюю стенку из пептидогликана, которая обезвоживается при промывке спиртом, закрывая свои поры и запирая комплекс кристаллического фиолетового и йода внутри, в то время как грамотрицательные организмы имеют более тонкий слой пептидогликана, завернутый во внешнюю липидную мембрану, которую спирт растворяет, высвобождая фиолетовый краситель и позволяя клетке поглотить розовый контрастный краситель. Грам не имел доступа к этому объяснению, и, судя по всему, он не считал различие, на которое наткнулся, большим достижением — после возвращения в Копенгаген он не стал развивать эту технику дальше, рассматривая ее как один из скромных клинических инструментов, а не как открытие, ради которого стоит строить исследовательскую карьеру.

Тест, разделяющий проблему надвое

Практическая ценность этого различия была мгновенной и долговечной. Столкнувшись с неопознанной бактериальной инфекцией, одна окраска по Граму мгновенно сужает круг подозреваемых примерно вдвое — например, отделяя грамположительные стафилококки от грамотрицательных кишечных палочек — еще до того, как завершится рост одной бактериальной культуры. В эпоху до появления антибиотиков эта классификация дала врачам и исследователям первую надежную структурную карту бактериального мира; когда десятилетия спустя появились антибиотики, тот же самый метод окрашивания стал самым быстрым из доступных руководств по тому, какой класс препаратов, скорее всего, сработает, поскольку грамположительные и грамотрицательные бактерии реагируют по-разному на многие противомикробные средства. Он остается, с неизменными фундаментальными шагами, стандартной практикой в больничных лабораториях по всему миру, ценящейся прежде всего за скорость: окраска по Граму может направить выбор антибиотика за часы или дни до того, как бактериальный посев подтвердит диагноз, хотя он остается гораздо менее специфичным, чем современные методы молекулярного и генетического секвенирования.

Карьера за пределами метода окрашивания

Грам не строил свою карьеру только на этом методе и, по сути, впоследствии отошел от бактериологии. Он вернулся в Копенгаген для медицинской практики, стал профессором фармакологии в Копенгагенском университете в 1891 году, а в 1900 году перешел на полную профессорскую должность по медицине, одновременно работая главным врачом по внутренним болезням в Королевской больнице Фредерика с 1892 по 1923 год. Он возглавлял Датскую комиссию по фармакопее с 1901 по 1921 год и опубликовал четырехтомный труд по клинической фармакотерапии между 1902 и 1909 годами, который стал стандартным текстом для датских врачей, наряду с обширной частной практикой. Он женился на Луизе И. К. Лозе (Louise I. C. Lohse) в 1889 году; она умерла всего одиннадцать лет спустя. Несмотря на его неброский общественный имидж, награды накапливались стабильно: почетное членство в Шведском и Немецком медицинских обществах, почетная медицинская степень университета Кристиании (Осло) в 1912 году, а также датский крест Даннеброг и Золотая медаль за заслуги.

Почему Ханса Кристиана называют гением

Аргумент в пользу его гениальности опирается на одно узкое и чрезвычайно долговечное наблюдение, а не на широкий корпус теоретических работ. Грам не был, по его собственному признанию или по отзывам коллег, необычайно блестящим теоретиком; его скромность по поводу несовершенства метода выглядит искренней, а не притворной, и остаток своей карьеры он провел в основном в клинической медицине и управлении фармакопеей, а не в поисках дальнейших бактериологических прорывов — по многим свидетельствам, он даже не считал, что различие, которое он нашел, стоит дальнейшего исследования после возвращения домой. Судя по всему, он обладал наблюдательным гением — тем самым, который замечает аномалию, которую другие исследователи отбросили бы как техническую ошибку (некоторые бактерии просто не отмывались, как ожидалось), и вместо этого признает, что сама аномалия и есть открытие. Это другой, более узкий тип интеллектуального дара, чем устойчивая теоретическая блестящесть: ближе к Флемингу (Fleming), заметившему плесень, убивающую бактерии, чем к ученому, создающему всеобъемлющую теорию. Честный расчет заключается в том, что Грам сделал ровно одно открытие большой значимости за долгую медицинскую карьеру, в остальном посвященную рутинной клинической практике и администрированию фармакопеи — гений одного, удачно выбранного наблюдения, а не всей жизни, посвященной им.

Наследие

Грам вышел на пенсию в 1923 году и последние годы посвятил изучению истории медицины, что стало подходящим поворотом для человека, чье имя уже навсегда вошло в медицинскую лексику. Он умер 14 ноября 1938 года в Копенгагене в возрасте восьмидесяти пяти лет и был похоронен на городском кладбище Ассистенс (Assistens Cemetery) рядом с Хансом Кристианом Андерсеном (Hans Christian Andersen) и Нильсом Бором (Niels Bohr). Его правнучка, Лоне Грам (Lone Gram), продолжает научную линию семьи, работая микробиологом в Техническом университете Дании. Окрашивание, носящее его имя, до сих пор является первым тестом, проводимым над неопознанным бактериальным образцом в клиниках и больницах по всему миру — редкий случай лабораторной техники девятнадцатого века, которую современная медицина так и не нашла причин заменить.