Сэр Ronald Ross: учёный, открывший жизненный цикл паразита малярии у комаров (1902)

Информационная карта Нобеля

• Год награды: 1902
• Область: Физиология или медицина
• Обоснование награды: За его работу над малярией, в которой он показал, как она попадает в организм, тем самым заложив основу для успешных исследований этой болезни и методов борьбы с ней.
• Родился: 13 мая 1857 г., Алмора, Индия
• Умер: 16 сентября 1932, Лондон, Англия
• Национальность: Британец
• Учреждение: Ливерпульская школа тропической медицины

Жизнь и образование

Сэр Ronald Ross родился в Алморе в Британской Индии 13 мая 1857 года. Его отец, генерал сэр Кэмпбелл Клей Грант Росс, был офицером Индийской имперской армии шотландского происхождения. Его мать, Матильда Шарлотта Элдертон, была дочерью лондонского юриста. Проведя первые годы жизни на Северо-Западной границе Индии, в возрасте восьми лет он был отправлен в Англию, где учился в пансионах.

Первая страсть молодого Росса была не медицина, а искусство и литература. Он любил живопись, писал стихи и музыку; он обратился к медицинским исследованиям по настоянию отца. В 1874 году он поступил в Медицинский колледж при больнице Святого Варфоломея в Лондоне. По его собственным словам, Росс был довольно неохотным студентом в первые годы обучения медицине. Он провалил первый экзамен, но сдал второй и получил диплом в 1879 году. В том же году он также был принят в члены Королевского хирургического колледжа Англии.

В 1881 году Росс вступил в Индийскую медицинскую службу и служил во многих местах, включая Мадрас, Бирму и Андаманские острова. В первые годы пребывания в Индии он сам стал свидетелем того, насколько широко распространён и разрушителен малярия. Однако в то время он ещё не проявлял серьёзного интереса к исследованиям малярии; большую часть своего времени он посвятил написанию стихов и решению математических задач.

В 1888 году он вернулся в Англию, получил диплом по общественному здравоохранению и обучался микробиологии. В этот период он встретил Патрика Мэнсона, встреча с которым коренным образом изменила его жизнь. Мэнсон доказал, что паразит филярии передается через комаров, и предположил, что малярийный паразит может распространяться аналогичным способом. Эта гипотеза глубоко впечатлила Росса.

Научная работа

Серьёзное увлечение Рональда Росса исследованиями малярии началось с его переписки 1894 года с Патриком Мэнсоном. Мэнсон подробно объяснил ему гипотезу о передаче малярии комарами и побудил провести систематические эксперименты. Когда Росс вернулся в Индию в 1895 году, он был решительно настроен разгадать жизненный цикл малярийного паразита у комаров.

Росс столкнулся с большими трудностями на ранних этапах своей работы. Его места службы в Индии часто менялись, лабораторные условия были крайне примитивными, а микроскоп не соответствовал требованиям. Кроме того, он не знал, какой вид комаров является переносчиком малярии, поэтому ему пришлось исследовать все виды. В течение первых двух лет он работал с комарами родов Culex и Aedes, но не добился результатов.

Подход Росса был прост, но требовал терпения. Он кормил комаров кровью пациентов с малярией, а затем разбирал этих комаров через определённые промежутки времени в поисках паразита. Он изучал сотни комаров по одному под микроскопом, работая часами в душной жаре Индии при плохом освещении.

20 августа 1897 года стало одним из самых важных дней в жизни Росса и в истории науки. В этот день Росс обнаружил ооцисты (цисты) паразита малярии в стенке желудка комара вида Анофелес — коричневого анофелеса, который несколько дней назад питался кровью больного малярией. Росс с энтузиазмом сообщил Мэнсону об этом открытии и ежегодно отмечал эту дату. Теперь 20 августа отмечается как Всемирный день борьбы с комарами.

Открытие, которое привело к Нобелевской премии

После первоначального открытия 20 августа 1897 года Росс активизировал свою работу. Однако ему было сложно продолжать эксперименты с человеческой малярией из-за трудностей с поиском добровольцев, а его военные обязанности часто требовали переездов. На этом этапе он принял стратегическое решение и переключился на модель птичьей малярии.

В 1898 году, работая над малярией птиц (Plasmodium relictum) в Калькутте, Россу удалось установить полный жизненный цикл паразита у комаров. Он показал, что спорозоиты накапливаются в слюнных железах инфицированных комаров и передаются хозяину при укусе комара. Это открытие стало последним и наиболее важным звеном в цикле передачи малярии.

Следование открытию Росса шаг за шагом является идеальным примером научного метода на практике. Сначала он кормил комаров вида Culex кровью инфицированных птиц. Затем, поддерживая этих комаров в живых в течение нескольких дней, он прослеживал под микроскопом миграцию паразита из пищеварительного тракта в слюнные железы. Наконец, позволяя кусать здоровых птиц комарам, у которых слюнные железы теперь содержали спороциды, он показал, что происходит передача и что птицы развивают малярию.

Эта работа полностью раскрыла механизм передачи малярии. Паразит плазмодия попадает в человеческую кровь в виде спорозоитов при укусе инфицированной комариной мошки вида Anopheles. После размножения в клетках печени он проникает в красные кровяные тельца, где завершает свое бесполое размножение. Когда комар поглощает инфицированную кровь, он проглатывает половые формы паразита (гаметоциты). Оплодотворение происходит в желудке комара; оокинет пробивает стенку желудка, образуя ооцисту, а зрелые спорозоиды мигрируют в слюнные железы.

Открытия Росса имели революционное значение для общественного здравоохранения. Доказательство того, что малярия передается комарами, позволило разработать совершенно новые стратегии борьбы с этим заболеванием. Меры, такие как осушение болот, устранение мест размножения комаров и контроль их популяций, стали основой мер по борьбе с малярией. Росс также активно работал над практическим применением этих знаний и сыграл первопроходческую роль в разработке программ по контролю за комарами.

Пока Росс работал над этой проблемой, итальянский исследователь Джованни Баттиста Грасси независимо пришел к аналогичным выводам. Грасси доказал с помощью прямых экспериментов на людях, что малярия передается людям через комаров вида Anopheles. Это привело к ожесточенному спору о приоритете между двумя учеными. В итоге Нобелевский комитет присудил премию только Россу, что до сих пор обсуждается как одна из дискуссионных тем в истории науки.

Премия и последующее

В 1902 году Нобелевская премия по физиологии или медицине была присуждена Рональду Россу за его успешное раскрытие механизма проникновения паразита малярии в организм. Росс принял Нобелевскую премию с большой гордостью. В своей нобелевской лекции он подчеркнул практические последствия своего открытия и объяснил значение борьбы с комарами в борьбе против малярии.

После получения Нобелевской премии Росс продолжил свою работу профессором в Ливерской школе тропической медицины. Он консультировал по вопросам разработки и внедрения программ борьбы с малярией по всему миру. Он внес вклад в проведение кампаний по борьбе с комарами в таких странах, как Сьерра-Леоне, Маврикий, Греция и Кипр.

Помимо научной работы Росс также занимался новаторской деятельностью в области математического моделирования. Он попытался математически смоделировать эпидемиологию малярии и заложил основы эпидемиологического моделирования. Подход, известный как модель Росса—Макдональда, до сих пор используется в математическом анализе распространения инфекционных заболеваний.

Росс никогда не терял своей литературной стороны; он продолжал писать стихи на протяжении всей жизни и опубликовал множество сборников. В 1911 году его назначили в Королевскую больницу, а в 1926 году он стал директором Института Росса, названного его именем. Он умер в Лондоне в 1932 году.

Наследие и влияние сегодня

Открытие Рональда Росса стало основой для борьбы с малярией. Идентификация комаров как переносчиков болезни открыла путь для борьбы не только с малярией, но и с другими заболеваниями, передаваемыми комарами, такими как желтая лихорадка, денге и вирус Зика. Концепция контроля за переносчиками возникла благодаря работе Росса.

Сегодня малярия остается одной из самых серьезных проблем здравоохранения в мире. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно регистрируется около 250 миллионов случаев малярии, и более 600 000 человек умирают от нее. Подавляющее большинство жертв — дети в странах Африки к югу от Сахары. Более чем через 125 лет после открытия Росса борьба с малярией продолжается.

Современный контроль малярии основан на стратегиях борьбы с переносчиками, основы которых были заложены Россом. Обработанные инсектицидами москитные сетки, внутридомовая обработка инсектицидами и контроль личинок являются ключевыми инструментами вмешательства в регионах, где малярия эндемична. RTS,S (Москирикс), первая вакцина против малярии, одобренная Всемирной организацией здравоохранения в 2021 году, направлена на спороцоиты паразита — современное медицинское отражение механизма передачи, описанного Россом.

Работа Росса в области эпидемиологического моделирования сегодня является одним из основных элементов эпидемиологии инфекционных заболеваний. Модели SIR и анализы динамики передачи, используемые во время пандемии COVID-19, являются продолжением традиции математической эпидемиологии, заложенной Россом столетие назад.

Малоизвестные факты

• До того как начать медицинскую практику, Росс хотел стать художником и поэтом. Он опубликовал множество сборников стихов за свою жизнь и также был известен своей литературной работой.
• 20 августа 1897 года, в день своего открытия, он отпраздновал это событие, написав стихотворение, в котором эмоционально описал свой успех в исследованиях комаров.
• Его переписка с Патриком Мэнсоном документирует одну из самых плодотворных отношений наставника и ученика в истории науки; Мэнсон постоянно направлял Росса и указывал ему правильное направление.
• Спор о приоритете с его итальянским соперником Джованни Баттистой Грасси продолжался до конца жизни Росса. Росс обвинял Грасси в краже результатов своих исследований, в то время как Грасси требовал признания своих собственных независимых достижений.
• Росс завершил свои исследования малярии в чрезвычайно сложных условиях Индии, имея недостаточное оборудование и часто несмотря на препятствия со стороны своих военных начальников.
• Его математические способности были настолько сильными, что его работы в области эпидемиологического моделирования также публиковались в журналах по чистой математике.
• После получения Нобелевской премии Росс столкнулся с финансовыми трудностями и написал открытые письма с требованием к британскому правительству обеспечить более материальное признание его заслуг.