«Когда нападают зомби: математическое моделирование вспышки зомби-инфекции», — так называется статья, опубликованная в журнале Infectious Disease Modelling Research Progress. Зомби определяются авторами как «ожившие человеческие трупы, питающиеся человеческой плотью». Используя системы дифференциальных уравнений и набор общих представлений о зомби, почерпнутых из современной культуры (из книг, фильмов и компьютерных игр), авторы показывают, что в случае вспышки зомби-инфекции невозможно равновесие: сосуществование людей и зомби на протяжении длительного времени. Либо мы их уничтожим, либо они нас: наступит зомби-апокалипсис и конец цивилизации.«Когда нападают зомби: математическое моделирование вспышки зомби-инфекции», — так называется статья, опубликованная в журнале Infectious Disease Modelling Research Progress [1]. Зомби определяются авторами как «ожившие человеческие трупы, питающиеся человеческой плотью» [2]. Используя системы дифференциальных уравнений и набор общих представлений о зомби, почерпнутых из современной культуры (из книг, фильмов и компьютерных игр), авторы показывают, что в случае вспышки зомби-инфекции невозможно равновесие: сосуществование людей и зомби на протяжении длительного времени. Либо мы их уничтожим, либо они нас: наступит зомби-апокалипсис и конец цивилизации.

Причем для выживания человечеству необходимо уничтожить всех зомби как можно быстрее. Строгий карантин, скорее всего, не поможет. Некоторые люди смогут выжить и сосуществовать с зомби, только если вовремя будет найдено лекарство от зомби-инфекции. Авторы пишут, что хотя рассмотренные ими сценарии имеют крайне малое отношение к реальности, их работа демонстрирует гибкость методов математического моделирования эпидемиологических процессов. Утверждается, что разработанные модели могут быть применены для описания более реалистичных вспышек инфекций.

Я давно искал повод поговорить о зомби. Я люблю фантастику, особенно, сюжет которой пытаются сделать максимально правдоподобным, максимально пропитанным современными научными представлениями. В этой статье я предлагаю рассмотреть вопрос о том, как выглядит правдоподобный зомби и правдоподобный зомби-апокалипсис. Но сначала нам потребуется небольшой экскурс о разнообразии биологических паразитов.

Вольбахии — группа паразитических бактерий, которые инфицируют, прежде всего, насекомых [3]. Передаются вольбахии через женские (но не мужские) половые клетки из поколения в поколение. Поэтому, чтобы эффективно размножаться вольбахии используют следующие стратегии модификации своих хозяев:
— инфицированные самцы умирают на ранних этапах развития, оставляя больше ресурсов для развития инфицированных самок;
— инфицированные самцы могут развиваться по женскому типу, становясь либо настоящими самками, либо бесплодными самками;
— инфицированные самки могут вырабатывать способность к партеногенезу — размножению без помощи самцов;
— инфицированные самцы не могут оплодотворять самок, которые не были инфицированы данным штаммом вольбахии.

Вольбахии — это не просто паразиты, а паразиты, которые могут менять пол своих хозяев, влиять на их репродуктивные функции и поведение [3].

Другой пример паразита, способного влиять на поведение живых организмов — ланцетовидная двуустка (Dicrocoelium dendriticum). Этот плоский червь за свой жизненный цикл сменяет трех хозяев: улитку, муравья и копытное животное, например овцу. Попав внутрь муравья, личинка ланцетовидной двуустки находит путь в его нервную систему. Инфицированный муравей днем ведет себя нормально, а ночью взбирается на высокую травинку и цепляется за нее своими челюстями. В таком положении муравья с высокой вероятностью съест овца или корова— конечный хозяин паразита.

Третий пример — токсоплазма. Это простейшее, способное паразитировать на большинстве теплокровных животных, включая человека. Но основным хозяином токсоплазмы являются кошки. Тем не менее, около трети населения Земли сегодня инфицированы токсоплазмой [4]. Сырое мясо, не соблюдение гигиены при уходе за кошками — основные источники заражения. Как правило, токсоплазмоз не имеет выраженных симптомов, безвреден и протекает незаметно, но у людей с сильно ослабленным иммунитетом (как при СПИДе) могут возникать тяжелые осложнения, например воспаления мозга.

Латентный токсоплазмоз связывают с возможным повышенным риском суицидального поведения у людей [5], хотя до конца не ясно, действительно ли существует между этими двумя явлениями причинно-следственная связь. Но на грызунах зависимость между заражением токсоплазмой и изменением поведения показана. Токсоплазма меняет инфицированных мышей таким образом, чтобы они легче становились добычей кошек и распространяли инфекцию [6]. Обычно мыши избегают мест, которые пахнут кошкой, негативно реагируют на запах кошачьей мочи. Инфицированные же мыши частично утрачивают это отторжение, а также больше времени проводят в движении, находясь там, где их могут поймать.

В следующем примере речь не пойдет о паразите, меняющем поведение. Ему и не надо этого делать: это паразит тасманийских дьяволов — животных очень агрессивных, в популяции которых кровопролитные схватки между особями — дело обыденное. Удивительно, что у этих существ обнаружена раковая опухоль, которая часто образуется на морде и может передаваться через укусы [7]. Напомню, что раковые опухоли возникают из нормальных клеток организма, в которых происходят мутации, приводящие к их неконтролируемому делению. Эпидемия рака, которая поразила чуть ли не 80% популяции этого вида, по-видимому, возникла в результате ряда мутаций в швановской клетке одной самки тасманийского дьявола [7].

Швановские клетки — это вспомогательные клетки нервной ткани, клетки, которые в норме формируют электроизолирующую оболочку вокруг отростков нервных клеток (аксонов). Последний в списке, но не последний по тяжести последствий заражения, — вирус бешенства. Опасный вирус, который может передаваться при укусах, проникать в нервные волокна периферической нервной системы и ползти по ним в течение нескольких месяцев, пока не доползет до центральной нервной системы. Если профилактические меры не приняты вовремя, летальный исход практически неизбежен. Человек с бешенством, как правило, боится воды, испытывает приступы боли, ярости, неконтролируемого возбуждения, депрессии, его могут преследовать мании и сонливость, пока он не впадет в кому. Кроме того, вирус может передаваться от одного вида животных другому, например от собаки к человеку.

Итак, мы знаем, что паразитами могут быть вирусы, бактерии, черви, простейшие и даже собственные, «съехавшие с катушек генетической программы» клетки организма. Мы знаем, что паразиты могут проникать в мозг и влиять на поведение хозяев. Более того, они могут передаваться от одного вида к другому, в том числе при укусах, делать инфицированные организмы как пассивными, так и агрессивными, приводить к смерти хозяина или же не делать ничего: дремать, оставаясь незамеченными. Некоторые паразиты могут оказывать постоянное влияние на поведение хозяина или могут активироваться в определенных условиях, как, например, в случае ланцетовидной двуустки.

Мне кажется, что настал момент, когда я готов предложить свою концепцию реалистичного зомби-апокалипсиса.

Девочке Маше было десять лет, когда она подобрала на улице пушистого голодного котенка, который жалобно мяукал, и принесла его домой, тайком от родителей, чтобы покормить. Это было проявлением искренней человеческой доброты, всё реже встречающейся в наши дни. Маша не знала, что внутри этого маленького котенка, внутри его черепа, таилось, выжидая правильного момента, нечто, с чем не сталкивался еще ни один человек. Нечто неблагодарное и чрезвычайно опасное. Маша достала из холодильника кусочек колбасы. «На, киса-киса! На! Возьми!» — пролепетала она, протягивая еду котенку. Котенок понюхал колбасу, мяукнул и внезапно вцепился зубами в руку девочки. Маша вскрикнула, а котенок вскочил на подоконник и растворился в свете летнего солнца.

Прошло две недели, прежде чем родители начали замечать странное в поведении дочери. По ночам Машу мучили кошмары, днем она была необычайно тихой, молчаливой, неподвижной. Казалось, что Маша скалится, когда на нее никто не смотрит. Потом у Маши поднялась температура. Когда заботливая мать подошла к постели, чтобы укрыть дочь одеялом, Маша схватила ее за руку и укусила. Перепуганные родители вызвали «скорую», и Машу отправили на обследование в больницу.

В больнице девочка вела себя тихо, смотрела по сторонам пустым взглядом, иногда приходила в себя, но ненадолго. Она была жива, но она уже не была Машей. В ее детском мозге сидел новый вид паразита. Она была его хозяином, но настоящим хозяином был он. Его история была тривиальной. Всё началось с обычных кошек. Предки паразита жили в этих четвероногих существах многие поколения, их численность насчитывала миллионы. Иногда кошки царапали друг друга, дрались и кусались. Тогда эволюция сделала первый маленький шаг: часть паразитов переместилась из нервной системы, где они уже приспособились выживать, к слюнным железам. И стали передаваться через укусы. Укусы доставались, прежде всего, драчливым голодным бездомным кошкам и котам. Но иногда и безобидным кошкам, ставшим жертвами нападения.

Вскоре был сделан следующий шаг эволюции: даже спокойную кошку можно сделать агрессивной, достаточно правильно подействовать на ее мозг. Короткие и редкие приступы агрессии не вызывали подозрений у людей. Никто не замечал, что милые кошечки внезапно становились агрессивными, нападали на сородичей, а потом снова становились спокойными и ласковыми. Спокойными, чтобы их покормили, подобрали с улицы, пожалели. Некоторые кошки попадали в дома, иногда в домах уже были другие кошки или коты, которые становились новыми жертвами инфекции. Адаптации паразита шли одна за другой: когда в доме не оставалось неинфицированных кошек, инфицированные кошки бежали на улицу. При виде человека — прижимались к нему, требуя заботы и крова. Наиболее привлекательными для кошек, ставшими хозяевами паразита, становились люди, от которых пахло другими кошками. Оставался последний шаг: атаковать самого человека.

Однажды мама Маши не смогла навестить дочь в больнице, отец пришел один. Он не стал рассказывать дочери, что ее мать покусала соседей, и поэтому ее забрали в полицию для разъяснений обстоятельств. Разумеется, это была лишь временная мера, ведь никто серьезно не пострадал. О начавшейся эпидемии никто не подозревал.

Самые страшные зомби — те, которые почти неотличимы от здоровых людей. Ты не ждешь от них подвоха, заботишься о них, подставляя себя под удар. Один укус, и через некоторые время ты лишаешься разума. Не полностью, а лишь слегка тупеешь, время от времени становишься агрессивным и лезешь кусаться. Таких зомби не будут убивать, против них не санкционируют экстренные меры по уничтожению из самых правильных гуманистических соображений, ведь, на первый взгляд, это всё еще люди. А значит, как показывают эпидемиологические модели, зомби победят, причем победят довольно быстро.

Возможно, не все покусанные станут инфицированными. Людей на Земле миллиарды, кто-то устойчив к паразиту, кто-то не очень. Но эволюция паразита не стоит на месте. Возможно, более сильные и частые укусы справятся с теми, кого не взял один маленький укус. Возможно, тех, кто устойчив к инфекции, можно съесть, особенно если все остальные инфицированы, а еды становится мало. Думаю, что ход эволюции может пойти в таком направлении. Поедание людей, которых можно инфицировать, скорее всего, не войдет в практику, но откусывание кусочков — вполне возможно.

Обычно в фильмах, чтобы убить зомби, им нужно отрезать или пробить голову. Я полагаю, что реалистичные зомби умирают от всего, что убило бы человека. Голод, жажда, нож в сердце, потеря крови нехватка кислорода в результате ранения в легкие — всё это должно убивать зомби. Можно представить, что в голодающем зомби активируются процессы автофагии, он начинает потихоньку переваривать свои собственные клетки и за счет этого живет чуть дольше, чем обычные люди без еды, слабея и утрачивая внешнюю привлекательность.

Возможно, зомби под действием паразита научатся не чувствовать боль. Боль — это механизм, защищающий тело хозяина от дальнейших повреждений. Здоровье хозяина не столь важно, как распространение инфекции любой ценой. Если смерть хозяина необходима для заражения новой особи, его смерть оправдана. В фильмах часто показывают, как хромой зомби уверенно преследует добычу, ковыляя на сломанных конечностях и игнорируя гниющую инфицированную руку. Это представляется вполне реалистичным. В некоторых фильмах, вроде «Ходячие мертвецы», инфицированные люди становятся зомби после смерти. Например после огнестрельного ранения в сердце. Это не правдоподобно. Едва ли паразит может оживить мертвого человека.

В фильмах зомби, как правило, не убивают друг друга. Нужно признать, что это имеет определенный эволюционный смысл. Пример с вольбахиями показывает, что инфицированные и неинфицированные насекомые могут, хоть и не очень точно, отличать друг друга и калибровать свое поведение соответствующим образом. Полагаю, что и инфицированные люди смогут как-то различать своих от чужих по каким-то внешним признакам. Но едва ли зомби можно обмануть: слегка укусить на всякий случай они могут и своих, в этом не будет вреда.

Я не встречал в фильмах указаний на наличие полового размножения у зомби. Паразиту легче размножаться укусами на ранних этапах эпидемии, но и утрата репродуктивной функции едва ли даст дополнительное преимущество. Когда станет некого кусать, зомби придется искать другие способы размножения. Например, создавая новых людей вполне традиционным путем, которые будут инфицированы либо от рождения, либо будут заражены вскоре после.
Когда не зараженных людей не останется, возможны два сценария, которые друг друга не исключают. Первый -возможны войны между разными образовавшимся штаммами паразита, межвидовая конкуренция, которая проявится как война между их хозяевами. У тебя не те паразиты? Получай! Может быть и такой сценарий — гармоничная жизнь паразитов с порабощенными людьми. Люди живут, не зная, что они зомби, разводят кошечек, которых они очень любят, но не могут толком объяснить почему. И Боже упаси того, кто скажет, что кошечки не священны. Ничего не напоминает?

Список источников:
1. P. Munz, I. Hudea, J. Imad and R.J. Smith. When zombies attack!: mathematical modeling of an outbreak of zombie infection pp. 133-150 Infectious Disease Modelling Research Progress.
2. Brooks, Max, 2003 The Zombie Survival Guide — Complete Protection from the Living Dead, Three Rivers Press, pp. 2-23. 2009.
3. Wiwatanaratanabutr I, Allan S, Linthicum K, Kittayapong P. J Am Mosq Control Assoc. 2010 Sep; 26(3): 265-73. Strain-specific differences in mating, oviposition, and host-seeking behavior between Wolbachia-infected and uninfected Aedes albopictus.
4. Montoya JG, Liesenfeld O. Lancet. 2004 Jun 12;363(9425):1965-76. Toxoplasmosis.
5. Marianne G. Pedersen, Preben Bo Mortensen; Bent Norgaard-Pedersen; Teodor T. Postolache. Toxoplasma gondii Infection and Self-directed Violence in Mothers. Jama Psychiatry Nov 2012, Vol 69, No. 11 .
6. Folia Parasitol (Praha). 2010 Jun; 57(2): 95-104. Toxoplasma gondii-altered host behaviour: clues as to mechanism of action. Webster JP, McConkey GA.
7. Bostanci, A. (2005). «A Devil of a Disease». Science 307 (5712): 1035.

Автор:
Александр Панчин
Троицкий вариант