Biološko orožje – priročnik za začetnike

Ideja o rekrutiranju mikroskopsko majhnih živih bitij v vojaške namene se je porodila in deloma uresničila že pred drugo svetovno vojno na daljnem vzhodu. Šele pred nekaj desetletij se je razvedelo, da je tajna skupina japonske vojske (enota 731) pod vodstvom bakteriologa Shira Ishija od leta 1935 naprej razvijala in pripravljala biološko orožje ter ga celo uporabila nad Kitajci ob zasedbi Mandžurije. Z živili, okuženimi z botulinum toksinom, so npr. hranili vojaške ujetnike, nad poseljenimi kraji Kitajske pa so trosili s kugo okužene bolhe in spore bacilov antraksa.

Pospešene raziskave in razvijanje “žive municije” so potekale med in po drugi svetovni vojni povsem legalno v vojaških laboratorijih mnogih držav, vse dokler niso leta 1972 podpisali konvencije (Biological and Toxin Weapons Convention), s katero se je 140 držav, med njimi tudi ZDA, Irak in nekdanja Sovjetska zveza, zavezalo da bodo prenehale razvijati in izdelovati biološko orožje, ter da bodo uničile vse obstoječe, v namene vojskovanja pripravljene, mikroorganizme.ZDA so po ukazu takratnega predsednika leta 1970 uradno ukinile svoj program razvijanja biološkega orožja, tri leta kasneje pa so uničile še celotni arzenal “žive municije”, ki so jo do takrat pridelale. V zapisnikih uničenih mikroorganizmov lahko najdemo mikrobe, ki povzročajo tularemijo, mrzlico Q, venezuelski virus konjskega encefalitisa in še nekateri druge.

Kljub podpisu konvencije, pa večina držav vseeno ni povsem prenehala z raziskavami biološkega orožja¹. V drugi polovici 1970-ih se je začelo obdobje nekontroliranih in skrbno prikritih raziskav, o katerih se javno ni smelo govoriti. Ocenjujejo, da so tako Iračani kljub podpisanemu sporazumu pridelali kar 20.000 litrov spor bakterije Bacillus anthracis in 8.000 litrov spor bakterije Clostridium prefringens. Pri tem pa seveda niso bili edini. Tesno za petami jim je bila nekdanja Sovjetska zveza z nekaj ducati ton pripravljenega virusa črnih koz. Zelo verjetno tudi Američani niso stali križem rok in le opazovali, kako potencialni sovražniki polnijo skladišča tajnih laboratorijev.

Da lahko nek mikroorganizem rekrutiramo kot biološko orožje, mora imeti dokaj specifične lastnosti, takšnih mikroorganizmov pa na srečo ni veliko. Kot primer si oglejmo bakterijo Bacillus anthracis, ki je eno od največkrat omenjenih in najbolj tipičnih bioloških orožij. Kot že samo ime pove, je Bacillus anthracis paličasta bakterija. Posamezne celice se povezujejo v krajše verige. Pomembna lastnost, ki ji daje prednost pred drugimi mikroogranizmi pri pripravi biološkega orožja, je sposobnost tvorbe spor. To so specializirane celične strukture, ki so odporne na neugodne življenjske razmere, kot so izsuševanje, vročina, poleg tega pa so metabolno skoraj neaktivne. Ker spore pri Bacillus anthracis nastanejo znotraj celic, jih imenujemo endospore. In zakaj ta bakterija tvori spore? To si lahko zlahka razložimo, če vemo, da je bacil antrksa talni organizem. V tleh vladajo namreč spremenljive razmere, dejavniki nihajo od enega ekstrema do drugega, pogosto zmanjka tudi hrane. Prav spore omogočijo bakteriji preživetje v neugodnih in spremenljivih razmerah. Spore so lahke, odporne, skratka idealne za razširjanje z aerosolom (v zraku ali v plinih razpršena trdna ali tekoča snov), ravno okužba preko dihal pa se najpogosteje razvije v najbolj nevarno, sistemsko obliko bolezni, ki je skoraj 100 % smrtna.

Običajno je antraks oziroma vranični prisad bolezen predvsem rastlinojedih živali, kot so govedo, ovce, koze, na človeka se prenese preko kože ob stiku z okuženo živaljo oziroma njenimi tkivi in intestinalno z zaužitjem premalo kuhanega mesa. Obe, tako kožna kot intestinalna oblika, sta le redko smrtni. Zdravljenje z antibiotiki je običajno učinkovito, razen v primeru, ko je že prišlo do sepse, razširitve bakterije v krvni obtok. Pred razvojem okužbe se lahko zaščitimo tudi s cepivom. Dejstvo, da obstaja ustrezna preventiva, kot sta cepljenje in antibiotiki, omogoča strani, ki uporablja antraks kot biološko orožje ustrezno zaščito, kar je pomemben dejavnik, ki daje prednost temu bacilu pred drugimi organizmi. In kaj je antraksovo skrivno orožje? Bakterija izloča tri proteine, simptomi bolezni pa so najverjetneje posledica delovanja enega med njimi, takoimenovanega letalnega faktorja. Letalni faktor je protein, ki spodbuja makrofage, podskupino belih krvničk, k izločanju citokinov. Citokini so snovi, ki nadalje delujejo na druge celice človeškega imunskega sistema, kar lahko v končni fazi izzove močan odgovor organizma na invazivne bacile. Dostikrat lahko prav odgovor, ki služi obrambi našega telesa, s preburno reakcijo povzroči večjo škodo kot korist. In morda je tako tudi pri bacilu antraksa. Kot zanimivost omenimo, da je cepivo narejeno na osnovi drugega izmed treh proteinov, protektivnega antigena.

Preden se odločimo za masovno proizvodnjo nekega organizma v take ali drugačne namene, si moramo stvar pogledati tudi z ekonomskega vidika. Željeni mikroorganizem mora biti skromen v svojih zahtevah glede gojenja, pridobiti ga moramo hitro, enostavno, v zadostnih količinah, ki jih v našem primeru določa velikost infektivnega odmerka, in seveda biti mora čimbolj poceni. Bacillus anthracis izpolnjuje tudi slednje zahteve in tako se zdi, da je idealen kandidat za biološko orožje. No, čisto popoln vseeno ni, saj se ne prenaša s človeka na človeka, kar bi omogočilo hitrejše širjenje bolezni.

Takoj za bacilom antraksa je na lestvici “biološkega streliva” virus črnih koz, za katerega so leta 1972 razglasili, da je dokončno izginil z zemeljskega obličja. Cepljenje so v vseh državah ukinili do leta 1980, virus pa shranili le v dveh z visoko stopnjo varnosti zaščitenih laboratorijih. Ker z leti pada imunost tudi pri cepljenem delu populacije, ocenjujejo, da je proti virusu odpornih le še približno 20 % ljudi. Povzročitelj bolezni je virus Variola major iz skupine poxvirusov. Obstajata dve različici virusa, viriole major, ki povzročajo hujšo obliko bolezni z visoko smrtnostjo (20 – 40 %), in viriole minor, ki povzroča milejšo obliko z nizko smrtnostjo le 1 %. Virusni delci so precej veliki, vsebujejo dvojno vijačnico DNK, ki predstavlja virusni genom. Naj spomnimo, da poznamo tudi viruse, katerih genom sestavlja RNK, kot je na primer virus HIV. Virus črnih koz – tako kot večino virusov, ki lahko okužijo človeka in živali – poleg proteinske kapside obdaja tudi lipoproteinska ovojnica, ki je sestavljena iz lipidne membrane celice gostitelja in virusnih proteinov. Človek je edini gostitelj virusa črnih koz. V organizem vstopa preko dihalnih poti, se nato s krvjo raznese do notranjih organov, kasneje pa ponovno vstopi v krvi obtok in se razširi na kožo. Inkubacijska doba je 8-14 dni, prva znaka pa sta vročina in splošna izčrpanost, po dveh do treh dneh se pojavijo še izpuščaji na koži. Smrt ponavadi nastopi v drugem tednu po okužbi. Virus je tako kot bacil antraksa lahko pripraviti v zadostnih količinah, okužba poteče z vdihavanjem aerosola, prenaša se s človeka na človeka, cepivo zagotavlja ustrezno preventivo. Skratka, idealno, morda še bolj kot antraks, a ni čisto tako. Tudi naš drugi kandidat ima pomanjkljivost: težko ga je dobiti! Na začetku smo omenili, da so leta 1972 virus zbrisali z zemeljskega obličja. Shranili so ga le v dveh laboratorijih: v Atlanti (ZDA) in v Kolstovu (Rusija). Po resoluciji sprejeti leta 1996 naj bi virus uničili do konca junija 1999, vendar je bilo uničenje odloženo na leto 2002.

Poleg omenjenih, najbolj ustreznih mikroorganizmov za pripravo biološkega orožja, sta v ožjem izboru še bakterija Clostridium botulinum z botulinum toksinom in Yersinia pestis, povzročiteljica kuge.

Botulinum toksin je eden najmočnejših toksinov, saj deluje v zelo nizkih koncentracijah, tako je letalna doza pri zaužitju 70 mikrogramov, pri inhalaciji pa le 700 nanogramov. Producent botulinum toksina, bakterija Clostridium botulinum, je paličaste oblike, ki ravno tako kot Bacillus anthracis ob neugodnih življenjskih razmerah tvori spore. Za Clostridium botulinum predstavlja že prisotnost manjših količin kisika v okolici nevzdržne pogoje za življenje, zato ga uvrščamo med obligatne anaerobe. Bakterija je v naravi zelo razširjena, najpogosteje jo najdemo v prsti, pa tudi v jezerskih in rečnih sedimentih, človeku pa je nevarna predvsem v obliki premalo toplotno obdelanih konzerv. Botulinum toksin je encim, ki cepi beljakovine (proteaza), za svoje delovanje potrebuje cinkove ione. Toksin vstopa v krvni obtok in se preko njega razširi do motoričnih živcev. Tam cepi in s tem uniči fuzijske proteine, ki omogočajo zlivanje veziklov, napolnjenih z živčnim prenašalcem – acetilholinom, s sinaptično membrano motoričnega živca. S tem prepreči sproščanje prenašalca v sinaptično špranjo. Tako se živčni signal, ki pride po motoričnem nevronu, ne more prenesti na mišico. Posledica tega je paraliza. Smrt v primeru zastrupitve z botulinom toksinom nastopi zaradi paralize, ki preprečuje dihanje in delovanje srca.

Kuga je bolezen, ki je v obliki treh pandemij in več epidemij redčila prebivalstvo vse do konca 19. stoletja. Tretja pandemija, ki se je leta 1855 začela na Kitajskem in se nato razširila na vse kontinente, je samo v Indiji in na Kitajskem pobila več kot 12 milijonov ljudi. Povzročitelj kuge je bakterija Yersinia pestis. Bakterije so kroglastih do paličastih oblik, tako imenovani kokobacili. Bolezen se od glodavcev, predvsem podgan, preko okuženih bolh prenese na človeka. Na ta način okužen človek zboli za bubonsko kugo, milejšo obliko bolezni, ki je smrtna v 75 %. Značilni so otekli limfni vozli, (bubo – otekel limfni vozel). Bolezen se s človeka na človeka prenese preko vdihanih izkašljanih kapljic že okuženih oseb. V tem primeru zbolimo za hujšo, pljučno obliko bolezni, zaradi katere umre več kot 90 % okuženih oseb. Do najhujše oblike pa pride, če bakterije preidejo v krvni obtok. Bakterija proizvaja dva proteina, eden izmed njiju gradi posebno ovojnico, kapsulo, ki obdaja bakterijo. Oba skupaj preprečujeta belim krvničkam, da bi bakterije pojedle (fagocitirale) in nato uničile.

K sreči je tako Clostridium botulinum kot bakterijo Yersinia pestis praktično nemogoče pridobiti v količinah, ki bi omogočale množično okužbo.

Na kratko smo pregledali mikroorganizme, ki so primerni za pripravo “živega streliva”. Verjetno je bil marsikdo presenečen, da je seznam za pripravo biološkega orožja primernih mikroorganizmov dokaj kratek. A nevarnost uporabe biološkega orožja nikakor ni le navidezna. Biološkega orožja ne smemo enačiti ali zamenjevati npr. s kemijskim, katerega učinki so bliže klasičnemu eksplozivnemu orožju. Bistvena značilnost biološkega orožja je, da so mikroorganizmi živa bitja, ki komunicirajo z okolico in njihovega dolgoročnega vpliva ni lahko predvideti. Ko jih enkrat vnesemo v okolje, se lahko kaj hitro zgodi, da se izmuznejo nadzoru in zaživijo po svoje.

O nepredvidljivih posledicah uporabe “živega orožja” priča tudi domnevno prva uporaba biološkega orožja, ki je imela tragične globalne razsežnosti. Leta 1347 so Mongoli med obleganjem genovske trgovske postojanke Kaffe na Krimu ob Črnem morju (sedaj Feodosiya v Ukrajini) čez obrambne zidove metali trupla umrlih za kugo. Genovske ladje so nato prenesle kokobacile kuge (Yersinia pestis) v Evropo in sprožile pandemijo znano kot “Črna smrt”, ki je pobila 20 do 30 milijonov ljudi oz. tretjino takratne Evropske populacije. Kuga se je počasi a neustavljivo širila od vasi do vasi in iz mesta v mesto. Po letu 541, ko se je prva, v pisnih virih omenjena, pandemija kuge razširila iz Egipta na celotno Sredozemlje in v Evropo ter pomorila več kot polovico takratne populacije, je bila to že druga velika epidemija kuge, ki je trajala 130 let in je na ljudeh pustila močne politične, kulturne in religiozne posledice.

Petra Malovrh in Sašo Dolenc: Biološko orožje – priročnik za začetnike
kvarkadabra.net – številka 11 (oktober 2001) 

-