Spis treści

1. Wstęp

2. 1. Śmiercionośne stokrotki

3. 2. Feeria fenoli i flawonoidów

Tytuł oryginału: Most Delicious Poison: The Story of Nature’s Toxins-from Spices to Vices

Przekład: Aleksandra Paszkowska
Opieka redakcyjna: Katarzyna Nawrocka
Redakcja naukowa: Dariusz Kamiński
Redakcja: Aleksandra Adamczewska
Korekta: Dominika Kowalska, Maria Zalasa
Projekt okładki: David Elridge
Adaptacja okładki na potrzeby polskiego wydania: Norbert Młyńczak

Copyright © 2023 by Noah Whiteman. All rights reserved
Copyright for the Polish edition and translation © JK Wydawnictwo, 2024

Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część tej publikacji nie może być powielana ani rozpowszechniana za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych bez uprzedniego wyrażenia zgody przez właściciela praw.

ISBN 978-83-68262-12-4
Wydanie I, Łódź 2024

JK Wydawnictwo
ul. Krokusowa 3
92-101 Łódź
tel. 42 676 49 69
www.wydawnictwofeeria.pl

Wersję elektroniczną przygotowano w systemie Zecer

Shane’owi

Wstęp

Głębie naszych lodówek, spiżarni, apteczek i ogrodów skrywają śmiercionośny sekret. Wystarczy z bliska przyjrzeć się ziarnku kawy, płatkowi chili, makówce, strzępkom pleśni Penicillium, liściowi naparstnicy, grzybkowi halucynogennemu, szczytowi konopi indyjskiej, nasionu gałki muszkatołowej czy komórce drożdży piwnych, aby odnaleźć w nich dawkę trucizny.

Substancje chemiczne zawarte w tych wytworach natury nie stoją z boku, ale uczestniczą w rozgrywającej się w przyrodzie wojnie, a my zaprzęgliśmy je do własnych celów, nic o tej wojnie nie wiedząc. Korzystamy z toksycznych związków, aby dobrze zacząć dzień (kofeina), pobudzić kubki smakowe (kapsaicyna), dojść do siebie po operacji (morfina), zwalczyć infekcję (penicylina), wyleczyć arytmię (digoksyna), otworzyć umysł (psylocybina), uspokoić skołatane nerwy (kannabinol), podkręcić smak potraw i napojów (mirystycyna) i uatrakcyjnić swoje życie towarzyskie (etanol).

Można by pomyśleć, że nazywanie tych substancji truciznami czy toksynami to przesada. Przecież w zwykle stosowanych dawkach – szczyptach, pigułkach, szklankach – wręcz poprawiają zdrowie i samopoczucie. Ale w większych ilościach mogą nam pośrednio lub bezpośrednio zaszkodzić, co potwierdzi każdy, kto kiedykolwiek miał kaca. Jak napisał szesnastowieczny szwajcarski lekarz Paracelsus, tylko dawka czyni truciznę[1].

Maksyma Paracelsusa jest raczej zbyt ogólna, żeby dało się ją wykorzystać w praktyce – ale może właśnie o ogólność mu chodziło. Truciznę czy toksynę trudno zdefiniować, a owa niejednoznaczność będzie stanowiła część tej opowieści. (W książce posługuję się pojęciami trucizny i toksyny wymiennie, ponieważ ich znaczenia w dużej mierze się pokrywają). W niewłaściwej dawce nawet tlen może okazać się toksyczny[2]. Nie nazywamy go jednak toksyną i mamy ku temu powody: rośliny i inne organizmy wyposażone w chloroplasty nie wytwarzają tlenu w celu wyrządzenia szkody jakimkolwiek stworzeniom. Gaz ten jest po prostu produktem ubocznym fotosyntezy, czyli procesu zamiany dwutlenku węgla i wody w cukier.

Związki chemiczne, które nazywam toksynami czy truciznami, są natomiast bronią używaną przez wszystkie organizmy w zmaganiach o przetrwanie i reprodukcję podczas procesu, który Karol Darwin określił mianem „walki w przyrodzie”[3]. Walka ta odbywa się między innymi za pośrednictwem interakcji zachodzących wśród organizmów, na przykład między drapieżnikiem a ofiarą czy rośliną a owadem zapylającym. Darwin zastanawiał się, jak w toku koewolucji dochodziło do tych interakcji: „Jak zajmujące jest spoglądać na gęsto zarośnięte wybrzeże pokryte roślinami należącymi do różnych gatunków, ze śpiewającym ptactwem w gąszczach, z krążącymi w powietrzu owadami, z drążącymi mokrą glebę robakami i patrząc na te wszystkie tak dziwnie zbudowane formy, tak różne i w tak złożony sposób od siebie zależne, pomyśleć, że powstały one wskutek praw wciąż jeszcze wokół nas działających”[4].

Jedno z praw przyrody sformułowanych przez Darwina dotyczy ewolucji gatunków drogą doboru naturalnego. Mechanizm ten polega na tworzeniu się dziedzicznych różnic pomiędzy osobnikami, co z czasem zwiększa ich szanse przetrwania bądź zdolności rozrodcze. Dzięki temu typowi ewolucji powstają nowe przystosowania. Sam Darwin koncentrował się na cechach widocznych gołym okiem, takich jak różne kształty dziobów zięb żyjących na wyspach Galapagos, nazwanych potem ziębami Darwina. Dziś wiemy, że w toku ewolucji, zwłaszcza wskutek koewolucji różnych gatunków, w organizmach żywych pojawiły się rozmaite substancje toksyczne, pełniące funkcję tajnej broni. Organizmy wykorzystują je dla zdobycia przewagi – broniąc się i atakując – w darwinowskiej walce o przetrwanie, która trwa, odkąd powstało życie.

Ta książka pokazuje, w jakich fascynujących, a czasem zaskakujących procesach toksyny zaistniały w przyrodzie, jak korzystali z nich ludzie i inne zwierzęta i jak wskutek tego zmieniał się świat. Podążamy kilkoma krzyżującymi się ścieżkami, przypatrując się, jak te związki chemiczne wpływają na ewolucję i przenikają życie każdego człowieka na dobre i na złe.

Jeden z poruszonych tu wątków dotyczy pochodzenia toksyn naturalnie występujących w wielu organizmach żywych. Paradoksalnie trucizny pomagają wyjaśnić, dlaczego nasza planeta tak kipi życiem. Okazuje się, że walka w przyrodzie – w której te substancje pełnią funkcję potężnego oręża – napędza powstawanie nowych cech i gatunków w cyklach defensywy i kontrdefensywy zachodzących pomiędzy gatunkami, które współwystępują w danym ekosystemie.

Prześledzimy istotne podobieństwa pomiędzy tym, jak ludzie i inne zwierzęta wykorzystują określone toksyny czerpane z innych organizmów do zwiększenia własnych szans na przetrwanie i reprodukcję. Zbieżności te pokazują, że człowiek – choć pod wieloma względami wyjątkowy – jest tylko jednym z wielu gatunków sięgających do farmakopei natury, a z jej skarbca toksyn w taki czy inny sposób czerpią wszystkie stworzenia.

Ta książka ujawnia, że liczne rośliny i grzyby, a nawet niewielkie zwierzęta, wytwarzają znaczne ilości toksyn do złudzenia przypominających ludzkie hormony i neuroprzekaźniki bądź blokujących ich działanie. Jednocześnie może cię zaskoczyć, że te same związki chemiczne o dziwnie brzmiących nazwach, pełniące u roślin funkcje obronne, powstają również w niewielkich ilościach w naszych ciałach. Zaliczają się do nich na przykład cząsteczki podobne do aspiryny i morfiny. Wyjaśnię, w jaki sposób proces ten zachodzi w organizmie człowieka, i pokażę, jak pomaga on zrozumieć podatność na uzależnienia. Równocześnie okazuje się, że najbardziej obiecujące nowe leki na zaburzenia związane z nadużywaniem substancji uzależniających wywodzą się z apteki przyrody, a są nimi psychodeliki. Przyjrzawszy się im bliżej, uświadomimy sobie, że człowiek wykorzystuje je nie od dzisiaj, a przykłady tego znajdujemy zarówno w prastarych, jak i współcześnie stosowanych praktykach rdzennych ludów całej planety.

Inny wątek dotyczy panującej w średniowiecznej i nowożytnej Europie obsesji na punkcie naturalnych toksyn w postaci azjatyckich przypraw. Żądza ich zdobycia zapoczątkowała epokę wielkich odkryć geograficznych. Poszukiwanie nowych źródeł tych towarów i chęć kontrolowania ich przepływu doprowadziły do geopolitycznego kataklizmu, który kształtował ostatnie pięćset lat historii człowieka i robi to do tej pory. Jednym z jego następstw, przynajmniej częściowo, jest kryzys globalnej bioróżnorodności i klimatu, z którym obecnie się borykamy.

Mimo że ekscytowała mnie sama myśl o snuciu opowieści na temat naturalnych toksyn z uwzględnieniem tych wątków, to nie ona zmotywowała mnie do napisania tej książki. Pod koniec 2017 roku wskutek nadużywania szkodliwych substancji w tragicznych okolicznościach zmarł nagle mój ojciec. Właśnie jego śmierć popchnęła mnie do podjęcia się tego zadania.

Jego długa walka z naturalnymi toksynami dobiegła końca akurat wtedy, kiedy wraz ze współpracownikami odkryłem, w jaki sposób gąsienica motyla danaida wędrownego zachowuje odporność na śmiercionośne trucizny zawarte w liściach trojeści będących podstawą jej diety. Wspomniane motyle chronią się za pomocą tych toksyn przed ptakami, które na nie polują, gdy motyle migrują tysiąc kilometrów ze wschodnich prerii Kanady i Stanów Zjednoczonych do podzwrotnikowych lasów Meksyku. Mój ojciec, tak jak danaidy wędrowne, do pokonania swoich wrogów, psychicznych i fizycznych, wykorzystywał toksyny pozyskane z innych organizmów – tyle że nie były to te same substancje. W książce wielokrotnie powracam do jego długiej walki i tragicznej, śmiertelnej spirali, w którą wpadł. Opisuję też, jak to wpłynęło na mnie.

Usiłując zrozumieć, dlaczego zmarł, rozpoznałem i zebrałem w jednym miejscu wiele sposobów oddziaływania naturalnych toksyn na świat. Potrzeba mojego ojca, by spożywać ogromne ilości niektórych trucizn, stanowi więc tak naprawdę odrębny i najbardziej osobisty wątek tej książki, który się tu i ówdzie przewija. Może na własnej skórze doświadczyłeś podobnej walki, a może bliska ci osoba nadużywa substancji psychoaktywnych. Jeśli tak, mam nadzieję, że w ten wątek wpleciesz swojej przeżycia.

To mój ojciec, przyrodnik, jako pierwszy wprowadzał mnie w arkana naturalnych toksyn. Ukształtowała mnie nie tylko jego wiedza, lecz także dorastanie w północnowschodniej Minnesocie oraz moja skłonność do ucieczek na łono przyrody.

Chorobliwe zaciekawienie dziecka gatunkami zwierząt potrafiącymi kąsać, kłuć, drapać, truć i okaleczać jest zmorą niejednego rodzica. W okolicy zawsze znajdzie się chociaż jeden taki dzieciak – niby cicha woda, ale kusi los. I ja właśnie taki byłem. Kąsające węże, toksyczne traszki, kłapiące szczękami żółwie skorpuchy, śmierdzące motyle kraśniki, parzące pokrzywy, których nie mogłem przestać dotykać (to było silniejsze ode mnie), kolce jeżozwierzy, raniące nasze psy – fascynowały mnie wszystkie wojownicze stworzenia. Dobrze pamiętam zakłopotanie malujące się w oczach matki, gdy jako przedszkolak dałem jej w prezencie puszkę po kawie wypełnioną ponad setką pszczół miodnych, schwytanych na pobliskiej łące białej koniczyny w naszym mieście Duluth.

Choć pszczoły już przedtem parę razy mnie użądliły, wiedziałem, że działały w obronie własnej. To był dopiero początek mojej silnej fascynacji przyrodą. Zdarzało mi się owijać wokół szyi węże pończoszniki, które wypuszczały z kloaki obrzydliwą wydzielinę. W Teksasie łapałem w dłonie jaszczurki frynosomy rogate, oczarowany tym, że potrafią tryskać krwią z gałek ocznych. W Nevadzie pakowałem czarne wdowy do pojemniczków po salsie, żeby je zawieźć do domu. Tej miłości do przyrody i niebezpiecznych stworzeń nie odziedziczyłem po mamie. Zawdzięczam ją najprawdopodobniej tacie. Ojciec sprzedawał używane samochody, potem meble, ale w sercu pozostał przyrodnikiem.

Gdy miałem dziesięć lat, przeprowadziliśmy się z Duluth na mokradła Sax-Zim, niedaleko osad Toivola (nazwa ta oznacza po fińsku nadzieję), Elmer i Meadowlands w Minnesocie. Nie wiedziałem wówczas, że mokradła te są rajem dla ornitologów. Zimą goszczą więcej puszczyków mszarnych (Strix nebulosa)[5] niż jakikolwiek inny obszar kontynentalnych Stanów Zjednoczonych – ale mało kto zamieszkuje te tereny. Przenieśliśmy się tam, z dala od rodziny mamy w Duluth, żeby ojciec mógł objąć lepiej płatne stanowisko kierownika (nieistniejącego już dziś) sklepu meblarskiego – perły regionu. Sklep zaspokajał potrzeby kurczącej się społeczności rolniczej, która osuszała bagna, by pozyskiwać z łąk siano dla krów mlecznych. Przez jakiś czas na podmokłych łąkach na skraju trzęsawisk rolnikom dobrze się gospodarowało. Kiedy jednak my tam przyjechaliśmy, populacja okolicznych miasteczek zdążyła się już zestarzeć i stale malała. Większość miejscowych dzieci wyprowadziła się, osiągnąwszy wiek dorosły.

Do miejscowej szkoły – w której uczono zarówno przedszkolaków, jak i licealistów – zapisanych było w sumie sto pięćdziesięcioro dzieci. W czwartej klasie liceum w 1994 roku miałem czternaścioro kolegów i koleżanek. Kilka lat później szkoła zatrzasnęła drzwi[6]. Była jedną z dziecięciu w okręgu szkolnym wielkości stanu Connecticut[7], rozciągającym się przez sto trzydzieści kilometrów od Parku Narodowego Voyageurs na granicy z kanadyjskim Ontario aż po mokradła Sax-Zim na południu.

Jako nastoletni, niewyautowany gej skupiałem swoją uwagę na pięknie mokradeł, nielicznych przyjaciołach i marzeniach o wyjeździe. Przyroda dawała mi schronienie i dostarczała duchowych przeżyć. Do dziś pozostaje dla mnie źródłem natchnienia, prywatnie i zawodowo.

W książce dzielę się też informacjami na temat pracy i podejścia badawczego biologów ewolucyjnych takich jak ja. W związku z tym chcę podkreślić, że jestem tylko biologiem, nie antropologiem, chemikiem, etnobotanikiem, historykiem czy socjologiem. Tym niemniej, zakres tej książki jest bardzo szeroki, a napisanie jej wymagało ode mnie wyjścia poza główne obszary moich zainteresowań. Jej korzenie wyrastają z mojego życia prywatnego, następnie zagłębiają się w nieodległą przeszłość naszego gatunku, aż w końcu sięgają do zdarzeń zagrzebanych głęboko w piaskach czasu, w odległej historii ewolucji.

1.

Śmiercionośne stokrotki

Ten wątły kwiatek nam, ludziom, użyczy
Mocy zabójczej równie jak leczniczej.

– William Shakespeare,
Romeo i Julia[8]

Rzeki, rodziny, refleksje

Wpinając w klapę marynarki kwiatowe przybranie, robiłem w głowie wykaz gatunków wybranych przez florystkę i zawartych w nich trucizn. Gwiazdą zimowego bukieciku był jaskrawy złocień z rodziny astrowatych. Otaczały go iglaste gałązki sosny wejmutki, kiście czerwonych owoców dziurawca i kolczaste, błękitne liście mikołajka nadmorskiego.

Nie zapraszałem trujących roślin na mój ślub. Nie musiałem – wszystkie rośliny wytwarzają substancje, którymi mogą posłużyć się jak truciznami, by wyeliminować konkurencję, zniechęcić roślinożerców, zneutralizować patogeny czy ukarać niewiernych zapylaczy. Rośliny chcą żyć – podobnie jak wiele grzybów, zwierząt i innych organizmów, które również korzystają z trucizn w obronie własnej i do ataku.

Nawet w „wątłym kwiatku” złocienia kryje się niejedna toksyna, na przykład matrycyna z grupy terpenoidów[9]. Sosna wejmutka ma w sobie alkaloidy piperydynowe[10], dziurawiec zawiera fenolowy związek hiperycynę[11], a mikołajek – aldehyd pod nazwą eryngial[12].

Możliwe, że słyszysz o tych substancjach po raz pierwszy, wiedz jednak, że każda z nich jest także lekiem. Matrycyna występuje w rumianku i krwawniku pospolitym, ziołach stosowanych w tradycyjnym lecznictwie od tysięcy lat. W ludzkim organizmie matrycyna rozkłada się do pięknego, błękitnego chamazulenu, obecnie badanego pod kątem uśmierzania bólu. Igłami sosny wejmutki liczne rdzenne ludy Ameryki Północnej od dawna leczą choroby układu oddechowego. Od zawartych w nich alkaloidów piperydynowych rozpoczyna się syntezę opioidów takich jak fentanyl. Hiperycynę z dziurawca powszechnie stosuje się w leczeniu depresji i innych zaburzeń psychicznych. Wreszcie, medycyna tradycyjna potrafi mikołajkiem zwalczać zakażenie glistą ludzką właśnie dzięki toksyczności eryngialu, jak odkryli jamajscy naukowcy.

Najważniejsze pytanie brzmi, dlaczego rośliny w ogóle zadają sobie trud wytwarzania tych substancji. Przecież ich synteza pochłania zasoby cennej energii, którą równie dobrze można by spożytkować na wzrost i rozmnażanie. Istotna podpowiedź pojawiła się w 1964 roku, gdy nieżyjący już ekolog chemiczny Tom Eisner z zespołem opublikował artykuł wykazujący, że eryngial (czyli trans-2-dodekenal), ten sam, co w mikołajku i na przykład u cytrusów, imbirowatych czy selerowatych, powstaje również w organizmie jednego z gatunków gromady krocionogów.

Krocionogi te wydzielają eryngial, gdy zostają zaatakowane przez agresorów takich jak mrówki czy pasikoniszki. Ponieważ produkcja tej substancji odbywa się w organizmach zarówno roślin, jak i zwierząt, można zakładać istnienie wspólnego wzorca ewolucyjnego. Ta sama korzystna cecha często ewoluuje u różnych organizmów niezależnie – w tym przypadku jest to obronna zdolność do wytwarzania eryngialu u roślin i zwierząt. Powstanie tej samej cechy w różnych liniach ewolucyjnych nazywamy konwergencją.

Być może bardziej znajomo niż eryngial u krocionogów zabrzmi lista kolejnych naturalnych toksyn i ich miejsc występowania. W ziarnach kawy zawarta jest kofeina, w marihuanie kannabinoidy, w płatkach chili kapsaicyna, w laskach cynamonu aldehyd cynamonowy, w liściach koki kokaina, w syropie na kaszel kodeina, a w nasionach jabłek glikozydy cyjanogenne. Może cię zaskoczyć, że duża część związków chemicznych wykorzystywanych przez nas w produkcji żywności, napojów oraz lekarstw, podczas praktyk duchowych i relaksu, a nawet w celach nikczemnych, takich jak zabijanie, wcale nie wyewoluowała przez wzgląd na nas. A jednak toksyny przeniknęły do naszego życia w sposób równie przyziemny, co głęboki.

Substancje te mogą zostać wykorzystane jako broń do darwinowskiej walki w przyrodzie, która zaczęła się u zarania życia, ponad cztery miliardy lat temu. Do dziś toczą się wokół nas bitwy tej chemicznej wojny. Decydują one o przebiegu życia każdego człowieka, również mojego. Te potyczki widać na każdym kroku. W moich oczach wyrokują one o życiu i śmierci, zapowiadają radość i ból, niosą małe przyjemności i dzikie ekscesy.

Pisanie tej książki rozpocząłem na wsi, w stanie Vermont. W tym samym czasie wziąłem ślub z Shane’em – był środek zimy, przesilenie. Szliśmy nad brzeg zamarzniętej rzeki o herbacianych wodach[13], gdzie czekała na nas Anne, sędzia pokoju. Brnąc w śniegu, przypomniałem sobie zdjęcie matki z dnia jej ślubu. Trzyma na nim bukiet jastrunów i stoi na brzegu innej czarnej rzeki o źródłach w tajdze Minnesoty, bardzo przypominającej tą, nad którą staliśmy właśnie z Shane’em.

W dole rzeki Lester, gdzie ubrani w pasujące do siebie koronkowe stroje pobrali się moi rodzice, ojciec uczył mnie łowić ryby pośród ciemnych wirów skłębionych pod wodospadem tnącym prastare bazalty. Gdy moje oczy czterolatka pierwszy raz ujrzały wyciągniętego z rdzawej wody pstrąga źródlanego, niczym miniaturowy obraz Georgesa Seurata, zaparło mi dech w piersiach. Ojciec stał naprzeciw mnie z uśmiechem, a ja podziwiałem żywe arcydzieło ewolucji. Oliwkowozielony bok ryby zdobiły rubinowe plamki z szafirowymi obwódkami, na grzbiecie wiły się neonowozielone zawijasy.

Ta rzeka przemieniła mojego ojca w człowieka szczęśliwszego, spokojniejszego. Nie mógł jej jednak zabrać ze sobą, kiedy wyjeżdżał. Zmarł oddalony o ponad tysiąc mil od jej wód i od nas wszystkich. Odszedł w samotności, na wygnaniu, otoczony arsenałem broni palnej i mrowiem nabojów, uzależniony od substancji, którą określał „swoim lekiem”. Naszym jedynym łącznikiem pozostała jego komórka z klapką, z której sporadycznie do mnie pisał i dzwonił.

Rankiem w Boże Narodzenie 2017 roku szeryf hrabstwa znalazł jego martwe, sześćdziesięciodziewięcioletnie ciało na podłodze naczepy kempingowej w zachodnim Teksasie. Ojciec nie żył od kilku dni, może nawet tygodni.

W 2021 roku urna z jego prochami już od dawna stała w naszym domku w Oakland (Kalifornia), tuż pod ołtarzykiem przy oknie. Ołtarzyk ozdobiłem wspólnymi zdjęciami – migawkami z naszej relacji. W sierpniu 2021 roku wraz z Shane’em załadowaliśmy urnę do samochodu i wyruszyliśmy do Vermontu na nasz roczny urlop naukowy, po drodze zahaczając o Minnesotę. Po prostu nie mogliśmy ojca tam zostawić.

Ostatni przystanek wypadł w Duluth, w domu siostry mojej matki, która była również moją matką chrzestną. Żyła dzięki dializom, w ostatniej fazie choroby nerek, choć około dziesięć lat wcześniej przeszła ratujący życie przeszczep wątroby. Jej własny narząd był niewydolny po długiej walce z zaburzeniami używania alkoholu (ZUA), jak dzisiejsze podręczniki kliniczne określają alkoholizm.

Usiadłem z ciotką na sofie i poczułem jej chłodną dłoń na moim przedramieniu. Cienka jak pergamin skóra naciągnęła się pod wpływem uścisku. Ciotka wiedziała, że chcę poruszyć trudny temat. Przyciągnęła mnie do siebie i spojrzała mi głęboko w oczy. Powiedziałem, że jedziemy teraz do Vermontu i po drodze chcę rozsypać prochy ojca w rzece. Odparła:

– Dobrze, podjedź tam i zrób to, hon.

Hon to oczywiście zdrobnienie od honey, kochanie, ale wymówiła to słowo z tutejszym akcentem, charakterystycznym dla północnej Minnesoty. Na jego dźwięk skruszała gruba skorupa chroniąca moje serce. Otrzymawszy od ciotki błogosławieństwo, objąłem jej drobne ciało. To było nasze ostatnie pożegnanie.

Ujście rzeki, która odegrała tak ważną rolę w życiu mojego ojca, znajdowało się około półtora kilometra od domu ciotki. Nadszedł wreszcie czas, by rozstać się z ojcem na dobre. Rozsypaliśmy jego prochy dokładnie w miejscu, w którym rzeka wpływa do „lśniącego Wielkiego Jeziora”[14], czyli Jeziora Górnego.

Ciemne wiry otoczyły każdy płatek białej kości, a potem prąd na zawsze porwał ostatnie okruchy ojca. Atomy wapnia i fosforu, zrodzone w sercu gwiazdy miliardy lat temu, mogły ruszyć w dalszą podróż, od okrzemka przez jętkę po pstrąga.

Kilka miesięcy później stanąłem naprzeciw Shane’a na ceremonii zaślubin. Mój wzrok przyciągnął złocień przypięty tuż nad jego sercem. Spiralę niewielkich płatków oświetlało słońce, w dniu przesilenia wiszące nisko na zimowym niebie, niczym krwistoczerwona pomarańcza. W kwiecie złocienia zdawały się mieszać dwie sfery mojego życia, które tak bardzo starałem się oddzielać: osobista i zawodowa.

Dopatrzyłem się w nim toksyn z bukietu matki, substancji płynących rzekami, które z tkanek rośliny przenikają najpierw do organizmu zwierzęcia, a potem do mojego, tych, które zabrały mi tylu członków rodziny, i tych, którymi zajmowałem się badawczo. Wszystkie wirowały w doskonałej spirali płatków złocienia.

W zimnym, pustym powietrzu unosiły się zaś płatki śniegu. Za plecami mieliśmy zachód, Minnesotę. Wsunąłem Shane’owi na palec obrączkę mieniącą się złotem i srebrem. On włożył na mój obrączkę z drewna i bursztynu, grobowca toksyn. Nie zamieniłbym tej chwili na nic innego.

Moja obrączka składa się właściwie z trzech pierścieni. Dwa zewnętrzne zrobiono z czarnego drewna orzecha włoskiego, zawierającego juglon[15], toksynę wytwarzaną przez to drzewo, zdolną zabić konkurencyjne rośliny żyjące w jego cieniu. Drewno orzecha ma w sobie również ciemne taniny, wzmacniające jego tkankę i odstraszające większość zwierząt, które zechciałyby je zjeść. Wewnętrzny pierścień wykonano z bursztynu, czyli skamieniałej żywicy składającej się z toksycznych terpenoidów takich jak alfa-pinen, wytworzonych przez drzewa miliony lat temu do obrony przed napastnikami.

Oddając prochy ojca wodom, które obdarzały go nowym życiem za każdym razem, gdy przebywał w ich pobliżu, nie mogłem nie pomyśleć o innym pozornie niezwyciężonym człowieku, który czerpał siłę z rzeki. W ukrytą słabość tamtego bohatera również ugodziła trucizna.

W poemacie Achilleis rzymski poeta Publiusz Papiniusz Stacjusz opisał, jak nimfa Tetyda, ostrzeżona o przedwczesnej śmierci jej nowo narodzonego syna Achillesa, zaniosła go nad rzekę Styks, której wody miały uczynić go nieśmiertelnym. Zanurzając niemowlę w rzece, Tetyda trzymała je za piętę i ta jedna, niewielka część ciała pozostała sucha. Pewnego dnia tę słabość miał wykorzystać Parys, który wraził zatrutą strzałę w piętę Achillesa, zadając mu w ten sposób śmiertelną ranę.

Narażone na kontuzje ścięgno Achillesa przypomina nam, że ewolucja nie potrafi przewidywać przyszłości: nie jest w nią wpisany żaden wielki – ani nawet mały – plan. W rzeczywistości ścięgno to wyewoluowało ze znacznie krótszego i słabszego, które przez dziesiątki milionów lat bez zarzutu obsługiwało tylną łapę naszych nadrzewnych przodków. Te wczesne ssaki naczelne mieszkały w koronach drzew, więc wykorzystywały wszystkie cztery łapy i dwadzieścia palców do chwytania gałęzi, podobnie jak to robi wiele współcześnie żyjących naczelnych.

W miarę jak nasza własna linia ewolucyjna zaczęła schodzić z drzew na twardy grunt, ścięgno tylnych łap pradawnych, drzewnych naczelnych stopniowo przystosowywało się do dwunożności. Choć ścięgno Achillesa przy chodzeniu i bieganiu działa dość przyzwoicie, nie jest doskonałym rozwiązaniem problemu, jakiego nastręcza dwunożność, czyli posługiwanie się tylnymi nogami jako jedynymi. Przed kontuzją chronią je tylko cienka pochewka i warstwa skóry, z czego zdaje sobie sprawę każdy, kto kiedyś je uszkodził.

Tak jak Achillesa, mojego pozornie niezwyciężonego ojca pokonała toksyna, która znalazła szczególną, ukrytą słabość człowieka: nasze organizmy korzystają z tych samych odwiecznych przekaźników chemicznych i białek, którymi posługują się inni zwierzęcy wrogowie roślin, grzybów i mikrobów.

Po śmierci ojca nie mogłem wiedzieć, że moje badania nie tylko dodadzą mi otuchy, odwracając uwagę od ponurych okoliczności, lecz także pomogą zrozumieć naturę jego upadku. Ta książka powstała w wyniku zderzenia dwóch światów, które kiedyś tak bardzo chciałem oddzielać: dzieła mojego życia, jakim było zrozumienie naturalnych toksyn, oraz uzależnienia mojego ojca.

Dostrzegłem, że połączenie tych dwóch części mojej tożsamości może okazać się użyteczne w opowieści o występujących w przyrodzie toksynach. Na przykład złocienie przypięte do naszych garniturów w dniu ślubu są nie tylko metaforą najważniejszych wydarzeń w moim życiu. Przykładem roślin z rodziny astrowatych możemy posłużyć się do zarysowania poszczególnych wątków tej książki. Zacznę od toksyny, która zmieniła moje życie, pochodzącej od kwiatów spokrewnionych ze złocieniem.

Stokrotki i szkodniki

Był 2001 rok, słoneczny, wiosenny dzień w zoo w Saint Louis. Byłem na pierwszym roku studiów doktoranckich z biologii tropikalnej, miałem dwadzieścia pięć lat i dopiero co obroniłem pracę magisterską z entomologii. Może się to wydać dziwne, ale jako początkujący biolog zajmujący się owadami i roślinami, to właśnie w zoo miałem wypróbować protokół eksperymentalny, który planowałem zastosować na dzikich ptakach wysp Galapagos. Badania prowadziła moja opiekunka naukowa, Patricia Parker, ornitolożka, profesorka Uniwersytetu Missouri-St. Louis (UMSL). Naszym „królikiem doświadczalnym” był wspaniały rudy kogut. Osobnik nieskazitelny, każde piórko na swoim miejscu.

Moja znajoma Jane, techniczka weterynaryjna dzikich zwierząt, ostrożnie go przytrzymała. Ja delikatnie oprószyłem powierzchnię jego piór naturalnym pudrem na pchły i kleszcze, mając nadzieję, że nie ubodzie mnie ostrogami, choć na to sobie zasłużyłem. Potem mieliśmy czekać.

Zaraz zdradzę, dlaczego dokładnie się tym zajmowałem i na co czekałem. Ale najpierw uprzedzę twoje pytanie, co miał wspólnego ten zabieg z astrowatymi czy naturalnymi toksynami. Otóż owadobójczy proszek, którym posypałem kogucie pióra, wyprodukowano ze zmielonych suszonych kwiatów dwóch gatunków wrotyczy Tanacetum, należących do rodziny astrowatych, kiedyś klasyfikowanych w rodzajach Pyrethrum lub Chrysanthemum. Pyretrum pozostaje jednym z najbezpieczniejszych i najpowszechniej używanych naturalnych pestycydów na świecie.

Jeśli nie doda się do niego żadnych składników syntetycznych, pyretrum słusznie oznacza się jako środek „organiczny”, „zielony”, „naturalny” czy „roślinny”. Może zdarzyło ci się go kiedyś zaaplikować, w proszku lub spreju, na rośliny w ogrodzie, zwierzaka czy wykładzinę w salonie.

Postawmy sprawę jasno: pyretryny, czyli składniki aktywne pudru pyretrum, to niezwykle potężne neurotoksyny – ale niegroźne dla ludzi. Ich stosowanie od dawna stanowiło kwestię życia i śmierci, gdyż pozwalały pozbyć się wszy, które przenosiły tyfus, i pcheł, które rozprzestrzeniały dżumę. Rdzenne ludy Kaukazu już dawno przebadały bezpieczeństwo pudru metodą prób i błędów.

Puder pyretrum zaczęto wykorzystywać jako środek owadobójczy w północnym Iranie, Armenii i Gruzji. Na terenie Europy wyrabiano go w Dalmacji z różnych gatunków złocieni. Jako produkt handlowy pojawił się w Europie w XIX wieku pod nazwą „proszek perski” za pośrednictwem kupca z Armenii. Następnie w połowie stulecia zaczęła go masowo wytwarzać z gruzińskiego wrotyczu szkarłatnego wiedeńska firma Johanna Zacherla.

W 1888 roku, po przejściu na nowy surowiec, wrotycz maruna, syn Zacherla wybudował w Wiedniu fabrykę, w której wytwarzał produkt pod nazwą handlową Zacherlin. Jeszcze przed 1888 rokiem rosyjscy żołnierze podpatrzyli proszek na pchły u czerkieskich więźniów i sami zaczęli go stosować. Pyretryny do tej pory są składnikiem szamponów przeciwko wszawicy, czy to głowowej, odzieżowej, czy łonowej.

Astrowate uprawia się w Azji Wschodniej od tysiącleci, zarówno do ozdoby, jak i leczenia. O wykorzystywaniu ich od pradawnych czasów świadczy choćby fakt, że złota chryzantema o szesnastu płatkach znajduje się na pieczęci cesarza Japonii. To emblemat Chryzantemowego Tronu, najstarszej dziedzicznej monarchii w dziejach. Blisko spokrewnione z cesarską chryzantemą wrotycze wytwarzające pyretrynę zaczęto jednak w Japonii uprawiać dopiero na początku XIX wieku, kiedy tamtejsi badacze zainicjowali prace nad substancjami owadobójczymi w pyretrum.

Dziś wiemy, jak pyretrum zabija owady: pyretryny wiążą się z ważnymi białkami (konkretnie z bramkowanymi napięciem kanałami sodowymi), które przepuszczają jony sodu w komórkach nerwowych. Gdy pyretryna połączy się z tym białkiem, komórki nerwowe odpalają się jak szalone, powodując niezależne od woli skurcze mięśni, paraliż, a nawet śmierć.

Brzmi to poważnie i rzeczywiście stanowi zagrożenie dla bezkręgowców takich jak owady (na przykład motyle), mięczaki (na przykład ośmiornice) czy pajęczaki (na przykład pająki) i dla niektórych kręgowców, choćby ryb. Innym kręgowcom, takim jak ludzie czy ptaki, naturalne pyretryny nie mogą jednak szczególnie zaszkodzić. Identyczna dawka soli spożywczej jest dla ludzi bardziej toksyczna niż pyretryny. Te międzygatunkowe różnice wynikają z występowania konkretnych odmian genetycznych na różnych gałęziach ewolucyjnego drzewa życia.

Na przykład jedna prastara zmiana w DNA owadów sprawiła, że ich komórki nerwowe są sto razy bardziej wrażliwe na pyretrynę od naszych[16]. Z kolei kotom i rybom pyretryny zagrażają bardziej, ponieważ ich organizmy nie posiadają jednego z enzymów wątrobowych, które bronią ludzi przed toksycznością pyretryn.

Natomiast inne naturalne toksyny, rażące te same kanały nerwowe, są dla nas trujące nawet w niewielkich dawkach. Warto przypomnieć smutną historię dwudziestodziewięcioletniego mieszkańca stanu Oregon, który – podpuszczony przez kolegów – połknął salamandrę, pacyfotrytona szorstkiego. Po zaledwie dziesięciu minutach poczuł mrowienie warg, a w kilka godzin później zmarł. Zabiła go tetrodotoksyna na skórze płaza. Tak jak pyretryny, tetrodotoksyna atakuje bramkowane napięciem kanały sodowe, ale zlokalizowane gdzie indziej w białku.

O ile pyretrynę wytwarzają rośliny, o tyle tetrodotoksynę produkują bakterie symbiotycznie żyjące w organizmach niektórych zwierząt słodko- i słonowodnych, w tym ryb rozdymkokształtnych, ośmiornic z rodzaju Hapalochlaena czy właśnie salamander. Toksyny tej nie wytwarzają więc same zwierzęta, a ich własne bramkowane napięciem kanały sodowe są do niej przystosowane i całkowicie na nią odporne.

Te zwierzęta używają toksycznej tetrodotoksyny do obrony przed atakiem, podobnie jak my i niektóre astrowate posługujemy się pyretrynami, aby rozprawić się ze szkodnikami roznoszącymi choroby. My jesteśmy wysoce podatni na działanie tetrodotoksyny nawet w niewielkich dawkach, a bardzo odporni na pyretryny, natomiast życiu ryb rozdymkokształtnych, ośmiornic i salamander poważnie zagrażają pyretryny. Selektywna toksyczność pyretryn tłumaczy, dlaczego to właśnie je – a nie na przykład inne działające na bramkowane napięciem kanały sodowe trucizny takie jak tetrodotoksyna – ludzie bezpiecznie stosują do różnych celów, od odstraszania komarów, przez tępienie pcheł aż po, jak się wkrótce przekonamy, usuwanie wszy z piór ptaków zagrożonych gatunków.

Jaka z tego nauka? Truciznę dobieraj ostrożnie. Historia pochodzenia każdej z omówionych substancji zawiera istotne informacje na temat tego, czy korzyści dla człowieka przeważają nad kosztami, czy też nie. Okazuje się, że nie wszystko, co stworzone przez naturę, jest dla nas naturalnie zdrowe.

Natury krwawy ząb i szpon

Gdy pierwszy raz zobaczyłem myszołowa galapagoskiego, zaintrygował mnie jego wygląd: ptak bardzo przypominał myszołowy, jakie widywałem w północno-wschodniej Minnesocie. Ale pozory mogą mylić.

Dorosła samica prawie pozbawiła mnie przytomności, spadając na mnie z wysoka, a jako prezent pożegnalny zostawiła mi na twarzy bruzdę po szponach. Osoba, która stała na czatach, wypatrując myszołowów broniących swojego terytorium przed intruzami takimi jak my, naukowcy, po prostu jej nie zauważyła. Był to nieszczęśliwy wypadek.

Samica myszołowa zrobiła to, co robi wiele ptaków – od nadobniczek drzewnych po orły przednie – gdy człowiek za bardzo zbliży się do ich gniazda: pikowała natrętowi na głowę.

Ptakowi nie stała się żadna krzywda, ale kiedy ja uniosłem powieki, widziałem tylko na lewe oko. Ze strachu, że znowu nas pogoni, popędziliśmy pod ciernistą akację i tam staraliśmy się złapać oddech. Z oka, nosa i policzków kapała mi krew. Trucizna nie jest jedyną bronią do walki w przyrodzie.

Wzrok straciłem na szczęście tylko na chwilę. Oślepiła mnie po prostu krew z przekłutej powieki.

Ulga nie potrwała jednak długo. Ku naszemu zdumieniu myszołów zatoczył koło, wylądował na ziemi zaledwie kilka metrów od nas i zaczął kroczyć w naszą stronę. Chociaż samica poruszała się prześmiesznie gołębim chodem, na poważnie obawialiśmy się, że szykuje się do ataku z ziemi.

Wiele zwierząt na Galapagos ewoluowało bez ingerencji ze strony człowieka. Brak kontaktów z ludźmi sprawił, że tamtejsze zwierzęta zazwyczaj nie znają przed nami strachu. Darwin zauważył, że ptaki na tych wyspach, w tym myszołowy, są tak nielękliwe, iż „strzelba jest tu zbyteczna, skoro za pomocą lufy strąciłem z gałęzi drzewa drapieżnego ptaka”[17].

Wyobraziłem sobie, że właśnie mimowolnie odtwarzamy scenę z Parku Jurajskiego z welociraptorami w kuchni. Dwoje przerażonych dzieci chowa się tam za wyspą kuchenną przed ścigającymi je dinozaurami.

Myszołowy, choć w porównaniu do welociraptorów drobne, są na Galapagos największymi drapieżnikami lądowymi. Raz widziałem, jak jeden osobnik przysiadł na gałęzi nad ciężarną kozą, ukrywającą się w trawach pod drzewem strączyńca. Koza pragnęła ochronić przyszłego potomka przed szponami myszołowa, zdolnymi zmiażdżyć mu czaszkę. Ptak zaś cierpliwie czekał, aż samica zacznie rodzić.

Jeśli kiedykolwiek zdarzyło ci się dotrzeć na Galapagos albo oglądać filmy przyrodnicze tam nakręcone, wiesz, że właśnie opisałem scenę typową dla tej wyspy. Strach, cierpienie i śmierć są wszędzie, a walka w przyrodzie toczy się w biały dzień.

Natomiast chemiczne bitwy pomiędzy gatunkami, pomiędzy trującymi a otruwanymi, rozgrywają się raczej poza zasięgiem naszego wzroku. Jednak gdy tylko uchylić zasłonę, ich wpływ na ewolucję, nasze życie codzienne, a nawet najnowszą historię naszego gatunku okazuje się bardziej wszechobecny i dramatyczny, niż mogłoby się zdawać.

Tego wieczoru, po spotkaniu z myszołowem, lizałem rany w swoim namiocie na Isla Santiago. Ze współpracownikami z Ekwadoru rozbiliśmy obóz na wypalonym słońcem błocie wyschłej laguny za plażą Espumilla w Zatoce Króla Jakuba. W świetle latarki czytałem Podróż na okręcie „Beagle”, którą wkrótce przed wyjazdem z St. Louis do Ekwadoru wręczyła mi promotorka. Dowiedziałem się, że Karol Darwin był w moim wieku, gdy przybył na tę plażę w 1835 roku. Obaj mieliśmy po dwadzieścia sześć lat.

Spróbowałem zamknąć oczy, ale księżyc świecił zbyt jasno. Potem usłyszałem przytłumiony szelest. Piaskiem ku zatoce sunęły świeżo wyklute żółwie zielone. Przemieszczały się nocą, bo wówczas ich główni wrogowie spali z dziobem schowanym pod skrzydło.

Z atramentowej ciemności galapagoskiej nocy wyłaniały się jednak inne drapieżniki szukające ofiar takich jak malutkie żółwie. Gdy znów się położyłem, zauważyłem sylwetkę jadowitej, gigantycznej skolopendry Darwina, której całe 30 centymetrów spoczywało na dachu namiotu. Jedna z największych skolopendr świata atakuje małe ssaki i ptaki, obezwładniając je potężnym koktajlem białkowego jadu, wstrzykiwanym przez sierpowate szczęki.

Pobyt na tętniącej życiem wyspie dostarczał niezwykłych wrażeń – każdy organizm wokół dokładał sił, by przeżyć. Czułem się tam całkiem swobodnie, mimo że nie mieliśmy nawet telefonu satelitarnego, a jedynie radiotelefon morski, na wypadek gdyby zaszła potrzeba wezwania pomocy. Skrajne odosobnienie, pustkowie dookoła i potencjalne niebezpieczeństwa wbrew pozorom działały na mnie krzepiąco. Tak swobodnie czułem się w przyrodzie ze względu na to, gdzie i w jaki sposób się wychowałem.

Zanim zacząłem pracować na Galapagos, wiedziałem z literatury naukowej, że myszołowy hodują na piórach swoje własne wszoły albo piojos, jak zwali je nasi ekwadorscy współpracownicy. W ramach pracy doktorskiej planowałem zrobić coś, co przechodziłoby najśmielsze wyobrażenia Darwina.

Chciałem wykorzystać mutacje naturalnie zachodzące w DNA wszołów pasożytujących na myszołowach jako ewolucyjny wskaźnik historii kolonizacji tego gatunku ptaków – jego przemieszczania się z wyspy na wyspę przez setki tysięcy lat. Podejrzewałem, że każdy myszołów zaraża się wszołami od matki, tak że pasożyty dziedziczone są z pokolenia na pokolenie, nie inaczej niż geny – jako niezamierzona spuścizna. Aby zbadać tę koncepcję, musiałem jednak najpierw pozyskać wszoły od myszołowów.

Z pasożytami ptaków zetknąłem się już wcześniej. W wieku dwunastu lat w lesie za naszym domem zastrzeliłem swojego pierwszego cieciornika, łownego ptaka wyżynnego. Wróciwszy do domu, położyłem jego ciało na masce samochodu. Niezliczone wszoły, białe jak śnieg, wypełzły na ciemny metal. Uciekły, bo ciało ostygło, a maska była nagrzana i stworzonka pomyliły jej ciepło z potencjalnym żywicielem.

Oczywiście nie mogłem wiedzieć, że pewnego dnia będę badać ptaki i ich wszoły, ale przygoda z dzieciństwa mnie do tego przygotowała. Na Galapagos musieliśmy jednak pozyskać wszoły, nie krzywdząc przy tym ptaków. Na szczęście władze Parku Narodowego Galapagos zgodziły się, byśmy stosowali w naszych badaniach puder pyretrum, którym testowo oprószyłem koguta w St. Louis. Środek ten był nieszkodliwy dla myszołowów. Zadziałał popisowo. Pierwszy myszołów, któremu posypałem pióra pyretryną, zrzucił setki wszołów na plastikową tacę pożyczoną ze stołówki Stacji Badawczej im. Karola Darwina. W toku badań dowiedzieliśmy się, że DNA tych pasożytów rzeczywiście można wykorzystać do prześledzenia historii kolonizacji wysp Galapagos przez myszołowy.

Na wyspach pyretrum używa się też do celów bardziej praktycznych. Kłowacz namorzynowy, zagrożony gatunek z grupy tak zwanych zięb Darwina, zamieszkuje zaledwie kilka wysp. Wśród jego niewielkich populacji sieje spustoszenie inwazyjny gatunek wampirzej muchy Philornis downsi, której larwy żerują na krwi i tkankach głowy piskląt, często w rezultacie je zabijając.

Aby opanować plagę much, kierownictwo parku narodowego zabezpiecza gniazda kłowacza pyretryną – toksyczną dla owadów, ale bezpieczną dla ptaków. Gniazda jednak trudno zlokalizować i posypać, a na wielką skalę staje się to niemal niemożliwe.

Ekolożka Sarah Knutie z zespołem sprytnie wykorzystała fakt, że zięby Darwina zbierają miękkie włókna z dziko rosnącej bawełny Darwina (Gossypium darwinii) i wykładają nimi gniazda. Naukowcy rozmieścili kupioną w sklepie watę, potraktowaną pyretrynami, w okolicach gniazdowania kłowacza niedaleko stacji badawczej. Ptaki rzeczywiście pozbierały owadobójcze włókna i zaniosły je do gniazd. W gniazdach osobników, które skorzystały ze spreparowanej waty, udało się ograniczyć plagę larw, co zwiększyło szanse ich piskląt na przeżycie.

Doświadczenie Knutie było od początku do końca wyreżyserowane, ale pewne zwierzę robi coś podobnego w naturze. Wróble cynamonowe w Chinach wykładają gniazda liśćmi bylicy rocznej, która w jakiś sposób odstrasza bądź tępi pasożyty. Zachowanie to naturalnie zwiększa szanse przeżycia ich piskląt.

Bylica roczna to kolejny gatunek z rodziny astrowatych. Choć Amerykanom może wydawać się egzotyczna, zarówno wyglądem, jak i zapachem przypomina bylicę trójzębną, powszechnie występującą na zachodzie USA.

Nie tylko wróble cynamonowe wykorzystują tę roślinę do odstraszania wrogów. Ludzie również. Okres budowania gniazd przez te ptaki, w którym też zaczyna się robić ciepło, pokrywa się z obchodami Święta Smoczych Łodzi. Zgodnie z tradycją ludzie wieszają wówczas na drzwiach gałązki bylicy dla odstraszania szkodników. Ten przykład pokazuje, że jeśli chodzi o instrumentalne wykorzystywanie naturalnych toksyn, zachowania ludzi i zwierząt często są zbieżne.

Bylica roczna obfituje w toksyny. Należy do nich terpenoid pod nazwą artemizynina, odkryty przez chińską naukowczynię Tu Youyou w 1972 roku podczas poszukiwań leku na malarię. W 2015 roku za swoje badania otrzymała ona Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, a artemizynina wyznacza dziś złoty standard leczenia malarii.

Pomimo naszych podobieństw do innych zwierząt, istotnie się od nich różnimy w kwestii samoleczenia. Wykorzystujemy naturalne toksyny zapewne głównie w wyniku wiedzy nabytej, natomiast u innych zwierząt zachowania takie są prawdopodobnie wrodzone.

Stosowanie toksycznych narzędzi gładko wniknęło do ustnych i pisemnych tradycji leczniczych, które określę zbiorowo jako materia medica. Takie substancje można łatwo znaleźć w każdej kulturze. Na bazie specyfików od dawna wykorzystywanych w medycynie ludowej powstało prawie 50 procent wszystkich stosowanych dzisiaj leków[18].

Zagadnienie staje się bardziej skomplikowane – i szczególnie ciekawe – gdy przyjrzymy się, w jaki sposób naturalnych toksyn jako leków używają nasi krewniacy i przodkowie z rzędu naczelnych. Samoleczenie w świecie zwierząt, czyli zoofarmakognozja, pojawiło się u wielu gatunków, w tym oczywiście u naszego. Odnosząc się do wykorzystywania naturalnych toksyn przez ludzi, opuszczamy jednak przedrostek „zoo-” i mówimy po prostu o farmakognozji, czyli „wiedzy o lekach”. Lubimy myśleć, że jesteśmy wyjątkowi – i rzeczywiście pod wieloma względami jesteśmy, ale pod innymi nie. Prawda jest taka, że tak zwana współczesna medycyna to tylko wynik milionów lat farmakognozji w naszej linii ewolucyjnej naczelnych.

Profeny i paleomedycyna

Ludzie wykorzystują pyretrynowe astry i artemizyninową bylicę od dawna – ale od kiedy dokładnie? Na to pytanie odpowiada troje innych członków rodziny astrowatych, pokazując nam jeszcze starszy związek pomiędzy naszym współczesnym życiem, życiem naszych przodków a początkami farmakopei. Te trzy rośliny to krwawnik, rumianek i wernonia.

Homer w Iliadzie opowiada, że armia Achillesa za radą jego wychowawcy centaura Chirona miała wyposażyć się w krwawnik do leczenia ran. W rzeczywistości starożytni Rzymianie zwali tę roślinę herba militaris, a później krwawniki otrzymały nazwę systematyczną Achillea. Ludowa nazwa krwawnika wskazuje na jego właściwości przeciwkrwotoczne. W liczącej sobie dwa tysiące lat rozprawie De materia medica grecki lekarz i botanik Pedanios Dioskurydes propagował wykorzystanie rośliny zarówno do gojenia ran, jak i opanowania czerwonki.

Nad właściwościami krwawnika rozwodził się też w XVII wieku brytyjski lekarz Nicholas Culpeper w dziele Complete Herbal (Zielnik kompletny). W tej samej publikacji autor pisał, że rumianek, czyli inna roślina astrowata, „usuwa wiatry, pomaga na odbijanie, potencjalnie wywołuje menstruację; stosowany w kąpieli pomaga na bóle w boku, kolki i rwanie w brzuchu”[19]. Brzmi całkiem poprawnie! Ja sam, zanim położę się do łóżka, lubię wypić rumianek na sen.

Krwawnik, rumianek i inne astrowate takie jak bylica roczna należały od dawna do najważniejszych roślin leczniczych i do tej pory stosuje się je na całym świecie. W Oakland, w naszym własnym przydomowym „trującym ogrodzie” Shane zasadził pod drzewkiem cytrynowym uderzająco piękną odmianę krwawnika o krwistoczerwonych kwiatach. Od czasu do czasu urywam kilka jego gałązek i wdycham intensywny, niezapomniany zapach tej rośliny, wytwarzającej takie lotne związki jak fenolowa matrycyna.

Gorycz krwawnika wytrzymują nieliczni roślinożercy. Odpowiada za nią między innymi właśnie matrycyna. Substancja należy do grupy terpenoidów, a wytwarzają ją również inne astrowate, takie jak rumianek czy piołun. Matrycyna rozpada się w naszych ciałach do wspomnianego już wcześniej chamazulenu, który po rozpuszczeniu przybiera piękny, ciemnoniebieski kolor. Ma też inną zaletę: jest profenem, czyli lekiem łagodzącym stany zapalne. Do profenów należy na przykład niesteroidowy, przeciwzapalny ibuprofen. Możliwe, że chamazulen działa na nasze ciało podobnie do ibuprofenu, więc rumianek być może jest czymś więcej niż tylko składnikiem herbatek na spokojny sen.

Starożytni byli na dobrym tropie. Przytoczone tu anegdoty prowadzą nas jednak zaledwie kilka tysięcy lat wstecz. Natomiast kiedy wspomniałem, że niektórzy członkowie rodziny astrowatych łączą nas z naszymi przodkami i początkami farmakopei, chodziło mi o dalszych protoplastów człowieka: neandertalczyków, czyli Homo neanderthalensis, gatunek wymarły około 30 tysięcy lat temu.

Niesamowite jest to, że neandertalczycy żyją do dziś w genomach miliardów ludzi – część z nas nadal nosi w swoich chromosomach ich łańcuchy DNA. A wszystko za sprawą tego, że nasi przodkowie, Homo sapiens, krzyżowali się z Homo neanderthalensis, gdy doszło do spotkania obu grup poza Afryką.

Starsza afrykańska linia Homo, do której należał H. neanderthalensis, osiadła w Europie, na Bliskim Wschodzie i w Azji na długo przed tym, zanim Afrykę opuścił H. sapiens. Ostatecznie H. neanderthalensis wymarł, a H. sapiens przetrwał poza tym kontynentem. Za sprawą międzygatunkowych igraszek genetyczne dziedzictwo neandertalczyków żyje jednak w wielu z nas.

Cechy neandertalczyków utrwaliły się w DNA, ale również w wielu artefaktach i kościach pozostałych po nich w jaskiniach. Na podstawie rozmiaru czaszek można orzec, że na pewno mieli oni mózgi tak duże jak nasze, a może nawet trochę większe.

Neandertalczyków łączyła z nami zapewne również zdolność do wyczuwania smaku gorzkich substancji chemicznych. Ludzie różnią się od siebie upodobaniem albo niechęcią do niektórych gorzkich roślin, takich jak brokuły czy brukselka. O różnicy tej częściowo stanowią warianty posiadanego genu TAS2R38, którego ekspresja następuje w naszych kubkach smakowych.

Powszechna forma tego genu pozwala ludziom odczuwać smak gorzkich związków takich jak fenylotiokarbamid (PTC), który naukowcy od dawna stosują w testach określających zdolność do odbierania gorzkiego smaku. Ci z nas, którzy posiadają przynajmniej jedną kopię tego powszechnego, dominującego wariantu genu TAS2R38, określani są jako wrażliwi na PTC. Tych zaś, którzy posiadają dwie kopie mniej powszechnej, recesywnej formy TAS2R38, nazywa się niewrażliwymi na PTC.

W El Sidrón, jaskini w północno-zachodniej Hiszpanii, znaleziono kości siedmiu dorosłych neandertalczyków i szóstki dzieci, którzy zmarli około 50 tysięcy lat temu. Sekwencje genetyczne pozyskane z niewielkiego odłamka kości jednego z dorosłych mężczyzn ujawniły, że był wrażliwy na PTC. Jest to istotne w kontekście kolejnego odkrycia.

Naukowcy zeskrobali zwapniałą płytkę, czyli kamień nazębny, z prastarych zębów kilkorga neandertalczyków z El Sidrón. Gdy przesuniesz językiem po wewnętrznej stronie dolnych jedynek, być może wyczujesz trochę własnego kamienia.

Na szczęście dla nas neandertalczycy nie chodzili do dentystów. Dzięki temu w zmineralizowanej płytce zachowały się ważne ślady tego, jak żyli. Zaawansowane analizy chemiczne kamienia pozwoliły częściowo ustalić, jakie rośliny jedli ci osobnicy i jakie związki chemiczne znajdowały się we wdychanym przez nich dymie. Metodami sekwencjonowania DNA udało się następnie odgadnąć, jakie od dawna martwe mikroby żyły niegdyś w ich ustach i jakimi roślinami się żywili – mowa tu o roślinach, których nie można było wykryć analizą chemiczną.

Jeden osobnik, znany jako Dorosły numer 1 z El Sidrón, a sympatyczniej Sid, w momencie śmierci zapewne był poważnie chory. Wszystko wskazuje na to, że Sid miał ropień zęba i zaraził się wywołaną przez mikrosporydia chorobą biegunkową. (Biedak!)

Kamień nazębny Sida zawierał śladowe ilości toksyn z krwawnika i rumianku, w tym chamazulen, a także sekwencje DNA topoli i grzyba Penicillium. Topola to tradycyjne źródło kwasu salicylowego – salicylanu, z którego powstaje aspiryna. Gatunki Penicillium to pleśnie wytwarzające antybiotyk penicylinę. Możliwe, że Sid leczył swoje schorzenia – albo że leczył go inny neandertalczyk czy neandertalka – tymi samymi lekami, które stosujemy dziś, około 50 tysięcy lat później.

Oczywiście nigdy się nie dowiemy, czy Sid celowo spożywał te substancje, by poradzić sobie z chorobą, ale krwawnik, rumianek, topola i Penicillium nie mają żadnej wartości odżywczej. A ponieważ czuł, jak przynajmniej niektórzy neandertalczycy, gorzki smak związków chemicznych we wszystkich tych produktach, zapewne odbierał te substancje podobnie jak większość z nas: jako niesmaczne.

Być może więc Sid wiedział, co robi: uznał, że nieprzyjemny, gorzki smak warto przecierpieć ze względu na przewidywane korzyści ze spożycia tych substancji. Jego hipotetyczne zachowanie niewiele różni się od mojego: chcąc uzyskać kofeinowe pobudzenie, przezwyciężyłem niechęć do goryczy w kawie. Kofeinie szczegółowo przyjrzymy się później. Korzystanie z naturalnych toksyn dla własnych celów, pomimo ewidentnych wad, wpisuje się w istotę człowieczeństwa.

Chemiczne tajemnice, jakie przez 50 tysięcy lat skrywał kamień nazębny Sida, są niebywałe, ale ta próba badawcza na razie obejmuje jedną osobę. Choć taki dowód jest lepszy niż żaden, być może nigdy nie dowiemy się więcej o neandertalczykach i o tym, jak leczyli się pradawni Homo. Na szczęście możemy wsiąść do jeszcze innego ewolucyjnego wehikułu czasu. Najbliższymi krewnymi ludzi spośród żyjących dziś ssaków naczelnych są szympansy zwyczajne oraz bonobo (zwane szympansami karłowatymi). Nasze drogi rozeszły się w okresie między 5 a 10 milionów lat temu, kiedy to żył nasz ostatni wspólny przodek.

Frapujące dane z obserwacji szympansów zwyczajnych w naturze świadczą o tym, że one również leczą się roślinami z rodziny astrowatych. Obserwacje te uzasadniają przekonanie, że samoleczenie zostaje w rodzinie, a choć stanowi nieodzowną część behawioru ludzkiego, nie posiadamy go na wyłączność.

Do ulubionych dań Shane’a, kiedy mieszkał w Kamerunie jako ochotnik Korpusu Pokoju, należało ndolé, zachodnioafrykański gulasz z warzyw i mięsa, którego najważniejszym składnikiem jest zielenina zwana „gorzkim liściem”. Ponieważ gorzki liść to mieszanka odpowiednich części różnych gatunków równikowych krzewów afrykańskich z rodzaju Vernonia, należącego do astrowatych, a takie trudno znaleźć w Stanach Zjednoczonych, nie możemy dokładnie odtworzyć tego przepisu w Kalifornii.

Na medycznych właściwościach bylin z rodzaju Vernonia polega cała Afryka Zachodnia. Ludzie używają tych roślin do leczenia rozmaitych chorób, zwłaszcza zakaźnych takich jak malaria, schistosomatoza i pasożytniczych chorób układu pokarmowego.

W 1989 roku ludowy uzdrowiciel Mohamedi Seifu Kalunde oraz jego współpracownik, badacz naczelnych Michael Huffman, przebywali w Parku Narodowym Gór Mahale w Tanzanii. Przez dwa dni obserwowali widocznie chorą dorosłą samicę szympansa zwyczajnego. Wielokrotnie sięgała ona po pędy dzikiej wernonii, skrupulatnie usuwała liście i korę, a następnie żuła miękisz, połykała jego gorzki sok i wypluwała resztę. Tak jak Sid, była jedynym szympansem w grupie, który wykazywał takie zachowanie, a w przeciwieństwie do ludzi szympansy zazwyczaj nie używają tej rośliny jako źródła pożywienia – nie mogą ugotować ndolé, nawet jeśli mają dostęp do wernonii!

W kolejnych dziesięciu latach badacze zauważyli, że wiele szympansów z tej populacji żuje gorzkie włókno. Naukowcy w końcu wysnuli hipotezę, dlaczego zwierzęta tak się zachowują: spożycie wernonii w tym stadzie powiązano ze wzrostem liczby zakażeń układu pokarmowego nicieniami.

U szympansów, które przeżuwały gorzki miękisz wernonii, zaobserwowano spadek zarobaczenia – innymi słowy wyleczenie z nicieni – co wskazuje, że toksyna tej rośliny ma właściwości odrobaczające. Tak jak Sid, szympansy zdawały się wiedzieć, co robią. Pokarm jest więc spożywany nie tylko z powodu wartości odżywczych, lecz także w celach medycznych.

Ludzie i szympansy to nie jedyne naczelne, które same się leczą. Robią tak też goryle i orangutany, nasi następni po szympansach najbliżsi krewni. Co znaczące, tak jak w przypadku wernonii, rdzenne populacje ludzi z terenów zamieszkiwanych przez te zwierzęta wykorzystują te same rośliny w swoich lekach. Na przykład na Borneo zauważono, że orangutany przeżuwają liście draceny, aż powstaje przypominająca mydliny piana, którą następnie nakładają na futro, by odstraszać pasożyty i leczyć choroby skóry. Rdzenni mieszkańcy tych samych lasów także stosują okłady z liści tej rośliny w leczeniu kilku schorzeń[20].

Głównym toksycznym składnikiem dracen są saponiny, gorzkie steroidowe związki wytwarzane przez wiele roślin w celu obrony przed wrogami. Niektóre z tych roślin, na przykład mydlnica rosnąca w Europie i Azji czy mydłodrzew w Ameryce Południowej, służą do wyrobu mydła. Co ciekawe, saponina z odmiany mydłodrzewu występującej w Chile jest adiuwantem w szczepionce firmy Novavax, zatwierdzonej przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków do użytku w celu zapobiegania COVID-19.

Przykłady te wskazują, że ludzie wielokrotnie korzystali z wiedzy swoich najbliższych krewniaków w poszukiwaniu leczniczej mocy roślin i innych organizmów. Mogło też być na odwrót: to człekokształtni krewni przyglądali się nam i się od nas uczyli. A może ten proces przebiegał w obu kierunkach.

W tym rozdziale na przykładzie mikrokosmosu astrowatych omówiłem pochodzenie naturalnych toksyn, to, jak wykorzystują je do swoich celów ludzie i inne zwierzęta, i jak toksyny mogą zmienić bieg naszego życia. Zobaczyliśmy, że rośliny z rodziny astrowatych wytwarzają wiele różnych grup toksycznych substancji, w tym alkaloidy, flawonoidy, fenole czy terpenoidy.

Już sama liczba toksyn wytwarzanych przez tylko jedną rodzinę roślin ujawnia oszałamiającą różnorodność naturalnych trucizn, które są zdolne na nas wpływać, czasem bez naszej wiedzy. W moją ślubną butonierkę wpiąłem jednak też inne rośliny, a poza tym w tej opowieści nie mogło zabraknąć toksyn innych gatunków niż astrowate. Potrzebujemy więc teraz innego podejścia.

Zamiast omawiać poszczególne klasy organizmów, w każdym z kolejnych rozdziałów będę się skupiał na jednej czy dwóch szerszych klasach toksyn, tak jak zrobiłby to chemik. Zajmijmy się najpierw jednymi z najstarszych i najbardziej różnorodnych substancji chemicznych: fenolami i flawonoidami.

2.

Feeria fenoli i flawonoidów

W lesie żadna droga nie była wyraźna, żadne światło nie padało prosto. W blask słoneczny, blask gwiazd, wiatr, wodę, zawsze wsuwał się jakiś liść i gałąź, pień i korzeń, to co cieniste, złożone.

– Ursula K. Le Guin,
Słowo las znaczy świat[21]

Historia tanin, część pierwsza: białe wino, czarna woda, fioletowy lód, zielona herbata

Z bratem porównywaliśmy wody rzeki Lester do tak zwanego piwa korzennego. Byliśmy bliscy prawdy. Substancje sączące się z obmywanych rzeką tajg i mokradeł miały te same właściwości barwiące i spieniające, co wyciąg zawarty w napoju tradycyjnie warzonym z korzeni sarsaparilli[22].

Choć darzę szczególnym uczuciem czarne rzeki wpływające do Jeziora Górnego, inne, znacznie bardziej imponujące oraz istotniejsze ekologicznie i gospodarczo cieki wodne znajdują się w tropikach. Do najbardziej znanych należą Rio Negro, czyli jeden z największych dopływów Amazonki, oraz Kongo. Czarne rzeki, czy to płynące przez tajgę, czy tropikalny las deszczowy, odprowadzają wodę z porośniętych gęstą roślinnością terenów, na których powstają ogromne ilości tanin oraz innych związków fenolowych i flawonoidowych odpowiadających za herbaciany kolor wody.

Rzeki i moja obrączka ślubna to nie jedyne źródła tanin obecne w moim życiu. Bardzo lubię scenę z filmu Klatka dla ptaków, w której Albert (w tej roli Nathan Lane) ma wyjść na estradę jako drag queen o imieniu Starina. Albert oskarża wówczas Armanda, granego przez Robina Williamsa, że ten ma romans.

Albert znalazł bowiem w lodówce butelkę białego wina, a Armand pija tylko czerwone. Armand zaczyna się tłumaczyć: przerzucił się na białe, bo czerwone zawiera garbniki. Alibi chyba działa, czerwone wina rzeczywiście mają więcej tanin od białych, choć niektóre białe, na przykład chardonnay, charakteryzują się wysoką tanicznością – dębowe beczki, w których chardonnay dojrzewa, uwalniają do wina garbniki.

Unikam win leżakowanych w beczkach, bo jestem wrażliwy na taniny dębu. Wina musujące tak nie dojrzewają, więc kiedy jest okazja, sięgam zwykle po nie. Ale pomimo mojej niechęci do smaku dębowych win, fascynuje mnie piękno chemicznej budowy tanin.

W kwasie taninowym poszczególne cząsteczki kwasu galusowego wiążą się z centralną cząsteczką glukozy, tworząc doskonały kształt wiatraczka. Taka budowa jest przyjemna dla oka, ale by wytworzyć każde z chemicznych wiązań łączących atomy węgla, wodoru i tlenu, roślina poświęca cenną energię – którą mogłaby wykorzystać na wzrost i rozmnażanie[23]. W gospodarce natury taniny są kosztownym dobrem.

Poszukiwanie źródeł tanin doprowadzi nas do dość zaskakującego wniosku, powiązanego ściśle z ewolucją roślin lądowych, rewolucją przemysłową, powstaniem Stanów Zjednoczonych, a nawet topnieniem lądolodu grenlandzkiego. Chcąc dojść do celu, będziemy musieli zanurzyć się w gąszczu chemicznych szczegółów, ale tylko na chwilkę.

Taniny mogą składać się albo z cząsteczek fenolowych, albo flawonoidowych, ale wszystkie definiuje zdolność wiązania się z białkami. Ponieważ taniny tak doskonale łączą się z proteinami, od dawna wykorzystuje się je do garbowania zwierzęcych skór. Zawartość tanin w roślinach, cenna dla ludzi w przeszłości, znalazła odzwierciedlenie w ich nazwach. Przykładem jest tan oak (Notholithocarpus densiflorus), podobny do dębu przedstawiciel bukowatych z pacyficznego wybrzeża Ameryki Północnej, z którego kory pozyskiwano garbniki.

Być może znasz nazwy fenoli i flawonoidów czy też polifenoli, to znaczy cząsteczek złożonych z kilku połączonych molekuł fenolowych czy flawonoidowych. Te związki chemiczne często zwie się przeciwutleniaczami albo antyoksydantami, gdyż neutralizują one wolne rodniki tlenu, produkty uboczne zwyczajnej przemiany materii w naszym organizmie. Wolne rodniki, czyli chemicznie niestabilne formy tlenu, potrafią szybko wiązać się z innymi substancjami i uszkadzać zdrowe komórki.

Na razie ograniczę to omówienie do dwóch głównych klas tanin wytwarzanych przez rośliny: hydrolizujących i skondensowanych. Taniny hydrolizujące pochodzą od fenolowych cząsteczek wytwarzanych na prastarym szlaku metabolicznym występującym u bakterii, roślin (w tym u glonów) i grzybów, ale nie u zwierząt. Taniny skondensowane to flawonoidy powstające na ścieżce zarezerwowanej dla roślin naczyniowych, nowszej ewolucyjnie.

Taniny hydrolizujące można następnie podzielić na dwa typy: galotaniny i elagotaniny. Co ciekawe, galotaniny i inne taniny hydrolizujące odkryto także u najbliższych żyjących krewniaków roślin, zielonych glonów z klasy sprzężnic, której przedstawiciele występują zarówno w wodach słodkich, jak i na lądzie. Między innymi właśnie dzięki galotaninom algi te mogą żyć na powierzchniach lodowców i na szczytach gór.

Światło ultrafioletowe B (UVB) uszkadza DNA i inne ważne dla życia cząsteczki[24]. Promieniowanie UVB szybko rozprasza się pod wodą, tak że nie zagraża ono żyjącym tam glonom[25], ale te lądowe muszą samodzielnie wytwarzać ochronę przeciwsłoneczną. Wsparciem dla nich jest warstwa ozonowa planety, która jednak chroni je w niewystarczającym stopniu.

Żyjące na lądzie sprzężnice wystawione na działanie światła słonecznego przybierają kolor fioletowy. Fioletowe pigmenty to cząsteczki kwasu galusowego, tworzące związek kompleksowy z żelazem. Pigment ten pochłania promieniowanie UVB ze słońca i odbija fioletowe światło do środowiska. Galotaniny pomagają w ten sposób zapobiegać uszkodzeniom DNA spowodowanym promieniowaniem słonecznym typu B.

W przypadku glonów występujących w środowisku arktycznym wytwarzana bariera przeciwsłoneczna zabarwia lód na szaro albo fioletowo. Na Grenlandii, gdzie sprzężnice skolonizowały rozległą pokrywę lodową, taniny hydrolizujące są ciemne; pochłaniają one ciepło promieni słonecznych i przyspieszają topnienie. Działanie tanin z glonów sprawia więc, że jeszcze nasila się podnoszenie poziomu mórz wskutek globalnego ocieplenia, wywołanego nagromadzeniem gazów cieplarnianych.

Taniny hydrolizujące wyewoluowały więc zapewne przede wszystkim jako ochrona przeciwsłoneczna. W toku dalszej ewolucji roślin lądowych te związki chemiczne zaczęły pełnić inne funkcje, na przykład zniechęcać potencjalnych konsumentów.

Taniny skondensowane wyewoluowały później niż taniny hydrolizujące[26] i występują tylko w roślinach naczyniowych, nie w zielonych glonach. Składają się z dwóch lub więcej cząsteczek katechiny i w dużych ilościach znajdujemy je w herbacie, jagodach acai, cynamonie, kakao, winogronach i dębinie.

W ilościach umiarkowanych taniny skondensowane mogą korzystnie oddziaływać na nasze zdrowie i samopoczucie, ale spożywane w dużych ilościach poważnie uszkadzają wątrobę. Około 10 procent wyciągu z zielonej herbaty składa się z tanin skondensowanych. Najobficiej tam występujący 3-galusan epigallokatechiny (EGCG) w małych dawkach zdaje się wykazywać potencjał ochronny przed różnymi chorobami, od cukrzycy po demencję. Wyciągi z zielonej herbaty rozpuszczone w gorącej wodzie lub żywności, na przykład deserach z matchą, moim ulubionym herbacianym proszkiem, najczęściej są bezpieczne.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

[1] Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim (1493–1541), znany później jako Paracelsus, był ojcem toksykologii. Sentencja „dawka czyni truciznę” to parafraza jego słów zapisanych w języku niemieckim: Alle Dinge sind Gift, und nichts ist ohne Gift; allein die dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei (Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną. Tylko dawka czyni daną substancję trucizną).

[2] Tlen w atmosferze może stać się toksyczny przy ciśnieniu cząsteczkowym wyższym od ciśnienia na poziomie morza. Znaczne ilości reaktywnych form tlenu, takich jak rodniki ponadtlenkowe, mogą wziąć górę nad mechanizmami antyoksydacyjnymi i uszkodzić biocząsteczki podatne na utlenianie, na przykład lipidy.

[3] K. Darwin, O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt, przeł. Szymon Dickstein i Józef Nusbaum, [w:] tegoż, Dzieła wybrane, t. II, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1959, wyd. II, s. 514 (przyp. tłum.).

[4] Tamże, s. 515 (przyp. tłum.).

[5] Mokradła Sax-Zim są schronieniem dla wielu takich puszczyków w latach wędrówek żerowiskowych, gdy na obszarach położonych bardziej na północ spada populacja gryzoni z podrodziny karczowników (nornikowatych).

[6] Działalność Toivola-Meadowlands School została początkowo zawieszona przez Niezależny Okręg Szkolny nr 710 w 1992 roku z powodu malejącej frekwencji. Następnie przez krótki czas szkoła działała jako placówka autonomiczna, dopóki w 1998 roku nie zamknęła się na stałe. Świadectwo ukończenia liceum odebrałem ze szkoły autonomicznej w 1994 roku.

[7] Albo – w przybliżeniu – województwa małopolskiego (przyp. tłum. – przypisy dolne pochodzą od tłumaczki). {: .Przypis}

[8] Cytat pochodzi z aktu II, sceny III Romea i Julii. Zakonnik Ojciec Laurenty nosi koszyk z leczniczymi i trującymi ziołami. (W. Shakespeare, Romeo i Julia, [w:] tegoż, Hamlet, Romeo i Julia, Makbet, przeł. S. Barańczak, Wydawnictwo Znak, Kraków 2021, s. 69 (przyp. tłum.).

[9] Matrycyna to seskwiterpen laktonowy wytwarzany przez rośliny astrowate. W kwasowym środowisku ludzkiego żołądka matrycyna zostaje przekształcona w chamazulenowy kwas karboksylowy, który następnie dekarboksyluje do chamazulenu. Według części hipotez chamazulenowy kwas karboksylowy oraz chamazulen dają efekty przeciwzapalne, a działają podobnie do syntetycznych, niesteroidowych leków przeciwzapalnych (SNLPZ) takich jak ibuprofen i naproksen. Wynika to najprawdopodobniej z podobieństwa budowy pomiędzy chamazulenowym kwasem karboksylowym i chamazulenem a SNLPZ, które hamują enzymy wywołujące stany zapalne. Chamazulen był też terpenoidem najobficiej wydzielanym przez krwawnik pagórkowy (Achillea collina) po inwazji mszyc, co wskazuje na jego funkcję jako narzędzia obrony przed roślinożercami.

[10] Piperydyna (zob. Dodatek) to amina heterocykliczna naturalnie wytwarzana przez rośliny należące do tego samego rodzaju co pieprz (Piper). Piperydynę odkryto w XIX wieku wskutek poddania piperyny działaniu kwasu azotowego w warunkach laboratoryjnych. Piperyna oraz jej izomer pod nazwą chawicyny to główne cząsteczki odpowiadające za ostry smak pieprzu czarnego (Piper nigrum). Pierścień piperydyny wykorzystuje się też jako podstawę leków syntetycznych, w tym fentanylu. Alkaloidy piperydynowe występują u wielu gatunków jodły, świerku i sosny, w tym wejmutki (Pinus strobus), która produkuje pinidynę. Te związki chemiczne powstają też u ich odległych krewniaków, takich jak szczwół plamisty (Conium maculatum), wytwarzający wysoce toksyczny alkaloid piperydynowy koniinę, a także rośliny z rodzaj kapturnic (Sarracenia), podobno paraliżujące owady, które wpadną do ich kielichów. Możliwe, że to koniina i pokrewne alkaloidy szczwołu plamistego zabiły Sokratesa. Owady również syntetyzują alkaloidy piperydynowe: na przykład ogniste mrówki z rodzaju Solenopsis wytwarzają solenopsyny jako składnik jadu, a chrząszcze biedronkowate wydzielają inne piperydyny z gruczołów obronnych albo podczas krwawienia odruchowego. Alkaloidy piperydynowe odgrywają więc rolę obronną przeciwko naturalnym wrogom zarówno roślin, jak i zwierząt je syntetyzujących.

[11] Dziurawiec zwyczajny wydziela pochodną antrachinonu hiperycynę, która ma rozbudowaną strukturę chromoforową, pochłaniającą światło widzialne w zakresie 590 nanometrów. Po spożyciu hiperycyna poprzez krwiobieg trafia do skóry i może stać się toksyczna wskutek produkcji tlenu singletowego, bardzo reaktywnego z biocząsteczkami. Hiperycyna jest też toksyczna dla owadów roślinożernych, a bydło i inne zwierzęta domowe mogą po zjedzeniu dziurawca doznać urazów wskutek wrażliwości na światło. Ziele to powszechnie stosuje się w lecznictwie.

[12] Mikołajek nadmorski (Eryngium maritimum), przedstawiciel rodziny selerowatych, wytwarza aldehyd eryngial, zwany też trans-2-dodekenalem. Ten związek chemiczny produkują również inni członkowie tej rodziny, na przykład kolendra (Coriandrum sativum), imbir (Zingiber officinale) czy cytrusy (skórka pomarańczy Citrus sinensis), a także niektóre krocionogi z rodzaju Rhinocricus. Mikołajka używa się jako rośliny leczniczej na różne schorzenia.

[13] Chodzi o tak zwaną czarną wodę, zob. podrozdział „Historia tanin”, część pierwsza.

[14] H.W. Longfellow, Pieśń o Hajawacie, przeł. Roman Jackow, Zakład Narodowy Imienia Ossolińskich, Wrocław–Kraków 1960, s. 27.

[15] Juglon (5-hydroksy-1,4-naftochinon) wytwarzają drzewa orzecha włoskiego. Gdy przesączy się do gleby, może hamować wzrost innych roślin. Juglon jest izomerem lawsonu (2-hydroksy-1,4-naftochinonu), czerwonego barwnika w hennie.

[16] W pewnym badaniu, dotyczącym co prawda szczurów, naukowcy zamienili aminokwas w jednym z bramkowanych napięciem kanałów sodowych u badanych osobników, tak aby uzyskać wersję bardziej przypominającą owadzią. Odkryli, że ta jedna zmiana może wyjaśnić wysoką podatność stawonogów, w tym owadów, na trujące działanie pyretryny.

[17] K. Darwin, Podróż na okręcie „Beagle”, przeł. K.W. Szarski, Wydawnictwo Marginesy, Warszawa 2019, s. 453 (przyp. tłum.).

[18] Opieram się tu przede wszystkim na szacunkowej wartości 40 procent podanej przez Światową Organizację Zdrowia (przyp. bibl. 67). Nie jest jasne, jak obliczono ten odsetek. Udało mi się jednak samemu uzyskać bardzo podobny wynik z uwzględnieniem dwóch czynników. Czynnik pierwszy to proporcja nowoczesnych leków w sensie ścisłym (np. sporządzonych w laboratoriach farmaceutycznych i/lub warunkach klinicznych) pochodzących od produktów naturalnych lub nimi inspirowanych (np. naśladujących je bądź wykorzystujących jako główny składnik), a drugi to proporcja leków wywodzących się z wiedzy rdzennych ludów czy tradycyjnych praktyk leczniczych w jak najszerszym sensie (np. medycyny ludowej, i tak będę to poniżej określał). Poniżej przedstawiam dane dotyczące każdego z dwóch czynników, które utwierdzają mnie w przekonaniu, że stwierdzenie o pochodzeniu z medycyny ludowej „prawie 50 procent wszystkich nowoczesnych leków” jest uprawnione.
Odsetek nowoczesnych leków naturalnych bądź inspirowanych naturą: Ten cytat z ilościowego przeglądu literatury mówi sam za siebie (przyp. bibl. 68): „W 1990 roku ponad 80 procent leków było albo wyrobami naturalnymi, albo odpowiednikami na nich wzorowanymi. Antybiotyki (np. penicylina, tetracyklina, erytromycyna), leki przeciwpasożytnicze (np. awermektyna), przeciwmalaryczne (np. chinina, artemizynina), przeciwcholesterolowe (np. lowastatyna i jej analogi), leki immunosupresyjne do przeszczepów (np. cyklosporyna, rapamycyny) i leki przeciwnowotworowe (np. paklitaksel, doksorubicyna) zrewolucjonizowały medycynę”. Nieco niższy odsetek leków z produktów naturalnych podano dla roku 1993, kiedy to ponad 50 procent leków wykorzystywanych w warunkach klinicznych wciąż pochodziło z przyrody lub było na niej wzorowanych (przyp. bibl. 69). Podobne szacunki przedstawili inni (por. np. przyp. bibl. 70). Odsetek około 50 procent utrzymał się na tym samym poziomie (przyp. bibl. 71) w przypadku leków nowych: z sumy 1881 preparatów dopuszczonych do obrotu przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (Food and Drug Administration, FDA) i podobne instytucje (w latach 1981–2019) przynajmniej 921 (49,44 procent) pochodziło z produktów naturalnych bądź było na nich wzorowanych – „przynajmniej”, ponieważ liczba ta nie obejmuje również zatwierdzonych do obrotu „makrocząsteczek biologicznych”, w tym białek czy peptydów z naturalnych źródeł (np. składników jadu ślimaków stożków, jadu węży, śliny pijawek itp.) W samym tylko przypadku preparatów przeciwnowotworowych spośród 185 nowych cząsteczek zatwierdzonych od 1981 roku do leczenia raka 120, czyli 64,9 procent, pochodziło z produktów naturalnych lub było efektem wzorowania się na nich (przyp. bibl. 71).
W skrócie, dla nowych leków (z lat 1981–2019) szacowany odsetek tych pochodzących z natury lub na niej wzorowanych najprawdopodobniej wynosi co najmniej 50 procent, zakładając, że niektóre „makrocząsteczki biologiczne” mają pochodzenie naturalne, ale powstały przy użyciu technologii rekombinacyjnych. W połączeniu ze starszymi szacunkami (por. np. przyp. bibl. 69), odsetek 50 procent dla nowoczesnych leków wydaje się raczej rozsądny i zachowawczy.
Odsetek leków z produktów naturalnych bądź na nich wzorowanych, które pojawiły się w medycynie ludowej sensu lato: Fabricant i Farnsworth (zob. przyp. bibl. 72; istnieje wiele innych podobnych badań) sprytnie postanowili określić, jaki odsetek leków wykorzystywanych w nowoczesnej medycynie występuje również w roślinach leczniczych (tj. bez uwzględnienia grzybów, zwierząt, bakterii itd.) wykorzystywanych w medycynie tradycyjnej.
„Kilka lat temu Program Medycyny Tradycyjnej WHO zwrócił się do nas z prośbą o sprawdzenie, czy wiedza etnomedyczna rzeczywiście doprowadziła do odkrycia użytecznych leków. Wysłaliśmy listy do ośrodków PMT WHO na całym świecie, prosząc o pomoc w rozpoznaniu wszystkich czystych roślinnych związków chemicznych wykorzystywanych w lekach w ich krajach. Następnie zrobiliśmy przegląd literatury naukowej w poszukiwaniu oryginalnych artykułów relacjonujących wyizolowanie tych związków z odpowiednich roślin. Chcieliśmy w ten sposób stwierdzić, czy przekonania etnomedyczne stały się przyczynkiem do podejmowania przez chemików określonych starań, oraz powiązać dzisiejsze wykorzystanie tych związków chemicznych z tego typu wiedzą etnomedyczną” (Tamże).
Innymi słowy, pytanie brzmiało, czy nowoczesne leki pochodzące od roślin istniały już w farmakopeach uzdrowicieli ludowych. Stoi za nim przesłanka, że związek pomiędzy użyciem rośliny w medycynie ludowej a istnieniem nowoczesnego leku pochodzącego od tej samej rośliny bądź wzorowanego na znajdujących się w niej cząsteczkach jest wysoce nielosowy, a prawdopodobnie wynika on właśnie z używania tej rośliny przez ludowych uzdrowicieli. Fabricant i Farnsworth stwierdzili, że ze 122 czystych związków roślinnych, które wyróżnili oni jako ordynowane przez medyków w postaci produktów leczniczych na całym świecie, 80 procent znajdowało się również w roślinach stosowanych przez uzdrowicieli ludowych. Stąd możemy wywnioskować, że skoro około 50 procent nowoczesnych leków powstało na bazie wyrobów naturalnych albo się na nich wzoruje i jest to faktem znanym od dekad, to znaczna większość leków pochodzi od roślin i innych organizmów stosowanych również przez uzdrowicieli. Najistotniejsze założenie jest tu takie, że nowoczesna medycyna zainteresowała się badawczo tymi roślinami i innymi organizmami właśnie za sprawą wiedzy zielarskiej, przekazanej praktykom nauk ścisłych, a następnie włączonej do farmakopei przemysłowej. Nie chcę przez to powiedzieć, że występuje wyraźna zgodność pomiędzy tym, jakie schorzenia uzdrowiciele leczyli konkretną rośliną (innym organizmem, miksturą itp.), a tym, do jakiego leku o jakim zastosowaniu ostatecznie doszła branża farmaceutyczna. Mimo wszystko, jeśli jednak uznamy, że odsetek około 50 procent nowoczesnych leków pochodzących ze źródeł naturalnych bądź na nich wzorowanych to szacunek ostrożny, a znaczna większość tych leków już występuje w medycynie tradycyjnej, stwierdzenie WHO, że ponad 40 procent nowoczesnych leków pochodzi od tradycyjnych, wydaje się rozsądne. Stąd stwierdzenie, że „prawie 50 procent nowoczesnych leków” zostało odkrytych dzięki mądrości ludowej również jest uzasadnione.

[19] Hasło Chamæmelum, sativum, sylvestre, [w:] N. Culpeper, Culpeper’s Complete Herbal: A Book of Natural Remedies of Ancient Ills (The Wordsworth Collection Reference Library), NTC/Contemporary Publishing Company, 1995.

[20] Cytat z abstraktu przyp. bibl. 107: „W Kalimantanie Centralnym miejscowi wykorzystują ten sam gatunek jako lek do użytku zewnętrznego do usprawniania rąk po udarze, uśmierzania bólu mięśni czy kości i na opuchliznę”.

[21] U.K. Le Guin, Słowo las znaczy świat, przeł. A. Sylwanowicz, Wydawnictwo Amber, Warszawa 1991, s. 25 (przyp. tłum.).

[22] Mowa o barwiących taninach i spieniających saponinach, wytwarzanych przez wiele roślin. „Piwo korzenne” z sarsaparilli to jeden z tonizujących napojów przyrządzanych przez rdzennych mieszkańców i lokalną ludność (ze Smilax ornata, rośliny pochodzącej z Meksyku i Ameryki Południowej). Możliwe, że saponiny z tej rośliny odpowiadają ze efekt spienienia, ale zob. przyp. bibl. 119, gdzie autorzy podchodzą do tego sceptycznie ze względu na stężenia, o których mowa. Inne „piwo korzenne” robiono z sasafrasu lekarskiego (Sassafras albidum), pierwotnie u rdzennych Amerykanów, dopóki nie okazało się, że safrol jest karcynogenem. Choć niektórzy producenci (np. Bundaberg) do dziś stosują sarsaparillę, w sprzedaży są raczej napoje z saponinami z innych gatunków roślin, na przykład mydłodrzewu właściwego (Quillaja saponaria), użytymi dla uzyskania takiego samego efektu piany w napojach bezalkoholowych. Słowo sarsaparilla oznacza zarówno napój, jak i roślinę, natomiast piwo korzenne nie musi zawierać sarsaparilli. Dowcipne omówienie tego problemu znajduje się pod przyp. bibl. 118. Saponiny stanowią jeden, ale nie jedyny mechanizm wytwarzania się piany w czarnych rzekach. Taniny w sensie ścisłym oraz fenole w sensie jak najszerszym również znacznie przyczyniają się do zabarwienia wód rzek na ciemny kolor.

[23] Ogólna teza jest taka, że produkcja toksyn sensu lato jako obronnych bądź odstraszających związków chemicznych konstytutywnych (zawsze obecnych w tkankach rośliny) lub indukowanych przez atak jest kosztowna dla przystosowania rośliny (szans przeżycia i wydajności reprodukcji) pod nieobecność wrogów. Natomiast w obecności wrogów przystosowanie rośliny wytwarzającej chemiczną obronę/repelent jest większe, niż gdyby roslina ta wytwarzała je w mniejszych ilościach albo wcale. Bezpośrednim powodem zwiększenia przystosowania jest konkurencja genotypów roślin (czyli gatunków) o zasoby (zob. cytat z Augusta Pyramusa de Candolle’a będący mottem następnego rozdziału). W takiej sytuacji rośliny dysponujące lepszą obroną w środowisku, w którym atak wrogów takich jak roślinożercy i patogenne drobnoustroje jest na porządku dziennym, mają większe szanse na przetrwanie i rozmnożenie się. Są na to mocne dowody eksperymentalne, mechanistyczne. Kilka przykładów podaję w bibliografii. W niektórych doświadczeniach korzystano z mutantów, które nie miały głównych szlaków obrony, albo doprowadzano do wykluczenia roślinożerców w wyniku zastosowania pestycydów, co w zasadzie eliminuje czynnik roślinożerności w przystosowaniu roślin. Wniosek jest taki, że z perspektywy przystosowania chemiczna obrona jest kosztowna w sytuacji braku roślinożerców, a w wypadku ich obecności przynosi korzyść, która raczej przeważa nad kosztem i pozwala roślinom wyposażonym w tę zdolność zdobyć przewagę nad innymi genotypami. Chemiczne szlaki produkcji tych substancji oraz same substancje mogą jednak oddziaływać na biologię rośliny w inny sposób, niezwiązany z funkcją obronną samą w sobie. Innymi słowy, plejotropia – wpływ jednego genu na więcej niż jedną cechę organizmu – jest powszechna.

[24] Promieniowanie UVB powoduje powstawanie dimerów pomiędzy sekwencjami nukleotydów, często na tym samym łańcuchu DNA w podwójnej helisie. Powszechnie występującymi dimerami są na przykład dimery cyklobutanu pirymidyny. Uniemożliwiają one transkrypcję DNA na RNA albo replikację DNA. Ciekawy przykład realnego wpływu silnego promieniowania UVB na organizmy lądowe (rośliny) podaję w bibliografii. Ma on związek z „dziurą ozonową” nad Antarktydą, spowodowaną działaniem antropogennych chlorofluorowęglowodorów, a konkretnie jej przemieszczeniem nad południe Ameryki Południowej w 1997 roku (przyp. bibl. 134).

[25] A) Większość promieniowania UVB w słupie wody zostaje pochłonięta przez: zawieszone w niej osady (powodujące mętność), napigmentowany fitoplankton (glony), który absorbuje niektóre długości fali światła, oraz rozpuszczony węgiel organiczny (dissolved organic carbon, DOC). Poszczególne zbiorniki wody słodkiej i słonej znacznie się jednak różnią stopniem rozpraszania promieniowania UVB. Ponadto choć tuż pod powierzchnią przenikanie UVB jest duże, a wraz ze wzrostem głębokości się zmniejsza, to stopień przenikania zależy od wielu różnych czynników. Mimo wszystko glony żyjące pod wodą są lepiej chronione przed kumulatywnym wpływem promieniowania UVB na uszkodzenia DNA niż algi czy rośliny rosnące na lądzie. B) Glony rosnące blisko powierzchni wody oczywiście wytwarzają całą plejadę związków chemicznych, by chronić się przed UVB. Promieniowanie UVB zagraża na przykład bruzdnicom, żyjącym jako symbionty koralowców: powoduje uszkodzenia DNA, więc rośliny te w toku ewolucji wykształciły wiele ochronnych związków chemicznych. Mówiąc bardziej ogólnie, naukowcy nie mają całkowitej jasności, jak dużą przeszkodą w kolonizacji obszarów lądowych przez wczesne formy życia była znaczna intensywność promieniowania UVB.

[26] W bibliografii online podaję źródła opisujące powstanie szlaku fenylopropanoidowego u roślin oraz potencjalnych poprzedników tego szlaku u niektórych ich najbliższych żyjących krewnych wśród glonów. (Zob. przyp. bibl. 161–165).