О том, как микроорганизмы влияют на наше поведение и чем опасно современное стремление к стерильности.
Микроорганизмы сопровождают нас всю жизнь, что неудивительно — ведь когда-то только они населяли Землю. Благодаря им обогащалась почва, выделялся кислород, создавая благоприятную среду для других видов, в том числе и нашего. Они выделяли кислород в виде отходов своей жизнедеятельности, сделав тем самым планету обитаемой, пригодной для жизни. Влияние людей на окружающую среду очень велико, но и оно не сравнится с влиянием микроорганизмов.
Нет места, где не жили бы микробы и бактерии: им доступны бездонные океанские впадины и самые высокие горы, источники с горячей водой и вечные льды. В нашем кишечнике их больше, чем звезд в нашей галактике. Они всегда были частью нашей экологии. Мы эволюционировали среди них. Кроме того, мы эволюционировали от них.
Все живые организмы, клетки которых содержат ядро, включая растения, грибы, водоросли, животных и людей, относятся к группе эукариотов. Эукариоты могут быть многоклеточными и одноклеточными, имеют общую схему строения клеток и общее происхождение. Когда-то, около 2 миллиардов лет назад, у нас был общий предок, сегодня именуемый LUCA (Last universal common ancestor — последний универсальный предок). До его появления жизнь на Земле разделяли бактерии и археи, и те, и другие состояли из отдельных клеток. Затем бактерия слилась с археоном, и на свет впервые появилась первая клетка-эукариот.
Эукариотические клетки эволюционировали, группировались вместе, что со временем привело к появлению многоклеточных существ — растений и животных. Живые существа носят в своих телах, как внутри, так и снаружи, огромные сообщества микроорганизмов. Мы не можем их разглядеть, зато ощущаем негативные последствия их деятельности: подхватив простуду, например, и чихая. Микробы в стереотипном представлении кажутся загрязнителями, разносчиками страшных болезней, хотя далеко не все из них патогенны, лишь меньшая их часть. Другие выступают в роли хранителей благополучия нашего организма.
Все живое взаимосвязано благодаря микробам. Они управляют нашим поведением, как и поведением всех живых организмов. Никто не живет в одиночестве, всех объединяет мир микробов снаружи и внутри нас.
Идея 1. Наши тела вмещают целую вселенную микробов
Эта мысль может вызвать ужас у тех, кто привык рассматривать микробов как угрозу нашему здоровью и благополучию. Но микробы в основном безвредны. Иногда они просто балласт, а иногда выступают в роли защитников. Все совокупно они похожи на невидимый орган нашего тела, который состоит из миллионов отдельных движущихся клеток.
В клетках человеческого организма от 20 до 25 тыс. генов, но у микробов их намного больше. К тому же они быстро эволюционируют и прекрасно адаптируются к трудным условиям. Они помогают желудку переваривать пищу, высвобождая недоступные питательные вещества, с их помощью организм вырабатывает витамины и минералы, отсутствующие в нашем рационе, разрушают токсины и другие вредные вещества.
Мир «дружественных микробов» внутри нас вытесняет опасные микробы, производит вещества, влияющие на наш запах, высвобождает молекулы, которые управляют ростом наших органов, помогают иммунной системе отличить больные клетки от здоровых. От них зависит работа нашей нервной системы и в какой-то мере — наше поведение.
В наших телах обитает целая Вселенная. Это неразрывное партнерство с микробами сопровождает нас всю жизнь и не кончается после нее. Когда мы нечаянно разрушаем этот симбиоз, страдает наше здоровье.
Но не только люди подвластны влиянию микробов. Они влияют и на животных, наделяя их уникальными способностям и возможностями, а иногда и собственными генами. Так, бактерии содержатся в жидкости, которой удод окрашивает свои яйца. Они выделяют антибиотики, предохраняющие яйцо от проникновения патогенных микробов, уберегая цыплят от болезней. Бактерии живут на телах муравьев и продуцируют антибиотики, используя их для дезинфекции грибов, которые муравьи потребляют. Насекомое муравьиный лев парализует добычу токсинами, которыми бактерии снабжают его слюну.
Если бы вдруг все микробы внезапно исчезли, сама жизнь на Земле оказалась бы под вопросом. Вместе с инфекционными болезнями исчезли бы кишечные микробы, помогающие усваивать пищу. А от них полностью зависят пасущиеся млекопитающие, которым микробы помогают растворить жесткие волокна травы, попадающей в желудок. Эти животные просто умерли бы от голода. Насекомые тоже не могут обойтись без бактерий, восполняющих дефицит питательных веществ в их рационе. Невозможно представить без микробов и жизнь обитателей океанских глубин. От последствий всего этого будут страдать и люди, выживание которых тоже зависит от микробов.
Без понимания роли микробов мы не можем понять нашу собственную биологию. Подобно тому, как в XIX веке натуралисты изучали разные виды животных на далеких островах, сегодняшние микробиологи изучают разные виды бактерий, собирая их с тел животных в зоопарках, извлекая ДНК и секвенируя гены. Для микробов их хозяин, будь то человек или животное, — это их остров. И даже не остров, а целый архипелаг, сеть островов.
У каждого есть собственный микробиом, включающий унаследованные гены, пищу и лекарства, которые мы принимали, помнящий места, где мы жили, и людей, с которыми контактировали. У каждой части нашего тела, у каждого органа собственная микробная фауна. Микробы в тонкой кишке отличаются от микробов в прямой кишке, а те, что живут на лице и груди, непохожи на обитателей паха и подмышек.
Наш микробиом изменяется в зависимости от времени и пространства. В материнской утробе ребенок обитает в стерильном мире. Но едва он рождается, как на него попадают вагинальные микробы матери, а затем и другие микробы из окружающей его среды. Микробиом его кишечника учится обрабатывать новые виды пищи, а не только материнское молоко, и тогда бифидобактероиды, обрабатывающие молоко, уступают место углеводам-бактероидам.
Исследования микробиома, к которым долгое время не относились всерьез, сегодня очень популярны. Они показали, что многие болезни, в том числе астма, рак толстой кишки, диабет и аутизм, связаны с изменениями в микробиоме. Если это действительно так, то можно воздействовать на болезнь, просто меняя виды микробов в нашем микробиоме, убирая одни бактерии и подсаживая другие. Пока это еще новая и малоизученная область науки, но чрезвычайно перспективная.