Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле
Шрифт:
Ради исследования Найт и отправился в зоопарк Сан-Диего. Он решил взять мазки с морд и шкур различных млекопитающих, чтобы описать их микробиомы и химические вещества – метаболиты, которые микробы производят. Эти вещества формируют среду, в которой живут и развиваются микробы, а также служат индикатором не только самого факта их существования, но и того, какие задачи эти микробы выполняют. Наблюдение за метаболитами смахивает на опись произведений искусства, пищевых продуктов, изобретений и поставок в городе вместо обычной переписи населения. Недавно Найт попытался заняться описанием метаболитов на лице человека, но выяснил, что косметические средства – солнцезащитные средства и кремы для лица – заглушают естественные метаболиты, выделяемые микробами [29] . Что делать? Взять мазки у животных, конечно! Панголин Баба, в конце концов, увлажняющим кремом не пользуется. «Надеюсь, удастся еще добыть мазки из полости рта, – делится планами Найт. – И вагинальные тоже». Я удивленно поднимаю бровь. «В рамках программ по разведению гепардов
29
Bouslimani et al., 2015.
Работник зоопарка провожает нас к колонии голых землекопов – грызунов, бегающих по соединенным между собой пластмассовым трубам. Красотой природа их явно обделила – они смахивают на зубастые морщинистые сардельки. А еще они очень странные: нечувствительны к боли, невосприимчивы к раку, очень долго живут, почти не умеют контролировать температуру тела, а сперма у них крайне низкого качества. Они живут колониями, как муравьи, с королевой и рабочими. Еще они норные, что делает их особенно интересными для Найта. Он совсем недавно получил грант на исследование микробиомов животных с одинаковыми чертами и образом жизни: живущих в норах, летающих, водных, умеющих приспосабливаться к высоким или низким температурам и даже разумных. «Пока что это лишь предположение, но, возможно, у микробов имеются преадаптации, благодаря которым хозяйский организм получает необходимую для всего этого энергию», – делится он. Нельзя сказать, что это предположение неправдоподобно. Микробы открыли для животных множество возможностей. Благодаря им многие животные смогли вести необычный образ жизни, который иначе был бы для них недоступен. А если у животных схожие привычки, то и микробиомы часто оказываются похожи друг на друга. К примеру, Найт и его коллеги однажды выяснили, что в кишечнике у всех млекопитающих, питающихся муравьями или термитами (панголинов, броненосцев, муравьедов, трубкозубов, земляных волков), обитают похожие сообщества кишечных микробов, хотя они развивались независимо друг от друга на протяжении вот уже ста миллионов лет [30] .
30
Delsuc et al., 2014.
Мы проходим мимо колонии сурикатов – некоторые, почуяв чужаков, встают на задние лапы, остальные продолжают играть. Найту нужно снять мазок у самки, но единственная подходящая для этого самка – матриарх колонии – уже стара, и у нее больное сердце. У сурикатов это часто встречается. Иногда они нападают на детенышей других сурикатов или покидают собственных. Когда такое случается, работники зоопарка вмешиваются и вскармливают детенышей вручную. Они выживают, но смотритель говорит, что в старости у них начинаются проблемы с сердцем по неизвестным причинам. «Интересно, – говорит Найт. – А вы что-нибудь знаете о молоке сурикатов?» Он спрашивает потому, что молоко млекопитающих содержит специальные сахара – младенцы не могут их переварить, а некоторые микробы могут. Когда женщина вскармливает ребенка грудью, она его не только кормит, но и заботится о том, чтобы в его кишечнике поселились «правильные» микробы. Найт задается вопросом: а у сурикатов так же? Возможно, брошенные детеныши начинают жить не с теми микробами в кишечнике из-за того, что не имеют возможности питаться молоком матери? Влияет ли этот недостаток на их здоровье в будущем?
Найт работает и над другими проектами, направленными на улучшение здоровья обитателей зоопарка. Мы проходим мимо вольера гривистых тонкотелов – это такие симпатичные мартышки с отливающей оловом шерстью и торчащим во все стороны пушком на морде, – и он рассказывает, что пытается выяснить, почему одни виды обезьян в неволе часто заболевают колитом (воспалением толстой кишки), а другие – нет. Есть все основания полагать, что тут замешаны микробы. В кишечнике человека при воспалительном заболевании, как правило, возникает избыток провоцирующих иммунную систему бактерий, а вот тех, что ее усмиряют, как раз не хватает. Подобное проявляется и при других заболеваниях, таких как ожирение, диабет, астма, аллергия и рак толстой кишки. Считается, что эти заболевания имеют экологический характер – по отдельности микробы ни при чем, дело во всем сообществе сразу. Это значит, что в симбиозе что-то пошло не так. И если причиной заболеваний действительно становятся нарушения в микробиоме, грамотное управление сообществом микробов поможет их вылечить. Даже если изменения в микробных сообществах – результат болезни, а не причина, благодаря им можно будет поставить диагноз до проявления видимых симптомов заболевания. Потому Найт и исследует обезьян, сравнивая здоровых и болеющих колитом представителей разных видов, – он хочет выяснить, существуют ли признаки, по которым смотрители зоопарка смогут определить, что не проявляющее никаких симптомов животное заболело. Подобные исследования могут помочь нам понять, что меняется в микробиоме людей – или собак – с воспалительными заболеваниями кишечника.
И вот наконец мы заходим в скрытое от посторонних глаз помещение, куда временно поместили нескольких животных. В одном вольере мы видим огромный силуэт покрытого черным мехом существа длиной около метра – по очертаниям что-то вроде ласки, только выражение морды как у медведя. Это бинтуронг – один из самых крупных и лохматых представителей семейства виверровых. Джеральд Даррелл описал его как «небрежно сотканный коврик». По словам смотрителя, снять мазки с морды и лап нам не составит труда, но нас-то интересует кое-что подальше. У бинтуронгов с обеих сторон анального отверстия находятся пахучие железы – запах, которые они выделяют, чем-то напоминает попкорн. Скорее всего, такой аромат получается именно благодаря бактериям. Ученые уже описали микробные запахи, выделяемые пахучими железами барсуков, слонов, сурикатов и гиен. Бинтуронг, ты следующий!
«А мазок с заднего прохода можно будет снять?» – интересуюсь я.
Смотритель медленно переводит взгляд на устрашающего зверя в вольере, а затем обратно на нас. «Н-не думаю…»
Если взглянуть на животный мир, учитывая при этом микроорганизмы, даже самые привычные сферы жизни становятся удивительными. Там, где гиена трется об траву пахучими железами, микробы записывают ее автобиографию, которую смогут прочесть другие гиены. Мама-сурикатиха, выкармливая детенышей молоком, строит в их кишечниках целые миры. Броненосец, набивая брюхо муравьями, кормит триллионы бактерий, которые, в свою очередь, обеспечивают его организм энергией. Когда мартышка или человек заболевают, их организмы становятся схожи с затянутым тиной озером или заросшим сорняками полем – в экосистеме что-то пошло не так. Наши жизни находятся под контролем внешних сил, которые на самом деле у нас внутри. Они зависят от миллиардов существ, которые живут сами по себе и в то же время являются частью нас. Запахи, здоровье, пищеварение, рост и развитие, а также десятки других вещей, которые обычно приписывают отдельным особям, – это на самом деле результат сложной совместной работы организма-хозяина и микробов.
Какое же определение мы дадим слову «особь», зная все это [31] ? Если дать определение с анатомической точки зрения и сказать, что особь – это обладатель определенного тела, придется вспомнить, что микробы живут в том же теле, что и мы. Можно попробовать подойти к этому вопросу с точки зрения развития плода, тогда особь – это существо, выросшее из одной оплодотворенной яйцеклетки. Но это тоже не подойдет: организмы некоторых животных, среди которых мыши и рыбки данио-рерио, строятся по инструкциям, заложенным как в их генах, так и в их микробах. Они не смогут нормально развиваться в стерильной среде. Можно прибегнуть к определению с точки зрения физиологии – особь состоит из частей (органов и тканей), которые взаимодействуют на благо всему организму. Но как же насекомые, получающие необходимые питательные вещества благодаря совместной работе как собственных ферментов, так и бактериальных? Микробы – это часть целого, причем неотъемлемая. Генетическое определение, по которому особь состоит из клеток с одинаковым геномом, сталкивается с той же проблемой.
31
Скотт Гилберт, специалист по биологии развития, не один год пытался справиться с этим, казалось бы, пустяковым вопросом (Gilbert et al., 2012).
В любом животном есть как его собственный геном, так и множество микробных, которые влияют на его жизнь и развитие. Иногда гены микробов внедряются в геномы хозяев и так там и остаются. Имеет ли смысл рассматривать их как разные сущности? Вариантов остается все меньше – может, попробовать свалить все на иммунную систему? Ведь считается, что она существует именно для того, чтобы отличать клетки нашего организма от чужеродных, не путать себя и не себя. Только вот и это не совсем так: живущие в нас микробы, как мы увидим позже, участвуют в построении иммунной системы, а она взамен учится их не обижать. Как бы мы к этому вопросу ни подходили, ясно одно: микробы переворачивают само понятие индивидуальности с ног на голову. Они же ее и формируют. В целом ваш геном почти такой же, как мой, а вот микробиомы у нас могут быть совершенно разными (а виромы – тем более). Можно сказать, что я не вмещаю множества – я и есть множества.
Подобные мысли могут запросто сбить с толку. Независимость, самосознание и свобода воли играют в нашей жизни важнейшую роль. Как однажды заметил первопроходец мира микробиомов Дэвид Релман, «потеря чувства самосознания, связанные с ним иллюзии и ощущение контроля со стороны» являются потенциальными признаками психического расстройства [32] . «Неудивительно, что последние исследования симбиотических отношений породили значительный интерес к этой теме, – писал он, но также добавлял: – [Подобные исследования] подчеркивают всю прелесть биологии. Мы, будучи существами социальными, пытаемся понять, как мы связаны с другими существами. Симбиоз – это непревзойденный пример того, как сотрудничество приводит к успеху и какие преимущества нам дают близкие отношения».
32
Relman, 2008.
И я с ним согласен. Симбиоз указывает нам на ниточки, которыми соединено все живое на Земле. Каким образом у таких разных организмов, как люди и бактерии, получается сосуществовать и сотрудничать друг с другом? Все дело в том, что мы происходим от одних предков. Мы все храним информацию о себе в ДНК и пользуемся одним и тем же кодом, а в качестве энергетической валюты у нас у всех аденозинтрифосфат. Представьте себе обычный сэндвич: каждый ингредиент – от помидоров и листьев салата до свинки, предоставившей для сэндвича бекон, от дрожжей, на которых испекли булочку, до микробов, которые наверняка на ней сидят, – говорит на одном и том же молекулярном языке. Как сказал Алберт Ян Клюйвер, нидерландский биолог: «Что слон, что маслянокислая бактерия – все одно!»