Я – суперорганизм! Человек и его микробиом - Терни Джон
Тут нет и не может быть одного универсального ответа. Поток новых научных публикаций о наших бесчисленных микроскопических компаньонах грозит перерасти в настоящее наводнение. Всё больше лабораторий подключается к выяснению того, какие микроорганизмы с нами сосуществуют и каковы их намерения. Можно прикинуть масштаб таких исследований. Поисковая машина Google Scholar, индексирующая статьи в научных журналах, выдает лишь 15 результатов на слово микробиом для 1995 года и 30 – по прошествии 5 лет. К 2005 году наблюдается небольшое увеличение (до 76), а затем мы видим поистине фантастический рост: 2190 работ в 2010 году, 9300 – к 2013 году. В наши дни за микробиомными исследованиями просто невозможно уследить: тут вы уже не наблюдаете неспешную перестановку вех, а пытаетесь поймать взглядом стартовавшую ракету, которая неуклонно набирает скорость.
Изучение микробиома наверняка изменит наш подход ко многим проблемам, особенно медицинским. А еще изменит наше восприятие себя. Да, мы по-прежнему остаемся прямоходящими приматами, имеющими общего предка с шимпанзе и при помощи языка проложившими путь к тому новому типу культуры, цивилизации и технологии, который мы гордо именуем человеческим. Но теперь мы сами себе кажемся несколько другими. Как полагают некоторые специалисты, теперь нам следует заботиться о нашем неведомом прежде «органе» – микробиоме. Теперь мы можем воспринимать себя как ходячие говорящие биореакторы, несущие на себе и в себе тысячи других видов и выращивающие тысячи видов у себя в кишечнике. Весь этот ансамбль легко описать как экосистему или скорее как набор экосистем, активно действующих на клеточном уровне. Однако есть и другое описание: не исключено, что оно лучше всего показывает, каково это – иметь столь гигантское количество микроспутников. Такое описание подразумевает, что многие из них полезны, а то и жизненно нам необходимы. Это не комменсалы (так биологи называют сосуществующие организмы, которые просто не причиняют друг другу вреда; сам термин происходит от латинского слова, означающего «сотрапезники»), это полноправные наши партнеры, и мы постоянно поддерживаем друг друга. У такой взаимной поддержки есть другое название – симбиоз. Как показывают микробиомные исследования, у нас куда больше симбионтов, чем мы могли бы себе представить. Вместе со мной (или с вами) они составляют единый ансамбль – суперорганизм [5].
Всматриваясь внимательнее
В своей книге я пытаюсь разобраться, что же это такое – мое новое Я – суперорганизм. К проблеме можно подойти с разных сторон. «Суперорганизменное Я» – понятие не совсем новое, так что вас ждет небольшой исторический экскурс. Ученые еще не до конца поняли, как исследовать суперорганизмы; чтобы получше узнать свой суперорганизм, следует взглянуть на то, каким образом они раскрывают загадки его функционирования. Кроме того, сама постановка суперорганизма во главу угла меняет научный метод. Для изучения микробиома требуется множество дисциплин. Молекулярные генетики, экологи-микробиологи, инфекционисты, иммунологи учатся по-новому общаться друг с другом, порой не без труда. И всем им приходится налаживать общение с представителями новейшей отрасли – биоинформатики, которые занимаются базами данных и программами, помогающими осмысливать микробиом с информационной точки зрения. Междисциплинарное взаимодействие становится всё интенсивнее, и сами дисциплины в ходе такого общения меняются. В частности, иммунология переживает собственную научную революцию. Как выясняется, наша иммунная система сформировалась главным образом для того, чтобы управлять этим новым, осторожно поддерживаемым в равновесии комплексом, который и составляет суперорганизм.
Остальная часть книги посвящена целому ряду вопросов, вытекающих из вопроса основного. Что это означает – быть суперорганизмом? Некоторые ответы получить легко, другие же лишь начинают вырисовываться…
В главе 1 я расскажу о том, каким образом люди впервые узнали о невидимом мире микробов. Удивительно, как простой с виду инструмент – микроскоп – помог ученым столь сильно расширить наши представления о жизни, ведь человек сотни тысяч лет даже не подозревал о существовании микроорганизмов. Первой реакцией стало, конечно. изумление. Затем героические ученые выдвинули микробную теорию, которая помогла спасти миллионы жизней, однако не принесла репутации микробов ничего хорошего.
Глава 2 повествует о том, с какими микроорганизмами мы сосуществуем. Нам предстоит ответить на вопрос, что еще способны делать микробы, кроме как вызывать болезни. Оказывается, даже простые микроорганизмы – бактерии – могут делать всё, что и многоклеточная жизнь (разве что только вот книг они не пишут). Они правят миром – и всегда правили!
В главе 3 – о том, каким образом сегодня изучают микробиом. Почему нам вообще понадобилось столько времени, чтобы осознать, что он представляет собой важнейшую часть человеческой жизни? Виной тому – в том числе несовершенство техники. Ошеломляющий прогресс в методах ДНК-секвенирования и генетического анализа позволил по-новому взглянуть на жизнь внутри нас. Теперь, когда уже известно, что внутри нас есть микрожизнь, ученым предстоит разработать новые методы для изучения того, чем же эта жизнь на самом деле занимается. В экспериментах используются, к примеру, мыши, намеренно освобожденные от микробов и аккуратно снабженные новыми кишечными бактериями в определенных комбинациях, или искусственные экосистемы, тихо живущие в лабораторных сосудах, или кусочки специально выращенной кишечной ткани, на которой должны жить и размножаться микроорганизмы. Многочисленные варианты таких методик, применяемые в огромном количестве лабораторий, помогают выстраивать новую картину жизни наших микроскопических спутников.
Главы 4 и 5 отвечают на простой вопрос «Кто здесь?» главным образом при помощи ДНК-анализа. Ответы для разных людей различны, к тому же зависят от того, куда смотреть. Можно представлять себе единый микробиом или же множество: микробиомы губ и зубов, микробиомы каждого пальца, коленного сгиба, пупка, подмышки, паха. Я немного расскажу о некоторых хорошо изученных местах – рте, коже, вагине, легких. А затем, в главе 5, мы заглянем на более изобильные пастбища, обратившись к кишечнику – органу, где обитает самое крупное микробное сообщество. Это своего рода центр суперорганизма (если такой центр вообще можно выделить).
А когда мы уже кое-что узнаем о том, с какими мельчайшими существами делим свою жизнь, логично задаться вопросом: как же они все сюда попали? Глава 6 отвечает на этот вопрос двумя способами. Она повествует о том, как эти микробные сообщества обустроились в каждом из нас; как рождается микробиом, как он развивается. Но есть и более долгая история – о том, как человек и все его предки эволюционировали вместе со своими микроскопическими сообщниками. Подробности этой истории приходится собирать по кусочкам. Какие микробиомы есть у других современных приматов? Кого наши человекообразные предки невольно выкармливали в своих кишках? Отсюда вырастает вопрос, очень беспокоящий сегодня ученых: как современная жизнь (с кесаревым сечением при родах, антибиотиками, фастфудом) изменила наш микробный состав? Мы открываем по-настоящему значимые свойства собственного микробиома, но при этом, возможно, мы всё больше его портим?
В главе 7 подробно рассматривается вопрос о том, как все эти микробы взаимодействуют с нашими собственными клетками, тканями и органами. В центре этого взаимодействия – иммунная система. Мысль о том, что иммунные клетки постоянно ведут войну с чужеродными болезнетворными агентами, многие десятилетия доминировала в научных и обывательских рассуждениях об иммунитете. Как увязать эту идею с тем фактом, что внутри нас преспокойно обитают триллионы микробов? Сейчас более реалистичным представляется образ тонкого, постоянно меняющегося, но при этом тщательно выстраиваемого взаимодействия нашего организма с микробами. Такой сдвиг восприятия этого сложнейшего аспекта человеческого существования – пожалуй, пока самое серьезное научное достижение, порожденное микробиомными изысканиями.
