Родни Дитерт - Человеческий суперорганизм
Собаки — далеко не единственные существа, способные воспринимать запахи микробов. Так, работающие в Африке бельгийские медики сумели обучить гамбийских хомяковидных крыс выявлять бактерии, вызывающие туберкулез (и, кстати, обнаруживать заложенные в земле мины). Лично я, конечно, предпочел бы иметь дело с Клиффом, а не с гигантской гамбийской крысой, но каждому, как говорится, свое…
Ароматный ландшафт
Практически все части нашего микробиома вносят свой вклад в запах нашего тела и в некоторой степени даже определяют наши индивидуальные обонятельные и вкусовые пристрастия. Главную роль в этом играют микробы нашего кишечника, рта, кожи и мочеполового тракта. Воздух, выдыхаемый нашим суперорганизмом, а также выделения упомянутых участков тела содержат богатую информацию не только о статусе нашего микробиома, но и о потенциальных рисках для здоровья.
Без преувеличения можно сказать, что д-р медицины Майкл Левитт сделал себе карьеру на изучении кишечных «выхлопов» нашего суперорганизма. Левитт работал в Медицинском центре по делам ветеранов в Миннеаполисе и профессором в Медицинской школе Миннесотского университета. В 2006 г. шуточный научный журнал «Анналы невероятных исследований» (Annals of Improbable Research) опубликовал хронику 40-летних изысканий Левитта, иллюстрировав ее подборкой статей ученого, опубликованных в различных изданиях и посвященных исключительно пуканью: «Исследование пациентов, страдающих метеоризмом» (Studies of a Flatulent Patient, New England Journal of Medicine), «Метеоризм» (Flatulence, Annual Review of Medicine), «Знает только нос» (Only the Nose Knows, Gastroenterology), «Случай пациента с чрезвычайно сильным метеоризмом» (Evaluation of an Extremely Flatulent Patient, American Journal of Gastroenterology) и т. д. Открытие суперорганизма позволяет ученым, как и непрофессионалам, по-новому оценить наблюдения Левитта за поведением кишечного микробиома.
Само по себе образование кишечных газов — самое обычное дело. По сути дела, выброс некоторого количества газов после потребления определенных продуктов (например, пищи, богатой клетчаткой) — вполне закономерное событие и признак метаболизации этих продуктов особыми микробами. Среди этих микробов — древние археи, появившиеся на Земле миллиарды лет назад. Эти одноклеточные организмы не имеют ядра и не являются ни эукариотами (то есть представителями группы существ, к которым относятся люди), ни бактериями. Внешним видом и образом жизни они похожи на бактерий, но строение их клеток сильнее напоминает клетки эукариотов. Археи вырабатывают газ в заболоченных местах, в пищеварительном тракте коров и в нашем кишечнике.
Многие газы, образующиеся у нас в кишечнике, запахом вовсе не обладают; отталкивающий аромат им придают примеси соединений серы. Но серосодержащие соединения (такие, например, как сульфорафан, содержащийся в брокколи, обычной, цветной, брюссельской и кудрявой листовой капусте и листьях горчицы), возможно, обладают противораковыми свойствами. Научные исследования указывают на то, что это вещество приносит пользу и пациентам с расстройствами аутистического спектра.
Человеческая кожа — благодатное и просторное место для жизни многих наших микробных партнеров. Исследования кожного микробиома проводились не столь активно, как изучение микробиома кишечника. Недавние открытия указывают на то, что манипуляции с кожным микробиомом также откроют медикам множество новых возможностей по мере превращения современной медицины в медицину суперорганизма. Кожа покрывает все наше тело с головы до пят и предлагает микробам самые разнообразные локальные местообитания — от «влажных тропических лесов» до «открытых засушливых пустошей». Каждая область кожи населена особой смесью микробов, предпочитающих свои источники пищи и вырабатывающих метаболиты, которые поддерживают участки нашего тела в определенном состоянии или модифицируют их. Вряд ли кому-нибудь захотелось бы, чтобы микробная смесь, живущая между пальцами ног или под мышками, вдруг очутилась на лице. Результаты такой смены местожительства не понравились бы никому!
Кожа — основной источник запаха нашего тела. Это одна из причин, почему мы уделяем такое большое внимание личной гигиене и тратим такую кучу денег на гигиенические средства, позволяющие людям становиться хозяевами собственного запаха. Можно, однако, подумать и о других способах контроля над ароматом своего тела — таких, которые одновременно оказывают благотворное влияние и на микробиом. Хотите верьте, хотите нет, но человеческий пот в чистом виде совершенно лишен запаха. Этот факт был установлен еще в 1950-х гг. А запах нашему поту придают химические вещества, вырабатываемые нашим кожным микробиомом. Как станет ясно, запах каждого человека — своего рода его визитная карточка. Перемещаясь в пространстве, каждый из нас, по словам Джека Гилберта из Аргоннской национальной лаборатории, окружен персональным микробным облаком. Мы ходим вместе с ним на работу, берем его с собой в путешествия и носим его, взаимодействуя друг с другом. Его чувствуют другие люди и животные, не говоря уже о комарах — этих докучливых кровососах, способных передавать смертельно опасные болезни.
Во время летних посиделок в саду одним из нас комары попросту не дают покоя, а на других словно не обращают внимания. Некоторые люди притягивают этих насекомых как магниты. Эти несчастные порой собирают вокруг себя практически всех окрестных комаров. Одним из факторов, привлекающих или отпугивающих комаров, может быть пища людей. Так, на чеснок, а точнее на содержащиеся в нем сераорганические соединения, комары реагируют словно вампиры. Они его ненавидят. Таким образом, чесночный запах изо рта отталкивает от нас не только других людей.
Но главный фактор, заставляющий комаров преследовать или, наоборот, избегать определенных людей, — их кожный микробиом. Хотя при поиске подходящей жертвы комары руководствуются множеством подсказок, их выбор определяют главным образом ЛОС, вырабатываемые кожным микробиомом. В исследовании, проведенном на 48 добровольцах с различными кожными микробиомами, группа голландских ученых из Вагенингенского университета выясняла, какие характеристики кожного микробиома делают людей наиболее привлекательными для комаров, а какие, напротив, позволяют им избегать их внимания. Было установлено, что, как правило, надежнее всего от комаров защищают нас наиболее разнообразные в видовом отношении кожные микробиомы. Важную роль играет и присутствие в микробиоме большого количества определенных бактерий. Люди, изобилующие стафилококковыми бактериями, пользовались у комаров огромной популярностью, а обладатели больших количеств двух других разновидностей бактерий — Pseudomonas и Variovorax — вызывали у них неприязнь. Таким образом, все зависит от химических веществ, вырабатываемых нашими микробными партнерами. Возможно, эти новые данные заставят нас иначе взглянуть на продукты, называемые натуральными средствами от комаров.
Недавно международная группа исследователей из США и Европы детально изучила региональные особенности кожного микробиома человека. Проще говоря, они составили карты заселения человеческой кожи различными микробами, подобные картам распределения растений по территории той или иной страны. Эти карты трехмерные, то есть рельефные. Глядя на них, легко судить о различиях кожной микробиоты на определенных участках поверхности тела (например, в области паха, верхней и нижней части стопы, подмышек, головы, шеи, лица и т. д.), а также о ее особенностях у мужчин и женщин. Кроме того, ученые показали, какое влияние может оказать на микробиом использование средств личной гигиены. Помимо карт заселенности микробами различных участков кожи человеческого тела ученые разработали также карты микробных метаболитов, показывающие, какие области нашей кожи богаты теми или иными химическими веществами, вырабатываемыми нашими микробными партнерами. Многие из этих продуктов вносят свой вклад в запах нашего тела, смешиваясь с присутствующими на коже белками и жирами, вырабатываемыми нашими собственными клетками. Самое главное то, что каждый отдельный участок нашей кожи заселен уникальной смесью микробов, т. к. отличается локальными условиями «среды» от соседних участков. Кроме того, каждый участок кожи располагает и собственной миниатюрной «парфюмерной фабрикой», результат работы которой — неповторимое сочетание запахов, вырабатываемых сотнями видов живущих в этой области микробов, и ароматов выделений, секретируемых нашей собственной кожей. По разнообразию и сложности производимых запахов с каждой такой мини-фабрикой не сравнится даже Дом Шанель!
Чтобы лучше понять жизнь кожного микробиома, нелишне познакомиться с природой основных желез нашей кожи — потовых и сальных (наибольшее количество которых сосредоточено на голове). Потовые железы бывают двух типов: эккринные, или экзокринные (вода, фрагменты белков, соли, мочевина, молочная кислота), и апокринные, или апокриновые, железы (феромоны, белки, а главное, жирорастворимые вещества).
