Джулия Эндерс - Очаровательный кишечник. Как самый могущественный орган управляет нами
На примере взрослой микрофлоры пчел специалисты изучили, как бактерии брюшной полости способны все приводить в движение. На пчелах это лучше видно. Пчелы с их богатой кишечной микрофлорой иллюстрируют один из важных этапов эволюционного процесса. В отличие от своих предков плотоядных ос, они имеют в микробном составе новые виды, которые могут синтезировать энергию из пыльцы. Таким образом, пчелы стали вегетарианцами. При ограниченных пищевых ресурсах хорошие бактерии заботятся об обеспечении безопасности. Пчела в экстренной ситуации может переваривать нектар растений даже из далеких регионов, нехарактерных для ее ареала обитания. Гибкость в данном процессе всегда на руку. Экстренная ситуация показывает: у кого есть в арсенале армия хороших бактерий, умеющих приспосабливаться, тот и выживает. Пчелы хорошо сопротивляются паразитам, в отличие от остальных собратьев. Кишечная микрофлора в данном случае является важным фактором выживания. Но результаты эволюции пчел мы не можем напрямую связать с человеком. Люди – это высшие позвоночные, и у них есть аккаунт в фейсбуке. Тут нужно начинать историю с самого начала.
Ученые, изучающие микрофлору нашего кишечника, должны были научиться понимать законы совершенно незнакомого человеку мира и сопоставлять их с условиями большого мира, нас окружающего. Им нужно было научиться понимать, кто и как живет в полости нашего кишечника.
Итак, кто же они? Биология – наука, очень склонная к упорядочиванию. Письменный стол устроен ровно так же, как и наша планета. Сначала все пакуется по двум большим ящикам: живое – в один, неживое – в другой. Живое, в свою очередь, подлежит дальнейшему делению. Живые организмы делятся на эукариотов, архей и бактерий. Представители всех трех групп имеют своих делегатов в составе кишечной микрофлоры. И каждый представитель той или иной группы имеет свои особенности.
Эукариоты[20] состоят из крупных, сложно устроенных клеток. Они могут быть многоклеточными и достаточно крупных размеров. Кит – это тоже эукариот. Человек – тоже эукариот, как и муравьи, хотя они и очень маленьких размеров. Эукариоты в современной биологии подразделяются еще на шесть групп: амебозои[21], существа с псевдоподиями (ложными ножками), растения, протисты[22], опистоконты[23] и водоросли.
Для тех, кто не знаком с термином «опистоконты» (от греческого «заднежгутиковые»), поясняю: это все животные, люди и грибы. Если встречаешь на асфальте муравья, можно поприветствовать собрата – представителя опистоконтов. Самые частые эукариоты, встречающиеся в кишечнике, – это дрожжи, которые также относятся к группе опистоконтов. Мы знакомы с ними по дрожжевому тесту, но существуют и другие представители дрожжевых грибов.
Археи представляют собой промежуточную стадию. Это ненастоящие эукариоты, но уже и не бактерии в чистом виде. Они состоят из мелких, сложно устроенных клеток. Чтобы конкретизировать размытую картину, можно сказать, что археи – это экстремалы. Некоторые из них, термофилы, чувствуют себя комфортно в среде с температурой выше 100 °C – в вулканах и горячих источниках. Ацидофилы предпочитают обитание в сильно концентрированных кислотах, галлофилы – в соленой среде (например, в соленом море). Те, которых можно успешно заселять в условия лаборатории, – это холодолюбивые археи, которые комфортно себя чувствуют в морозильниках при температуре – 80 °C.
В нашем кишечнике проживают археи, питающиеся отходами остального сообщества микроорганизмов и способные к свечению.
Вернемся к главному вопросу.
Классифицируя бактерии, можно выделить более 20-ти основных больших групп. Эти группы имеют столько же общего, сколько человек и протисты, то есть практически ничего. Кишечная микрофлора представлена пятью основными сообществами: Bacteroides и Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia. Внутри этих больших групп также существует деление, вплоть до семейств. В пределах семейства представители того или иного вида обладают относительно схожими свойствами.
Бактерии составляют более 90 % всех жителей микрофлоры кишечника.У них похожий рацион, внешние характеристики, их организмы функционируют практически одинаково. Единичные представители носят впечатляющие имена, такие как, например, Bacteroidetes uniformis, Lactobacillus acidophilus или Helicobacter pylori. Королевство бактерий огромно.
Схематическое представление основных групп и подгрупп микрофлоры кишечника. Лактобактерии, например, относятся к типу Firmicutes.
Разыскивая в человеке определенную бактерию, все равно встретишься с какой-то ранее незнакомой или, наоборот, знакомой, но увидишь ее в самом неожиданном месте. Группа ученых из США в рамках полуигрового эксперимента исследовала микрофлору одного пупка. И встретили там представителей, которые до того дня были известны как обитатели морской среды в морях по соседству с Японией. При этом испытуемый никогда в жизни не был в азиатском регионе. С глобализацией мы имеем дело не только в случае превращения чебуречной в «Макдоналдс», но и когда дело доходит до обитателей нашего пупка. Ежедневно миллиарды микроорганизмов путешествуют по всему миру, не платя ни копейки за проезд.
Количество микроорганизмов, которые находятся в кишечнике, превышает общее количество всех клеток в человеческом организме.У каждого человека имеется своя огромная коллекция микроорганизмов. Можно даже взять бактериальный отпечаток пальцев. Если изучить мазок с шерсти вашей собаки и проанализировать генотип бактерий, то картина будет сходной с результатами исследования бактериального состава на ваших руках. Прикасаясь к предметам, мы оставляем на них свой бактериальный след. И для каждого из нас характерен свой бактериальный отпечаток.
Наш кишечник обладает похожей уникальностью. И как могут медики со стопроцентной вероятностью советовать, что нам пойдет на пользу, а что повредит?
Три простых правила позволят оживить вашу кишечную флору.
1. Всегда тщательно пережевывайте пищу!
2. Ешьте в покое, а не тогда, когда вы устали и напряжены, и не тогда, когда у вас холодные кисти рук и стопы (потому что тогда и кровоснабжение кишечника будет плохим).
3. Ешьте только тогда, когда чувствуете голод.
В рамках проведения экспериментов индивидуальность организма всегда является серьезной помехой! Но тот, кто задается вопросом о влиянии бактерий кишечника на состояние нашего здоровья, совсем не желает получить в ответ: «Итак, господин Майер, у вас выявлены типично азиатские и еще какие-то редкие образцы». Нам в любом случае нужна какая-то унифицированная схема, чтобы получать ответы на интересующие нас вопросы.
Если ученые выделяют тысячи различных видов бактерий в кишечнике, встает вопрос: достаточно ли обобщенной классификации штаммов или нужно рассматривать каждый имеющийся вид отдельно? Кишечная палочка E.coli и ее злобный близнец энтерогеморрагическая е. coli относятся к одному и тому же семейству. Отличия минимальны. Однако их нельзя не заметить. Энтерогеморрагическая e.coli является возбудителем очень опасной диареи и вызывает развитие кишечных кровотечений.
Поэтому исследовать микроорганизмы только на уровне семейств или родов не всегда информативно, особенно если речь заходит о самых вредных для нас представителях.
Генофонд наших бактерий
Гены – это возможности. Гены – это информация. Гены могут навязывать качества или предлагать возможности. Прежде всего, гены – это планы. Многие из них не могут включаться в работу, пока их никто «не читает» или не использует. А многих из них никак не обвести вокруг пальца. Они решают, например, появляется на свет человек – или бактерия. Некоторые гены являются генами отсроченного действия (например, гены, регулирующие развитие старческой пигментации). Некоторые, возможно, и имеют место быть, но достоверные данные об их существовании отсутствуют (например, ген, отвечающий за размер груди). Для кого-то это плюс, а для кого-то – повод для расстройства.
Чтобы понять, как микробы кишечника воздействуют на здоровье и самочувствие человека, очень важно оценить их генетический потенциал.У наших кишечных бактерий суммарно имеется в 150 раз больше генов, чем у человека. Этот генофонд называется микробиомом. Если бы мы могли отобрать для себя 150 различных живых существ, чьими генами мы хотели бы обладать, интересно, кого бы мы выбрали? Кто-то подумает о силе льва или преимуществе иметь крылья, как у птицы, идеальном слухе, как у летучей мыши, или возможности иметь практичный домик, как у улитки. Обзавестись генами бактерий целесообразнее из практических соображений. Бактерии легко заглатываются, раскрывают свои способности в кишечнике и приспосабливаются к нашему образу и стилю жизни. Никому не нужно постоянно таскать на себе домик, как улитка, никому не нужны пожизненно ферменты для переваривания молока, и они постепенно исчезают из нашего организма после окончания периода лактации. На сегодняшний день у нас нет возможности просмотреть все гены всех живущих в нас бактерий. Некоторые гены можно попробовать нацеленно выискивать, если знать об их существовании и молекулярном строении. Например, у малыша больше активных генов, ответственных за переваривание материнского молока, чем у взрослого человека.
