Рихард Фрибе - Союз на всю жизнь

• Название: Союз на всю жизнь
• Автор: Рихард Фрибе
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2019
• ISBN: 978-5-699-99219-5

Не секрет, что нам приходится делить свое тело с бактериями. Пока мы спим или занимаемся насущными делами, едим или обнимаемся, даже пока мы совершенно ничего не делаем – в нашем организме происходит кипучая деятельность. Тот факт, что для кого-то мы целая Вселенная, может пугать и даже вызывать отвращение, однако не спешите хвататься за гигиенические салфетки: эти маленькие организмы, населяющие нас, нам вовсе не враги. Ганно Харизиус и Рихард Фрибе провели масштабное исследование и установили, что сотрудничество человека и бактерий продолжается миллионы лет. Но даже если многие наши поступки продиктованы особенностями такого сосуществования, оно приносит пользу обеим сторонам.

---

Что ж, случись так, то, видимо, сложные взаимоотношения между человеком и бактериями стали бы еще запутаннее.

Зубная паста как двигатель эволюции

Такими маленькими шагами, несомненно, происходила коэволюция нас и наших бактерий, за исключением того, что все было намного сложнее. Заблуждения били ключом, злоключения, война и мир, катастрофы, взаимодействия, обратные связи. Разумеется, бактерии конкурируют и кооперируются друг с другом, имеют связи с населяющими человека грибами и другими одноклеточными, и так далее.

Многое свидетельствует о том, что она, эта коэволюция, продолжается. И, скажем так, с повышенной скоростью, поскольку все новые питательные вещества и другие средства – от медикаментов до зубной пасты – ввели совершенно новые переменные в уравнение, которое каждый человек и каждый штамм бактерий вынуждены решать ежедневно.

Поиск равновесия, динамичного, но все-таки в некоторой мере стабильного баланса, который создает условия для существования всех участников, продолжается каждый день.

Симбиоз в природе представляет собой договор о взаимности, при котором обе стороны скрупулезно следят за тем, чтобы взаимообмен был сбалансированным. Несмотря на это, случается так, что один вид фактически, по крайней мере с точки зрения человека, заметно порабощает другой. Зачастую такие рабы получают что-то взамен – защиту, корм, возможности для размножения.

Симбиоз или эксплуатация – часто это только вопрос определения.

Самые тесные симбиозы в природе представляют те живые организмы, чьи клетки имеют ядро, полученное от бактерий{32}. Из первоначальной слабой взаимности образовались альянсы, в которых один партнер нежизнеспособен без другого. Конечно, подразумевается продолжающееся около 1,5 миллиарда лет тесное сотрудничество таких обладателей ядер с митохондриями и хлоропластами. Последние есть только у растений, иначе мы все были бы зеленого цвета и нам бы не требовались кишечник и книги о кишечных бактериях.

Митохондрии и хлоропласты являются эндосимбионтами, потомками бактерий, по которым уже почти невозможно проследить их происхождение. Это партнеры по кооперированию, которые существуют в клетках и только там передаются дальше при размножении. У них есть свой собственный все еще напоминающий о бактериях наследственный материал. Они поставляют и обрабатывают энергию для окружающих их клеток. То, что сначала звучит как порабощение, на самом деле является не чем иным, как существующим с незапамятных времен пактом о взаимности, поскольку эндосимбионты за свои услуги получают – как можно догадаться – защиту, питание, гарантию размножения.

При повторном рассмотрении истории развития живых организмов, которые человек подчинил себе, можно задать себе вопрос, кто кого использует на самом деле. От яблони, японского декоративного карпа кои, откормочной свиньи, лошади, розового куста до цукини. Кто извлекает выгоду, в контексте эволюционной теории, которая говорит о хорошем физическом состоянии и возможностях размножения, и из кого? Человек получает от животных и растений пищу и возможность успешно размножаться и выращивать потомство. Что получают за это животные и растения? Защиту, корм, возможности размножения{33}.

Размышляя об этом, кажется преувеличением говорить о бактериях и их генах как о части нас, которая относится к нам точно так же, как наши собственные гены, наши сердца и наши почки. Мы по-прежнему мутируем и конкурируем с нашими бактериями наперегонки.

Это давняя дружба или давняя конкуренция – в любом случае давняя взаимность.

Новым, однако, является факт, что мы сегодня знаем о наших микробах: то, что они оказывают влияние на нас, наше человеческое бытие, нашу индивидуальность, наше здоровье. Мы знаем, что можем сами оказывать влияние на них, и начинаем понимать, как делать это таким образом, чтобы всем было хорошо. В новинку нам в том числе и то, насколько сильный отпечаток союз микробов наложил на высшие формы жизни, на весь животный мир например. Подробнее об этом мы поговорим в следующей главе.

Глава 5 Фермы животных

Насколько тесно человек сотрудничает со своими микробами, становится понятно далеко не сразу. У многих видов животных жизненно важные кооперации такого рода известны давно. И постоянно обнаруживаются все более удивительные альянсы.

Шанс совладать с парниковым эффектом и тем самым с изменением климата все еще существует. Не будем учитывать атомные электростанции, закачку CO2 в какие-либо пласты горных пород, отказ от автомобилей, торговлю квотами на выброс вредных веществ. Все, что потребовалось бы наряду с дополнительным количеством возобновляемых источников энергии и несколькими вполне осуществимыми мерами по экономии, – это изменение выбросов вредных веществ. Его можно было бы реализовать благодаря новым кишечным бактериям для коров всего мира, а лучше и для остальных жвачных животных в хлевах и саваннах. Вместо метана, сильнодействующего газа, способствующего более выраженному парниковому эффекту, чем CO2, все животные выделяли бы значительно меньше кишечных газов, наносящих вред окружающей среде при их выходе через рот или анальное отверстие.

Ученые работают над такой кишечной реформой, однако весьма маловероятно, что вскоре на выставке достижений сельского хозяйства будет представлена экологически чистая корова, а в супермаркете – ее молоко. Этой теме можно было бы посвятить целую главу или целую книгу. Здесь нам следует ограничиться рассмотрением сил желудочных и кишечных обитателей жвачных животных в качестве впечатляющего примера для утверждения значения микробов не только в жизни человека, но и также, вероятно, в жизни почти всех животных.

Стерильные животные, то есть те, которые никогда не были заселены микроорганизмами, в природе пока не обнаружены.

«Я исхожу из того, что вся многоклеточная жизнь находится во взаимодействии типа хозяин – бактерии», говорит, например, Себастиан Фрауне из биоцентра Кильского университета, «по имеющимся у меня сведениям не существует эукариотов[8], не демонстрирующих бактериальную колонизацию».

И правда: заселено все – от речного угря до цикады. Корова, которая, совсем не имея кишечных бактерий, паслась бы на лугу и пыталась бы прокормиться травой, довольно скоро упала бы замертво худой, как спичка. Лошадь, которая перед аптекой нечаянно съела бы весь транспортный автофургон с антибиотиками, по всей вероятности, вскоре извергла бы свою трапезу из травы и овса обратно{34}. И даже термит со стерилизованным кишечником очень быстро протянул бы все свои шесть ног навсегда.

У других животных ситуация менее драматична. Например, у лабораторных мышей, кишечник которых был стерилизован в целях исследования кишечной флоры. В этом случае им можно передавать отдельные виды бактерий и изучать, какое воздействие это оказывает. Такие мыши абсолютно жизнеспособны, но они чувствуют себя не так хорошо, как сородичи с нормальной микрофлорой кишечника. Их иммунная система, их обмен веществ и еще несколько дополнительных физиологических функций значительно повреждены.

Все заселено

Окружающая среда заполнена микроорганизмами. Впрочем, она была такой и около 500 миллионов лет назад, когда появились первые животные с кишечником. Она была такой, когда появились первые живые организмы с клеточным ядром и когда эволюция делала первые шаги от одноклеточных к многоклеточным организмам, и все это происходило более двух миллиардов лет назад. Пара клеточных компонентов, делающих существование высших форм жизни возможным в принципе, – митохондрии и хлоропласты – произошли от бактерий, которые некогда жили в симбиозе с клетками-предшественниками (см. главу 4). А в Калифорнийском университете в Беркли в 2012 году Николь Кинг и ее коллеги даже обнаружили признаки того, что возникновение многоклеточных организмов зависело от бактерий. В рамках этих экспериментов бактерии побуждали животные одноклеточные организмы не только делиться, но и при этом также не отделяться друг от друга{35}.

Сегодняшние растения живут, насколько известно, практически всегда в тесном взаимодействии с микроорганизмами, такими как почвенные бактерии и почвенные грибы. Самые известные и, безусловно, важные, пожалуй, клубеньковые бактерии бобовых, которые получают из воздуха азот и делают его пригодным для усваивания растениями и животными.

Насколько интимно взаимодействие между животными и микробами и насколько универсальны такие кооперации, обнаруживается только сейчас. Высшие животные разработали некоторые стратегии, чтобы не подпускать к себе и не впускать в себя тех, кто приносит вред. Барьеры, такие как кожа или кишечный эпителий, для них непроницаемы, а те, кто в качестве микроба все же попадает в кровеносное русло, готовы к встрече с фагоцитами[9] и антителами. Кожа, рот, уши, нос, кишечник, пенис, влагалище, пупок, ногти на руках и ногах, волосы – все это ни один человек и ни одно животное не могут содержать в стерильных условиях. Единственное решение гласит: микробы могут селиться, и среди них более желательны те, которые не вредны и которые не допускают вредных. Это в большей степени мирное сосуществование, возникшее не за счет какого-либо романтично-эзотерического стремления к природной гармонии, а за счет миллиардов лет эволюции. Ее результат – это динамичное, часто также подверженное нарушениям равновесие.