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.

---

Людям больше не нужно представлять доказательства того, что микробиологическое производство вещей, которые необходимы, можно перевести на запасной склад. Другое социальное насекомое, хотя и состоящее в очень удаленном родстве с термитами, давно доказало это. Муравьи-листорезы питаются, как коровы или термиты, преимущественно целлюлозой. Необходимые для этого микробы-помощники живут в большинстве случаев не в их кишечниках. Гриб, культивированный в парниках величиной с небольшую хоккайдскую тыкву, разлагает разрезанные муравьями-листорезами листы. Принесенные бактерии снабжают гриб необходимым азотом, другие отстраняют неблагоприятные микроорганизмы, которые в противном случае покрыли бы грибной сад, как мокрицы{41} – непрополотую грядку огурцов. Это не похоже на чистую эксплуатацию микроорганизмов с помощью муравьев. Бактерии в качестве вознаграждения получают корм, безопасность и возможности для размножения, грибы – несмотря на то что многие из них служат селекционерам в качестве пищи, получают то же самое.

Возникновение видов

Количество научно задокументированных примеров коопераций между животными и микроорганизмами увеличивается чуть ли не каждую неделю. Возрастает число гипотез и знаний о функциях, которые может иметь такая кооперация. Среди них достаточно важные – обеспечение питания и защита от микроорганизмов. Еще одну можно найти в до сих пор самом загадочном механизме эволюции – образовании и устойчивом делении видов. Вопросами о том, как возникают новые виды и каким образом получается так, что их предшествующие варианты – вне зависимости от того, называют ли их сейчас расами, сортами или подвидами, – при всем вездесущем сексуальном аппетите не скрещиваются без конца и тем самым снова не разрушают все тенденции расщепления видов, эволюционные биологи задаются со времен Дарвина. Время от времени шторм относит самку зяблика с животом, полным яиц, на далекий остров, где затем в новых условиях окружающей среды и без какой-либо возможности спаривания с подобными или похожими может образоваться новый вид. Многие виды, вероятно, разделились, хотя и не были отделены друг от друга географически достаточно долгое время. Они отличались друг от друга настолько, что действительно больше не могли принадлежать к одному виду.

Обзавестись другим микробиомом можно намного быстрее в том случае, если существует больше видов, не подходящих друг другу половыми органами, временем спаривания или аттрактантами[10].

Эволюция – умение приспосабливаться к условиям окружающей среды.

До сих пор это означало: в зародышевых клетках размножающихся половым путем организмов происходят мутации. Некоторые из таких мутаций оказывают позитивное влияние на возможности выживания в определенной окружающей среде. Тот, кто является носителем мутации, имеет более высокие шансы на размножение, соответственно, изменившийся ген и вследствие этого изменившийся признак распространяются в популяции. Это длится долго, очень долго. Тем не менее, если многоклеточная жизнь является продуктом кооперации таких многоклеточных организмов с бактериями, необходимо также рассматривать бактерии как часть этой жизни. Именно об этом свидетельствует так называемая гипотеза о голобионтах[11], разработанная биологом Ойгеном Розенбергом.

Бактерии, функции, гены и их воздействие могут изменяться намного-намного быстрее. Поскольку, с одной стороны, бактериальная генерация, в которой может происходить та или иная мутация, иногда длится меньше чем один час. С другой стороны, вовсе не обязательно ждать новой благоприятной мутации, можно просто получить бактерии, у которых есть другие такие качества, из абсолютно неограниченного бактериального ассортимента, который существует в окружающей среде. А измененный за сравнительно короткое время микробиом мог бы привести к тому, что животные, которые в своих характерных группах едва ли отличаются в своих бактериальных генах настолько сильно, что больше не могут размножаться.

Сейчас это можно было бы назвать привлекательным тезисом. Но где доказательство, что именно это фактически происходит в природе?

Между тем такое доказательство есть – Ихневмониды Nasonia{42}.

Если личинки различных типов этого рода разводить в стерильных условиях, лишая их любой кишечной микрофлоры, взрослые осы разных видов без проблем смогут иметь здоровое потомство.

Однако, если развить у животных естественную нормальную микрофлору кишечника, размножение по-прежнему будет возможным, но здорового потомства у ос не станет больше. На профессиональном жаргоне: различное бактериальное заселение привело к репродуктивной изоляции.

Немецкий эволюционный биолог Эрнст Майр вошел в историю науки прежде всего благодаря тому, что сформулировал так называемую биологическую концепцию вида. В соответствии с этим животные или растения относятся к тому или иному виду, если они фактически могут размножаться друг с другом в природе и при этом производить способное к размножению потомство. В этом заключается проблема видового понятия у бактерий и причина того, почему микробиологи охотнее придерживаются таких недоступных для понимания операционных таксономических единиц{43} и подобных им. Поскольку, несмотря на то что бактерии при случае обмениваются генетическим материалом с другими, их основная цель – размножение. Однажды в одном из интервью Майр коротко сказал, что бактерии не образуют виды. Открытия в случае с Nasonia опровергают его предположения довольно причудливым способом.

Бактерии создают новые виды – даже если это не виды бактерий.

Майр относится к числу великих ученых в истории биологии. В следующей главе речь пойдет об одном из направлений в биологии.

Глава 6 Краткая история микробиологии

После их открытия бактерии вначале считались просто забавными существами. Лишь позднее они были наделены своей дурной репутацией. Сегодня они призваны спасать мир.

О том, что мир крайне малого, микроскопически малого, достаточно оживленный, людям известно еще с тех пор, как появились первые микроскопы.

В семидесятые годы XVII века в нидерландском городе Дельфт один человек по имени Антони ван Левенгук в любую свободную минуту смотрел сквозь свой самодельный увеличительный аппарат. Это был один из первых таких приборов. Ван Левенгук был городским служащим и торговцем сукном. Ученый смастерил увеличительную линзу, чтобы иметь возможность лучше оценивать качество товара.

Тем самым его можно было бы отметить как одного из основателей материаловедения. Однако он считается основателем микробиологии. Поскольку, кроме твида и льна, он также осматривал еще кое-что: воду в пруду, например, или свой зубной налет. Лучшая линза, которую он шлифовал, увеличивала почти в 500 раз. В комбинации с его очевидно зоркими глазами этого было достаточно, чтобы увидеть и начертить кишащую массу животных и растительных одноклеточных организмов, а также большие бактерии{44}.

В 1676 году он отправил Лондонскому королевскому обществу краткое содержание своих наблюдений, дополненное рядом чертежей. Это привлекло посетителей в Дельфту. Заочно никто не мог поверить, что микрокосмос по ту сторону человеческого зрачка полон жизни. Нескольких взглядов через дельфтские линзы стало достаточно, чтобы убедить даже самых больших скептиков. Сам русский царь присутствовал там и придерживался строгого предписания торговца сукном «Смотреть только глазами, а не руками».

Был открыт новый мир. Одним из первых микробиологических открытий стало обнаружение группы крошечных существ, обитающих в зубном налете. Затем другой пионер микроскопии, англичанин Роберт Гук, обнаружил, что растения сформированы из клеток, и первым письменно изложил невероятный на то время тезис о «клеточной жизни».

О том, что в воде, на коже, в животных или человеческих выделениях, в дыхании, при кашле существует что-то хотя и невидимое для человеческого глаза, но довольно активное и могущественное, люди догадывались, разумеется, уже давно, столетиями, тысячелетиями.

В долине реки Инд в Пакистане уже примерно за 2800 лет до начала христианского летоисчисления были туалеты. На Оркнейских островах в Северной Атлантике есть подобные находки тех же времен. Построены они были наверняка по гигиеническим причинам. О том, что больные проказой были изолированы и контакт с ними считался вредным, говорится не только в Библии. Однако о том, были ли крошечные существа, которые делали контакт с фекалиями или некоторыми больными опасным, не знал никто. Даже в Библии о них ничего не было сказано.

Ван Левенгук открыл науке мир бактерий, живущих в и на человеке. Именно о них идет речь в этой книге. Несмотря на это, его опыты никого не натолкнули на мысль о том, что под увеличительным стеклом обитают самые настоящие труженики, важные для здоровья человека, или возбудители заболеваний. Для этого они, впрочем, действительно были немного маловаты.