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.

---

О том, что там в этой дикой, красной, бурлящей буре все же не царит настоящий хаос, знает каждый. Именно там эритроциты поглощают кислород или углекислый газ и передают и то и другое туда, где они должны быть. Питательные вещества целенаправленно достигают тканей, где они используются, и там тоже не просто снова уносятся потоком. Отходы и яды в кратчайшие сроки доставляются и внедряются туда, где они могут быть утилизированы наилучшим образом, чаще всего в направлении печени и почек. Иммунные клетки с прицельной точностью находят поврежденное место на большом пальце ноги, чтобы бороться там с инфекцией посредством воспаления и бактериальной терапии[5]. Все состыковывается именно там, где необходимо. В большинстве случаев за это отвечают специальные структуры и молекулы, которые сигнализируют, где это происходит, или просто собирают то, что подлежит использованию в определенном месте.

Трудно вообразить, что наш бактериальный орган в противоположность этому призван функционировать в полном соответствии с принципом случайности: питательное вещество А встречается с бактерией Б, бактерия Б преобразует питательное вещество А в сигнальное вещество Б. Или нечто в этом духе. Или, если питательное вещество А не встречается именно с бактерией Б, значит, не судьба… Это вряд ли звучит рационально. И так как у эволюции в распоряжении и так были десятки миллионов лет времени, было бы очень удивительно, если бы это действительно было так.

Это бы не было оптимальным по совсем иным причинам. В случае когда соответствующее микробное сообщество действительно является столь важным, должны были сформироваться механизмы, которые заботятся о том, чтобы оно не пропало сразу же при выделении газов и жидкого стула. Поскольку опасность существует постоянно. Желудочно-кишечные инфекции известны тем, что они изрядно выводят население кишечника из равновесия.

Отравления или натуральные (а с недавних пор и фармацевтические) антибиотики смертельно опасны для кишечных бактерий. Если бы каждый серьезный понос, чем бы он ни был вызван, непременно означал бы неизменное прощание со всеми полезными кишечными бактериями, мы все бы только и сидели с болями в животе, запорами, язвами и прочими недомоганиями.

Основательный практический опыт свидетельствует о том, что кишечные бактерии не только плывут по течению и что они не являются беспомощными перед лицом потока и опасностей, которые временами могут там поджидать. Например, интенсивный прием антибиотиков действительно приводит к тому, что в кишечной жидкости первым делом снижается число бактерий. Однако после того, как антибиотики отменяются, показатели достаточно быстро возвращаются туда, где они находились до приема медикаментов, это касается и количества, и видового многообразия бактерий.

Точные измерения в данном случае показывают, что кишечник в подобных ситуациях не заселяется снаружи заново, однако там начинают повторно размножаться примерно такие же бактериальные штаммы. Исключения составляют случаи очень частого и упорного применения антибиотиков. Быть может, они переживают это в червеобразном отростке слепой кишки, а может быть, в кишечнике наличествуют также другие ниши, в которых бактерии могут защититься. Как, например, слизистая оболочка кишки, усеянная углублениями, это так называемые либеркюновы крипты, названные именем врача и анатома, который первым точно описал их в 1745 году{30}. У основания таких достигающих глубины до 0,4 миллиметра полостей происходит стремительное обновление кишечного эпителия. Здесь располагаются несколько стволовых клеток, которые непрерывно образуют новую ткань. Данные крипты содержат бактерии, и похоже на то, что их присутствие способствует регенерации тканей.

По-прежнему отсутствует ясность в отношении того, как бактерии организовываются в кишечнике, но становится все яснее, что вдоль и поперек кишечника имеет место биологическая география. Неудивительно, что бактериальная смесь в начале кишечника иная, нежели в конце. Напротив, более удивительным было утверждение о том, что население также меняется в поперечном направлении кишечника. На поверхности проживают совсем иные микробы, нежели в полостях эпителия. Опять же иные прячутся в текучем кишечном содержимом, исходя из которого мы приобрели значительную часть знаний о наших сожителях просто потому, что данное содержимое проще всего достать.

Снова и снова обсуждается вопрос о том, насколько информативными в принципе являются исследования, которые основываются на анализах кала.

«Все больше и больше признания получает утверждение о том, что мы имеем дело по меньшей мере с двумя отделами – стулом и кишечной стенкой», – объясняет Штефан Отт, руководитель рабочей группы по изучению бактериальной метагеномики в Университетской клинике Шлезвиг-Гольштейн. Он считает пробы ткани более информативными, чем кал. Поскольку тот может «выглядеть абсолютно иначе на следующий день». Тем не менее иногда наука должна быть прагматичной. Анализы кала можно получить легко и дешево, биоптаты – нет. Взятие анализов кала – при условии соблюдения гигиены – абсолютно безопасно, биоптатов – нет. Мы проводим исследования с тем, что можно достать, и радуемся, если для того или иного эксперимента имеется достаточное количество добровольцев, которые жертвуют кусочком своей кишечной стенки ради науки.

«Черный ящик»

Такое ограничение не делает работу ученых легче. Кишечник и без того является труднодоступной территорией. Большое число его жителей приспособилось к жизни в условиях отсутствия кислорода. Как только они вступят в контакт с воздухом, то умрут. Это означает, что каждую пробу вне зависимости от ее происхождения следует рассматривать строго в анаэробных условиях. С этой проблемой также борются различные симуляторы кишечника, которые в настоящий момент используются в научно-исследовательских целях. В них проводятся эксперименты по культивированию бактерий пищеварительного тракта, чтобы иметь возможность исследовать их в контролируемой системе – пока с весьма ограниченным успехом. Штефан Отт, например, использовал один из самых усовершенствованных искусственных кишечников, чтобы исследовать, какое влияние оказывают анти- и пробиотики на бактерии в искусственно выращенном кале. Реактор в рамках данного эксперимента был загружен анализами кала различных доноров и затем снабжен лекарственными веществами. Из этого можно сделать выводы, что «на сегодняшний день это наилучшее приближение», говорит Отт, но «ни одна система до сих пор не располагает комплексностью кишечника».

Ни одна из таких реакторных систем не располагает порядком, который царит в кишечнике и который также всецело оказывает изрядное влияние на то, что обнаруживается в результате экспериментов. Потому как вполне возможно, что организация кишечника и его микробных жизненных пространств является значительно более сложной, чем мы подозреваем. Может быть, существуют другие ниши и резервуары для бактерий, а также места встречи для микробов и клеток тела и кто знает что еще.

Для систем, которые занимаются чем-либо, представляющим интерес, и при этом не вполне известно, каким образом, а также не известно, какие организационные принципы в них скрываются, кто-то однажды изобрел понятие «черный ящик». Фактически кишечник является не коробкой, а скорее трубопроводом. Но он все-таки по-прежнему представляет собой классическое таинство. При этом в самом начале все было еще вполне прозрачным. Однако это тема для следующей главы.

Глава 4 Давние враги, старые друзья

Четыре миллиарда лет эволюции объединяют микробов и людей. Первоначальная борьба превратилась в кооперацию, конкуренция превратилась в неразлучность.

Мы с детства усвоили, что бактерии – это наши враги, из рекламы, от дяди доктора, из медицинских передач по телевизору. В этой книге мы постарается скорректировать такую точку зрения, используя несколько аргументов.

Чтобы лучше понять, что на самом деле логично не считать бактерии врагами, возможно, поможет небольшой мысленный эксперимент. Можно попытаться представить себе, что же произошло за несколько миллиардов лет эволюции с нашими предками и предками наших бактерий.

Что было в начале? Были ли наши предки и предки наших бактерий врагами? Друзьями? Мирными соседями? Игнорировали друг друга? Или бактерии были нахлебниками, которые угощались за столом, не мешая, но и не принося пользу?

Разумеется, это гипотетический вопрос, но он стоит того, чтобы немного поразмышлять над ним.

Попробуем дать ответ: в начале предки – наши и наших бактерий – просто были.

Защита и польза

Для того чтобы стать другом или врагом, партнером или конкурентом, наши предки и бактерии, в первую очередь, должны были встретиться. И в таком случае где-нибудь должны были совпасть еще и их жизненные интересы, поскольку те, у кого нет ничего общего (о чем можно было бы поспорить), остаются безразличными друг к другу. Таким образом, вполне вероятно, что отправной точкой всей этой взаимности была конкуренция. Ее также можно назвать враждой.