Текст книги "Я – суперорганизм! Человек и его микробиом"

Автор книги: Джон Терни

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 24 страниц)

Мое собственное

Есть ли H. pylori у меня в желудке? Не знаю. Зато я знаю, что когда-то у меня была легкая форма астмы и никогда не было язвы. Так что есть искушение дать отрицательный ответ на этот вопрос. Однако в моей пищеварительной системе все-таки имеется несметное количество микробов. Чтобы попытаться выяснить какие-то полезные вещи о микробиоме, можно перейти от мелких подробностей действия одной молекулы или единичной бактерии к широкомасштабному взгляду, охватывающему всё наше микробное сообщество. Так что для финала этой главы я приберег краткий отчет о конгломерате микроорганизмов, обитающих в моей собственной толстой кишке.

При желании вы легко сумеете заказать обследование своего микробиома. Оно даже может стать вкладом в науку, заполнить пробелы в наших знаниях о том, насколько сильно отличается микробиота у разных людей и что влияет на ее изменения.

Существует несколько учреждений, предлагающих услуги по отбору биологических проб и выяснению их состава. «Американский кишечник» – краудфандинговый проект, цель которого – выстроить максимально полную картину кишечной микробиоты американцев, индивидуально обследуя всех, кто захочет пройти такое обследование. Я обратился в «uBiome» – проект, также ставший одним из первых в этой сфере (и также американский). По словам организаторов, задача проекта – «снабдить всех желающих необходимыми средствами для изучения уникального бактериального баланса в организме».

Поначалу проект тоже финансировался путем сбора частных пожертвований, набрали таким образом 350 тысяч долларов. На сайте написано, что это вклад в «гражданскую науку». Идея создателей проекта состоит в том, чтобы предоставить всем возможность пользоваться данными, полученными при помощи секвенсоров «uBiome», и информацией, извлекаемой из сравнения этих данных с появляющимися сейчас другими результатами анализа, дабы планировать собственные исследования.

Пока проект действует довольно прямолинейно. За 89 долларов вы заказываете в «uBiome» специальный набор для анализа, и по почте вам присылают коробку с тампонами и пробирками. Я предпочел пойти по самому простому пути: соскоблил образец кала с туалетной бумаги, поместил его в пробирку со стабилизирующим раствором, встряхнул и запечатал. За дополнительную плату я мог бы приложить пробы, взятые из носа, рта, с половых органов и кожи, но мне показалось разумным начать с кишечника (по крайней мере, с конечного продукта его деятельности). Остальное подождет.

Количество использованного материала выглядело смехотворным, и я сомневался, хватит ли его для анализа, когда готовил посылочку для отправки в Сан-Франциско, где располагается штаб-квартира «uBiome». Всё ли я сделал правильно? (Кроме того, как-то странно отправлять образец фекалий по почте. Но, судя по всему, это никого не беспокоит.) Остальной мой вклад был онлайновым: я зарегистрировал свой набор и заполнил довольно простую анкету, тем самым заведя личный профиль в системе.

Проект пока находится в процессе развития, но после нескольких месяцев ожидания, как раз когда я писал эту книгу, мне представили доступ к бета-версии сайта, и я увидел данные о своем микробиоме.

Перед тем как углубиться в детали, отмечу, что сайт заранее предупреждает: эти данные предназначены исключительно для того, чтобы помочь мне больше узнать о моем микробиоме, их не следует использовать в медицинских целях. Кроме того, «названия некоторых бактерий могут походить на термины, которыми именуются инфекционные и другие болезни». Это не значит, что у меня есть соответствующая инфекция (или что у меня ее нет). Я и так это знал, поскольку «uBiome» использует секвенирование 16S рРНК, дающее весьма общую классификацию бактерий. Но я порадовался, увидев столь откровенное предостережение.

Из информации, предоставленной таким путем, всё же можно узнать массу деталей. Первым делом вам показывают красивенькую цветную диаграмму, отражающую распределение бактериальных филумов в вашем кишечнике (или по крайней мере в крошечной пробе вашего кала).

Основную часть бактерий в моем образце составляли Firmicutes – 74,5 %, что заметно выше среднего показателя для базы данных «uBiome», где представлены, по-видимому, в основном североамериканцы, а у них в среднем по 61,6 % микроорганизмов из этого филума. Это среднее значение основано на анализе образцов из всевозможных участков тела, но в данном случае оно почти полностью совпадает с результатом для кишечных проб здоровых всеядных существ (именно к ним я отнес бы себя), составляющим 61,67 %.

Ближе к среднему показателю я оказался по менее распространенным Proteobacteria (3,83 % при среднем в 3,46 %) и Actinobacteria (3,01 % при среднем в 2,72 %), почти вдвое ниже среднего – по Bacteroidetes (11,8 % при среднем в 20,4 %). Эта разница показалась несущественной, когда я углубился в детали и посмотрел на разброс значений для проб из кишечника здоровых всеядных людей: практически от нуля до примерно 50 %. Лишь чуть больше 1 % найденных разновидностей бактерий не удалось классифицировать.

Дальше меня ждал сюрприз. Оказывается, существует целый филум, о котором я никогда раньше не слышал, – Tenericutes. Судя по данным анализа, к нему принадлежат целых 5,4 % моих кишечных бактерий. А среднее по всей базе «uBiome» – 0,183 %.

Вот это да! Интересное открытие. Значит, мой кишечный микробиом – необычный. По крайней мере, хоть в каком-то отношении. В образцах из кишечного микробиома других людей эта величина обычно ниже 0,5 % (у веганов – в среднем 0,65 %, но я не веган). Диапазон значений довольно узок, статистические выбросы очень редки. А я оказался далеко за пределами нормального диапазона. Почему?

Пока мне придется умерить интерес. Я понятия не имею, что означает эта высокая величина. И, насколько мне известно, никто ее сейчас объяснить не может.

Все мои Tenericutes, сообщил мне «uBiome», принадлежат к классу Mollicutes – сравнительно простым бактериям, не имеющим клеточной стенки и являющимся паразитами с весьма примитивным геномом, вероятнее всего возникшим путем избавления от как можно большего числа маловажных генов.

Такие бактерии часто обнаруживают прикрепившимися к клеткам легких или гениталий. Одна из них хорошо известна, поскольку имеет, вероятно, самый скудный геном среди всех клеток: в нем меньше 600 тысяч нуклеотидных пар. Речь идет о Mycoplasma genitalium – чрезвычайно простой прокариоте, которая, по-видимому, обладает почти минимальным геномом, необходимым для независимого существования. Именно поэтому она очень популярна среди генетиков-экспериментаторов. Но, как подсказывает ее название, живет она не в кишечнике.

Может быть, дело в какой-то нехарактерной пробе? Ведь она представляла собой очень маленькую часть результата одного акта опорожнения кишечника. И вообще все эти тесты проводятся пока не так уж долго, чтобы мы могли удостовериться в воспроизводимости результатов анализа; научный журналист Тина Сэй сообщает, что она получила весьма различные результаты, отправив порции одного и того же своего образца в «uBiome» и «Американский кишечник». По ее словам, соотношение Firmicutes и Bacterioidetes в двух образцах фекалий с одной той же части одного и того же куска туалетной бумаги оказалось «более или менее противоположным». Когда она обратилась с вопросом к сотрудникам компаний, ей ответили, что на такое расхождение результатов могли повлиять самые разные факторы – от методики выделения ДНК до алгоритмов обработки данных. Еще одно напоминание, что микробиомные штудии пока еще очень далеки от стандартизации[66]66
  Saey, 2014.


[Закрыть].

Я пока не знаю, подтвердятся ли мои собственные результаты, если я снова раскошелюсь и повторю отбор пробы. Если они подтвердятся, мне наверняка захочется узнать, почему этот конкретный класс бактерий прижился у меня в кишечнике. Впрочем, возможно и такое объяснение: моя микрофлора кажется необычной лишь из-за того, что база данных «uBiome» пока сравнительно невелика. Обратившись к научной литературе, я выяснил, что неведомые мне прежде Tenericutes уже удавалось найти в кишечном микробиоме. Одно сравнительное исследование, выполненное в 2013 году, показало, что Tenericutes составляют 12 % кишечных бактерий у бангладешских детей, предоставивших образцы для анализа, и 4 % у обследованных американских детей. Мой результат сразу перестал выглядеть необычным: возможно, он лишь чуть выше, чем у среднего жителя Запада.

Так или иначе, мне забавно было посмотреть на мои результаты. Сравнение с базой данных «uBiome» служит полезным напоминанием о том, как сильно отличаются друг от друга микробиомы разных людей. Больше мне эти данные почти ничего не говорят. Подобного рода персональный анализ следует существенно детализировать, прежде чем он станет по-настоящему полезным для владельца микробиома (если здесь уместно использовать слово владелец). Уже сейчас доступны и другие подробности: скажем, что мои Firmicutes разделяются на Clostridia (69 % в пробе), Negativicutes, Lactobacilli и какие-то Erysipelotrichia (по 1–2 %). Но все эти классы в свою очередь делятся на множество видов. Так что пока мы находимся на том уровне исследования, когда еще не чувствуем, будто вот-вот по-настоящему познакомимся с разновидностями бактерий, которые действительно населяют наш кишечник. С другой стороны, информация, полученная в ходе исследований на этом уровне, позволяет предположить, что индивидуальные отличия еще больше, возможно, отчасти из-за того, что речь идет об огромном количестве видов бактерий. А значит, далек тот день, когда вы сможете, получив в руки личный микробный профиль, получить и четкие указания на то, что означают все эти данные.

По сути это моментальный снимок кишечного микробиома взрослого человека, сделанный в какой-то день. Население этого микробиома явно велико и впечатляет разнообразием, даже если принимать в расчет лишь бактерии и игнорировать другие типы микробов. Более того, я уверен, что начинал свою жизнь без всяких микроорганизмов внутри меня. Как же все они туда попали?

Глава 6. Рождение микробиома

Мы с вами – взрослые люди XXI века, обладающие зрелыми микробиомами. Мы получаем возможность изучать все более подробные «моментальные снимки» каждой из экосистем, составляющих это собрание микробов. Но откуда эти микроорганизмы взялись? На этот вопрос можно попытаться ответить, применяя два подхода. Один связан с личными особенностями и с развитием индивида, другой – с эволюцией. Оба позволяют выстроить линии рассуждений, в конечном счете приводящие к тому, что сегодня причинами изменений в нашем микробиоме служат, по сути, технология и культура. Подобно Земле в целом, наша личная микробиомная планета подвергается трансформациям, которые мы вызываем сами. В этой главе кратко излагаются современные версии обоих сюжетов и задается вопрос: что же мы натворили с современным микробиомом?

Как делаются дети

Новорожденные – такая прелесть, правда? Эти крошечные пальчики. Этот милый ротик. Эти робкие жесты. А запах!

Микробы тоже так думают. Перед ними открывается целый набор новых «квартир», ожидающих вселения жильцов. Бескрайние просторы совершенно свободной кожи. Новенький кишечник, занятый пищеварением и отлично обустроенный для того, чтобы в нем обосноваться. Для родителей всё это – любимое создание, чудо из чудес. Для микробов – заманчивейшее предложение на рынке недвижимости.

Но, как всегда с такими предложениями, на самом деле тут не всё так просто. Нет, речь не идет о совершенно свободном жилье. Некоторые микробы уже воспользовались инсайдерскими хитростями. Благодаря матери младенца.

Раньше мы полагали, что на протяжении почти всей истории человечества дело происходит так. Эмбрион нового человека вырастает в большеголового ребенка. В конце концов голова его достигает размера, не позволяющего протиснуться через материнский тазовый пояс, чьи связки по такому случаю расслабляются. Интенсивные сокращения мышц толкают его вниз… и выталкивают наружу. По пути младенец вовсю контактирует с вагинальными микробами – еще до того как выбирается в окружающий мир. Поскольку родовые схватки нередко длятся часами, у быстро делящихся бактерий есть масса времени, чтобы начать размножаться на коже ребенка еще до его появления на свет. В последний же момент череп ребенка, еще довольно мягкий, давит на задний проход матери и зачастую выдавливает часть его содержимого; происходит своего рода помазание головы младенца материнскими экскрементами. Еще до того как рискнуть впервые вдохнуть, новорожденный получает щедрую прививку дозой здоровых, вскормленных человеком микробов. А до этого он микробов совершенно лишен.

Впрочем, можем ли мы с уверенностью это утверждать? Ведь многие участки взрослого тела, прежде считавшиеся стерильными, позже продемонстрировали признаки наличия микробной жизни. Так или иначе, эта уверенность держалась долго. Первое испражнение новорожденного (меконий) объявил стерильным сам Эшерих, прославленный открыватель Escherichia coli; он озаботился вопросом о стерильности первого стула в 1895 году. А совсем недавно, в 2012-м, один обзор в авторитетном научном журнале Nature начинался с утверждения: «Каждый из нас появляется на свет без всяких микробов-колонистов благодаря стерильной среде материнской утробы». Это заявление приводилось без всяких ссылок. В научных работах так обычно подаются факты, которые авторы считают общепринятыми[67]67
  Maynard, 2012.


[Закрыть].

Однако эту гипотезу опровергли еще 5 годами раньше, в 2007 году. Обнаружилось, что меконий мышей уже колонизирован бактериями (год спустя то же самое выяснилось касательно людей). Среди этих микроорганизмов – Lactobacilli и старые добрые E. coli. Первые распространены в вагине, причем во время беременности их количество лишь возрастает. Вторые – бактерии кишечные. Как же они попадают в меконий, который накапливается в кишечнике еще до первого питания и представляет собой остатки того, что младенец еще до родов заглатывал из матки – смесь околоплодных вод, отмерших эпителиальных клеток и прочей дряни? Мыши в первом (испанском) исследовании, оспаривавшем идею о стерильности, явно каким-то образом передавали кишечные бактерии своим отпрыскам. Мыши – будущие матери – пили молоко, содержащее бактерии с определенным генетическим маркером, а затем ученые помогали мышатам появиться на свет посредством кесарева сечения в условиях хирургической чистоты. И что же? При первом же испражнении мышата выводили из своего организма эти же бактерии. Пока не ясно, как бактерии там очутились.

Возможно, некоторые бактерии мышата попросту проглатывали вместе с околоплодными водами. Однако, согласно данным еще одного недавнего исследования, нормальная плацента тоже несет в себе бактериальную нагрузку. Кьерсти Аагаард из техасского Медицинского колледжа Бейлора проанализировала плацентарную ткань, взятую у 320 рожениц после родов, и бодро отрапортовала о небольшом, но разнообразном бактериальном населении в этих образцах[68]68
  Aagaard, 2014.


[Закрыть].

В ее статье сообщается также (и здесь мы должны проявить особую бдительность), что по своему составу эта популяция больше всего напоминала микробиом рта. В прессе запестрели указания на приоритетную роль оральной и зубной гигиены для беременных или тех, кто пытается забеременеть. Впрочем, факты указывают на то, что это слишком поспешный вывод. Простое выявление ДНК-«автографов» определенных бактерий в живой ткани еще ничего не говорит нам о том, как они туда попали. Да, болезни десен и преждевременные роды иногда сопутствуют друг другу, однако… Так что преимущества и невыгоды наличия или отсутствия бактерий в плаценте пока неясны; требуются дальнейшие исследования, весьма тщательные и детальные. (Хотя это по-прежнему хорошая идея – чистить зубы с регулярностью, необходимой для профилактики болезней десен.)

Кроме того, это исследование не смогло выявить и какой-либо связи между плацентарными бактериями и собственными микробиомами новорожденных, так что, по-видимому, оно не помогает разобраться в загадке микробов, содержащихся в меконии. Вероятно, самое убедительное предположение на данный момент – гипотеза о том, что иммунные клетки эпителия материнского кишечника, способные захватывать кишечные бактерии, приносят некоторых из них в кровь, и вместе с кровью они затем попадают в самые разные места, в том числе в плаценту, матку – и в сам плод. Полагаю: сейчас, когда я пишу эти строки, кто-нибудь наверняка ломает голову над тем, как бы спланировать эксперимент для проверки данной идеи. Пока это не сделано, еще одна гипотеза – о том, что эмбриональный микробиом можно «настраивать», давая будущей матери определенную пробиотическую смесь – остается, по-видимому, лишь умозрением. Такие процедуры, мягко говоря, рискованны, пока мы точно не знаем, каким именно путем передаются бактерии от матери к ребенку.

После рождения младенец попадает в мир, кишащий микробами, и, конечно же, начинает обзаводиться собственными благодаря контакту с окружающими людьми, лишь немногие из которых способны удержаться от поглаживанья, тисканья и тетёшканья новорожденного (возможно, эволюция помогла нам полюбить запах младенцев, чтобы поспособствовать именно такой передаче микробов). Столь же очевидно то, что маленький человечек, начиная совать палец в рот, а потом и ползать, собирает образчики микробов почти отовсюду, куда сумеет дотянуться, в том числе с собственного тела, с других людей, с домашних животных и со всех прочих вещей, которые мы обычно запрещаем ребенку трогать, отлично зная, что наше указание скорее всего будет проигнорировано.

Состав популяции вагинальных микробов матери меняется непосредственно перед родами – так младенец получает прививку полезной смеси видов. Однако роженица готовится повлиять на микробиом своего отпрыска и иным путем – вырабатывая молоко. Эту жидкость тоже долгое время считали стерильной (если только мать не больна). Оправданием такой убежденности может служить тот факт, что соответствующие бактерии трудно выращивать в культуре, однако закрадывается подозрение: возможно, сама идея о том, что при грудном вскармливании младенец всасывает бактерии, просто не укладывалась в представления о том, что естественное грудное питание для новорожденного – штука по определению здоровая.

Теперь-то нам известно, что даже у здоровых кормящих матерей в молоке содержатся сотни видов бактерий. Более того, состав этой популяции материнский организм способен менять, чтобы лучше удовлетворять потребностям ребенка. Сразу же после рождения грудная диета включает значительную дозу молочнокислых бактерий, а также Staphylococcus и Streptococcus. Шесть месяцев спустя смесь бактерий больше походит на обычно присутствующую во рту – возможно, потому что к этому времени ребенок, как правило, уже начинает иметь дело с какой-то твердой (ну, кашеобразной) пищей.

А вот еще одно недавнее открытие, ставящее перед нами еще одну загадку переноса микробов. Когда материнское молоко только начинает выделяться, в нем уже есть бактерии; собственно, они есть уже в молозиве – первой пище новорожденного (в идеальном случае). Как же они туда попадают? Мы пока точно не знаем. Материнская грудь обладает собственным микробиомом, и некие его виды наверняка оказываются в молоке. Разумеется, какие-то бактерии находятся на коже вокруг соска. Однако некоторые бактерии, обнаруженные в материнском молоке, обычно присутствуют в кишечнике, а не на коже, так что сейчас ученые ищут внутренний микробный путь[69]69
  Jeurink, 2013.


[Закрыть].

Самый интригующий вариант предполагает участие специальных клеток, называемых дендритными[70]70
  Подробнее о них см. в главе 7. Они называются дендритными (древовидными) благодаря длинным разветвленным отросткам, способным проникать между другими клетками (скажем, между эпителиальными клетками кишечника). Не следует путать их с дендритами нервных клеток – мельчайшими компонентами нервных волокон, похожими на дендритные клетки лишь на первый взгляд.


[Закрыть]: они как бы берут пробу кишечных бактерий и затем предоставляют характерные для этих бактерий антигены на рассмотрение иммунной системе. Кроме того, они способны мигрировать, внося сами бактерии в ткани (по крайней мере в ближайший лимфатический узел, а возможно, и в селезенку). Не исключено, что эти клетки занимаются целенаправленной транспортировкой микробов в разные участки нашего тела. Как показали эксперименты на мышах, бактерии, находящиеся в лимфоузлах, к поздним стадиям беременности добираются до молочных желез. Другие подробности неизвестны. Однако пока действительно кажется, что при помощи каких-то хитроумных приемов организм матери способен отбирать нужные бактерии, защищать их от системы врожденного иммунитета и переправлять к груди.

Мы больше знаем о двух других компонентах, поставляемых младенцу матерью при грудном вскармливании. Ее молоко содержит много иммуноглобулинов, которые временно заменяют собственную иммунную систему кишечника младенца (пока та не начнет развиваться). Кроме того, молоко матери, по-видимому, снабжает ребенка микробным питанием.

Это еще одно открытие, которое на первый взгляд кажется довольно неожиданным. Тут как раз тот случай, когда индивидуальное и эволюционное развитие нельзя разделить. Лишний раз подтверждается, как тесно наша жизнь сплетена с жизнью наших микробов. Материнское молоко представительниц нашего вида содержит массу легкоусваиваемой пищи, которая должна удовлетворять растущие потребности растущего младенца. Однако содержатся в ней и вещества, которые его организм переварить не в состоянии. Во всяком случае, без помощи микробов.

Набор сложных углеводов, именуемых олигосахаридами грудного молока (иногда их называют гликанами), – третий по общему содержанию компонент этой жидкости. Попав в кишечник, они служат идеальным кормом для Bifidobacterium infantis – бактерии, которая не присутствует в организме младенца при рождении, но вскоре, как правило, становится одной из самых многочисленных обитательниц его микробиома (при грудном вскармливании). Построение молекул олигосахаридов – занятие трудоемкое с метаболической точки зрения, а ведь они производятся в большом количестве, когда биохимия женщины работает на пределе мощи, стремясь как следует накормить ребенка. В сущности, младенец ест не «за двоих», а за миллиарды (бактерий). Брюс Герман из Калифорнийского университета в Дэвисе сформулировал это так: «По сути матери заставляют другую форму жизни нянчить своих детей, используя олигосахариды для того, чтобы управлять деятельностью микробиома»[71]71
  Цит. по: Pray, 2012, с. 80.


[Закрыть].

Все это означает, что внутренности младенца недолго остаются незаселенными. Таким образом, процесс созревания микробиома – это замещение одной микробной популяции другой, а не вторжение микробов на невостребованное и незанятое место. Мы уже неплохо понимаем, что происходит с микробиотой после того, как в ней поселится первая партия колонистов. Подробнее всего удалось исследовать популяции кишечника, поскольку эта наиболее сложная экосистема подвергается в процессе нашей жизни едва ли не самым масштабным изменениям[72]72
  Хороший обзор недавних работ см. в: Wopereis, 2014. См. также: Koenig, 2010.


[Закрыть].

Похоже, вначале кишечник новорожденного содержит бактерии, способные жить в бескислородной среде, и бактерии, которым необходим кислород. По мере расходования имеющегося в кишечнике небольшого объема кислорода условия меняются в пользу тех, кто может существовать без этого газа. В дальнейшем кишечник населяют лишь анаэробные бактерии.

Итак, недели через две обычно создается первый более или менее долговечный популяционный баланс. В нем обильно представлены Bifidobacteria, Bacteroides и Clostridia. Хотя до недавних пор мы не осознавали, насколько тесными являются отношения некоторых Bifidobacteria с материнским молоком; их общую роль в нем открыли, по микробиологическим меркам, в глубокой древности. Их обнаружили в образцах, полученных у младенцев, которые питались материнским молоком, еще в конце XIX века.

Когда ребенок начинает есть другую пищу (обычно в возрасте нескольких месяцев), его кишечная микрофлора постепенно становится более разнообразной. У искусственно вскармливаемых младенцев на первом этапе более разнообразный видовой состав микрофлоры; это различие (между детьми с двумя типами питания) сохраняется долго: обычно они раньше, чем ровесники, вскармливаемые грудью, приобретают микробный баланс, типичный для взрослых.

А вот при кесаревом сечении заселение бактериями происходит иначе. Первыми колонистами обычно оказываются микробы кожи, передаваемые от матери и от всех остальных, кто занимается ребенком. Вскоре за этими бактериями последуют другие. Однако стерильные роды, перед которыми роженице почти всегда вводят антибиотики, дают меньшее разнообразие кишечного микробиома (как и преждевременные роды).

Начиная исследовать окружающий мир, младенцы заодно исследуют и местную микрофлору. Случайные встречи начинают играть все более существенную роль в том, какие виды решатся попытать счастья, попробовав поселиться в этой многообещающей среде – новом человеческом существе. Образцы кишечного микробиома младенца (большое удобство для анализа: они поставляются даже чаще, чем вам хотелось бы) различаются сильнее, чем у взрослых, как по составу, так и по функциональным генетическим модулям, благодаря которым взрослые больше походят друг на друга, чем результаты анализа их микробиома. По-видимому, существует целый ряд факторов, влияющих на то, как это происходит в отдельных семьях. Один из ключевых факторов – то, что человек может оказаться здесь неединственным суперорганизмом. Роб Найт, специалист по ДНК, руководит одной из лабораторий Колорадского университета. Заголовок статьи 2013 года, написанной сотрудниками лаборатории, сообщает почти всё, что вам нужно знать о соответствующих находках: «Совместно проживающие члены семьи делят микробиоту друг с другом и со своими собаками»[73]73
  Song, 2014.


[Закрыть]. Вероятно, сильнее всего перемешиваются при этом кожные микробы. Так или иначе, исследование, охватившее 60 семейств, 36 из которых держали собак, показало четкие различия между микробиомами любителей собак и микрофлорой всех остальных. Выяснилось, что кошки, при всей своей «ласкабельности», вносят меньший вклад в создание коммунального микробиома (по сравнению с микробиомом индивидуальным).

Среда и обстоятельства наверняка играют роль при формировании младенческого микробиома. Однако активный отбор может оказаться еще более значимым фактором. По данным ученых медицинского факультета Вашингтонского университета, опубликованным в 2014 году, есть основания предполагать, что все микробиомы младенцев, появившихся на свет преждевременно, развиваются во многом похоже. Ученые проследили за развитием 58 таких детей, начавших жизнь в палате интенсивной терапии, где незапланированные встречи с микробами крайне редки. То, как эти младенцы появлялись на свет, и то, как они питались, оказало лишь незначительное влияние на развитие их кишечного микробиома (а то и вовсе никак на него не повлияло), где «с хореографической четкостью сменяли друг друга бактериальные классы». Отмечались различия в скорости изменений, но не в самой их последовательности. К тридцать третьей – тридцать шестой неделе после зачатия все эти младенцы обладали весьма схожим составом микробного населения кишечника[74]74
  La Rosa, 2014.


[Закрыть].

В любом случае, по мере того как ребенок ест больше твердой пищи и ее разнообразие увеличивается, и после того как младенца отнимают от груди (или прекращают искусственное вскармливание), все отличия, ставшие наследием родов или раннего периода кормления, постепенно сглаживаются. Микробиом трехлетних очень похож на микробиом взрослых с таким же рационом, живущих в такой же среде. К трем годам ребенок приобретает большое пестрое микробное население, состоящее преимущественно из Bacteroides и Firmicutes, хотя сохраняются в нем и некоторые Bifidobacteria. Чаще всего экосистема остается такой и в дальнейшем, если только ее не дестабилизирует какое-то из ряда вон выходящее событие.

По мере того как всё новые и новые исследования предоставляют нам «моментальные снимки» микробиома людей, наблюдаемых (поодиночке или коллективно) в течение долгого времени, мы всё лучше понимаем, какими могут быть эти события. Человеческий микробиом дает все возможности для самонаблюдения, требуется лишь упорство и самоотверженность. Особенно детальное исследование провели в лаборатории Эрика Алма (Массачусетский технологический институт). В эксперименте участвовали два человека, ежедневно отбиравших пробы своего стула и слюны. Кроме того, с помощью одного полезного приложения для айфона они прилежно фиксировали все, что в этот день съели и выпили, наряду с массой других значимых сведений – о работе, сне, физической активности, настроении, весе. Идея исследования состояла в том, чтобы, воспользовавшись доступностью процедуры ДНК-секвенирования, в ежедневном режиме отслеживать изменения микробной популяции.

В статье, вышедшей в середине 2014 года, имена этих людей не разглашаются: их называют просто субъектом А и субъектом В (эта сдержанная научная манера здесь очень уместна). «Изучение выборки добровольцев позволило нам остановиться на двух здоровых мужчинах, не связанных между собой родством», – скромно поясняют авторы[75]75
  David, 2014.


[Закрыть]. На самом деле этими субъектами стали сам Алм и Лоуренс Дэвид (в момент начала исследования он выполнял в лаборатории дипломную работу). Так что эксперимент осуществлялся методом самонаблюдения. Могло получиться иначе, но когда впервые составили план, подразумевавший отбор пробы при каждом посещении туалета в течение года, «как ни странно, никто не вызвался стать участником такого эксперимента», признался Алм.

Результат – потрясающее (с экологической точки зрения) сочетание изменчивости и постоянства. Изучая образцы, вы всегда можете определить, где чей, хотя состав проб день ото дня варьируется. Общая картина – это картина стабильности.

Варьирование по дням связано, в частности, с питанием. Потребление необычно большого количества клетчатки приводило к быстрому увеличению содержания трех бактериальных видов (его можно зафиксировать примерно на следующий день), хотя в общей микробной популяции эти виды составляли сравнительно небольшую долю – приблизительно одну пятую. Потребление цитрусовых приводило к резкому росту содержания иной группы видов.

Благодаря счастливому стечению обстоятельств удалось выявить интересный факт. В середине года Дэвид провел два месяца в Бангкоке. Данные о содержании бактериальных видов четко показывают, что в его кишечнике, едва он прибыл в город, сразу же поселились некоторые бактерии, которых раньше не было. Они исчезли из кишечника ученого, только когда он вернулся в США.

Более драматическое событие отражено в микробной летописи никуда не выезжавшего коллеги Дэвида. Острое пищевое отравление при посещении ресторана стало не очень-то приятной демонстрацией скорости, с которой могут размножаться бактерии. Среднегодовое содержание Enterobacteriacaea (к которым относятся и «микробы пищевого отравления» Salmonella) в кишечнике у Алма равнялось 0,0004 %. Когда он отравился и стал страдать от диареи, эта величина возросла до 10 %, а затем достигла впечатляющего максимума 29 %. В то же время содержание Firmicutes у него резко сократилось. Когда Алм выздоровел, оно снова вернулось к его обычным 40 %, однако популяционная смесь штаммов, обитавших у него в толстой кишке, в этом новом стабильном состоянии отличалась от прежней. Большинство из видов, теперь изобиловавших в ней, в небольших количествах имелось у него до болезни, так что в основе нового состава популяции все-таки не было новоприбывших организмов. Это еще одно указание на то, что индивидуальный микробиом человека предпочитает поддерживать один и тот же состав микробов (хотя их количественное соотношение может меняться). Микробиом способен отлично справляться с видовыми заменами, если эти заменители делают примерно то же самое, что и бактерии, которых они вытеснили, и если под рукой имеются бактериальные ресурсы, способные быстро заполнить истощившуюся нишу в экосистеме.