например, иногда полезная, а иногда вредоносная бактерия
Helicobacter pylori. Чуть больше микробов появляется в тонком кишечнике[30], но, как мы уже знаем, основная их часть обитает в толстой кишке.
Наш густонаселенный толстый кишечник – последний шанс вытянуть из пищи (с помощью микробов) все, что осталось в ней полезного. Большую часть существования нашего вида такая возможность была крайне важной, учитывая скудость пищи. Многие из микробов – обитателей нашего толстого кишечника снабжают нас дополнительными ценными витаминами, например витамином K, и улучшают всасывание некоторых микро– и макроэлементов, например кальция. В зависимости от состава нашей микробиоты бактерии могут извлекать из съедаемой нами пищи дополнительные 15 % калорий. Лабораторные мыши, выращенные в безмикробной среде, потребляли больше пищи и набирали меньший вес, чем мыши с нормальной микробиотой. Если же таких мышей заселяли микробами, они быстро достигали нормального веса, хотя ели при этом меньше. Согласитесь, это немалое преимущество, если вам приходится добывать пищу в природе. Возможно, сейчас вы подумаете, что хорошо бы избавиться от этих мелких негодников (подумать только, сколько лишнего картофельного салата можно было бы тогда есть!). Но, как мы увидим дальше, избавление от этих микробов ни к чему хорошему не приводит.
* * *
Чтобы выяснить, какие именно микробы оказывают нам эти ценные услуги, ученые решили начать с конца, то есть взять образцы материала, так сказать, в месте его естественного выхода[31]. Однако, «хотя брать образцы свежего кала довольно просто, полученные на их основе данные не дают полного представления о том, что происходит в кишечнике», отмечает команда исследователей, опубликовавшая свой труд в журнале Gut («Кишечник»). Как мы уже видели, тонкий и толстый кишечник выполняют очень разные функции: в первом всасываются в основном питательные вещества, а во втором – вода. И еще «нам известно, что тонкий кишечник отличается иным составом и количеством бактерий», пишут они. Другие ученые применяют иную тактику исследований.
«По большей части мы изучаем какашки», – прямолинейно заявляет мне Джонатан Эйзен, биолог-эволюционист и специалист по микробам из Калифорнийского университета в Дейвисе, когда одним погожим весенним деньком я иду поболтать с ним в местный парк. Как обычно, он щеголяет шикарной бородой и майкой с надписью на любимую тему (на этот раз, увы, не со знаменитым призывом «Спроси меня о трансплантации кала»). «Есть ли толк в пробах кала? – спрашивает он и сам же отвечает: – Да, кал – отличная штука. Нам удалось узнать очень многое, но есть одно но: в фекалиях содержится все, что можно найти в пищеварительной системе вообще». По его словам, попытки составить полную картину кишечной микробиоты на основе одних лишь образцов кала сродни попыткам получить полное представление об Австралии, подбирая мусор, который выносит одна-единственная река. Конечно, можно собирать и изучать перья, ракушки, кости и исследовать химический состав воды, но это не поможет вам понять, что на самом деле происходит выше по течению, – например, насколько важную роль играют нелетающие птицы казуары, оставляя везде вместе со своим пометом семена съеденных плодов и тем самым участвуя в распространении растений, в том числе банановых деревьев. Или, скажем, есть ли конкуренция за места обитания между варанами и собаками динго. Поэтому вместо того, чтобы полагаться на отходы кишечной «реки», Джонатан предлагает другой способ: «…лучше было бы по-настоящему проникнуть внутрь этой системы и изучить ее составляющие прямо на месте». Однако проделать это на людях не так-то легко. «До сих пор очень мало кто изучал образцы из полости кишечника. На самом деле мы очень плохо представляем, какие виды там обитают и как они распределены».
Тем не менее, утверждает он, ученые все же сумели выявить в этих отходах некоторые закономерности. «Если вы станете кормить сотню людей пищей одного и того же состава, то в среднем с микробами в их кале будут происходить похожие вещи», – говорит Эйзен. Но ударение он делает на словах «в среднем». А мы знаем, что все мы очень разные – и наши микробы тоже.
Познакомьтесь со своими микробами
Но кто же они, эти наши маленькие спутники? Обычно мы склонны представлять себе этих скромных тружеников, обосновавшихся в нашем кишечнике, как аморфную и безликую массу существ, которые все примерно на одно лицо, но, как нам скоро предстоит удостовериться, они происходят из эволюционно очень удаленных друг от друга групп. Возможно, когда вы думаете о микробах, у вас перед глазами встает цветная картинка в объективе микроскопа. А может, лишь расплывчатый образ невидимых глазу, но от этого не менее противных ползучих тварей. Но если попытаться описать, как эти организмы выглядят и чем они занимаются, слово «микроб» окажется столь же пространным, как слово «животное». Толку в таком описании и того меньше.
Дело в том, что мы носим в своем кишечнике ни много ни мало все три домена жизни: бактерии, эукариоты (одноклеточные и многоклеточные организмы, клетки которых содержат ядро) и археи[32]. Вирусы тоже чувствуют себя в нашем кишечнике как дома, но следует ли считать их живыми организмами – вопрос спорный, поскольку размножаться они могут лишь в чужих клетках. Каждый из этих доменов, в свою очередь, объединяет совершенно разные царства и типы. К одной только эволюционной ветви бактерий[33] могут принадлежать организмы, в генетическом отношении не менее (а то и намного более) непохожие друг на друга, чем человек и, скажем, мох или померанский шпиц и амеба. При этом все мы – и люди, и померанские шпицы, и амебы, и мхи – относимся к домену эукариот. Большинство эукариотических обитателей нашего кишечника – это грибы. Относительно недавно (в историческом плане) мы также имели и множество отнюдь не микроскопических многоклеточных сожителей, таких как паразитические черви.
При том, что разнообразие наших микробов чрезвычайно велико, индивидуальные микробиоты людей могут разительно отличаться друг от друга. Скажем, у вас и вашего соседа (да и любого другого человека из любой точки земного шара) 99,9 % общих генов, однако ваши микробные сообщества могут пересекаться лишь в весьма незначительной степени[34]. А сейчас ученые все чаще обнаруживают, что даже один вид микробов в вашем кишечнике может иметь менее половины общих активных генов с микробом того же вида, но из кишечника вашего соседа.
Эти гены – очень важный компонент микробной активности, а следовательно, их влияние на среду и на нас самих очень велико. Активированные гены отражают, насколько деятелен микроб, чем он склонен питаться и как он взаимодействует – или воюет – с другими микробами. Иными словами, микробиом – это своего рода генератор генов. Каждая микробиота содержит в сотни раз больше генов, чем наш собственный
