Система CRISPR-Cas9 наших бактерии и архей имеет много общего с нашей собственной иммунной системой. Во-первых, она защищает гены бактерий от атаки со стороны вторгшегося в клетку чужеродного генетического материала. Кроме того, бактериальная система CRISPR-Cas9 напоминает нашу иммунную систему также характером взаимодействия с факторами внешней среды, включая наш микробиом. Как известно, человеческая иммунная система не только защищает тело от вторжения патогенов, но и обеспечивает стабильное взаимодействие организма с окружающей средой и надлежащее функционирование тканей и органов. Эту физиологическую функцию во многом имитирует и система CRISPR-Cas9 бактерий. Ученые обнаружили, что система CRISPR может присутствовать у них даже при отсутствии вирусов. Возникает вопрос: а что она делает в таких случаях? Одно из предположений заключается в том, что система CRISPR позволяет бактериям реагировать на изменения внешней среды за счет изменения физиологии собственной клеточной оболочки.
Несомненно, система CRISPR-Cas9 найдет большое применение в биотехнологии и окажет значительное влияние на будущее медицины. По сути дела, мы учимся у микробов бороться с болезнями. А пока мы лишь твердо знаем, что рассмотренная выше генетическая стратегия обеспечивает наших микробов эффективным аналогом иммунной системы, позволяющим им следить за окружающей средой, взаимодействовать с ней и защищаться от нападений внешних врагов.
Сделанные в последнее время замечательные успехи в понимании тонких деталей поведения микробов дают нам возможность осуществлять еще более полный контроль над живущими внутри нас микроорганизмами. Но, пожалуй, еще более важные последствия для нашего повседневного благополучия имеет другое направление научных исследований. Обратимся к влиянию микробиома на нашу психику.
14. Микробы и мозг
В марте 2013 г. представители американской организации Public Policy Polling, занимающейся изучением общественного мнения, провела опрос 1247 американских избирателей относительно их убеждений. Помимо прочих вопросов исследователей интересовали представления людей о том, кто на самом деле контролирует нашу жизнь. Как показали результаты, 28 % опрошенных убеждены в существовании тайной элитарной группы, которая и правит миром; 15 % опрошенных считают, что для контроля умонастроения граждан правительства используют особые технологии, связанные с деятельностью СМИ; а 4 % людей уверены в том, что нашим миром управляют представители межпланетарных альянсов — инопланетяне, способные менять обличье. Но все вопросы на эту тему так или иначе подразумевали силы, управляющие нами извне, и ни в одном вопросе не содержалось даже намека на то, что нами может управлять кто-то «изнутри». Иначе говоря, кто на самом деле управляет нашим суперорганизмом? Интересно, многие ли из 1247 опрошенных избирателей подозревали, что, по сути дела, на все наши решения влияют микробы?
Некоторые ученые, в том числе Джон Крайен из Ирландского национального университета в Корке и Карло Мейли из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, сравнивают наш микробиом с кукловодом. Крайен и его сотрудники отмечают, что существуют по меньшей мере пять «веревочек», соединяющих кишечный микробиом с головным мозгом: (1) система иммунной сигнализации, включающая также гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось (то есть сложный комплекс взаимоотношений между гипоталамусом, гипофизом и корой надпочечников); (2) активация блуждающего нерва (вагуса); (3) проводящие пути спинного мозга; (4) непосредственная выработка бактериями нейротрансмиттеров; (5) микробная продукция короткоцепочечных жирных кислот. Эти пути обеспечивают не только передачу важной информации, но и реальные изменения физиологии и функций нашего головного мозга.
О том, что некоторые паразиты и патогены способны контролировать поведение людей, известно довольно давно. И порой они делают это весьма эгоистичным образом. В качестве примера, хорошо знакомого большинству людей, можно привести вирус бешенства, заставляющий своих жертв (включая и человека) сильно изменять поведение, становиться агрессивными и даже кусаться. Все эти действия помогают вирусу распространяться среди животных и людей через слюну при укусах. Предполагается, что вызываемая вирусом бешенства агрессивность связана с резким снижением уровня серотонина. Вот почему к укусам животных нельзя относиться легкомысленно; вот почему в диагностических лабораториях Корнеллского университета мы проверяем на бешенство столько летучих мышей, собак, лисиц, скунсов и других теплокровных животных. Тема собачьего бешенства стала сюжетной основой романа Стивена Кинга «Куджо» и созданного позднее одноименного фильма ужасов.
Поведение человека способны контролировать не только патогенные микробы, но и наши микробные друзья, а их гораздо больше. Наша задача — точно определить, какие намерения в конечном итоге преследуют эти микроорганизмы — добрые или злые.
Кишечник, в котором сосредоточено 70 % нашей иммунной системы и живут тысячи видов микробов, — орган, имеющий критическое значение для здоровья людей, вынужденных жить в мире, густо населенном друзьями и врагами. Кишечник оказывает на нервные функции и головной мозг настолько сильное влияние, что его порой называют «вторым мозгом». В его недрах живут наши кишечные микробы, которые во многих отношениях и являются прячущимися за ширмой кукловодами. Наши микробы сотрудничали с нашими предками, работали на них и использовали их в качестве испытуемых испокон века. Не исключено, например, что, как было описано в части 1 книги, они изменяли наших предков с помощью передаваемых из поколения в поколение эпигенетических переключений генов. Микробы выработали хитроумные стратегии, позволявшие им «лепить» из нас идеальных партнеров, проявляя при этом поразительную дальновидность относительно результатов этого «проекта» по модификации человеческого поведения.
Тяга к еде
Крыша над головой и трехразовое питание — основные жизненные потребности наших микробов. Поэтому неудивительно, что они предпочитают все время проводить дома и периодически посылать нас в магазин, снабдив своего рода списком необходимых продуктов. На это они настоящие мастера. Горький шоколад богат разнообразными химическими веществами, включая полифенолы. Они же содержатся в различных фруктах, красном вине и винограде и, как известно, способствуют предотвращению некоторых НИЗ. Чтобы превратить эти соединения в полезные для нас вещества, кишечные микробы должны определенным образом преобразовать их. Недавно ученые показали, что микробы и в самом деле вырабатывают для нас эти полезные вещества, а полифенолы в свою очередь оказывают благотворное влияние на состояние наших кишечных микробов, потому что они тоже нуждаются в этих соединениях.
Кишечные бактерии делают горький шоколад полезным продуктом для нашего здоровья до тех пор, пока потребление калорий остается в норме. Имеются свидетельства, что люди, испытывающие к шоколаду неодолимую тягу, отличаются от «обычных» людей составом кишечной микрофлоры и содержанием различных метаболитов шоколада в моче. Похоже, что такие характеристики нашего организма, как профиль кишечного микробиома, тяга к определенным продуктам и характер образующихся из них метаболитов, тесно взаимосвязаны. Но вопрос о том, какие именно сигналы, исходящие из кишечника, определяют наши пищевые пристрастия, требует дополнительных исследований. Возможно, в первую очередь нужно обратить внимание на то обстоятельство, что побочные продукты микробного метаболизма вызывают у нас самые противоречивые эмоции и ощущения — удовольствие, эйфорию, депрессию, тревогу, дискомфорт и даже боль. Самое важное, однако, в том, что изменение микробиома может помочь нам изменить свое пищевое поведение.
