ПИОНЕРЫ ДЕВСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Мы знакомимся с микробами в первый миг рождения. Не пройдет и минуты после того, как здоровое, стерильное тельце младенца выйдет на свет, как его заселят микробы: миллионы бактерий и еще больше вирусов, ими питающихся, а вдобавок к ним некоторое количество грибков. Голова, глаза, рот и уши — именно эти органы самыми первыми подвергаются колонизации: младенец идет по родовым путям, где во влаге и тепле слизистой оболочки его с нетерпением поджидает легион микробов. Потом в силу тесной близости и давления на сфинктеры тела на лицо и руки ребенка попадет смесь микробов, содержащихся в моче и фекалиях, а вслед за ними остальное тело покроется разнообразными микробами в результате соприкосновения с кожей материнских ног. Эти мельчайшие микробы перенесутся на губы и рот с рук самого малыша. Как правило, они не смогут преодолеть океаны слюны, которая смоет их прочь, а если им это удастся, они попадут в высококислотную среду желудка с его соками, которые уничтожат их большую часть. С первым глотком грудного молока, обладающего щелочными свойствами (действует как антацид), некоторое число бактерий-счастливчиков, ожидающих на губах, у рта или на материнских сосках, чудом уцелев, преодолеет кислотный барьер. Теперь отважные первопроходцы могут основать колонию, активно размножаясь на слизистых стенках кишечника новорожденного, и ждать, когда прибудут новые партии молочных и других сотоварищей-бактерий. Всего несколько колонистов (при благоприятных условиях), производя деление каждые 40–60 минут, смогут за одну ночь произвести миллиарды и триллионы клеток.
Вплоть до середины 1990-х годов считалось неоспоримой догмой, что большинство биологических жидкостей стерильны, то есть не содержат микробов. Когда группа ученых в Мадриде заявила, что им удалось вырастить десятки микробов из грудного молока здоровой женщины, их подняли на смех1. Теперь же известно, что женское молоко содержит сотни видов микробов, хотя по-прежнему никто не понимает, как они туда попадают. Больше нет уверенности, что какая-либо часть нашего тела полностью свободна от микробов (даже матка и зрачок); возможно, они путешествуют по нашим телам незамеченными2. Когда в следующий раз направитесь в туалет, вспомните о триллионах ваших личных микробов: почти половина массы, которая смывается в канализацию, состоит из них.
Все мы рождаемся свободными от микробов, но остаемся таковыми лишь доли секунды. Процесс микробной колонизации протекает вовсе не случайным образом, он тщательно оттачивался миллионы лет. На самом деле выживание и здоровье микробов и младенца взаимосвязаны, а потому жизненно важный момент посева семян первых микробов в девственную почву детально продуман. Все млекопитающие и множество других видов изученных животных (к примеру, лягушки) передают собственных, тщательно отобранных микробов своему потомству на протяжении уже по меньшей мере 50 миллионов лет. Именно так эволюция поддерживает цепь поколений у микробов, и именно так формируется наше собственное уникальное сообщество микробов — микробиота.
РАЗНООБРАЗИЕ МИКРОБНЫХ САДОВ
В грязи, пыли, воде и воздухе обитают триллионы микробов, которым вовсе не интересно колонизировать тельце новорожденного младенца. Они еще не развили аппарат, обеспечивающий выживание внутри человека или на нем и получение достаточной энергии для своего существования. Поэтому микробы, колонизирующие человеческие тела, высокоспецифичны, они обладают упрощенным геномом, который не допускает избыточных или перекрывающих механизмов в теле человека-хозяина. У людей и микробов, обитающих внутри нас, 38% генов общие. А поскольку передача микробов от матери к потомству в животном мире — процесс универсальный, его важность для нашего здоровья очевидна3.
Когда женщина беременеет, тело приступает к приготовлениям, чтобы помочь новому поколению путем передачи микробных генов. Тщательно запрограммированные изменения в теле беременной, осуществляемые путем переключения генов, обеспечивают модификацию метаболизма и усвоение калорий определенными гормонами с одновременным накапливанием энергии, созданием жировых запасов в молочных железах и ягодицах, повышением уровня глюкозы и образованием грудного молока. Перемены происходят и в лейкоцитах — белых клетках, отвечающих за иммунную систему, которой придется иметь дело с чужеродным объектом в теле матери — ребенком — и не отторгать его. Меняются также и сами микробы в предвидении того момента, когда они будут переданы младенцу, чтобы содействовать его развитию и выживанию. Эти микробные изменения — процесс чрезвычайно мощный.
Когда исследователи ввели каловые массы беременной женщины стерильным мышам, последние набрали гораздо больший вес по сравнению с теми экземплярами, которым был введен материал небеременных женщин4. Эксперименты со стерильными, или безмикробными, мышами — важный инструмент, который мы, ученые, постоянно используем в данной области исследований. Эти мыши рождаются путем кесарева сечения в камерах с независимой системой вентиляции, они не контактируют с матерями, однопометными мышами и микробами. Они содержатся в стерильных изолированных клетках, питаются стерильной пищей и находятся под постоянным наблюдением. Без микробов они способны выживать, но и только. Их определенно не отнесешь к мышиной элите — они хилые, их мозг, желудочно-кишечная и иммунная система не развиваются до нормальных объемов. Что важнее всего, их питание обходится дорого, потому что мыши, не имеющие микробной флоры, для поддержания массы тела должны потреблять на треть больше калорий, чем их обычные собратья, что свидетельствует о важной роли микробов в переваривании пищи в кишечнике5.
Большая часть наших микробов населяет толстую кишку — это отдел кишечника длиной в полтора метра, который нужно миновать, чтобы попасть в прямую кишку, и где всасывается большая часть жидкости. В отделе кишечника перед ним — тонкой кишке — происходит всасывание основного объема питательных веществ и витаминов. Как правило, сюда поступает пища, которую предварительно измельчили наши зубы и размягчили ферменты слюны и желудка. В тонком кишечнике есть некоторое количество микроорганизмов, однако мы очень мало знаем о них и выполняемых ими функциях. Если для высвобождения питательных веществ из расщепляемой пищи требуется больше времени, она проходит дальше — в толстую кишку с ее многочисленными микробами.
Если через несколько недель после рождения мы введем стерильным мышам обычные микробы, это все равно не поможет им нормально развиваться. Но если с первых минут жизни в них поселятся кишечные микробы, а вы попробуете убить их антибиотиками (как, к сожалению, очень часто поступают люди — и с самыми разрушительными последствиями), мыши все равно будут чувствовать себя намного лучше, хотя, конечно, никогда не обретут полного здоровья.
МИКРОБЫ ПРЕДСКАЗЫВАЮТ ОЖИРЕНИЕ ЛУЧШЕ ГЕНОВ
Те изменения, которые произошли за последнее время с нашими крошечными кишечными микробами в частности и с нашей микробиотой в целом, вероятнее всего, ответственны и за эпидемию ожирения, и за ее ужасные последствия — диабет, рак и заболевания сердца. Анализ ДНК кишечных микробов позволяет спрогнозировать возможность ожирения у конкретного индивида намного точнее, чем исследования всех 20 тысяч генов. А что будет, если начать изучать вирусы и грибки?!
