Сегодня мы точно знаем, что вокруг нас – и внутри нас – есть микроскопические живые организмы. Но бóльшую часть истории человечества люди об этом не знали. Они подозревали, что существует что-то, вызывающее болезни, и что разлагающиеся вещества порождают «дурной воздух», но это было все, что они знали. Во время эпидемии чумы доктора носили маски с клювами, заполненными травами, которые, как они верили, должны были помешать ядовитым испарениям попасть в их тело.
В 1674 году голландский торговец и непрофессиональный изготовитель линз Антоний ван Левенгук создал микроскоп, который был мощнее, чем все, созданные ранее[1]. Получив небывалую увеличительную силу, Левенгук обнаружил, что повсюду живут практически невидимые организмы. Он назвал их анималькулями (маленькими животными, или зверушками). Теперь мы называем их микроорганизмами, или микробами. Левенгук находил их буквально повсюду: в воде из пруда, дождевой воде, человеческом поте и даже во рту. Так родилась новая ветвь науки – микробиология.
Это была заря индустриальной эры, и в городах было все больше людей, у которых не было доступа к нормальной канализации. Детская смертность росла, и участились эпидемии. Общество обратилось к микробиологии, чтобы найти причины болезней и лекарства от них. Люди хотели простых объяснений и простых решений.
В следующие два столетия ученые рассматривали «теорию микробов» как объяснение инфекционных заболеваний. В 1860-х годах французский биолог Луи Пастер доказал, что родильная горячка – болезнь, которой были подвержены только что родившие женщины, – была вызвана бактериями. Было официально признано, что микробы вызывают заболевания, и общество объявило им войну.
Без сомнения, осознание роли бактерий в появлении болезней имело ряд достоинств. В городах улучшили канализацию и отделили источники воды от стоков, и это уменьшило количество эпидемий. Врачи дезинфицировали хирургические инструменты и операционные, из-за чего сократилась смертность в больницах. А открытие Александром Флемингом пенициллина в 1928 году привело к появлению антибиотиков, сокративших количество смертей от болезней, вызванных микроорганизмами[2]. Какое-то время казалось, что война выиграна.
Сегодня ученые рассматривают микробиом как отдельный орган, который слаженно работает и влияет на здоровье человека.
Резкое снижение количества смертей от инфекционных болезней усилило убеждение, что микробы опасны практически всегда. И, по большей части, представление XIX века о том, что бактерии присутствуют только в случае болезни, до сих пор живо. Это убеждение во многом влияет на нашу жизнь. Тротуар, по которому мы ходим, обработан моющим средством. Мы брезгливо моемся антибактериальным мылом и пользуемся антибактериальными лосьонами. Мы даем антибиотики животным на фермах и сами торопимся их принимать, даже при вирусных заболеваниях.
1950-е – новое понимание микробов
В 1950-х годах ученые, чтобы узнать о микроорганизмах больше, изобрели способ выращивать лабораторных животных в среде без микробов. Животные рождались в стерильных условиях через кесарево сечение, их выкармливали смесью, а потом продолжали выращивать в абсолютно стерильной среде[3].
Ученые ожидали, что животные вырастут абсолютно здоровыми и сильными, поскольку были уверены, что микроорганизмы были исключительно паразитами. К их неприятному удивлению, эти животные оказались экстремально восприимчивы к болезням, их иммунная система не развилась. Что еще более удивительно, у них были тонкие стенки кишечника, их сердца перекачивали кровь медленнее, чем у нормальных животных, и они заметно меньше весили.
Внезапно выяснилось, что микробы, в конце концов, не так уж и бесполезны.
Бактерия Helicobacter – доктор Джекилл и мистер Хайд?
Австралийцев знают по необычному мировоззрению – вспомните Крокодила Данди или Стива Ирвина, – которое абсолютно не соответствует вдумчивому эмпирическому научному подходу. Но именно в австралийском духе было наконец исправлено одно из самых больших недопониманий о роли бактерий в организме.
Долгое время ученые думали, что, поскольку человеческий желудок полон кислоты, в нем не выживает ни один живой организм, включая бактерий. Кроме двух австралийских ученых Барри Маршалла и Робина Уоррена, которые в 1982 году открыли Helicobacter pylori, спиралевидную бактерию, обитающую в желудке у людей, страдающих гастритом (воспалением желудка) и язвой желудка (эрозией слизистой оболочки желудка, часто вызывающей боли и кровотечение).
Из-за распространенного убеждения, что в желудке ничто не может выжить, научное сообщество высмеяло утверждение, что Helicobacter pylori связана с болезнью. Но Маршалл и Уоррен были полны решимости доказать обратное. С истинно австралийской отвагой они провели опыт на себе: вырастили бактерию в бульоне и выпили его. Конечно же, у обоих мгновенно развился серьезный гастрит. Но когда оба вылечились с помощью антимикробных препаратов, а потом повторили опыт на добровольцах, было точно установлено, что H. pylori действительно вызывает гастрит и язву желудка.
В течение жизни у человека образуется 500 000 литров слюны. Когда вы пережевываете пищу, слюнные железы добавляют в слюну энзимы, способствующие процессу пищеварения.
Маршалл и Уоррен доказали важное: микробы живут в нашей пищеварительной системе. В 2005 году, через двадцать лет после того, как они буквально съели бактерию, чтобы доказать свою теорию, и когда прошло достаточно времени, чтобы научное сообщество переварило их находку, двое австралийцев получили за свою работу Нобелевскую премию по медицине.
Сейчас мы знаем, что у 50 процентов людей в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта живет Helicobacter[4]. Однако своеобразная ирония заключается в том, что несмотря на то, что она может вызвать болезнь, у более чем 80 процентов людей, у которых она обнаружена, нет симптомов болезни[5].
Выяснилось также, что Helicobacter – это не одна бактерия, а несколько видов бактерий, гармонично существующих в нашем желудке уже довольно давно. Фактически Helicobacter – это не «заразная» бактерия. Она становится проблемой только в случае дисбаланса различных штаммов, когда вредные штаммы размножаются и вызывают болезнь.
Можно представить, что некоторые штаммы Helicobacter – это кошки, а другие – тигры. Теоретически оба вида можно держать как домашних животных, но тигра придется держать на цепи или в клетке. И если тигр вырвется на свободу и будет предоставлен самому себе, это может привести к большому ущербу.
Нежелательные микробы, которые вторгаются в организм извне, вызывают инфекционные заболевания. Но по большей части все микробы, живущие внутри организма, необходимы для здоровья, и они даже защищают нас от опасных пришельцев. Суть в том, что различные штаммы микроорганизмов в нашем теле должны поддерживать равновесие. Если это равновесие нарушено, наступает состояние дисбиоза, которое тоже может вызвать заболевания.
Важность биоразнообразия в микробиоме
Скорее всего, среди ваших знакомых есть как конкурентоспособные люди, так и не очень. Но люди как биологический вид в целом очень конкурентоспособны. Когда мы попадаем в некую экосистему, мы сразу же рвемся на вершину пищевой цепочки. Мы быстро убиваем самых опасных хищников, чтобы они нам не угрожали. Мы оставляем в покое травоядных животных, чтобы самим охотиться на них. Мы редко задумываемся о том, что нарушенное равновесие экосистемы еще аукнется нам в долгосрочной перспективе.
