Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

Совместная эволюция видов организмов-хозяев и их микрофлоры дополняет еще одним нюансом и без того запутанную паутину путей эволюционного развития. Давайте рассмотрим травоядное животное — например, бизона — и попытаемся представить себе, как в его случае работал бы естественный отбор в отсутствие микрофлоры. Наш бизон должен быть достаточно крупным, чтобы отпугивать волков, достаточно шерстистым, чтобы не замерзнуть холодной зимой, и достаточно сильным, чтобы переносить переходы на большие расстояния в поисках хороших пастбищ. Однако эти, да и многие другие качества бизона, необходимые для жизни и продолжения рода, окажутся бесполезными, если у него не будет нужного набора кишечных микробов. В одиночку, без этих микробов, бизон не сможет переваривать траву. Он может до отказа набить себе брюхо травой, но она останется лежать там мертвым грузом: не будут усваиваться пищевые молекулы, не будет вырабатываться энергия. А без энергии бизон не сможет расти, передвигаться, размножаться и вообще жить. Все будет без толку.

Бизон и его микрофлора развивались не порознь, а вместе. Они прошли отбор не сами по себе, а в тесном союзе. Конечно, бизон должен быть крупным, шерстистым и сильным, но еще он должен хорошо переваривать пищу, чтобы добиться благосклонности естественного отбора. Он должен обладать хорошими микробами . Симбиоз организма-хозяина (будь то бизон, рыба, насекомое или человек) и населяющих его микробов называется «холобионтом», то есть «живой единицей». Именно эта неизбежная взаимозависимость навела Юджина и Илану Розенберг из Тель-Авивского университета в Израиле на мысль, что естественный отбор может происходить еще на одном уровне. Они считают, что за репродуктивные достоинства отбираются не только особи и группы, но и холобионты. Поскольку ни одно животное не может существовать независимо от своей микрофлоры, а микрофлора — независимо от своего хозяина, невозможно выбрать одно без другого. Таким образом, естественный отбор распространяется на их союз как на целую живую единицу, благоволя, как и в случае отбора особей, тем комбинациям «транспорта» и «пассажиров», которые достаточно сильны и выносливы, способны выживать и размножаться.

Как показывает Докинз, в конечном итоге отбор направлен на гены, будь то гены животных или микробов. Поэтому и идея, выдвинутая Розенбергами, получила название гипотезы «хологеномного отбора» — то есть отбора одновременно хозяйского и микробиомного генома.

Дело в том, что иммунная система человека развивалась не в изоляции. Она никогда не была стерильным набором наростов, трубочек и блуждающих клеток, ожидающих нападения со стороны неизвестного врага. Скорее она «росла и воспитывалась» бок о бок с микробами всех мастей — как с полезными, так и с теми, которые несут разные болезни. Из-за этих тысячелетий войн и перемирий иммунная система давно настроена на присутствие микробов. Когда они куда-то исчезают, привычное равновесие нарушается. Представьте себе, что вы научились водить машину с постоянно включенным ручным тормозом. Вы уже точно знаете, с какой силой нужно нажимать на педаль газа, чтобы преодолеть торможение, вы ездите так уже несколько десятков лет, и все получается без сучка без задоринки, но вдруг ручной тормоз пропадает, вы пытаетесь ехать, но машину хаотично заносит, болтает и швыряет, и вы просто не справляетесь с управлением.

Разумеется, даже у самых нездоровых людей имеется хоть какая-то микрофлора. За всю историю человечества лишь один-единственный человек прожил всю жизнь, практически не соприкоснувшись с микробами. Этим человеком стал мальчик, который с самого рождения жил внутри пузыря в Хьюстонской больнице. Дэвид Веттер, получивший в СМИ прозвище «Мальчика в пузыре», страдал от тяжелого комбинированного иммунодефицита (ТКИД): это означало, что его организм был совершенно неспособен защищать себя от патогенов. До его появления на свет родители Дэвида уже потеряли первого сына, пораженного той же генетической болезнью, но врачи убедили их, что вот-вот будет изобретено лекарство от нее, и мать Дэвида решилась забеременеть снова.

Дэвид появился на свет в 1971 году при помощи кесарева сечения и сразу же был помещен в стерильный пластиковый пузырь. К нему прикасались в пластиковых перчатках, кормили стерилизованной смесью для младенцев. Он никогда не знал ни запаха материнской кожи, ни прикосновения отцовской руки. Он играл с другими детьми только через пластиковую перегородку, которая мешала обмениваться игрушками и заглушала смех. Чтобы Дэвид мог покинуть стерильный пузырь, ему необходимо было пересадить костный мозг его старшей сестры. Врачи надеялись, что это поможет «завести» его бездействующую иммунную систему и избавить его от врожденной болезни. Однако выяснилось, что сестра — неподходящий донор для трансплантации. Дэвид был обречен на пожизненное заточение внутри пузыря.

Несмотря на страшный диагноз, Дэвид, живя под защитой своей капсулы, оставался относительно здоровым и ни разу ничем не болел до самой смерти, наступившей в возрасте 12 лет. Любопытно, что при чрезвычайно плохой пространственной памяти он обладал повышенной чувствительностью к ходу времени — вероятно, потому, что перед его мозгом почти никогда не ставилась задача ориентироваться в пространстве — только во времени. Было проведено множество исследований физического и психического здоровья Дэвида, однако уже имевшиеся сведения о пользе микрофлоры, то есть о ее роли в синтезировании витаминов, так и не пополнились новыми данными, и сам факт безмикробного существования мальчика не был изучен должным образом. В конце концов, в отсутствие подходящего донора, врачи решили, несмотря на риски, пересадить ему костный мозг сестры. Через месяц после операции Дэвид скончался от лимфомы — рака иммунной системы. Этот рак был вызван вирусом Эпштейна — Барр, который таился в костном мозге его сестры и, не замеченный докторами, был занесен в организм Дэвида.

Невзирая на все старания врачей уберечь Дэвида от любых микробов, с самого рождения его кишечник постепенно заселяло все больше и больше видов бактерий. Конечно, врачи знали об этом (ведь они периодически проверяли фекалии Дэвида на наличие микроорганизмов), однако та простая колония кишечных бактерий, которую он приобрел, похоже, не причиняла ему никакого вреда. Если бы организм Дэвида был действительно безмикробным, то следователь, присутствовавший при вскрытии его тела, наверняка заметил бы ненормальные пропорции пищеварительной системы. Первый отдел толстой кишки — слепая кишка, к которой прикреплен аппендикс, — по размерам напоминал бы не теннисный, а футбольный мяч. Складчатая поверхность тонкой кишки, скорее всего, имела бы значительно меньшую площадь, чем обычно, и к ней подходило бы гораздо меньше кровеносных сосудов. В действительности же пищеварительный тракт Дэвида выглядел так же, как у нормальных детей.