Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

Наши взгляды на питание полностью изменились. До недавних пор внимание ученых и врачей было приковано к тому, что происходит в тонкой кишке. Именно в этой длинной и узкой трубке, отходящей от желудка-«блендера», происходит все самое главное — если иметь в виду «человеческое» пищеварение. Ферменты, поступающие из желудка, поджелудочной железы и тонкого кишечника, расщепляют крупные пищевые молекулы на более мелкие, которые будут способны проникать сквозь стенки кишечника в кровоток. Протеиновые (белковые) молекулы, похожие на перекрученные и сложенные жемчужные ожерелья, «нарезаются» на отдельные «бусины»-аминокислоты, — и на более короткие цепочки этих строительных блоков. Сложные углеводы расщепляются на более мобильные молекулы, называемые простыми сахарами, вроде глюкозы и фруктозы. Жиры тоже разлагаются на составные части — глицерин и жирные кислоты. Именно эти элементарные блоки организм будет использовать в дальнейшем — то есть получать из них энергию, строить ткани и тому подобное.

Пищеварение у человека практически завершается — по крайней мере, так принято считать — в конце той семиметровой трубки, какую представляет собой тонкая кишка. Дальше начинается более короткая и более широкая толстая кишка. Вплоть до недавнего времени эту неприглядную часть организма обходили вниманием, видя в ней всего-навсего излишне громоздкую «сливную трубу». Многие из нас наверняка со школьной скамьи помнят, что если в тонкой кишке происходит усвоение питательных веществ, то толстая кишка, по всей видимости, служит лишь для всасывания воды и накопления непереваренных остатков пищи для последующего удаления из организма. Никто не понимал, в чем важность толстой кишки (как и аппендикса, который, как потом выяснилось, отнюдь не бесполезен). Даже Илья Ильич Мечников — русский ученый и нобелевский лауреат, совершивший в последнем десятилетии XIX века фундаментальные открытия, связанные с иммунными клетками, считал, что нам лучше было бы вовсе обходиться без толстой кишки. Вот что он писал: «Что же касается толстых кишок в строгом смысле слова, то несомненно, что они, за редкими исключениями, например у летучей мыши, не выполняют никакой сколько-нибудь заметной пищеварительной функции. Эймер, изучавший вопрос этот на крысах и мышах, не мог подметить у них ни малейших признаков пищеварения в толстых кишках. Относительно человека также было сделано множество исследований в этом направлении: все они привели к отрицательным результатам».

К счастью, с тех пор мы проделали большой путь. Еще несколько десятилетий назад мы узнали, что в толстой кишке всасываются жизненно важные для нас вещества — витамины, синтезируемые колонией микробов. Они жизненно необходимы нашему организму. «Мальчику в пузыре» Дэвиду Веттеру, который в 1970-е годы жил в изоляции в почти безмикробной среде, приходилось давать витамины в дополнение к обычной еде, чтобы компенсировать невозможность их «внутреннего производства». Однако роль кишечной микрофлоры отнюдь не ограничивается выработкой витаминов. Для некоторых животных само поглощение пищи было бы почти бесполезным процессом, если бы не помощь микробов, которые извлекают из съеденного корма питательные вещества — и для себя, и для хозяина.

Пищеварение кровососущих пиявок и летучих мышей-вампиров в высшей степени зависит от жизнедеятельности их микрофлоры. Кровь, при всех ее животворных свойствах, нельзя назвать самым питательным кормом. Конечно, она богата железом (недаром ее вкус отдает металлическим), а также белками, но при этом в ней нет ни углеводов, ни жиров, ни витаминов, ни микроэлементов. Поэтому «кровопийцы» — пиявки и вампиры — едва ли смогли бы выжить без своих кишечных микробов, которые синтезируют для них все прочие составляющие рациона.

Другой классический пример — большая панда. Согласно зоологической классификации это животное принадлежит к семейству медвежьих, вместе с гризли, белым медведем и прочими, и его место на филогенетическом дереве — рядом со львами, волками и другими хищниками. И все-таки большая панда не является плотоядным зверем в прямом смысле слова. Это животное, вопреки своему филогенетическому родству, совершенно не ест мяса, специализируясь почти исключительно на бамбуковых побегах (отсюда и его второе название — бамбуковый медведь). Однако, как и у родственных ему хищников, панда имеет сравнительно простую пищеварительную систему, которая намного короче, чем у «настоящих» травоядных вроде коров и овец. Поэтому толстой кишке панды и живущим в ней микробам приходится немало трудиться.

Кроме того, у панды сохранилась биохимия хищного зверя: присутствует множество ферментов для расщепления белков из мясной пищи, но отсутствуют ферменты для расщепления твердых растительных полисахаридов (углеводов). Каждый день панда съедает около 12 кг сухих, волокнистых стеблей бамбука, но из всей этой массы переваривает только 2 кг. Если бы не микрофлора, то и из этих 2 кг почти ничего не усваивалось бы. Однако микробиом большой панды — то есть совокупность генов, имеющихся у ее микрофлоры, — заключает в себе целый ряд разрушающих целлюлозу генов, которые гораздо чаще встречаются в микрофлоре травоядных животных — и коров, и валлаби, и термитов. Имея в союзниках такой микробиом, большая панда успешно «распрощалась» со своим плотоядным прошлым.

Как видите, микрофлору ни в коем случае не стоит сбрасывать со счетов, когда речь идет о питании и пищеварении. В некотором смысле люди ничем не отличаются от пиявок, летучих мышей и панд. Некоторые виды пищи, которую мы съедаем, перевариваются при помощи ферментов, закодированны в наших собственных генах, а затем всасываются в тонкой кишке. Однако многие пищевые молекулы — в основном «неудобоваримые» — не поддаются этому процессу. Они продвигаются дальше, в толстую кишку, где их с нетерпением ждет толпа микробов, готовых расщепить их при помощи собственных ферментов. Насытившись, микробы оставляют «объедки». Эти молекулы — вместе с водой, о которой мы помним со школы, — всасываются в кровь. И вот они-то, как мы вскоре поймем, имеют гораздо большее значение, чем можно было предположить.

Кармоди, защитив диссертацию, поняла, что ответила только на половину вопроса, за решение которого взялась. Поэтому она простилась с тем корпусом Гарвардского университета, где работают биологи-эволюционисты, изучающие человека, и перебралась в соседнее здание, где расположен Центр системной биологии, чтобы под руководством опытного охотника на микробов Питера Тернбау искать ответ на вторую часть вопроса.

Боюсь, что индульгенцию, отпускающую современникам грех ожирения, которую я выдала в предыдущей главе, мне сейчас придется у вас забрать. Последствия приема антибиотиков и получения их вместе с пищей, разумеется, заслуживают внимания, особенно когда речь идет о маленьких детях. Но это не дает нам права расслабляться. Как следует из работы Мартина Блейзера, посвященной воздействию малых доз пенициллина и жирной диеты на мышей, антибиотики едва ли можно считать единственной причиной ожирения — как и любой другой болезни XXI века. Безусловно, рацион играет важную роль. Просто мы пока не очень хорошо ее себе представляем.