Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

Между 18 месяцами и тремя годами кишечная микрофлора ребенка приобретает все большее сходство с микробной колонией взрослого человека, с каждым месяцем делаясь устойчивее и разнообразнее. К третьему дню рождения ребенка ранние различия в составе микрофлоры, обусловленные грудным или искусственным вскармливанием, исчезают из-за наплыва новых штаммов, подхваченных от разных людей и из разных мест. Молочнокислые бактерии, которых когда-то было очень много, оказываются в меньшинстве, поскольку микрофлора приспосабливается к новым видам пищи и новым условиям.

По мере роста ребенка микробное сообщество в его кишечнике утрачивает сходство с вагинальной микрофлорой и все больше напоминает кишечную микрофлору матери. Отчасти сходство обусловлено тем, что они живут в одном доме, в окружении одних и тех же микробов, и едят примерно одинаковую пищу. Кроме того, это объясняется и общими генами. Интересно, что геном человека способен в некоторой степени контролировать отбор микробных видов для «личной коллекции». Гены, участвующие в программировании иммунной системы, также влияют на отбор бактериальных видов, которым будет разрешено остаться жить в организме. Поскольку мать и дитя имеют примерно по половине общих генов, ребенку будет полезно обладать похожим набором микробов: ведь в первые минуты жизни иммунной системе новорожденного предстоит справиться с мощным вторжением бактерий — таким, какого ему больше никогда не доведется испытать. Сам факт, что младенец способен выжить в результате такой масштабной интервенции, говорит о том, что он заранее «предупрежден» и защищен генетической и иммунологической «броней». Обладание «данными разведки» о том, кто друг, а кто враг, вероятно, во многом помогает младенцу справиться с нашествием материнских вагинальных бактерий на пути к кишащему микробами миру.

Сила микробиома в том, что он, в отличие от человеческого генома, легко приспосабливается к меняющимся обстоятельствам. Вы взрослеете, у вас вырабатываются то одни, то другие гормоны, вы пробуете новые блюда, посещаете разные места, — и всякий раз ваши микробы ухитряются извлекать пользу из каждой новой ситуации. Плохо питаетесь? Не беда: микробы помогут вам синтезировать недостающие витамины. Любите шашлыки? Не волнуйтесь: ваши микробы обезвредят все обугленные кусочки. Меняется гормональный фон? Отлично: ваши микробы приспособятся и к этому.

В зрелом возрасте организм нуждается в ином количестве витаминов и минеральных веществ, нежели в детстве. Например, младенцам необходимо много фолиевой кислоты, но они не в состоянии есть пищу, в которой она содержится. Зато их микробиом обеспечивает множество генов, которые синтезируют фолиевую кислоту из грудного молока. Взрослым такое количество фолиевой кислоты не нужно — ее и так достаточно в их обычном рационе, поэтому вместо генов, синтезирующих этот витамин, микробы у взрослых содержат гены, которые отвечают за его расщепление.

С витамином В 12все ровно наоборот. Чем старше человек, тем больше он нуждается в этом витамине. С возрастом в микробиоме увеличивается число носителей генов, синтезирующих В 12из пищи. Наши микробы занимаются этим не просто «ради благотворительности» — они и сами нуждаются в таких витаминах или провитаминах. Многие другие гены, участвующие в синтезе или расщеплении пищевых молекул, с возрастом обновляются, чтобы микробиом в целом мог извлекать наибольшую пользу из рациона и адаптироваться к происходящим в человеческом организме переменам.

Что интересно, на набор ваших микробов могут влиять и ваши ближайшие соседи. Подобно тому как вы оставляете в чьем-нибудь доме следы своего присутствия — отпечатки пальцев и ног, ДНК в клетках кожи и волос, — вы дарите хозяевам дома еще и микробный «автограф». В одном исследовании с участием людей и микробов, живших в семи разных американских домах, выяснилось, что можно легко определить, какая семья в каком доме живет, просто сравнив микробов на руках, ногах и носах людей с микробами, живущими на полу, на различных поверхностях и дверных ручках комнат. Неудивительно, что микрофлора на полу кухни и спален совпадала с микрофлорой на ногах жильцов, а сообщества, населявшие кухонные поверхности и дверные ручки, походили на микробные колонии на руках людей.

В ходе эксперимента три семьи переехали на новое место. В считаные дни новые жилища были колонизованы их бактериями, вытеснившими микрофлору прежних жильцов. Причем вклад каждого члена семьи в микрофлору жилища носил настолько динамичный характер, что даже если кто-то уезжал всего на пару дней, то его микробный след постепенно исчезал. Вполне возможно, такое исчезновение микробной «тени» человека можно использовать как надежную зацепку для восстановления хронологии событий, например при судебных расследованиях. Технология секвенирования ДНК уже полностью изменила методы расследования преступлений, а ведь микробиом обладает еще большей «индивидуальностью», чем человеческий геном, — и можно только догадываться, какие тайны он способен раскрыть!

Члены одной семьи обычно имеют похожую по составу микрофлору, и у родителей часто присутствуют те же штаммы бактерий, что у детей. Проживание с друзьями или с посторонними людьми может привести к тому, что общими у жильцов станут не только крыша и стены. В одном из исследованных домов жили не члены семьи, а три человека, не связанные генетическим родством. Общей среды обитания оказалось достаточно для того, чтобы границы их микробных «государств» стерлись. У всех троих имелось множество одинаковых микробов, особенно на руках. Двое из жильцов состояли в близких отношениях друг с другом, и у них было больше общих микробов, чем у каждого из них с третьим жильцом.

У женщин ежемесячное колебание гормонального фона может сильно влиять на микробную составляющую организма. Менструальный цикл у многих сопровождается резкими изменениями в составе влагалищной микрофлоры: численность различных видов увеличивается и сокращается в строгом соответствии со сменой периодов. У других женщин перемены в составе вагинальных бактерий могут происходить совершенно непредсказуемо, без всякой привязки к этапам месячного цикла. Еще у некоторых микробные колонии отличаются поразительной устойчивостью и не поддаются практически никакому воздействию менструаций и овуляций. Интересно, что у тех женщин, чьи микробные сообщества подвержены цикличным изменениям, активность имеющихся штаммов и видов часто остается одинаковой. Преобладающий штамм лактобацилл, производящих молочную кислоту, может внезапно пропасть, но в этом случае ему на смену придет другой производитель молочной кислоты — какой-нибудь дружественный штамм стрептококка. Таким образом, несмотря на ротацию видов, всегда есть кому выполнять нужную работу.