Эд Йонг - Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле

Мартинус Бейеринк был одним из первых ученых, продемонстрировавших миру истинную важность микробов. Этот резкий, погруженный в себя и не пользующийся популярностью нидерландец терпеть не мог как людей, за исключением разве что нескольких коллег, так и медицинскую микробиологию [43] Chung, Ferris, 1996. . Болезни его не интересовали. Он предпочитал изучать микробов в естественной среде обитания – в почве и воде, на корнях растений. В 1888 году он открыл бактерий, превращающих азот из воздуха в аммиак, который потом потребляли растения, а через некоторое время обнаружил новый вид бактерий, участвующих в круговороте серы в почве и атмосфере. Его открытия послужили толчком к возрождению микробиологии в Делфте – городе, где работал Бейеринк и где Левенгук два века назад впервые увидел бактерий. Члены созданной им Делфтской школы наряду с единомышленниками, среди которых был Сергей Виноградский из России, прозвали себя экологическими микробиологами [44] Термин «экологическая микробиология» употребляется в русскоязычной научной литературе, на Западе больше в ходу microbial ecology , «микробная экология». Далее по ходу повествования используются оба словосочетания в зависимости от контекста. – Прим. ред. . Благодаря им выяснилось, что микробы – неотъемлемая часть нашей планеты, а не просто угроза человечеству.

Газеты того времени заговорили о «хороших бактериях», которые удобряли почву и участвовали в производстве выпивки и молочных продуктов. В учебнике 1910 года написано, что «плохие бактерии», которые так всех заинтриговали, «являются лишь небольшой специализированной ветвью бактерий и в целом особой важности не представляют» [45] Hiss, Zimmer, 1910. . Авторы учебника утверждали, что большинство бактерий являются редуцентами, то есть возвращают питательные вещества из разлагающихся органических тканей в почву и воду. «Не будет преувеличением сказать, что без них… жизнь на нашей планете наверняка исчезнет».

Другие микробиологи рубежа веков выяснили, что многие микробы обитают в телах животных, растений и других видимых живых существ. Оказалось, что лишайник, украшающий цветными кляксами камни, стены, бревна и кору деревьев, состоит из множества микроскопических водорослей, живущих в симбиозе с хозяином-грибом и снабжающих его питательными веществами в обмен на воду и микроэлементы [46] Sapp, 1994, сс. 3 – 14. Книга Саппа, Evolution by Association , стала эпохальным и самым подробным трудом по истории исследований в области симбиоза. . Выяснилось, что в клетках животных – например, морских анемонов и плоских червей – тоже содержатся водоросли, а у муравьев-древоточцев – бактерии. Растущие на корнях деревьев грибы, которые издавна считались паразитами, оказались партнерами – они обеспечивают деревья азотом, получая взамен углеводы.

Это партнерство получило название «симбиоз» – от греческого «совместная жизнь» [47] Там же, сс. 6–9. Альберт Франк придумал этот термин в 1877 году, хотя он часто присваивается Генриху Антону де Бари, использовавшему его лишь год спустя. . Сам термин не имел какой-либо эмоциональной окраски и мог обозначать любую форму совместного существования. Если один партнер получал выгоду за счет другого, он считался паразитом (или патогеном, если он при этом причинял вред здоровью соседа). Если выгоду партнер получал, но хозяину от этого не было ни холодно, ни жарко – это комменсализм, а если хозяин тоже получал от сожительства выгоду – мутуализм. Все это разные формы симбиоза.

Возникли эти понятия в крайне неудачное время. Биологи, находясь под влиянием дарвинизма, были заняты обсуждением теории естественного отбора. Считалось, что все формы жизни, не покладая лап, вели кровавую борьбу за выживание. Томас Гексли, «бульдог Дарвина», сравнивал мир животных с боем гладиаторов. Симбиоз же подразумевал сотрудничество и взаимопомощь. С идеями конкуренции и конфликта он не сочетался, как и с общепринятым мнением, что все микробы – злодеи. После того как Пастер провел свои исследования, присутствие микробов стали считать первым признаком болезни, а их отсутствие – знаком того, что все в порядке. Сама мысль о том, что микробы могут быть безвредными, казалась настолько абсурдной, что Фридриху Блохманну, впервые увидевшему бактерий в телах муравьев-древоточцев в 1884 году, пришлось прибегать к языковым выкрутасам, лишь бы не называть их бактериями [48] Buchner, 1965, сс. 23–24. . В своих ранних записях он окрестил их «плазматическими прутиками» или «весьма заметными волокнистыми образованиями в плазме яйца». Лишь в 1887 году – после трех лет тщательной работы – он наконец занял четкую позицию по этому вопросу: «Ничего другого не остается, кроме как заявить, что эти прутики и есть бактерии».

Другие ученые тем временем выяснили, что в кишечнике у людей и других животных обитают целые армии бактерий-симбионтов. Ни болезней, ни разложения они не вызывали – просто жили себе спокойно, как «нормальная флора». «С появлением животных… бактерии время от времени должны были неизбежно попадать в их тела», – писал Артур Исаак Кендалл, один из первых исследователей кишечных бактерий [49] Kendall, 1923. . Тело человека для микробов стало лишь очередным местом, куда можно заселиться, и Кендалл был убежден, что подавлять и уничтожать их не нужно – для начала с ними стоит хотя бы познакомиться. Конечно, проще сказать, чем сделать. Уже тогда было ясно, что микробов у нас в организме ну просто сокрушительно много. Теодор Эшерих, открывший кишечную палочку – бактерию, которая стала главным оплотом микробиологической науки, – как-то написал: «Сомнительное и бесполезное, казалось бы, занятие – пытаться разобраться в бактериях, вроде бы случайным образом оказывающихся в кишечнике и нормальном стуле, ведь на их появление, похоже, влияет множество не связанных между собой обстоятельств» [50] Цитировалось: Zimmer, 2012. .

Что ж, современников Эшериха это не останавливало. Они создавали описания бактерий, живущих в организмах котов, собак, волков, тигров, львов, лошадей, коров, овец, коз, слонов, верблюдов и людей, за сотню лет до того, как слово «микробиом» оказалось у всех на слуху [51] Какие-то из их наблюдений подтвердились, какие-то нет – например, утверждение, что млекопитающие Арктики стерильны (Kendall, 1923). . Они в общих чертах описали микробную экосистему человека за несколько десятилетий до 1935 года, когда слово «экосистема» вообще появилось. Они доказали, что микробы скапливаются в теле человека с момента его рождения и что в разных органах могут преобладать разные виды бактерий. Они выяснили, что в кишечнике микробов особенно много и что они могут меняться в зависимости от того, чем животное питается. В 1909 году Кендалл характеризовал кишечник как «совершенный инкубатор» для бактерий, чья деятельность «не мешает деятельности хозяина» [52] Kendall, 1909. . Теоретически, когда организм хозяина ослаблен, бактерии способны стать причиной болезни, но в целом они безопасны.