Константин Северинов: чему мы можем научиться у господствующей на Земле формы жизни
Читайте также:
Пародонтит ассоциирован с уровнем женских половых гормонов Справка автоматически для ФНС и много-много доработок ПолирПаст Z и D — семейство паст производства российской компании "Омега Дент" для удаления камней и мягкого налета, полировки пломб и керамики Бактерии ротовой полости матери могут переходить ребенку, создавая почву для развития кариеса Vertical & horisontal GBR. Вертикальная и горизонтальная направленная костная регенерация (НКР) PTFE Ученые создали карту микрофлоры ротовой полости
Микробиом: что это
Микробиом – это сообщество микроорганизмов, таких как бактерии, археи, грибки и вирусы, которые обитают в определенной экосистеме или организме.
Микроорганизмы есть повсюду, включая человеческое тело, почву, залежи земли, моря, пресные водоемы, атмосферу. Ученые находят их даже в экстремальных условиях, например, в гидротермальных жерлах и подледниковых озерах.
Кстати, часто вместо термина «микробиом» употребляют слово «микробиота». Как правило, оба термина используют как взаимозаменяемые, хотя специалисты говорят, что определенная разница в значении слов все же есть. Микробиота – это динамическое сообщество триллионов микробов, которые живут в гармонии с человеческими клетками. А вот микробиом – это собирательное название генов, живущих внутри этих микробов. Кстати, количество генов всех микробов, живущих в микробиоме одного человека, примерно в 150 раз превышает количество генов в геноме самого человека.
Все микробиомы имеют несколько общих черт. Их «жители» всегда очень многочисленны и разнообразны, хотя их качественный состав всегда отличается. Микробиом – очень динамичное сообщество, которое способно меняться в зависимости от разных факторов, будь-то изменения климата, если говорить о группах, населяющих планету, или изменения диеты, если говорить о микробиоме человека. Но в любом случае микробиом всегда тесно связан со своим хозяином.
Другие предметы
По результатам исследования ЮНИСЕФ, также в списке самых опасных предметов, на которых «живут» бактерии, находятся игровые рули и джойстики, подлокотники мягкой мебели. Например, на каждые 100 кв. см игровых джойстиков и рулей приходится больше 7 тысяч микробов. По оценке ученых, это почти в 5 раз больше, чем на ободке унитаза. На подлокотниках кресел и диванов — более 19 тысяч вредоносных микроорганизмов, а на сиденье — в 12 раз меньше. Чтобы уменьшить количество микробов на таких поверхностях, нужно их чистить спиртовыми или мыльными растворами.
Местом скопления бактерий являются:
- зубные щетки, которые нужно менять каждые 3-4 месяца;
- мокрые вещи после стирки, требующие незамедлительной сушки.
Дезинфицировать нужно мелкие вещи (ключи, телефоны, пульты управления), а также предметы, находящиеся в женской косметичке (спонжи, кисти для теней и румян, ватные палочки). К маникюрным наборам тоже нужно относиться с вниманием: не давать их чужим людям и протирать спиртовыми растворами после каждого использования. Советую выдавать гостям отдельный гостевой набор, который может состоять не только из тапочек и полотенец, но и косметических средств в одноразовых флаконах.
Где могут жить бактерии
Например, в кипящих гейзерах, где температура воды может достигать почти ста градусов выше нуля. Или – в нефтяных подземных озерах, а также в непригодных для жизни кислотных озерах, где любая рыба или другое животное тотчас бы растворились, — вот где могут жить бактерии.
Ученые предполагают, что некоторые виды бактерий могут существовать даже в космосе! Кстати, на этих данных основывается одна из версий заселения земного шара живыми существами, теория происхождения жизни на планете.
Как работает микробиота
Мы уже упомянули, что бактерии кишечника помогают усваивать клетчатку, производят короткоцепочечные жирные кислоты и витамины. Может возникнуть ощущение, что все это делает каждая бактерия, но это не так.
Микробиота — экосистема со своими порядками и законами. Ее можно сравнить с мегаполисом, жители которого имеют самые разные профессии.
Часть бактерий трудится на благо всего города и следит за патогенными микроорганизмами, чтобы они не нарушили порядок и не устроили революцию. Часть бактерий пассивны: они не приносят городу пользу, но и не создают проблем. А третья часть все время замышляет план, как захватить город и разграбить все нажитое. От нашего рациона зависит, кого из этих трех представителей будет больше.
Сложные углеводы — пища для законопослушных граждан микробиоты, которые заботятся о своем доме. Правда, это не готовое блюдо, которое мы подносим на тарелке. Для таких крошечных созданий молекула сложных углеводов выглядит скорее как срубленный дуб. Чтобы убрать ветки, заготовить бревно, распилить его, сделать дрова и спички, нужны самые разные виды бактерий.
Что такое масляная кислота и зачем она нужна?
Если какого-то вида бактерий не хватает, процесс расщепления углеводов, синтеза короткоцепочечных жирных кислот и витаминов будет менее эффективным. Поэтому чем больше самых разных продуктов с клетчаткой мы едим, тем выше разнообразие полезных бактерий и тем стабильнее ситуация в городе, несмотря на мелкие хулиганства со стороны патогенных микроорганизмов.
Узнать, насколько ваша микробиота разнообразна и как хорошо она справляется с расщеплением клетчатки и синтезом масляной кислоты, можно с помощью Теста микробиоты Атласа.
Зоопарк внутри человека
[КШ] Если они так хорошо приспосабливаются, не обречены ли мы на проигрыш в гонке вооружений с микробами? Рано или поздно появится смертельная инфекция, с которой невозможно будет справиться…
[КС] Эти страхи возникли еще в XIX веке с подачи Пастера, когда вдруг выяснилось, что мы находимся в состоянии войны с коварным противником — микробами. Но реальная ситуация совершенно не такая. Большинство микробов о нас знать не знают, они занимаются своими делами, и мы им глубоко безразличны. Идея, что микробы — это что-то очень плохое, посланное богом за наши прегрешения, совершенно неверна. Мы зависим от микробов гораздо больше, чем они от нас. Наше тело состоит из триллиона клеток — потомков единственной оплодотворенной яйцеклетки. При этом внутри нашего организма находится 10 триллионов бактериальных клеток! Большая часть из них живет в кишечнике и составляет огромный орган, который сейчас называют микробиом.
Обычно говорят, что самый крупный орган человека — печень: она весит больше мозга. Но на самом деле это, конечно, микробиом. Он выполняет массу совершенно необходимых для нас функций. Например, наши клетки вдруг потеряли возможность производить ряд витаминов, необходимых для жизни. Мы можем себе это позволить, потому что в нас живут бактерии, которые производят эти витамины. Они вносят огромный вклад и в работу иммунной системы, защищая нас от вредных бактерий, которых абсолютное меньшинство.
Метагеном — совокупный геном сообщества организмов, живущих вместе. Недавно, например, китайские ученые прочитали метагеном микробов, обнаруженных в смоге Пекина. Их там оказалось очень много, больше тысячи.
Микробиом человека — сообщество бактерий, живущих в нашем кишечнике. Мы никогда не будем одиноки!
Секвенирование — определение последовательности нуклеотидов, из которых состоит ДНК, то есть прочтение генетического кода.
[КШ] Бактерии, которые внутри нас живут, хорошо изучены?
[КС] Ученые совсем недавно поняли всю степень их разнообразия, что у нас внутри целый зоопарк, огромная «темная материя» микробов. Раньше микробиологи изучали только те бактерии, которые им удавалось вырастить в чашке Петри. Но подавляющее их большинство — 99,99% — просто не хотят на наших чашках расти, им не нравится питательная среда, которую мы им предлагаем. А современные методы геномного секвенирования позволяют читать геномы даже бактерий, культивировать которые не получается.
Вот вы можете походить по комнате с пылесосом и засосать воздух, а потом с помощью современных машинок выделить из пыли все ДНК и определить так называемый метагеном комнаты. Метагеном — это набор генов всех организмов, которые присутствовали в анализируемом образце. И в нем вы обнаружите огромное количество генетических следов разнообразных неизвестных бактерий. Если речь идет о метагеноме кишечника, то вы можете найти корреляции между какими-то кусками этих генетических текстов и какими-то свойствами человека — например, продолжительностью его жизни или какими-то патологиями.
[КШ] Метагеном каждого человека уникален?
[КС] Человек несет в себе уникальный набор микробов, внутри семьи они обычно похожи. Это важно для диагностики и персональной медицины ближайшего будущего, например для разработки правильной диеты. Диета оказывает огромное влияние на что угодно. Но когда я ем шоколадку, мои клетки получают не какао, сахар и масло, а продукты их глубокого разложения живущими в моем пищеварительном тракте бактериями. Есть такая замечательная вещь, как пересаживание кала, — этот метод в США прошел клиническое испытание на людях и уже используется. Оказывается, лучший способ похудеть — это пересадить себе какашку худого человека, которая, как известно, в основном состоит из его бактерий.
В дальнейшем можно будет на своей странице в соцсетях выставлять не только геном, но и метагеном. И если какой-нибудь Цукерберг или Брин будут иметь доступ к этой информации, они смогут проводить исследования, например, о связи определенной бактерии с желанием, я не знаю, купить айфон. А медики, скажем, выяснят, что все, кто ел огурцы и имел такую-то бактерию, рано умерли. То есть бактерии могут служить диагностическими маркерами заболеваний или какого-то поведения.
0,75 мм
Таков размер самой крупной бактерии Thiomargarita namibiensis. Большинство же бактерий имеют размер 0,5–5 мкм.
[КШ] Сейчас что можно сказать о человеке, проанализировав его метагеном?
[КС] Да почти ничего. Кстати, проанализировав геном, тоже почти ничего пока нельзя сказать. К сожалению, это сложно. Любой человек с точки зрения геномики — это, в общем, одна и та же книжка. Если вы возьмете «Войну и мир» и увеличите ее в тысячу раз, там будет три миллиарда букв. Каждый из нас — произведение, содержащее три миллиарда букв ДНК, но при этом отличаемся друг от друга лишь на 0,1% этой последовательности — на три миллиона букв. Эти «опечатки» обеспечивают нашу индивидуальность и предрасположенность к болезням. Есть очень простые заболевания, как гемофилия у Романовых, причиной которой служит одна-единственная опечатка. Но на возникновение шизофрении или рака влияют десятки и сотни опечаток — пока вычленить все влияния не представляется возможным. С микробиомом то же самое.
[КШ] А как же антибиотики? Получается, они разрушают всё наше уникальное сообщество бактерий?
[КС] Такое ощущение, что, хотя на короткое время антибиотики резко всё меняют, потом микробиом восстанавливается в прежнем виде. Возможно, это связано с аппендиксом. Некоторые ученые утверждают, что аппендикс — это такой резервуар, маленький домик для нашей микрофлоры.