Книга 10% HUMAN. Как микробы управляют людьми - Аланна Коллен

Взявшись за изучение вопроса, я надеялась не только выяснить, какой ущерб нанесли моей колонии микробов антибиотики, но и понять, отчего мое здоровье ухудшилось после курса лечения и что я могу сделать для того, чтобы восстановить равновесие, которое было внутри моего тела восемью годами ранее, до того вечера, когда меня покусали клещи. Чтобы узнать больше, я решилась на крайнюю меру – пройти секвенирование ДНК. Только я собиралась секвенировать не мои собственные гены, а гены моей личной «коллекции» микробов – моей так называемой микрофлоры. Узнав, какие именно виды и штаммы бактерий во мне обитают, я найду отправную точку для дальнейшей работы над собой. Обратившись к последним научным достижениям и выяснив, кто именно должен во мне жить, я, может быть, смогу оценить, насколько серьезный ущерб я себе нанесла, и попробую исправить положение. Я воспользовалась одной из программ в рамках «гражданской науки» – проектом «Американский кишечник» (ПАК), который осуществляется в лаборатории профессора Роба Найта при Университете Колорадо в Боулдере. Внеся некоторое пожертвование, обратиться в ПАК за анализом может каждый: в лаборатории секвенируют образцы микробов, взятых из человеческого организма, чтобы узнать больше о населяющих нас видах микроорганизмов и об их воздействии на наше здоровье. Отправив кал на анализ в ПАК, я получила краткую характеристику своеобразных «экосистем», сложившихся внутри моего тела.

После нескольких лет приема антибиотиков я с облегчением узнала, что внутри меня все-таки остались хоть какие-то бактерии! Приятно было увидеть, что во мне живут группы микроорганизмов, по крайней мере в общих чертах похожих на тех, которые обнаруживаются и у других участников проекта «Американский кишечник». Но, как и следовало ожидать, разнообразие моих бактерий сильно уменьшилось. Можно сказать, внутри меня осталась «двухпартийная система», в то время как здоровому организму присуща «многопартийность». Более 97 % моих бактерий представляли собой только два вида (в норме они не должны превышать 90 %). Возможно, антибиотики погубили почти всех представителей остальных, менее многочисленных видов, пощадив лишь самых выносливых и стойких жильцов. Не этой ли утратой объясняются возникшие у меня с недавних пор проблемы со здоровьем?

Но точно так же, как бессмысленно сравнивать тропические джунгли с дубовой рощей, опираясь только на соотношение деревьев и кустарников или птиц и млекопитающих (поскольку эти цифры мало что говорят о сущности двух этих экосистем), – так и слишком общее сравнение состава моего внутреннего бактериального сообщества с чужими мало что сообщит о здоровье моей микрофлоры. На другом конце таксономической иерархии находились роды и виды моих бактерий. Что можно сказать о моем здоровье, установив «личности» бактерий, которые или ухитрились выжить в моем организме во время лечения, или возвратились после его завершения? Или, пожалуй, уместнее задаться другим вопросом: что теперь означает для меня отсутствие тех видов, которые, вероятно, пали жертвой развязанной против них химической войны?

Задавшись целью узнать как можно больше о нас (то есть обо мне и моих микробах), я решила, что обязательно пущу в ход свои знания. Мне хотелось вернуть себе физическое здоровье, и я понимала: чтобы восстановить прежнюю колонию микробов, мне придется изменить свою жизнь, дабы они гармонично трудились мне во благо, действуя заодно с моими человеческими клетками. Если появившиеся у меня симптомы стали следствием вреда, который я неумышленно нанесла собственной микрофлоре и микрофауне, быть может, я сумею обратить процесс вспять и избавиться от аллергий, проблем с кожей и почти непрерывной череды инфекций? Я беспокоилась не только о себе, но и о детях, которые, как я надеялась, родятся у меня в обозримом будущем. Ведь я передам им не только свои гены, но и своих микробов, – поэтому имело смысл поработать над тем, чтобы им не досталось сильно подпорченное наследство.

Ради моих микробов я решила изменить рацион, чтобы он лучше отвечал их потребностям. И сдать анализ для секвенирования повторно – уже после того, как перемена образа жизни даст какие-то результаты, – в надежде на то, что мои усилия окажутся не напрасными и я смогу в конце концов вернуть себе здоровье и радость жизни.

Введение

Остальные 90%

В мае 2000 года, за считаные недели до обнародования первого чернового варианта расшифровки человеческого генома, по рукам ученых, посещавших бар при научно-исследовательской лаборатории в Колд-Спринг-Харборе, штат Нью-Йорк, начала ходить тетрадка. Нарастало всеобщее возбуждение, ведь проект «Геном человека» входил в новую фазу: цепочку ДНК вот-вот должны были секвенировать, то есть разделить на составные части – гены. Тетрадка служила своего рода тотализатором: туда вписывали свои догадки люди из числа наиболее информированных на всей планете. Они пытались ответить на вопрос: сколько генов требуется для сотворения человека?

Старший научный сотрудник Ли Роуэн, которая руководила группой, работавшей над раскодированием 14-й и 15-й хромосом, потягивала пиво и размышляла. Гены отвечают за образование белков – строительных кирпичиков жизни, и судя по сложности человеческого существа, похоже, количество генов у нас должно быть очень большим. Уж наверняка побольше, чем у мыши, а у нее их 23 тысячи. Видимо, больше, чем у пшеницы, обладающей 26 тысячами генов. И уж конечно, намного больше, чем у микроскопического червя-нематоды Caenorhabditis elegans – любимого эмбриологами лабораторного вида, у которого насчитали 20,5 тысячи генов.

Несмотря на то что среднее предполагаемое число составляло 55 тысяч, а верхний предел достигал 150 тысяч, Роуэн, исходя из свеой компетенции, предположила цифру поменьше. В том году она «поставила» на число 41 440, а спустя год высказала догадку, что человеку достаточно всего 25 947 генов. В 2003 году, когда последовательность почти расшифровали, выяснилось, что Роуэн выиграла пари. Из всех 165 ставок ее число оказалось наименьшим, а окончательный подсчет генов дал еще более низкое число, чего никак не мог предсказать ни один ученый.

Человеческий геном, содержащий без малого 21 тысячу генов, оказался едва ли больше, чем геном упомянутого круглого червя. Он вдвое меньше генома риса, он значительно уступает даже геному скромной «водяной блохи» – дафнии, в котором 31 тысяча генов. Ни один из этих видов не умеет разговаривать, творить или сложно мыслить. Наверняка вы бы тоже – вслед за учеными, затеявшими игру на «генном тотализаторе», – решили, что у человека обнаружится гораздо больше генов, чем у травянистых растений, червяков и блох: ведь гены отвечают за производство белков, а из белков строится тело. Наверняка такому сложному и хитро устроенному телу, как человеческое, требуется больше белков, а значит, и больше генов, чем какому-то червяку?

Но в эту 21 тысячу входят не все гены, которые управляют нашим телом. Мы не одни: каждый из нас является суперорганизмом – симбиотической совокупностью видов, которые живут вместе и сообща управляют нашим общим телом. Наши собственные клетки, хоть и имеют гораздо больший размер и вес, уступают в численности – в соотношении один к десяти – клеткам живущих на нас и внутри нас микробов. Эти 100 триллионов микробов (их еще называют микрофлорой) – преимущественно бактерии – микроскопические существа, каждое из которых состоит из одной-единственной клетки. Помимо бактерий, есть и другие микробы – вирусы, грибы и археи. Вирусы настолько малы и примитивны, что полностью зависят от клеток других организмов и без них не способны воспроизводиться. Живущие в нас грибы в основном относятся к дрожжевым; они сложнее бактерий, но тоже представляют собой совсем крошечные одноклеточные организмы. Археи – это группа, близкая к бактериям, однако в эволюционном отношении они так же сильно отличаются от бактерий, как сами бактерии – от растений или животных. В общей сложности микробы, живущие на человеческом теле и внутри его, содержат 4,4 миллиона генов. Это так называемый микробиом – совокупность геномов всей нашей микрофлоры. Наряду с 21 тысячей человеческих генов они тоже участвуют в управлении нашим организмом. Если отталкиваться от этих цифр, то можно сказать, что мы являемся людьми лишь на полпроцента.