Книга Парадоксы эволюции. Как наличие ресурсов и отсутствие внешних угроз приводит к самоуничтожению вида и что мы можем с этим сделать - Алексей Аркадьевич Макарушин

безмасштабной топологией по сравнению со случайными топологиями сетей в случае СРК. Как ни странно, наиболее взаимодействующие виды оказались наименее распространенными в здоровом микробиоме и в то же время наиболее вредными. Макроэкологически здоровый микробиом характеризуется наибольшим темпом роста общего видового разнообразия, но не самим видовым разнообразием, наименьшим круговоротом видов и наименьшей изменчивостью относительных численностей видов. Этот результат вносит поправку в современные представления об универсальной зависимости здорового состояния и наибольшего абсолютного видового разнообразия в кишечных экосистемах.

Как бы то ни было, тотальное изменение микрофлоры людей в развитых странах привело в настоящее время к изменению и профиля «сервисных услуг», предоставляемых кишечной микрофлорой человеку (рис. 24).

Рис. 24. Услуги и преимущества, предоставляемые кишечной микрофлорой как экосистемой человеку (из Sonnenburg J. L. and Sonnenburg E. D., 2019):

а – перечень услуг и преимуществ, предоставляемых кишечной микрофлорой. Перечень не является исчерпывающим, и его категоризация на 4 основные группы является примерной, однако дает рамочные ориентиры для оценки специфических эффектов микрофлоры; б – один из возможных взглядов на то, как изменения состава кишечной микрофлоры изменяют профиль ее «сервисных услуг» макроорганизму, приводя его к потере оптимального физиологического статуса и развитию заболеваний

Сила деривативов

Нет сомнений, что человек в части отношений макроорганизма и широкого микробиома если и уникален, то только в связи с наличием у него развитого сознания, которое само может находиться под сильным влиянием микробиома, как усиливая его физиологические эффекты, так, впрочем, и заметно их нивелируя в определенных ситуациях.

В часто называемую оценку, что около 90 % генов внутри нашего тела принадлежат микробиоте, нужно внести как минимум два уточнения. Во-первых, если посмотреть и «вокруг» нашего тела, то можно увидеть, что с каждым годом все более совершенные молекулярно-биологические, в первую очередь метагеномные, методы анализа прокариотического разнообразия биосферы дают все более увеличивающиеся оценки этого разнообразия. И речь идет не только о так называемых «живых, но некультивируемых» видах прокариот (VNC, viable nonculturable), принадлежащих к известным ветвям (филумам) систематики и чья доля в которых составляет порядка 99 % (Rohwer F., 2003). По первым прикидочным оценкам (Brown C. T. et al., 2015; Castelle C.J. and Banfield J. F., 2018), до 15–25 % микробного разнообразия биосферы может принадлежать к вообще мало изученной «стволовой» суперветви (суперфилуму), обозначаемому как Candidate Phyla Radiation (CPR, переведем как «таксономический луч кандидатных филумов»). На генетической карте («древе») всего живого этот «луч» весьма радикально отрастает в сторону от остальных бактерий; на этой карте, для сравнения, растения и животные – это две рядом растущие маленькие малозаметные веточки на небольшом эукариотическом ответвлении от архей (рис. 25).

Нет оснований считать, что эта суперветвь не относится хоть в какой-то степени и к человеческому микробиому. Во-вторых, заметная, если не бОльшая часть общего генетического многообразия должна принадлежать вирусам (их общей совокупности – вирому). Известный вирусолог Роджер Хендрикс (Roger Hendrix) в 1999 году называл в первом приближении порядка 10 вирионов на каждое живое существо, представленное, как мы видим, преимущественно различными одноклеточными, в первую очередь бактериями и археями. Кертис Саттл (Curtis Suttle) оценивает превышение числа вирусов над клетками в большинстве биоценозов – от вод океана до кишечника животных в один-два порядка (Suttle C., 2007). Большинство (не менее 90 %) из этих вирусов – хвостатые бактериофаги бактерий и архей, разумеется, также в большинстве случаев лабораторно некультивируемые в силу некультивируемости их хозяев. Обозначить даже приблизительно диапазон соотношений для многоклеточных организмов пока не представляется возможным; но в общебиологическом плане, как мы видим, это и не столь существенно. В целом общий биосферный виром на данный момент можно считать скорее «темной материей», так как большую часть выявляемых вирусных последовательностей не удается связать пока с какими-либо определенными видами вирусов (Dutilh B. E., 2014; Hurwitz B. L., U’Ren J. M, Youens-Clark K., 2016).

Но, очевидно, очень важно иметь эту оценку по меньшей мере для одной определенной группы видов – человека и его близких родственников, хотя бы из общего представления, что важность модулирующего эффекта бактериального микробиома на организм человека зависит от модулирующего эффекта вирома на сам бактериальный микробиом (как автор, я бы пока поостерегся бактериальную часть микробиома называть бактериомом, так как до сих пор это наименование закреплено за специфическим органом насекомых, населенным бактериями-симбионтами). Как мы видим, здесь наблюдается количественное преобладание вирома над бактериальным микробиомом и, соответственно, бактериального микробиома над клеточной численностью организма человека, хотя соотношение по массе здесь, разумеется, совершенно обратное. Приблизительно как рынок финансовых деривативов кратно превышает фондовый рынок, а фондовый рынок – реальный сектор экономики (ВВП), и, несмотря на то, что фондовый рынок основывается («паразитирует») на реальном секторе («информация» паразитирует на «материи»), а деривативы – на них обоих, преимущественное направление влияния скорее обратное.

Рис. 25. «Клевер-четырехлистник» – один из современных вариантов «дерева жизни», охватывающий общее генетическое разнообразие по секвенированным геномам, на основе схемы из Hug L., Baker B., Anantharaman K. et al. (2016) A new view of the tree of life. Nat Microbiol 1, 16048. Включает 4 больших «листка»: Bacteria, PVC superfylum, Candidate Phyla Radiation и Archea с Eukaryotes, 92 наименованных бактериальных филумов, 26 архейных и 5 эукариотических супергрупп

Поскольку большая часть нормальной микрофлоры здорового человека должна быть представлена бактероидами, выглядит вполне естественно, что большая часть вирома кишечника человека представлена фагами этих бактерий, точнее даже – до 90 % нуклеотидных последовательностей метагенома кишечника, идентифицируемых как вирусные, относится к крАсс-фагу (crAssphage, CrossAssemplyphage, один из фагов Bacteroides intestinalis), а значительная часть оставшихся вирусов – к крАсс-подобным фагам (crAss-likephages), способным, возможно, инфицировать не только бактероиды. Этот фаг был открыт исключительно методами метагеномики – компьютерной программной сборкой пересекающихся нуклеотидных последовательностей из множества образцов. Удивительно то, что фаг оказался распространен абсолютно повсеместно, несмотря на известное разнообразие микрофлоры кишечника между людьми разных географических локаций с разными привычками питания и диетами. Это подтвердило расширенное всемирное исследование, в котором участвовали десятки исследователей-вирусологов и исследовались образцы от тысяч людей по всему миру.

Были исследованы даже древние мумии, у которых, правда, крАссфага не нашлось то ли в силу реального отсутствия его у древних людей, то ли в силу плохой сохранности его ДНК. Так как бактерия-носитель этого фага B. intestinalis в общем представляется индифферентным по отношении к организму человека микроорганизмом, то вполне ожидаемо, что в первоначальном расширенном исследовании не было выявлено прямой связи фага и его генетических вариантов с какими-либо заболеваниями. Впрочем, более расширенные исследования в этом направлении еще впереди.

Было бы интересно,