Мікроби гарні та не дуже. Здоров’я і виживання у світі бактерій - Джессіка Снайдер Сакс

Високі рівні естрогену дівчинки-підлітка також прискорюють ріст вагінальних лактобацил. Хоча на етапі статевого дозрівання їхня популяція не така щільна, як під час вагітності, їхні рівні зазвичай достатньо високі для пригнічення росту кишкових бактерій та грибків, що заносяться до піхви під час статевого акту. Дівчинці не треба бути сексуально активною, щоб випадково занести до своєї піхви невеличку кількість цих надокучливих мікробів – вона може зробити це, наприклад, коли підтирається після випорожнення. Але вони рідко викликають проблеми, поки її популяція лактобацил залишається на місці. Оскільки антибіотики, особливо широкого спектра, мають тенденцію порушувати цей екологічний баланс, вони часто запускають в дію «дріжджові» інфекції (спричинювані грибком Candida albicans), бактеріальний вагіноз (що його викликають кишкові бактерії) або страшенно неприємні цикли, коли одне змінюється іншим.

Як і праці Роузбері, інтимні дослідження людського тіла Марплз громадськість сприйняла з неабияким захопленням. Стаття про її роботу, що вийшла 1969 року в журналі Scientific American, надихнула англійського поета В. Г. Одена написати оду мікрофлорі його власного тіла, яку він опублікував під назвою «Новорічне вітання». Зокрема, там ішлося:

З Новим роком я радо вітаю

всіх, кому ектодерма моя

немов Середзем’я для мене.

Такого розміру створінням

дозволю вибирати я,

тож оселяйтеся в місцях,

які найкраще вам підходять:

в басейнах пор моїх, лісах тропічних

промежини і пахв,

в пустелях передпліч

або лісах тінистих на шкірі голови.

Будуйте там колонії: я дам

тепла й вологи вдосталь,

сала й жиру, вам необхідних,

от тільки за умови, щоб ніколи

не турбували ви мене присутністю своєю,

але поводились, як добрим гостям личить,

не прориваючись ніде прищами,

мікозами та чиряками.

Життя всередині

Якби можна було скачати приблизно 100 мільярдів резидентних бактерій шкіри в одну кульку, усі вони вмістилися б у середнього розміру горошині. Для порівняння, за оцінками Роузбері, 15 трильйонів з лишком клітин бактерій, що вистеляють порожній травний тракт людини, по вінця заповнили б 300-грамову консервну бляшанку. Додайте до цього ще 100 трильйонів бактерій, які зазвичай скупчуються в повному кишечнику, завжди готових звільнити його в момент дефекації.

Але попри цифри, які справді вражають, до того як Роузбері опублікував свій перепис 1962 року, кишковій мікрофлорі не приділяли особливої уваги. Головною новиною, з нею пов’язаною, було виділення в 1885 році німецьким педіатром Теодором Ешеріхом кишкової палички під назвою Bacterium coli з випорожнень новонароджених. Перейменована на честь Ешеріха, Escherichia coli досі лишається найвідомішою з усіх кишкових бактерій, а за часів Роузбері вона вважалась основним видом мікробів, що мешкає в товстому кишечнику. Саме ця бактерія незмінно виявлялася в культурах випорожнень та забрудненій каналізаційними стоками системі водопостачання. Насправді ж E. coli було просто найлегше з усіх кишкових бактерій виростити за межами людського тіла.

Мікробіологи давно підозрювали, що кишечник містить у собі величезну кількість некультивованих та неідентифікованих організмів. Адже коли вони досліджували під мікроскопом розведені зразки випорожнень, то розуміли, що можуть нарахувати значно більше бактеріальних клітин – еквівалент 100 мільярдів на грам, – ніж будь-коли виростало в колоніях вільного культивування в чашках Петрі. Як виявилося, для переважної більшості кишкових бактерій контакт із киснем смертельний. Вони є виключно анаеробними, на відміну від універсальної E. coli – факультативного анаероба, що чудово почувається як за присутності кисню, так і за його відсутності. Схоже також, що харчові вимоги більшості кишкових бактерій відрізняються від звичайної суміші білків та цукрів, що складають меню в стандартному лабораторному поживному середовищі.

Хоч як спокусливо було ігнорувати цю вередливу й малозрозумілу популяцію, кілька мікробіологів усе ж почали визнавати її велику важливість завдяки інформації, отриманій від гнотобіології – вивчення лабораторних тварин, народжених та вирощених за безмікробних умов. Без бактерій кишкові тракти цих тварин залишаються недорозвиненими, з незвично тонкою й чутливою до травм вистилкою в одних місцях та сильно роздутою в інших. Просте підтримування їхнього життя до дорослого віку вимагає спеціальної дієти з вітамінів, необхідних амінокислот та додаткових калорій замість тих, які зазвичай постачають їхні кишкові бактерії. Ці тварини також виявилися незвично чутливими до природних токсинів у їжі, мабуть, через відсутність у них одного чи більше видів бактерій, необхідних для розщеплення цих отрут на нешкідливі речовини. Найдраматичніше з усього, що імунна система безмікробних тварин залишається в якомусь пасивному стані, що робить їх надзвичайно уразливими до смертоносних інфекцій, якщо раптом якийсь заблукалий мікроб прослизне до їхнього стерильного середовища.

Загадка була цікава, але фінансування на виділення та вивчення маловідомих членів екзотичної екосистеми товстого кишечника майже не виділялося. Державні заклади охорони здоров’я просто не фінансували вивчення нешкідливих бактерій. Вони щедро роздавали свої гранти на дослідження хвороботворних агресорів, таких як сальмонела, шигела та інші головні причини так званого харчового отруєння. А потім надійшов запит із NASA.

Мікроби в космосі

Раптовий інтерес космічної агенції до мікроскопічного життя людського організму загалом та анаеробних кишкових бактерій зокрема почався з чудернацької доповіді, представленої перед аудиторією льотчиків-випробувачів і медичного персоналу NASA наприкінці квітня 1964 року. Медичний керівник польотів NASA Чарльз Беррі вже, мабуть, думав, що з нього досить турбот через передбачення (на щастя, спростовані), що за нульової гравітації очні яблука пілотів вибухнуть, а після тривалих періодів невагомості їхні кістки та м’язи перетворяться на кашу. Аж тут якийсь учений заявляє, що найбільшою небезпекою для астронавтів після повернення додому можуть бути поцілунки їхніх дружин, коли ці чоловіки вийдуть зі своєї тривалої ізоляції від мікробної атмосфери Землі. «Мікробний шок» – так назвав це Дон Лакі під час своєї презентації на конференції NASA «Харчування в космосі», що проходила в Університеті Південної Флориди. «Смертельний поцілунок Лакі» – з’явилося в газетних заголовках наступного дня.

Лакі, піонер гнотобіології, уже знав, що буває, коли ти виділяєш невеличкі групи вирощених у спеціальних умовах щурів усередині герметично замкнених камер, а потім годуєш їх стерилізованою їжею й водою – у ситуації, що не надто відрізняється від життя астронавтів на виморожених і висушених продуктах та напоях під час космічного польоту. Після двох місяців такого життя нормальне розмаїття бактерій у кишечнику тварин зменшувалось від майже ста різних видів до лише одного чи двох.

«Зрозуміло, що в нормі наша мікрофлора є не стільки сталою, скільки неперервним потоком нових прибульців», – пояснив Лакі. Без цього припливу багата своїм розмаїттям екосистема вироджується в бік монокультури. Залежно від того, що візьме гору, ця втрата різноманітності може сама по собі виявитися смертельною. Наприклад, Лакі вирощував E. coli. За його словами, пом’якшена присутністю якогось іншого виду кишкових бактерій, вона залишалася нешкідливою, а наодинці ставала смертельно небезпечною. Навіть якщо гору візьме якась зовсім безневинна бактерія, результатом цього може стати «лінива» імунна система. У своїх експериментах Лакі не раз спостерігав, як легко тварини зі збідненим мікробним складом хворіли й помирали, знову