Follow Your Gut

The Enormous Impact of Tiny Microbes

ROB KNIGHT

WITH BRENDAN BUHLER

TED, the TED logo, and TED Books are trademarks of TED Conferences, LLC

TED BOOKS and colophon are registered trademarks of TED Conferences, LLC

Cover and interior design by MGMT. design Illustrations by Olivia de Salve Villedieu

© 2015 by Rob Knigth. All rights reserved.

© Е. Валкина, перевод на русский язык, 2015

© ООО “Издательство АСТ”, 2015

Издательство CORPUS ®

Мы знаем, кто вы такой: человеческое существо, двуногое животное с бесконечными возможностями разума, наследник всего сущего, никогда не прочитавший до конца ни одного пользовательского соглашения – просто поставьте, где надо, галочку. А теперь знакомьтесь, это тоже вы: триллионы мельчайших существ, обитающих в ваших глазах, ушах и обширных поместьях, именуемых вашим кишечником. И этот внутренний микромир может перевернуть ваше понимание ваших болезней, вашего здоровья и самого себя.

Благодаря новым технологиям (многие из них были разработаны за последние несколько лет) ученые сегодня знают о микроскопических формах жизни внутри нас больше, чем когда-либо прежде. И то, что мы узнаём, поразительно. Эти одноклеточные организмы – микробы – оказались не только гораздо многочисленнее, чем мы думали, они в немыслимых количествах обитают почти в каждом уголке нашего тела и играют куда более важную роль, чем мы когда-либо могли себе представить: от них зависят очень многие стороны нашего здоровья и даже нашей личности.

Собрание микроскопических тварей, для которых наш организм служит домом, называется микробиотой человека (иногда также – микрофлорой и микрофауной), а совокупность их генов – человеческим микробиомом. И, как это часто бывает с научными открытиями, новые факты о микромире заставляют нас смирить наше эго. Астрономия уже объяснила нам, что наша планета – вовсе не центр Вселенной, эволюция научила нас, что человек – лишь один из видов животных. Составление человеческого микробиома учит нас, что в доме нашего тела наш собственный голос тонет в хоре независимых (и взаимозависимых) форм жизни с их собственными устремлениями и программами.

Сколько же всего внутри нас микроорганизмов? Вы состоите из приблизительно десяти триллионов человеческих клеток – но в вашем теле содержится около ста триллионов микробных клеток[1]. То есть вы – это в огромной степени не вы.

Но это не значит, что человек – всего лишь вместилище крошечных созданий, случайно попавших внутрь его тела и разносящих заболевания. На самом деле мы живем в равновесии со всем сообществом населяющих нас микроорганизмов. Их роль не сводится к роли пассивных пассажиров – они участвуют в фундаментальных жизненных процессах, включая пищеварение, иммунные реакции и даже поведение.

Совокупность микробов внутри нас представляет нечто вроде объединения различных сообществ. Разные части организма населяют различные группы видов, имеющие специализированные функции. Микробы, живущие во рту, отличаются от тех, которые живут на коже или в кишечнике. Мы не просто отдельные личности; каждый из нас – экосистема.

Разнообразие микроорганизмов помогает объяснить даже такие индивидуальные особенности, которые мы привыкли списывать на случайность или невезение. Скажем, почему некоторых из нас так любят комары? Например, меня эти маленькие демоны почти не кусают, в то время как на мою подругу Аманду они летят, как пчелы на мед. Оказывается, некоторые из нас действительно вкуснее с точки зрения комаров, и главная причина столь избирательной “аппетитности” – различия в составе микробных сообществ, обитающих на нашей коже (подробнее об этом – в главе 1).

И это еще не все: разнообразие микробов, которые живут на нас и внутри нас, просто потрясает. Вероятно, вам приходилось слышать, что если сравнивать ДНК, то все мы, люди, примерно одинаковы: наш геном на 99,99 % совпадает с геномом любого другого человека, например вашего соседа. Но это не касается микрофлоры вашего кишечника: здесь могут совпадать всего 10 % микробов.

Этим можно объяснить огромные различия между людьми – от разницы в весе до непохожих аллергий, от вероятности заболеть до уровня тревожности. Мы еще только начинаем систематизировать – и понимать – этот необозримый микромир, но выводы первых исследований уже ошеломляют.

Бесконечное разнообразие мира микробов особенно впечатляет, если учесть, что каких-то сорок лет тому назад мы понятия не имели, насколько многочисленны одноклеточные организмы и какое невероятное количество видов они насчитывают. До этого основные принципы классификации живых организмов основывались на книге Чарльза Дарвина “Происхождение видов”, увидевшей свет в 1859 году[2]. Дарвин изобразил древо эволюции, сгруппировав все организмы по общим физическим признакам: короткоклювые вьюрки, длинноклювые вьюрки и так далее; и в течение долгого времени этот принцип оставался основой классификации и систематики.

Традиционные представления о жизни базировались на том, что люди могли увидеть в окружающем их мире – невооруженным глазом или в микроскоп. Более крупные организмы были поделены на растения, животные и грибы. Оставшиеся одноклеточные организмы попали в две крупные категории: протисты (простейшие) и бактерии. Что касается растений, животных и грибов, мы были правы. Но вот наши представления об одноклеточных оказались абсолютно ошибочными.

В 1977 году американские микробиологи Карл Вёзе и Джордж Э. Фокс предложили новый вариант “древа жизни”, основанный на сравнении различных форм жизни на клеточном уровне с использованием рибосомной рибонуклеиновой кислоты – родственницы ДНК, которая присутствует в любой клетке и участвует в синтезе белков. Картина была ошеломляющей. Вёзе и Фокс обнаружили, что одноклеточные организмы более разнообразны, чем все растения и животные, вместе взятые. Как выяснилось, животные, растения, грибы; все люди, медузы, навозные жуки; любая нить водорослей, любой клочок мха, устремленные вверх калифорнийские секвойи; все лишайники и лесные грибы – все живое, что мы видим вокруг, – это всего лишь три отростка на конце одной ветви эволюционного древа. Основные же его обитатели – одноклеточные организмы: бактерии, археи (которые были впервые выделены в виде отдельной группы Вёзе и Фоксом), дрожжи и некоторые другие формы жизни.

Только за последние несколько лет в понимании микрожизни внутри нас произошел прорыв, которым мы обязаны новым технологиям, в первую очередь совершенствованию секвенирования ДНК и взрывному увеличению мощности компьютеров. Сегодня при помощи процесса, который называется секвенированием нового поколения, мы можем получать образцы клеток из различных частей организма, быстро анализировать содержащиеся в них микробные ДНК, сравнивать и объединять с информацией из других органов, чтобы идентифицировать тысячи видов микроорганизмов, которые считают наше тело своим домом. Таким образом мы обнаруживаем бактерии, археи, дрожжевые грибы и другие одноклеточные организмы (в частности, эукариоты), совокупный геном которых длиннее нашего собственного.