Контроль над размером и пропорциями остается малоизученной областью. В этой главе я представил выжимку того, что нам уже известно. Размеры тела в основном диктует скелет, а большинство других тканей подстраивается под него. Рост скелета регулируется гормонами роста, которые производит гипофиз, и половыми гормонами. Они действуют на самоорганизующиеся эпифизарные пластинки в развивающихся костях. Другие ткани реагируют на механическое напряжение, обусловленное ростом скелета и других тканей, и растут в соответствии с ним. Некоторые внутренние органы могут «ощущать» собственную соразмерность, отслеживая свое биохимическое воздействие на организм, но это относится не ко всем органам. Ни один из этих механизмов не предполагает, что клетки должны иметь представление об организации своей ткани. Ни чертежи, ни подробные планы действий клеткам не нужны. Все, что от них требуется, – это следовать простым командам, таким как «размножайтесь быстрее, если получаете вот такой сигнал». Размер, пропорции и симметрия тела – результат следования этим простым, слепым, локальным правилам. С этой точки зрения, организм подростка, в котором больше клеток, чем звезд в нашей галактике, использует абсолютно те же самые основные принципы контроля над развитием, что и организм крошечного эмбриона, каким он когда-то был.

Разум – не единственная обучающаяся машина, которая продолжает свое развитие в течение многих лет после рождения человека. Развитие умения взаимодействовать с полной микроорганизмов окружающей средой и обращать ее себе на пользу имеет огромное значение для поддержания здоровья человека.

Мы никогда не бываем одни. Первые девять месяцев нашей жизни мы живем в утробе матери. После рождения наш организм населяют сотни триллионов микроорганизмов, даже когда нам кажется, что мы свободны от них. Это очень много: на одну клетку человеческого тела приходится примерно десять микроорганизмов.[308] После нашей смерти эти микроорганизмы продолжают жить, питаясь нашими останками и друг другом, пока запасы не исчерпаются. Некоторые из этих микробов – всего лишь попутчики, от которых нет ни пользы, ни вреда, но многие другие имеют большое значение для работы наших внутренних органов. Они нужны нам, потому что могут выполнять биохимические трюки, недоступные человеческим клеткам.

В здоровом кишечнике содержится от одного до десяти миллиардов бактерий на грамм ткани. Эти крошечные организмы выполняют несколько важных задач. О некоторых из них я расскажу потом, а пока упомяну одну: бактерии выделяют различные ферменты, способные переваривать компоненты пищи, недоступные нашим собственным ферментам.[309] Ферменты расщепляют большие, неудобоваримые молекулы на мелкие кусочки, которые могут всасываться как слизистой оболочкой кишечника, так и бактериями. Бактерии сразу используют поглощенные молекулы и применяют полученную энергию и сырье для размножения и дальнейшего синтеза ферментов. Слизистая оболочка кишечника передает питательные вещества в близлежащие кровеносные сосуды, откуда они отправляются на переработку в печень, а затем поступают в другие части организма. Некоторые из молекул пищи, на которые действуют бактериальные ферменты, в неизменном виде были бы токсинами или канцерогенами, поэтому второй важной функцией кишечных бактерий является обеспечение безопасности пищи.[310] С другой стороны, некоторые вещества, в частности алкоголь, становятся под действием бактериальных ферментов гораздо опаснее. Бактерии перерабатывают спирт в уксусный альдегид – токсичное и, вероятно, канцерогенное вещество.[311] Некоторые кишечные бактерии образуют много витамина К, который важен для свертывания крови и роста костей. Клетки человеческого организма не могут сами производить этот витамин.[312] Некоторые бактерии также синтезируют фолиевую кислоту, дополняя ту, что мы получаем с пищей. Фолиевая кислота нужна для пролиферации клеток, а кроме того, ее достаточное количество в организме матери очень важно для смыкания нервной трубки на ранних этапах развития эмбриона (глава 5). Учитывая, что кишечные бактерии участвуют в переваривании пищи, они имеют доступ к энергии и сырью и могут быстро размножаться. Однако большая часть бактерий выводится из организма вместе с остатками пищи: примерно три пятых массы нормального стула человека составляют бактериальные клетки, как мертвые, так и живые.

Еще одно место, где много полезных бактерий, – это влагалище. Они нужны там для того, чтобы помешать развитию патогенных микроорганизмов, которые, не будь во влагалище своей микрофлоры, могли бы воспользоваться теплыми и влажными условиями. Вагинальные лактобактерии питаются компонентами слизи и выделяют молочную кислоту, которая так или иначе препятствует развитию других бактерий.[313] Ситуация во влагалище, где одни микроорганизмы защищают организм от других, – частный случай общей проблемы, характерной также для пищеварительного тракта и других органов: организм должен найти способ поддерживать полезную микрофлору, не пуская при этом внутрь опасных патогенных бактерий. Последние исследования показывают, что за долгое время совместного существования люди и их полезные бактерии разработали способы «общения» друг с другом и научились работать как одна команда.

Плод развивается в стерильной среде, глубоко в утробе матери, окруженный несколькими оболочками. Таким образом, новорожденный лишен полезных бактерий и должен приобрести их вскоре после рождения. К счастью, положение родовых путей (как заметил Сен-Бернар из Клерво, inter faeces et urinam nascimur[314]) практически гарантирует, что в процессе появления на свет ребенок соприкоснется с бактериями влагалища, кишечника, мочевого тракта и кожи. Младенцы, появившиеся с помощью кесарева сечения, сталкиваются с этими бактериями сразу после того, как матери начинают ухаживать за ними, хотя в этом случае развитие нормальной бактериальной флоры может занять гораздо больше времени.

Когда симбиотические бактерии попадают в рот новорожденного, они проглатываются вместе со слюной или молоком и проходят через желудок в кишечник. Здесь начинается их сигнальный «диалог» с клетками человеческого организма. Этот процесс в большей степени изучен у мышей, чем у людей, но некоторые его аспекты уже проверены, по крайней мере, на культурах человеческих клеток, а эпидемиологические исследования человека говорят о том, что управление этими процессами, скорее всего, происходит у людей и мышей очень сходным образом.

Каждый участок кишечника создает питательную среду именно для того типа бактерий, который нужен на этом участке. Это можно проиллюстрировать на примере взаимодействия клеток кишечника и одного из наиболее важных симбионтов мышей – бактерий вида Bacteroides thetaiotaomicron. Попав в пищеварительный тракт, эта бактерия выделяет молекулу, которая распознается слизистой оболочкой тонкой кишки. Эта маленькая молекула существенно отличается от описанных выше сигнальных белков, которые клетки человека обычно используют в ходе развития. Это заурядная молекула из биохимического арсенала бактериального метаболизма. Тем не менее в этой главе я буду следовать принципам биосемиотики[315] и считать, что любую молекулу, несущую информацию об определенном положении дел и влияющую на поведение клетки, которая ее получает, следует считать сигнальной, независимо от ее молекулярной природы и первопричины ее синтеза.