Эд Йонг - Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле

На каждой части тела всех видов животных есть свой зоологический терруар – характерная совокупность температуры, кислотности, насыщенности среды кислородом и других факторов, определяющих, какие там могут обитать микробы. Человеческий кишечник, в котором бактерии прямо-таки купаются в пище и жидкости, может показаться микробным раем. Но и сложностей там хватает. Пища по кишечнику проходит быстрым, сметающим все на своем пути потоком, так что микробам нужно или быстро расти, или цепляться за стенки кишечника с помощью соответствующих молекул. В кишечнике темно и страшно, а значит, там не смогут благополучно развиваться микробы, которым для питания нужен солнечный свет. Кислорода там тоже нет, что объясняет, почему абсолютное большинство кишечных микробов – анаэробы, то есть организмы, способные питаться и расти без этого вроде бы необходимого газа. Некоторые из них так зациклены на своей анаэробности, что, почуяв кислород, погибают.

А вот кожа – совсем другое дело. Там и сухие прохладные пустыни, такие как предплечье, и жаркие влажные джунгли, такие как паховая область и подмышки. Солнечного света там предостаточно, но и он может стать проблемой из-за ультрафиолетового излучения. Кислорода тоже хватает, а так как кожа в основном находится на свежем воздухе, аэробам на ней хорошо. Однако скрытые закутки – скажем, потовые железы – создают все условия для роста ненавидящих кислород анаэробов, например Propionibacterium acnes , вызывающих угревую сыпь. Биология наших тел подчиняется законам физики и химии.

А еще животные умеют этими факторами управлять – развешивать пригласительные вывески и, напротив, отгораживать запретные зоны. Наши желудки вырабатывают сильные кислоты, благодаря которым бактерии туда не суются, за исключением устойчивых к кислоте видов – например, H. pylori . У муравьев-древоточцев желудочной кислоты нет, зато есть муравьиная, которую у них выделяет железа на задней части туловища. Как правило, они разбрызгивают ее в защитных целях, но могут и высосать кислоту с собственной попки – так они окисляют свой пищеварительный тракт, чтобы туда не лезли нежелательные микробы [148].

Эти факторы и обуславливают основные требования к кандидатам на поселение внутри нас. Они – грубые фильтры, которые примерно определяют, какие типы микробов станут нашими сожителями, и отправляют их туда, где им будет комфортно. Но нам также нужны более точные способы настройки наших микробных сообществ и более надежные преграды, чтобы они не вылазили за их пределы. Не забывайте о важности местонахождения микробов: в зависимости от того, где они находятся, из полезных союзников микробы могут запросто превратиться в смертельную угрозу. Поэтому, чтобы оградить свой микробный рассадник, многие животные поставили настоящие, физические преграды. В ходе эволюции у нас появились надежные заборы, чтобы и соседи стали надежными. Гавайская эупримна предоставляет своим светящимся партнерам лакуны. Плоский червь Paracatenula выделяет под микробных сожителей большую часть своего тела. У некоторых клопов посреди пищеварительного тракта находится очень узкий коридор – он останавливает поток пищи и жидкости, превращая заднюю половину кишечного тракта в просторный дом для микробов. И примерно пятая часть от всех видов насекомых содержит симбионтов внутри специальных клеток – бактериоцитов [149].

Бактериоциты неоднократно появлялись в разных линиях независимо друг от друга. Одни насекомые рассовывают их между остальными клетками, другие создают из них органы, висящие на кишках, как гроздья винограда, – так называемые бактериомы. Откуда бы они ни взялись, функции у них одни и те же: содержать и контролировать симбионтов, не допускать их проникновения в другие ткани и прятать их от иммунной системы. До роскошного жилья бактериоцитам далеко. В одной клетке могут обитать десятки тысяч бактерий – им там так тесно, что по сравнению с ними и бочка с селедкой покажется просторной. Они являются клетками во всех смыслах.

Еще они – инструменты, необходимые для надзора. Несмотря на давние и взаимозависимые отношения между насекомыми и их симбионтами, конфликты возникают не так уж редко. Если вам это кажется странным, вспомните, что каждый год у миллионов людей диагностируют рак. Эта болезнь вызвана клеточным восстанием – клетка нарушает правила собственного тела. Она начинает бесконтрольно расти и делиться – так появляются опухоли, подвергающие жизнь хозяина риску. Уж если на такое способны клетки человека, будучи при этом частью его же тела, легко себе представить, что то же самое может выкинуть и бактерия Blochmannia – отдельный организм в теле муравья. Она может стать чем-то вроде симбиотического рака, который размножается без присмотра, забирает себе необходимую муравью энергию и захватывает клетки, к которым вообще приближаться не должен [150].