Десятикратное превосходство микробов в человеке развеяно

Вы, конечно же, сталкивались с расхожим фактом: отношение микробов к человеческим клеткам в одном теле – 10 к 1. Скажем, 10 триллионов клеток человека на 100 триллионов микробов. Одни и те же цифры повторяются не только в научно-популярных группах в соцсетях, но и в научных журналах, книгах, на лекциях. Ученые шутят, что практически неприлично не процитировать пропорцию во время доклада по человеческому микробиому. Человек, лишь на одну десятую состоящий из человека, – это яркая демонстрация прокариотического величия. Но насколько такая картина правдива?

745472_dfb8a67d6f5c491db5084a7e986a5659

В начале 2014 года в журнале Microbe появилось сообщение Джуды Роснера, в котором он изложил свои давние сомнения по этому поводу и привел в качестве первоисточника статью Томаса Лаки 1972 года «Введение в микроэкологию внутренностей». Уже в той статье Лаки написал, что человеческие клетки – это нечто меньшее, чем один человек, и предъявил цифры, основанные на изучении одного грамма человеческих фекалий и одной строчки из книги советско-американского генетика Феодосия Добржанского. Сотня триллионов бактерий взялась из пересчета 100 миллиардов в 1 грамме фекалий на средний пищеварительный тракт человека вместительностью в 1 литр (примерно 1 кг перевариваемой пищи) – как видим, расчет достаточно спорный. Откуда цитируемый Добржанский взял данные о 10 триллионах клеток человека – тоже непонятно. Однако благодаря многократному повторению отношение 10:1 в какой-то момент стало устойчивым, практически классическим выражением, этакой микробиологической мантрой.

Проверить пропорцию за прошедшие сорок лет худо-бедно пытались. Например, в 1999 году прикинули, что в кишечнике человека может быть от 30 до 400 трлн микроорганизмов, тогда как клеток человека – около 37 трлн, при разбросе от 1,5 до 724 трлн. То есть человек может быть как наполовину «микробом», так и уступать микроорганизмам в пару сотен раз в крайнем варианте. Нехило прикинули, короче. По данным Американского микробиологического общества 2014 года, отношение бактерий к человеческим клеткам – примерно 3:1. Есть и другие подсчеты, однако серьезного исследования с применением современных методов никто не проводил. По словам ученых, точный расчет пока что крайне сложен и практически невозможен.

745472_dfb8a67d6f5c491db5084a7e986a5659
Погоди-ка, милая, может быть, это все же твои проблемы! Оригинал комикса: Beatrice the Biologist.

Тем не менее новую попытку оценить пропорцию предприняли биологи из Университета Вайцмана в Израиле под руководством Рона Мило. Они тщательно наскребли данных из многих исследований, в которых специалисты пытались измерить число клеток в разных тканях человека и число микробов в стуле. Все это сопоставив и взвесив, они пришли к выводу, что «стандартное» человеческое тело 20–30 лет от роду, ростом 170 см и весом 70 кг содержит примерно 39 триллионов бактериальных клеток и 30 триллионов собственных человеческих – 1,3 к 1! Даже с учетом возможного разброса бактериальных значений у разных людей до пресловутого 10: 1 не дотягивает. Несильно сдвинет соотношение и учет архей, грибов и других представителей эукариотической микробиоты, так как их всех на 2–3 порядка меньше, чем бактерий.

Слабиной в оценке Томаса Лаки было то, что он распространял данные о концентрации бактерий в толстой кишке на весь желудочно-кишечный тракт, отмечают израильтяне. Но такая высокая концентрация – 100 млрд на мл – характерна лишь для толстой кишки, вместимость которой около 0,4 литра. Столь же плотно, как там, бактерии сидят только в зубном налете – но, сами понимаете, объем его мизерно мал. Довольно высокая плотность наблюдается в слюне – 1 млрд на мл, но ее тоже немного, меньше 100 мл. Остальные отделы тракта относительно небогаты микрофлорой – общее число бактерий там сравнимо с одной слюной. Столько же, сколько в слюне, можно найти на всей коже – порядка 100 млрд бактерий (плотность – меньше 10 млн на кв. см).

В результате общее число бактерий в человеке практически полностью определяет их численность в толстом кишечнике, делают вывод Мило и коллеги. А если учесть, что при каждом акте дефекации оттуда устраняется около трети бактерий, то пропорция несколько раз на дню может меняться в пользу собственных клеток организма. Возможно, именно поэтому каждый раз после удачного опорожнения чувствуешь себя человеком в особенной степени.

745472_dfb8a67d6f5c491db5084a7e986a5659

Подробности ревизии собственно человеческих клеток излагать не будем, но на итоговую диаграмму взглянуть любопытно. Видно, что самые многочисленные клетки вашего тела – это эритроциты: в 5 литрах крови их около 25 триллионов, 84% от общего числа в 30 триллионов. При этом все вместе они весят 2,5 кг, а человеческий вес на 75% определяется массивными клетками жира и мышц, общее число которых составляет какие-то доли процента от всех клеток. Кстати, при ожирении эта доля меняется незначительно, а число бактерий в толстой кишке растет примерно так же, как и число эритроцитов с объемом крови, так что соотношение бактериальных и человеческих клеток у тучных граждан мало отличается от «стандартных» людей. А вот у женщин объем крови меньше, чем у мужчин, притом что толстая кишка такая же, поэтому бактериальная составляющая у них в среднем больше.

Если же эритроциты вообще не учитывать, то пропорция устремится к тем самым 10:1. Вероятно, это соотношение справедливо для тел, обескровленных вампирами – существами такими же мифическими, как и сама хваленая пропорция. По мнению Джуды Роснера, своим распространением она обязана лени – сей «факт» куда легче отыскать, чем его источник. Либо ученые попросту отключают критическое восприятие при виде столь чудесного соотношения. «Факт» ведь довольно безобидный: если вдруг пропорция на самом деле другая, никаких негативных последствий это не возымеет, не правда ли? Вероятно, он сохраняется потому, что его главное практическое предназначение – поражать воображение.

Но есть еще один более важный аспект. В принципе, не так уж важно, сколько их или нас в нашем теле. Важно, что мы об этом задумываемся. В 1972 году Томас Лаки показал важность присутствия родной микробиоты для долголетия мышей. Своей статьей он положил начало огромному числу исследований, связанных с нашим «богатым внутренним миром». Без его поражающего воображение вывода – «их больше, чем нас» – вряд ли бы другие так быстро начали заниматься изучением связи бактерий-симбионтов и депрессий, возникновения раковых опухолей, некоторых проблем с сердцем да тысячи других вопросов.

745472_dfb8a67d6f5c491db5084a7e986a5659

P.S. У Томаса Лаки вообще была необычная жизнь, судя по его автобиографической статье за авторством Сэра Самурая Т.Д. Лаки, как он назвал себя. В ней рассказывается о том, как он проводил время на ферме мальчишкой, «доил» змей на предмет яда, позднее, работая в микробиологической лаборатории, слыл «чемпионом мира по дойке крыс», в пожилые годы коллекционировал кукол. Лаки стал первым ученым, который продемонстрировал, что животные на ферме растут быстрее, если давать им малые дозы антибиотиков, – с тех пор эта практика распространилась в сельском хозяйстве. Позднее он изучал радиацию и отстаивал концепцию радиационного гормезиса, согласно которой малые дозы радиации полезны для здоровья. В течение многих лет Лаки спал рядом с камнем, испещренным вкраплениями урана. Скончался он в 2014 году, в возрасте 94 лет. (Фото: Luckey, 2008.)


Текст: Кира Кондратьева, Виктор Ковылин. Иллюстрация: Hal Mayforth
По материалам: Boston Globe, Science News

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Пожалуйста, не копируйте его в соцсети целиком, не отнимайте у нас трафик. Если хотите поделиться информацией с вашими подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.