Микробиом, в котором я живу

Научный журналист Эд Йонг c британским изданием своей книги «Я вмещаю множества», очередной отрывок из которой мы вам перевели.

Дом, в котором я сейчас нахожусь, – самое настоящее воплощение идиллии в американской провинции. Снаружи его стены обшиты светлыми досками, на крыльце расположилось кресло-качалка, соседские детишки катаются по окрестностям на велосипедах. Внутри же куча места – Джек Гилберт и его жена Кэт даже не знают, чем занять его излишки. Они британцы, как и я, и привыкли к домам поменьше и поуютнее. Еще они очень веселые и добродушные, Джек пышет энергией, Кэт же уравновешена и спокойна. Дилан, один из их сыновей, смотрит мультики, а второй, Хэйден, по одному ему известным причинам пытается наподдать мне кулаком по пятой точке. Я прислоняюсь к кухонной тумбе в надежде укрыться от нападения и продолжаю попивать чай. А заодно, сам того не желая, распространяю микробы по чашке, тумбе и вообще по всей прекрасно обставленной кухне.

Между прочим, Гилберты в этом плане ничем не лучше меня. Мы уже знаем, что от нас исходит бактериальный запах, как и от гиен, слонов и барсуков. Но и самих бактерий мы тоже распространяем. Каждый из нас все время наполняет пространство вокруг себя своими микробами. Прикасаясь к предметам, мы оставляем на них отпечаток с бактериями. С каждым шагом, словом, чихом, почесыванием и шарканьем ногой мы выбрасываем в воздух облако наших личных микробов – примерно 37 миллионов в час. Другими словами, наш микробиом не ограничивается нашим телом: из него он постоянно исходит в окружающую среду. Сидя у Гилберта в машине, когда мы ехали к нему домой, я усеял своими микробами все сиденье. Сейчас вот я облокотился на тумбу, а мои бактерии ее метят. Да, я действительно вмещаю множества, но не все: некоторые простираются за мои пределы своеобразной живой аурой.

Гилберты, чтобы эти «ауры» исследовать, на протяжении шести недель ежедневно брали ватными палочками пробы с выключателей, дверных ручек, кухонной мебели и пола спальни, а также со своих рук, ступней и из ноздрей. То же самое по их просьбе делали жители еще шести домов – как живущие в одиночку и парами, так и семьи с детьми. Так появился проект «Домашний микробиом». Его результаты показывают, что свой микробиом есть у каждого дома, причем большую его часть составляют бактерии проживающих в этом доме людей. Выключатели и дверные ручки усеяны бактериями с их рук, пол – микробами с их ног, а по кухонному столу катаются крохотулечки с их кожи.

И это заселение происходит куда быстрее, чем вы думаете. Три семьи за время исследования переехали, и ситуация с микробами в новых домах вскоре стала такой же, как там, где они жили раньше, включая один случай, когда участник до переезда снимал номер в отеле. На то, чтобы освоиться в новом доме и на новой мебели, нашим микробам требуется лишь 24 часа – так что всего через сутки все вокруг начнет в прямом смысле отражать вашу сущность. Когда вы приходите в гости к приятелю, а он просит вас чувствовать себя как дома, у вас на самом деле и выбора-то нет.

the-cocktail-party-by-sandy-skoglund

На микробиомы наших сожителей мы тоже влияем. Команда Гилберта выяснила, что у соседей по комнате общих микробов больше, чем у тех, кто живет раздельно, а у супружеских пар и того больше – недаром ведь при заключении брака супруги обещают до конца жизни делиться друг с другом всем, что имеют! А уж если в доме есть собака, схожесть микробиомов ее хозяев подскакивает до небывалых высот. По словам Гилберта, «собаки заносят микробов в дом с улицы и вдобавок к этому помогают бактериям перемещаться от человека к человеку». Опираясь на эти результаты, а также исследование Сьюзен Линч, доказывающее, что в собачьей шерсти живут противоаллергенные микробы, Гилберты решили завести пса по кличке Капитан Боу Диггли, бело-рыжую помесь золотистого ретривера, колли и пиренейской горной собаки. «Мы решили, что нашим домашним микробам не помешает разнообразие, а детям – помощь в укреплении иммунитета, – рассказывает Гилберт. – Кличку ему дал Хэйден. Кстати, Хэйден, откуда ты ее взял?» «Сам придумал», – хвастается Хэйден.

Собаки, люди да и вообще все животные существуют в мире микробов. Перемещаясь по этому миру, мы меняем окружающие нас микроорганизмы. По пути в Чикаго в гости к Гилбертам я оставил своих кожных микробов в гостиничном номере, в кафе, в нескольких такси и на одном сиденье в самолете. А старина Капитан Диггли так вообще представляет собой мохнатый вагончик, на котором микробы из почвы и воды Нейпервилла могут с комфортом добраться до дома Гилбертов. Гавайский моллюск Euprymna scolopes по утрам выбрасывает в воду светящихся симбионтов Vibrio fischeri. Гиены метят траву эксклюзивным микробным граффити. К тому же все мы постоянно принимаем микробов в наши тела и на кожу – во время дыхания и приема пищи, при ходьбе и прикосновениях, в момент получения травм и укусов. Наши микробиомы обладают своеобразными усиками, которые связывают нас с окружающим миром.

Гилберт хочет больше разузнать об этих связях, стать своего рода таможенником на границе человеческого тела, чтобы точно знать, какие микробы в него входят, а какие покидают, откуда они прибывают и куда направляются. Однако с людьми такой номер просто так не пройдет. Из-за нашего постоянного перемещения в пространстве и взаимодействия с людьми и предметами отследить путь одной-единственной бактерии становится практически невозможно. «Я эколог. Мне хочется рассматривать человека как изолированный объект, но мне попросту не позволяют, – жалуется Гилберт. – Я предлагал для эксперимента запереть нескольких человек на шесть недель в комнате, но в экспертном совете мне отказали».

Что ж, ему пришлось перейти на дельфинов.

«Сколько вам нужно проб?» – спрашивает Берни Масиоль, ветеринар дельфинария. «А сколько вы уже сняли?» – задает ответный вопрос Гилберт.

«Три».

«Не могли бы вы их снять повторно? А может, с другого участка кожи? С подмышки, например. То есть не с подмышки, а… Как у дельфинов называются подмышки?»

Мы находимся в дельфинарии Аквариума Шедда – это огромный резервуар, украшенный вокруг искусственными камнями и деревьями. Джессика, дрессировщица в черно-синем купальнике, заходит в воду и шлепает по поверхности воды ладонью. К ней подплывает Сагу, тихоокеанский дельфин (малец на фото выше). Он настоящий красавец, его кожа на вид напоминает рисунок углем, который заламинировали. Он еще и послушный: когда Джессика поворачивает ладони вниз и взмахивает руками в стороны, Сагу переворачивается на спину и выставляет напоказ молочно-белый живот. Масиоль берет ватную палочку, протирает ей дельфинью подмышку, засовывает в стерильную баночку и отдает Гилберту. Затем этой процедуре подвергаются подмышки еще двух дельфинов, Кри и Пикет (самка на фото выше), плавающих под присмотром дрессировщиков.

«Мы берем пробы с дыхала, кожи и фекалий, – рассказывает Джессика. – Чтобы снять пробу с дыхала, я придерживаю рукой голову дельфина, закрываю отверстие чашкой Петри и легонько нажимаю, чтобы дельфин резко выдохнул. А при сборе анализа кала они переворачиваются, я вставляю им маленький резиновый катетер и выдергиваю уже с образцом. Чего-чего, а фекалий у нас тут хватает».

Проект «Микробиом аквариума» дает Гилберту то, чего нет ни у него дома в Нейпервилле, ни в любом другом доме, – возможность всеведения. Здесь известны даже малейшие детали окружающей животных среды. Температура воды, уровень минерализации, химический состав – все это регулярно измеряется. Здесь у Гилберта есть возможность анализировать микробиом дельфинов и дрессировщиков, а также воды, пищи, резервуаров и воздуха – и в течение шести недель именно этим он каждый день и занимался. «Тут, – говорит Гилберт, – животные обладают естественными микробиомами и обитают в среде, приближенной к естественной, так что мы смогли отследить все взаимодействия микробов с этой средой». Таким образом у него получилось добыть уникальные данные о связи микробов в организме животного и вне его.

В океанариуме сейчас идет работа над несколькими проектами, направленными на улучшение жизни подопечных. Билл Ван Бонн, вице-президент Аквариума Шедд по охране здоровья животных, делится историей о том, как раньше всю воду в главном океанариуме – больше 11 млн литров! – каждые три часа прогоняли через очистительную систему фильтров. «Знаешь, сколько на это энергии уходило! Зачем мы так часто это делали? А затем, что думали, чем вода будет чище, тем животные будут здоровее и счастливее! – говорит Ван Бонн с напускным восторгом. – А когда мы стали очищать только половину воды, ее химический состав и состояние здоровья животных взяли да улучшились, представляешь?»

Ван Бонн подозревает, что с улучшением санитарных условий они переборщили, ведь в итоге из океанариума исчезли полезные микробы, а вредные получили возможность беспрепятственно размножаться. Вам эта ситуация ничего не напоминает? Верно, то же самое случается в кишечниках больных, принимающих антибиотики. Из-за антибиотиков из экосистемы пропадают микробы, выполняющие полезные функции. Им на смену приходят их естественные конкуренты – патогены вроде Clostridium difficile. Стерильность – это не цель, а проклятие, и разнообразная экосистема гораздо лучше, чем истощенная. Это справедливо как для океанариума, так и для кишечника – да и для больницы тоже.

«Я доктор Джек Гилберт. Мы находимся возле больницы», – Джек Гилберт показывает на огромное здание за спиной.

Мы приехали в Центр ухода и открытий при Чикагском университете – недавно построенное здание, напоминающее торт с чередующимися серыми, оранжевыми и черными коржами. Гилберт перед ним пытается снимать проморолик. Не уверен, что оператору удастся записать приличный звук: ветер слишком сильный. Более уверен я в том, что Гилберт озяб. И совершенно точно убежден, что здание представляет из себя больницу.

Незадолго до ее открытия в феврале 2013 года команда исследователей во главе с Саймоном Лэксом, студентом Гилберта, прошлась с ватными палочками наперевес по пустующим больничным коридорам. Они заглянули в десять палат и в два кабинета медсестер, расположенные на двух этажах: один для пациентов, которых скоро выпишут, другой – для тех, кто останется здесь надолго, например, больных раком и реципиентов органов. Людей в палатах пока не было, зато были микробы, которых команда Лэкса и собирала. Исследователи сняли пробы с девственно чистых полов, блестящих спинок кроватей и краников, а также полотенец, сложенных уголок к уголку.

Также пробы были взяты с выключателей, дверных ручек, вентиляции, телефонов, клавиатур и много чего еще. Затем в комнатах были размещены регистраторы, измеряющие уровень освещенности, температуру, влажность и давление воздуха, детекторы углекислого газа, позволяющие узнать, есть ли в комнате люди, и инфракрасные сенсоры, записывающие, когда в палату входили или выходили из нее. После торжественного открытия больницы команда продолжила исследование. Теперь пробы брались как с палат, так и с пациентов.

Составить описание развивающегося микробиома новорожденного человека – обычная задача для врача, ну а Гилберт впервые составил описание микробиома новопостроенного здания. Сейчас его команда в процессе анализа данных: нужно узнать, как присутствие людей изменило микробную обстановку в здании, попали ли какие-то из микробов-аборигенов в организмы пациентов. В больнице эта проблема стоит острее всего. Там перемещение микробов может нарушить грань между жизнью и смертью – множеством смертей. Около 5 – 10% пациентов в развивающихся странах подхватывают инфекцию в больницах и других здравоохранительных учреждениях – то есть заболевают как раз там, где их должны были вылечить. Только в США это примерно 1,7 млн заражений и 90 тысяч смертей в год. Откуда берутся ответственные за эти инфекции патогены? Из воды? Из вентиляции? А может, от работников больниц? Именно это и планирует узнать Гилберт. Исследовав собранные его командой данные – огромный массив данных! – он сможет отследить передвижения микробов, скажем, с выключателя на руку доктора, а оттуда – на спинку кровати пациента. И возможно, у него получится придумать, как ограничить столь опасные для нашей жизни микробные путешествия.

medwash-by-jim-weber

Эта проблема не новая. Еще в 1860-х Джозеф Листер ввел в своей больнице обязательные методы стерилизации, благодаря чему патогенам стало гораздо сложнее распространяться. Простые меры, такие как мытье рук, несомненно, спасли бесчисленное количество жизней. Однако мы знаем, что нередко объедаемся антибиотиками и выливаем на себя тюбик за тюбиком антисептика, и эта чрезмерная погоня за стерильностью не обошла и здания – даже больницы. В одной американской больнице недавно потратили 700 тысяч долларов на укладку напольного покрытия с антибактериальными веществами, даже не зная, действительно ли это поможет. Есть вероятность, что проблемы могли обостриться еще сильнее. Как в случае с дельфинарием и человеческим кишечником, в порыве сделать больницы стерильными мы, возможно, создали брешь в микробиоме самих зданий. Быть может, уничтожив полезные бактерии, мы, сами того не желая, создали еще более опасную экосистему.

«Нам нужно, чтобы в зданиях обитали полезные микробы, ну, или хотя бы чтобы они сидели на одном месте и ни с кем не взаимодействовали, – добавляет Шон Гиббонс, еще один студент Гилберта. – Разнообразие тут не повредит». Если переборщить с антисептический обработкой, это разнообразие можно уничтожить. Гиббонс это доказал своим исследованием общественных туалетов. Он выяснил, что в чисто вымытых туалетах первым делом поселяются фекальные микробы – они распространяются по воздуху при смыве. Через некоторое время их понемногу начинают заменять разнообразные кожные микробы, но потом туалет моют снова, и все начинается заново. Такова ирония: если мыть туалет слишком часто, фекальных бактерий там будет больше.

Джессика Грин, эколог из Орегона, обнаружила похожую ситуацию у микробов, обитающих в палатах с кондиционером. «Сначала я предположила, что сообщество микробов в воздухе внутри будет напоминать то, что снаружи, – рассказывает Джессика. – А оказалось, что совпадений между ними очень мало, а иногда и вообще нет!» Снаружи в воздухе обитали безвредные почвенные и растительные микробы. В палате же было необычно много потенциальных патогенов: они попадали в воздух из организмов пациентов, и за окном их почти не было. Пациенты попросту варились в собственном микробном соку! И ведь исправить это проще простого: нужно всего лишь открыть окно.


Перевод: Полина Иноземцева. Редактор: Виктор Ковылин.

Убедительная просьба не копипастить этот текст в соцсети или куда-либо еще. Он является результатом большой работы, единственной наградой за которую служат визиты читателей на наш сайт. Пожалуйста, не отнимайте ее у нас. Если вы хотите поделиться информацией с вашими друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. И конечно, будем очень признательны за финансовую поддержку нашей инициативы: в настоящий момент этот текст поддержали 2 человека (спасибо, Анастасия и Вера!).

Это наш третий перевод из книги Эда Йонга «Я вмещаю множества: микробы внутри нас и грандиозный взгляд на жизнь». Первые два можно найти здесь и тут. Приятного вам чтения!

745472_dfb8a67d6f5c491db5084a7e986a5659

 

Вас также могут заинтересовать статьи:
Темная сторона дельфина
Десятикратное превосходство микробов в человеке развеяно
Нейроны одиночества и их эволюционное значение