Человеческий суперорганизм. Как микробиом изменил наши представления о здоровом образе жизни
Шрифт:
И неудивительно: ведь по мере того как на заре развития человечества менялось наше поведение и источники пищи, изменялся и наш микробиом. Австралийские ученые провели анализ ДНК микробиома ротовой полости людей на разных стадиях развития человеческой цивилизации, использовав в качестве лабораторного материала археологические находки древних зубов. Они обнаружили, что переход первобытных людей от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству был напрямую связан с изменением бактериальных сообществ в их ротовой полости. Наш микробиом как нельзя лучше соответствует нашему образу жизни – и так было испокон века.
Смелое утверждение, что человечество обязано своим непрерывным существованием микробам и без своих микробных партнеров перестанет эффективно функционировать и даже утратит здоровье, совсем не так крамольно, как может показаться на первый взгляд. Надежный
В 1967 г. Маргулис предположила, что древние бактерии имели столь критическое значение для функционирования наших собственных клеток, что последние начали поглощать их и включать в собственную структуру. Эндосимбиоз – это взаимовыгодное сосуществование двух организмов, относящихся к разным доменам жизни, при котором один из организмов обитает внутри другого. Люди, как и все другие млекопитающие, имеют клетки с ядром и относятся к домену эукариот (Eukaryota). Нашими клетками в буквальном смысле поедались одноклеточные организмы, относящиеся к домену бактерий, но не переваривались ими, а сохранялись вместе с их генами в своей цитоплазме как часть новых гибридных клеток. Такими «останками» древних бактерий являются митохондрии, находящиеся в каждой человеческой клетке за пределами ядра, где «живут» наши хромосомы и гены. Все клетки живых существ, имеющие ядро, имеют и митохондрии.
Клетки растений оснащены не только митохондриями, но хлоропластами – зелеными органеллами, осуществляющими фотосинтез, которые в незапамятные времена тоже, по-видимому, были бактериями. Как митохондрии, так и хлоропласты обеспечивают клетки энергией, но делают это совершенно иначе, нежели сами клетки. В результате вновь возникшие гибридные клетки обрели дополнительную жизнеспособность и приспособляемость.
Суть этой концепции изложена в книге «Обретение геномов» (Acquiring Genomes), написанной Линн Маргулис совместно со своим сыном Дорионом Саганом. Маргулис считала, что виды, установившие эндосимбиотические отношения с другими видами, прогрессировали в эволюционном отношении гораздо быстрее, чем «виды-одиночки». Это утверждение, очевидно, не могло прийтись по нраву сторонникам строгого дарвинизма, традиционно отстаивавших идею медленного, скучного эволюционного развития на основе мутаций. Но, в самом деле, зачем так долго ждать и надеяться на сомнительные мутации, когда можно выпросить, позаимствовать или попросту украсть полезный геном либо, на худой конец, некоторые полезные бактериальные гены? В конце концов, существуют убедительные свидетельства того, что живые существа нередко обмениваются своими генами. Результаты молекулярных исследований указывают и на то, что многие хромосомные гены эукариот, возможно, изначально возникли у архей и бактерий. Иными словами, люди – химеры. И похоже, некоторые функции, осуществляемые человеческим геномом, возникли еще у наших бактериальных прапрапредков.
Если учесть, что человеческое тело служит обиталищем мириадам микробов, и добавить к этому возможность горизонтального переноса бактериальных генов млекопитающим (включая людей), становится понятным, какой впечатляющей системой является наш суперорганизм. Человек – такой же холобионт, как и коралловый риф с его фантастическим многообразием живых существ, совместная деятельность которых создает нечто неизмеримо большее, чем просто сумма составляющих его компонентов.
Что нас может убить?
Мои обязанности как исследователя-токсиколога, занимающегося изучением иммунной системы, директора проводимой в Корнеллском университете токсикологической программы и ведущего сотрудника корнеллского Центра охраны окружающей среды требовали от меня серьезных размышлений над вопросами, связанными с оценкой безопасности людей. Я думал не только о системе здравоохранения – ее истории, современном положении и будущем развитии, но и о безопасности среды, в которой
То, что мы считаем безопасным, безопасно ровно настолько, насколько совершенны наши методы, используемые для оценки безопасности. Хотя теория и практика токсикологии спасли несметное число человеческих жизней и за несколько столетий, истекших со времен подневольных «дегустаторов» потенциально отравленной пищи, значительно эволюционировали, дело не обошлось без многочисленных исторических «накладок». Фактически история этой науки полна неприятных сюрпризов, которые и породили твердое убеждение, будто нас может сгубить всё, что нам пока толком не знакомо.
Принято считать, что посуда из свинцово-оловянного сплава и свинцовое стекло ускорили падение Римской империи. По свидетельству шотландского врача и химика XVIII столетия Уильяма Каллена, в Средние века мышьяк считался едва ли не традиционным средством для совершения политических убийств. К этому яду частенько прибегало семейство Борджа; от отравления мышьяком, вероятно, умер Наполеон Бонапарт. К неожиданным последствиям нередко приводило и промышленное использование ртути. Английское выражение «безумен как шляпник», породившее одиозного персонажа сказки «Алиса в Стране чудес» и суперзлодея из комиксов про Бэтмена, связано с психическими расстройствами, возникавшими у шляпных мастеров вследствие вдыхания паров ртути при выделке тонкого плотного войлока – фетра. Непредвиденным рискам подвергались и другие ремесленники. Когда в XIX в. в Лондоне, Бирмингеме, Эдинбурге и других британских городах стала приобретать популярность технология гальванического серебрения изделий, многие ювелиры отправились в сумасшедшие дома или просто в могилу.
Мышьяк фигурирует в качестве орудия массовых убийств в комедии с участием Кэри Гранта «Мышьяк и старые кружева», поставленной в США в 1944 г. по написанной несколькими годами ранее одноименной пьесе Джозефа Кесселринга. А в литературе и романтических операх XIX в. нередко фигурируют более экзотические токсины, в том числе и яды, полученные из тропических растений. Так, например, главная героиня последней оперы Дж. Мейербера «Африканка» вдыхает ядовитый аромат цветов манцинеллового дерева (манцинеллы), млечный сок которого богат самыми разнообразными токсинами. Другое ядовитое дерево, приобретшее зловещую литературную славу, – анчар, произрастающий в некоторых регионах Юго-Восточной Азии. Содержащиеся в нем токсины вызывают нарушение сердечной деятельности. Но, для того чтобы эти соединения приобрели силу смертельного яда, подстегнувшего творческое вдохновение деда Чарлза Дарвина, Эразма Дарвина, русского поэта Александра Пушкина и других, их концентрацию необходимо увеличить с помощью перегонки млечного сока дерева.
В бытность директором токсикологической программы мне иногда приходилось писать краткие аннотации на статьи, публиковавшиеся в научном разделе газеты New York Times и посвященные различным аспектам здравоохранения и токсикологии. Спектр затрагиваемых в них вопросов был очень широк – от «Какие продукты можно сочетать с голубыми плесневыми сырами, чтобы не умереть?» до вопросов, связанных с токсичностью косточек некоторых фруктов (например, абрикосов). Дело в том, что в косточках содержится вещество амигдалин, которое при воздействии желудочной кислоты образует ядовитый цианид. Тогда мне и в голову не могло прийти, что публикация этой статьи в конце концов приведет к выявлению некоего импортируемого пищевого продукта, буквально начиненного амигдалином, который долгие годы подвергал опасности здоровье жителей Манхэттена.