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

Об этих правилах часто забывают. Нас устраивают рассказы про борьбу добра со злом, где сразу ясно, кто герой, а кто злодей. За последние несколько лет популярный ранее лозунг «Смерть бактериям!» постепенно сменился на «Микроб мне друг, да здравствует микроб!», только вот вторая точка зрения столь же неверна, как и первая. Мы не можем взять и сказать, что вот этот микроб хороший, лишь потому, что он внутри нас живет. Об этом порой забывают даже ученые. Изменилось и значение самого термина «симбиоз»: у нейтрального прежде значения «сожительство» появились чудные позитивные оттенки, напоминающие о содружестве и гармоничном блаженстве. Увы, эволюция так не работает. Она далеко не всегда предпочтет взаимодействие, даже если оно выгодно всем, и нередко обременяет раздором даже самые слаженные отношения.

Эта печальная правда станет еще более явной, если мы ненадолго покинем мир микробов и взглянем на ребят покрупнее – например, на волоклюев. Эти птицы живут в Африке к югу от Сахары – там они находят себе жирафов и антилоп и выклевывают из их шкур клещей и разных кровососов. Но они также могут и открытые раны поклевать – а это замедляет процесс заживления и повышает риск попадания в рану инфекции. Пташки жаждут крови и утоляют эту жажду за счет крупных животных, а вот полезно оно для этих животных или нет – зависит от ситуации. Похожие процессы можно наблюдать у коралловых рифов – мелкая рыбка губан-чистильщик там заведует природным спа-салоном. Крупные рыбы приплывают туда, чтобы почистить чешуйки, и губан вытаскивает паразитов из их челюстей, жабр и других труднодоступных участков тела. Губанам – еда, клиентам – медицинские услуги. Однако иногда губаны мухлюют и начинают поедать кусочки слизи и здоровой ткани. Клиентам такой сервис не нравится, и они уплывают, да и другие губаны не погладят по головке коллег-обманщиков, отпугивающих потенциальных клиентов. Тем временем в Южной Америке муравьи защищают акацию от сорняков, вредителей и животных на выпасе. Акация взамен предоставляет муравьям сахарные вкусняшки и полые вздутия у основания шипов, в которых можно жить. На первый взгляд, у них абсолютно взаимовыгодные отношения. Вот только дерево добавляет в муравьиную пищу особый фермент, из-за которого муравьи теряют способность переваривать сахар, полученный из других источников. Оказывается, муравьи – не свободные вассалы, а эксплуатируемые рабы. Все это традиционные примеры кооперации, их можно найти в учебниках и документальных фильмах о дикой природе. И в каждом из них имеется привкус раздора, манипуляции и обмана[144].

«Нужно научиться разделять важное и гармоничное. Микробиом очень важен для нас, но это вовсе не значит, что он гармоничен», – утверждает эволюционный биолог Тоби Кирс[145]. Эффективное парт-нерство вполне можно считать использованием друг друга. «Оба партнера могут получать выгоду, но их отношениям все равно присуща некая напряженность. Симбиоз – это конфликт, который невозможно разрешить полностью».

Однако симбиотическими отношениями можно управлять и в какой-то мере их стабилизировать. В конце концов, воды вокруг Гавайев не населяют полчища темных моллюсков[146]. Среди множества видов насекомых, пораженных вольбахией, есть самцы. Иммунная система у меня работает вполне неплохо. У нас получилось построить стабильные отношения с микробами, сделать их верными партнерами, а не предателями. Мы придумали, как выбирать виды бактерий, которые будут в нас жить, и как держать их под контролем, чтобы они вели себя как мутуалисты, а не как патогены. Здесь, как и везде, чтобы добиться наилучших отношений, приходится потрудиться. Во всех важных преобразованиях в истории жизни – от одноклеточных организмов к многоклеточным, от отдельных особей к симбиотическим союзам – нужно было разобраться с одной и той же задачей: как преодолеть корыстные помыслы отдельных особей и создать группу, основанную на сотрудничестве?

Иными словами, как же мне вмещать мои множества?

Содержание наших множеств чем-то напоминает земледелие. Чтобы отметить границы своего огорода, мы ставим заборы и загородки. Чтобы питать растения, мы их удобряем. Мы выдергиваем сорняки и обрабатываем их химикатами. И огород мы устраиваем там, где для того, что мы выращиваем, имеются подходящие климат, почва и уровень освещения. К подобным мерам прибегают и животные, когда диктуют условия договора своим партнерам-микробам[147]. Разберем их по порядку.

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].