Вони невидимі. Вони всюди. І вони заправляють всім. Вдихніть. Відчуйте, як повітря проходить через ніздрі. Ваша діафрагма скорочується, проштовхуючи його глибше в груди. Кисень наповнює альвеоли легенів і направляється в капіляри, які постачають їм кожну клітинку вашого тіла, - ви живі.
І зроблений вами вдих теж живий. Коли ми дихаємо, ніздрі затягують мільйони невидимих частинок пилу: мінеральні частинки, пилок, водяні крапельки з моря, вулканічний попіл, спори рослин. На них, у свою чергу, живе безліч бактерій і вірусів. Деякі їх види можуть викликати алергію або астму. Набагато рідше ми вдихаємо патогени - збудники хвороб, таких як атипова пневмонія, туберкульоз або грип.
За останні 15 років я провів багато часу, засовуючи ватні палички в людські носи, свинячі п'ятачки, пташині дзьоби і шнобели приматів у пошуках шкідливих мікроорганізмів, поки вони не викликали чергову нещадну пандемію. У підсумку я став сприймати повітря скоріше як переносник небезпечних захворювань, ніж як засіб підтримки життя. Втім, ви можете зітхнути з полегшенням: більшість мікробів - летучі, але не шкідливі, а деякі навіть корисні. Просто ми поки знаємо про них дуже мало.
Про бактеріях, які складають значну частину живих істот, стало відомо лише 350 років тому, коли Антоні ван Левенгук почав роздивлятися в свої мікроскопи проби води із ставка і мазків слини. Віруси - за розмірами значно менше бактерій, але куди численнішими, ніж всі інші білкові форми, разом узяті, - були відкриті трохи більше століття тому, коли люди вже роз'їжджали в автомобілях і дивилися кіно. Знадобилося ще близько століття, щоб ми усвідомили, наскільки мікроби всюдисущі - їх можна знайти навіть у хмарах і в надрах.
І ми поки тільки рухаємося до розуміння того, що вони необхідні для здоров'я людей і планети. Ми пишаємося тим, що досліджували практично кожен куточок Землі, але за нашим світом стоїть невидимий світ мікробів, який визначає дуже і дуже багато чого.
Наше невігластво в усьому, що стосується мікробів, довгий час пояснювалося нездатністю вчених вирощувати більшість мікроорганізмів в лабораторії. Віднедавна методи порівняння послідовностей ДНК дозволяють вивчати цілі співтовариства прямо в природному середовищі, позбавляючи від необхідності культивувати бактерії в чашці Петрі. Так, в 2006 році вчені з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі оголосили : зразки повітря, взяті в Сан- Антоніо і Остіні штату Техас, містили щонайменше 1800 різних видів бактерій, що за різноманітністю мешканців порівняти з повітрям і грунтом. Серед них були мікроби з луків, водоочисних станцій, гарячих джерел, людських ясен, а також на диво багато бактерій, що живуть в порохнявіпій фарбі.
Деякі з виявлених в повітрі мікробів подолали величезні відстані : пил з пустель Китаю летить через Тихий океан до Північної Америки і далі на захід - в Європу, практично огинаючи всю земну кулю. Пилові хмари приносять бактерії і віруси з грунтів, над якими вони утворилися, а також інших мікробів, зниклі з димом багать і з морським туманом. Зробіть вдих - і ви спробуєте весь світ.
У верхніх шарах атмосфери - на висоті до 36 кілометрів над поверхнею Землі - теж мешкають мікроби. Вважаю, вони могли б забратися і вище, хоча навряд чи довго протягнули б без вологи та поживних речовин. Трохи нижче ці істоти не тільки виживають, але і процвітають. Є свідчення того, що, незважаючи на високий рівень ультрафіолетового випромінювання, що вбиває більшість бактерій, деякі з них розвиваються і, ймовірно, навіть розмножуються всередині хмар. Вони беруть участь і у формуванні сніжинок, які потребують затравки - маленької частинці, навколо якої починається кристалізація. У 2008 році Брент Крайстнер з Університету штату Луїзіани і його колеги показали, що найкраща приманка для снігу - мікроорганізми. Так що і сніг практично живий.
Мікроби не просто населяють повітря, вони його створили - принаймні, ту частину, від якої ми більшою мірою залежимо. Коли на Землі зародилося життя, кисню в атмосфері майже не було. Цей газ - побічний продукт фотосинтезу, який ціанобактерії винайшли більше 3 мільярдів років тому. Вони безпосередньо відповідають за половину всього кисню, що виділяється на Землі за рік, і побічно впливають на отримання більшої частини решти, оскільки понад мільярд років тому стародавні форми ціанобактерій потрапили в клітини, які пізніше еволюціонують в рослини. Усередині предків рослин вони перетворилися на хлоропласти - фотосинтетичні реактори рослинних клітин, що виробляють кисень.
Але повернемося до носа. Пам'ятайте мікробів, яких ви ненароком вдихнули? Це просто відвідувачі. У ваших носових порожнинах притулилося безліч постояльців. Більшість бактерій в ніздрях людини відноситься до однієї з трьох груп - коринебактерії, пропионово - кислі бактерії і стафілококи. Це одне з багатьох співтовариств, складових мікробіоту людини, куди входять бактерії та інші організми, що мешкають на шкірі, яснах, зубах, в сечостатевих шляхах і особливо в кишечнику.
В цілому мікробів в нашому тілі в 10 разів більше, ніж власних клітин, а їх маса може досягати 1350 грамів, приблизно як мозок у дорослої людини. Таким чином, кожен з нас - це одночасно і організм, і густонаселена екосистема, в різних районах якій живуть види, що відрізняються один від одного як тварини джунглів і пустелі. Навіть мікроби, що живуть в пародонтальних кишенях, дуже різноманітні. Як каже Девід Релман зі Стенфордського університету, «кожен наш зуб - ніби острів чи скеля в приливній зоні».
Більшість мікроскопічних мешканців нашого тіла або корисні, або поводяться як ненав'язливі нахлібники. Вони допомагають нам перетравлювати їжу і всмоктувати живильні речовини, а також навчають нашу імунну систему боротися із заразними мікробами. Вони виробляють життєво необхідні вітаміни та протизапальні білки, які наші власні гени синтезувати нездатні. Бактерії, що живуть на шкірі, виділяють щось на зразок природного зволожувача, оберігаючи шкірний покрив від тріщин, через які патогени можуть проникнути всередину.
Вперше ми зустрічаємося зі своїми мікроскопічними співмешканцями, покидаючи піхву матері, склад бактерій якого різко змінюється під час вагітності. Наприклад, лактобацили, які зазвичай живуть в кишечнику і допомагають нам засвоювати молоко, стають в піхві значно чисельніша - ймовірно, для того щоб згодом допомогти немовляті засвоювати грудне молоко.
Але є в нашому тілі й підступні квартиранти. Так, в ніздрях приблизно у третини людей мешкає золотистий стафілокок - бактерія, яка зазвичай нешкідлива, але таїть загрозу. Як правило, суперники з місцевого співтовариства бактерій тримають стафілокок під контролем, проте він може стати небезпечним, особливо якщо потрапить в інше середовище. На шкірі стафілокок здатний викликати будь-яку неприємність, від дрібного прищика до загрозливого життя зараження. За певних умов бактерії утворюють плівкові колонії і, діючи єдиним фронтом, вторгаються в нові тканини і легко заражають внутрішньовенні катетери та інший медичний інструментарій. Що вийшов з-під контролю стафілокок може викликати смертельні хвороби, такі як інфекційно -токсичний шок і некротизуючий фасциит.
Подібні колонії небезпечні через стійкості до антибіотиків, цьому чуду медицини, яке з середини минулого століття врятувало мільйони життів. Однак чим більше ми дізнаємося про свої мікробіоти, тим краще розуміємо, як просто корисним мікробам потрапити на лінію вогню між антибіотиком і його мішенню. Від 10 до 40 відсотків дітей, яким дають антибіотики широкого спектру дії, починають страждати від проносу, бо препарат дратує мікробіоту кишечника. Якщо з дитинства постійно використовувати антибіотики, то з часом їх ефект може накопичуватися. Давно відомо, що шлункова бактерія хелікобактер у деяких людей викликає виразку, але у більшості виконує корисну роботу, регулюючи імунну систему шлунка.
Мікробіолог Мартін блейзери з Нью- Йоркського університету, десятиліттями вивчав хелікобактер, зазначає, що цей мікроб все рідше зустрічається у дорослих - ймовірно, через багаторазового прийому високих доз антибіотиків у дитинстві. Він вважає, що почастішання випадків захворювання астмою серед американської молоді можуть бути пов'язані із зникненням цих бактерій.
Так, може, варто виписати дітям- астматикам по здоровій дозі хелікобактеру? Проблема, на жаль, набагато складніше. Все більше дізнаючись про роль мікробів і про їх складні стосунки між собою, вчені починають сприймати мікробіоту так само, як екологи вже давно бачать екосистему, наприклад тайговий ліс : це не набір видів, а динамічна середа, яку визначає безліч взаємодій між її складовими. Тому застосовувати антибіотики потрібно обережно, а нові препарати повинні не просто тимчасово збільшувати чисельність тих чи інших мікробів, але підтримувати всю популяцію, покращуючи здоров'я людини. Кетрін Лемона, дослідник мікробіоти з Інституту Форсайта в Кембриджі, Массачусетс, і лікар -консультант в Бостонської дитячої лікарні, каже: «Ми знаємо, як потривожити співтовариство, але нам потрібно навчитися знову повертати його в здоровий стан ».
Така перспектива наших відносин з мікробами - коли їх вважають попутниками, яких потрібно пестити і леліяти заради нашого ж блага, - дуже далека від моєї рутинної роботи. Я сприймаю мікробів інакше - це вбивці, яких потрібно винищити, поки вони не поширилися. Звичайно, обидві точки зору обгрунтовані, і втрачати пильність не слід. Але, продовжуючи досліджувати мікросвіт, ми повинні стримати свій страх перед невидимими істотами навколо та всередині нас і поважати те, що ми про них дізнаємося, а також інтерес до того, що ще належить відкрити.
