Страница 5 из 11
В настоящий момент критически важная для будущих родителей и работников здравоохранения информация в основном сокрыта в объемных научных документах, доступных лишь ученым. Наша задача – распространить эту информацию среди всех заинтересованных лиц.
Мы бы очень хотели обладать всей полнотой информации из этой книги восемь лет назад, когда родилась наша дочь, и быть в состоянии тогда принять осознанное решение. Мы не можем изменить прошлое, но с помощью своей книги мы надеемся изменить будущее, и мы готовы поделиться теми бесценными знаниями, что приобрели за время своего путешествия.
В последней главе книги содержится громкий призыв к действию. Мы хотим сделать все, что в наших силах, для защиты будущих поколений. Мы надеемся, что, прочитав книгу, вы услышите наш призыв и захотите присоединиться к нам в нашем стремлении изменить мир к лучшему. Вместе мы способны на это!
Тони Харман, Алекс Уэйкфорд
Познакомиться с авторами
Глава 1
Что такое микробиом человека?
История эволюции жизни
Мы хотим рассказать историю, которая начинается с рождения. Чтобы понимать, какое место занимает рождение в летописи всей жизни, необходимо обратиться в прошлое, ко времени зарождения жизни на Земле.
Четыре с половиной миллиарда лет назад появилась планета Земля. В течение следующих полумиллиарда лет метеориты непрерывно бомбардировали новую планету. После окончания метеоритного обстрела поверхность планеты начала постепенно охлаждаться и стабилизироваться. Сформировалась земная кора, создав горячий скалистый рельеф, первые твердые породы Земли. Планета продолжала охлаждаться, образовались облака, производившие большие объемы дождевой воды, которая впоследствии стала океанами. Начала формироваться суша, и примерно в это же время появилась жизнь.
Около трех с половиной миллиардов лет назад в крайне токсичных условиях окружающей среды появились первые одноклеточные микроорганизмы. Эти живые микробы, например бактерии, не просто выживали, но процветали. С тех самых пор бактерии успешно от края до края колонизируют нашу планету. Образцы бактерий находят на вершинах самых высоких гор, на дне самых глубоких океанов и даже высоко в атмосфере.
По-видимому, первоначально возникли простые бактериальные клетки, вскоре после этого (или даже до того) на сцене появились другие одноклеточные организмы, археи. Бактерии и археи – прокариоты, похожие друг на друга одноклеточные создания, имеющие мембрану и клеточную стенку, но не содержащие истинного ядра. Возможно, они эволюционировали от одного и того же предшественника. Однако генетически они отличаются друг от друга. Наряду с бактериями и археями есть третья группа – эукариоты. Практически все живые организмы, окружающие нас сегодня, от растений до всех животных, относятся к этой категории. Эукариотические клетки имеют более сложное строение по сравнению с прокариотическими: у них есть ядро и энергетические центры – митохондрии.
В этой точке истории эволюции начали происходить интересные вещи, в частности, живые организмы начали становиться крупнее, их можно было увидеть невооруженным глазом. Около шестисот миллионов лет назад произошли резкие изменения: сначала появились простейшие, многоклеточные, затем рыбы, протоамфибии; тогда же сформировались и высшие растения. Четыреста миллионов лет назад случился еще один скачок, ознаменовавший возникновение насекомых и земноводных; в растительном мире – покрытосеменных. Рептилии появились около трехсот миллионов лет назад, а млекопитающие – через сто миллионов лет после этого. Затем возникли птицы, и лишь шестьдесят миллионов лет назад сформировались приматы. Виду Homo sapiens (человек разумный) только около пятидесяти тысяч лет. Другими словами, человеческая история занимает 0,004 % истории нашей планеты.
Какова роль бактерий в эволюции?
На протяжении всех этапов развития жизни – от микробов до появления вида Homo sapiens – на Земле всегда присутствовали бактерии. За миллиарды, миллионы, тысячи и сотни лет бактерии стали частью всех других форм жизни.
Другими словами, издавна все виды живых существ плотно взаимодействовали с бактериями, сливались с ними для образования новых форм жизни. То же относится и к людям. Мы в процессе эволюции сблизились с бактериями до такой степени, что они стали ощутимо присутствовать в наших телах и даже в наших клетках. Если проникнуть в клетку (или органеллу клетки) любого животного или растения, то там мы повстречаем бактерии.
По словам микробиолога доктора Марии Домингез Белло из университета Нью-Йорка, «наши собственные клетки действительно представляют собой объединение бактерий и других предшествующих клеток. В наших клетках присутствуют бактериальные компоненты, а именно митохондрии – это бывшие бактерии, которые проникли в другие клетки».
Получается, что митохондрии (элементы каждой клетки человека) – это потомки бактерий. Каждую митохондрию можно назвать прапраправнучкой отдельно существующей бактерии. Когда-то одна из таких свободно живущих бактерий слилась или была поглощена другой клеткой. Такая клетка получила преимущество, так как самостоятельная бактерия стала митохондрией, органеллой, производящей столь необходимую энергию. Митохондрия также извлекла пользу из нового положения, оказавшись в защищенном, богатом питательными веществами доме. Однако бактерии живут не только в заточении человеческих клеток. Триллионы бактерий живут вне клеток, заполняя, покрывая и окружая все наше тело.
То есть наши тела состоят не только из человеческих клеток. Они также полны бактерий. Фактически тело человека – это сложная экосистема, где клетки и микроорганизмы сосуществуют рядом друг с другом. Можно сказать, мы все частично люди, а частично – бактерии. Как говорит доктор Домингез Белло, «когда мы приходим к этому пониманию, каждый индивид начинает восприниматься нами как составная композиция. Мы по большому счету – ходячая экосистема».
Что представляет собой микробиом человека?
Будучи директором программы «Микробиом человека» в университете Нью-Йорка и автором книги «Плохие бактерии, хорошие бактерии» (Missing Microbes), доктор Мартин Блейзер является одним из основных специалистов по микробиому человека в мире. Он описывает микробиом как «все организмы, живущие в теле человека: бактерии, грибы, вирусы и так далее. Это организмы, живущие внутри и на поверхности нашего организма, для них он является домом».
До недавнего времени считалось, что в теле человека живет около ста триллионов бактерий, а клеток человеческого тела десять триллионов. То есть соотношение между микробами и клетками составляет 10:1; ученые говорили, что человек на 90 % состоит из микробов и лишь на 1 % – из человеческих клеток. Общую массу всех бактерий оценивали всего в один килограмм, что примерно равнозначно весу мозга.
Недавно ученые пересмотрели расчеты. Стало известно, что усредненные цифры не работают, так как соотношение бактерий и клеток зависит от размера человека и даже, возможно, от того, что человек только что съел [8]. Соотношение может быть и 100:1 (в 100 раз больше микробов, чем клеток), и 1:1 (равное количество бактерий и клеток). Но какой бы ни была точная пропорция, бактерий в теле каждого из нас предостаточно!
На этом история не заканчивается: тысячи различных видов бактерий, живущих снаружи и внутри нас, вместе несут весомую часть генетического материала.
Напомним, что в организме человека содержится от 20 до 25 тысяч генов, совокупность этих генов известна как геном человека, он заключает в себе все программы роста и развития человеческого организма.