Страница 9 из 20
Приют для бактерий: слепая кишка
Иногда процесс транспортировки нарушается. Если в случае поноса она проходит слишком быстро, экосистеме требуется некоторое время, чтобы снова полностью восстановиться после этого. Если она длится слишком долго, бактерии могут размножаться в чрезмерном количестве.
Избыток питательных веществ также может сильно ускорить рост микробов, что, в свою очередь, может привести к болезням. Так иногда происходит со жвачными животными, если они получают слишком много концентрированного и слишком мало волокнистого корма. Крахмал из злаков может, например, приводить к тому, что молочнокислые бактерии размножаются подобно взрыву и своими кислыми продуктами обмена меняют среду в пищеварительном тракте. Такой ацидоз может быть смертельно опасным для крупного рогатого скота. Существуют рассуждения о том, что у человека слишком большое количество сахара также может вызывать чрезмерный рост бактерий. Это звучит правдоподобно, хотя и необходимо учитывать, что наибольшая часть сахара усваивается быстро в тонком кишечнике, до того как большие бактериальные массы в толстом кишечнике вступят с ним в контакт.
С каждым сантиметром по мере углубления в тонкий кишечник сквозь тощую и подвздошную кишку плотность населения возрастает. Здесь проживают до ста миллионов обитателей на миллилитр, и это не жизнь, а рай. В наличии имеется достаточное количество еды, а конкуренция не так велика. То, с чем не могут справиться человеческие энзимы, бактерии расщепляют. В качестве вознаграждения за полный пансион они производят полезные вещества, например витамин B12, которые вместе с другими питательными веществами и минералами усваиваются клетками кишечника. Даже если бы бактерии здесь не жили, кишечник был бы в состоянии усваивать многие ценные вещества из пищи: жиры, протеины, соль, витамины и простые углеводы, в частности сахар. Для увеличения поверхности всасывания кишечник имеет в своем распоряжении выросты, так называемые ворсинки. Если бы мы расправили их, то смогли бы покрыть почти полностью теннисный корт и тем самым по размеру был бы приблизительно в сто раз больше, чем поверхность нашей кожи.
Учитывая трудность работы кишечника, неудивительно, что его клетки относятся к тем, которые обновляются быстрее всего. Их средняя продолжительность жизни составляет всего полтора дня.
В месте перехода в толстую кишку бактерии проходят мимо слепой кишки с ее червеобразным отростком. Если он воспаляется, возникает опасность, и в этом случае ему здесь не место. Обыкновенно он считается излишним рудиментом эволюции, который создает только проблемы и может быть устранен без риска. Однако также существует теория о том, что он является своего рода резервуаром{28}. В соответствии с ней он предоставляет микробам надежное убежище, в котором они наиболее защищены от человеческой иммунной системы. Оттуда они могут вновь заселить кишечник после болезни.
Второй мозг
В толстой кишке скорость потока и турбулентность уменьшаются, а плотность населения возрастает. Толстая кишка считается самым плотно населенным местом на планете. Большинство ее обитателей может существовать только при отсутствии кислорода. Количество видов снующих здесь бактерий разнится, но обычно более тысячи{29}. При этом разнообразие относительно. Внутри сравнительно немногих родов и семейств обнаруживается очень много видов и штаммов, например бактерий Firmicutes и Bacteriodetes. Эти немногочисленные группы благодаря своим многочисленным вариантам в целом доминируют в кишечнике. При этом также немного ошибочно в случае с ними все-таки говорить о «видах», так как многие микробы, причисляемые к одному виду, несмотря на это, сильно отличаются друг от друга. Так, например, гипотетически существует несколько тысяч вариантов желудочной бактерии Helicobacter pylori, которые чаще всего обозначаются как штаммы.
Толстая кишка – это что-то вроде перерабатывающего цеха в пищеварительном тракте.
В толстой кишке оказывается вся пища, которую тело до сих пор не смогло использовать с помощью микробов или без. Бактерии, которые здесь живут, принимаются за неперевариваемый материал, хватают его столько, сколько могут. При этом они производят питательные вещества, которые важны для тела. Чем больше растительных веществ они получают, тем разнообразнее набор микробов в толстом кишечнике. Оставшаяся часть – неперевариваемые волокна, отмершие кишечные клетки, трупы бактерий и бактерии, которые были захвачены потоком, – покидает пищеварительный трубопровод через прямую кишку и анальное отверстие.
Окончание кишечника фактически также является единственной частью, которую мы можем контролировать намеренно. Так или иначе, это очень удобно, поскольку в ходе эволюции навык опорожняться не в любом месте и любое время, а только в том случае, когда представляется непосредственно благоприятная возможность, оказался эффективным.
Однако наибольшая часть кишечника действует в высшей степени автономно. Его мышечные слои, обеспечивающие необходимое движение, пронизаны таким большим количеством нервов, что нередко ученые также говорят о кишечном мозге. С помощью нервных путей и нейромедиаторов он действительно соединяется с центральным органом мышления в голове, но при этом многие решения также может принимать самостоятельно. Кишечный мозг является частью так называемой автономной нервной системы. И это комфортно в той же степени, что и возможность осознанного похода в туалет. Ведь иначе каждый человек был бы вынужден постоянно ломать себе голову над тем, настало ли подходящее время для того, чтобы передать желудочное содержимое в тонкий кишечник или продолжить понемногу транспортировать кашу по толстой кишке.
Порядок как основа жизни микробов
Человеческое тело в общем и целом поддерживает определенный порядок. Так же как и почти все живые существа в принципе, будь то морской конек у рифа, базилик на подоконнике или даже небольшая дрожжевая клетка. Все они упорядочены. Их сердце, хлоропласты, клеточные ядра – и все остальное от артериальной дуги до клеточной стенки – находятся в нужном месте. Во всех органах каждая ткань находится там, где и должна быть. Жизнь имеет склонность все делить по отделам. Порядок превыше всего.
Похоже, хаос царит только в кишечнике. Все течет, струится, кружится, булькает, хлюпает, иногда даже бурлит. Деятельность перистальтики мускулатуры кишечника состоит в том, чтобы поддерживать постоянное движение. Полный хаос. И все бактериальные клетки, покидающие тело при каждом серьезном посещении туалета, – под напором, несмотря на то что они все же якобы являются по большей части вполне полезными, тоже не производят впечатление хорошо рассортированного лотка разносчика. Наш бактериальный орган, очевидно, организован иначе, чем все остальное в мире живого. Такой себе кипящий «первичный бульон».
Возможно, все же стоит присмотреться к нему немного внимательнее.
Для сравнения посмотрим на то, что по крайней мере физически в нашем теле ближе всего соответствует кишечнику – другая система с более жидким содержанием: кровеносные сосуды. Все течет, струится, кружится, и при этом даже намного быстрее и под более высоким давлением. Вода, эритроциты, лейкоциты самых различных сортов, питательные вещества, минералы, нейромедиаторы, отходы – все это перекачивается сердцем.
О том, что там в этой дикой, красной, бурлящей буре все же не царит настоящий хаос, знает каждый. Именно там эритроциты поглощают кислород или углекислый газ и передают и то и другое туда, где они должны быть. Питательные вещества целенаправленно достигают тканей, где они используются, и там тоже не просто снова уносятся потоком. Отходы и яды в кратчайшие сроки доставляются и внедряются туда, где они могут быть утилизированы наилучшим образом, чаще всего в направлении печени и почек. Иммунные клетки с прицельной точностью находят поврежденное место на большом пальце ноги, чтобы бороться там с инфекцией посредством воспаления и бактериальной терапии[5]. Все состыковывается именно там, где необходимо. В большинстве случаев за это отвечают специальные структуры и молекулы, которые сигнализируют, где это происходит, или просто собирают то, что подлежит использованию в определенном месте.
28
Bollinger et al.: Biofilms in the large bowel suggest an apparent function of the human vermiform appendix. Journal of Theoretical Biology. Том 249. С. 826, 2007.
29
Dethlefsen et al.: The pervasive effects of an antibiotic on the human gut microbiota, as revealed by deep 16S rRNA sequencing. PLoS Biology. Том 6. С. Е280, 2008.
5
Вероятно, имелись в виду гидролитические ферменты, расщепляющие бактериальные клетки, или фагоцитарные реакции. – Прим. науч. ред.