Страница 3 из 3
Наши результаты подтвердили существование своего рода “линии Уоллеса”, но мы обнаружили нечто куда более удивительное: каждый палец и соответствующая ему клавиша характеризовались примерно одинаковым микробным сообществом. Мы также смогли по микробному профилю ладони с точностью до 90 % определить хозяев компьютерной мыши[7]. Микробное сообщество на вашей руке сильно отличается от аналогичных сообществ других людей (по разнообразию видов – в среднем на 85 %), что означает, что у каждого из нас, помимо обычных, есть еще и микробные отпечатки пальцев.
Мы пошли дальше и провели эксперименты, чтобы узнать, сколько раз нужно коснуться предмета, чтобы оставить отчетливый микробный след. Это исследование еще слишком неполное, чтобы использовать его результаты в суде. Но на телевидении приняты, скажем так, более упрощенные стандарты доказательств, поэтому вскоре после того, как мы опубликовали статью на эту тему, был показан очередной эпизод сериала “Место преступления: Майами”, где сюжет строился на судебно-медицинской экспертизе микробного отпечатка[8].
Тем временем криминалист-микробиолог Дэвид Картер перебрался из Небраски на Гавайи, чтобы устроить там “заповедник тел”. “Что это такое?” – спросите вы Перед криминалистами часто встает задача определить, как давно наступила смерть человека, труп которого они исследуют. В “заповеднике” Картера пожертвованные родственниками и различными институтами тела умерших хранятся в различных условиях[9], и ученые постоянно анализируют скорость их разложения. При этом наблюдается поразительная преемственность микробных сообществ. Так же как на голой скале вначале появляются колонии лишайников, затем, последовательно, мхи, травы, сорняки, кустарники и, наконец, деревья, процесс распада также идет в определенном порядке.
Джессика Меткалф, постдокторант в моей лаборатории в Университете Колорадо в Боулдере, устроила свой собственный “заповедник тел” в миниатюре, использовав сорок мертвых мышей (они умерли в процессе других экспериментов по созданию препаратов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний и рака). Джессика обнаружила, что может правильно определить время смерти с точностью до трех дней. Это примерно такая же погрешность, как и в применяемом в настоящее время методе с использованием насекомых[10]. Зачем же тогда нужен микробиологический метод?
Ответ: насекомые еще должны найти мертвое тело, в то время как микроорганизмы всегда тут как тут, а это может оказаться полезным в тех случаях, когда на месте преступления отсутствуют насекомые.
Следующим пунктом нашей экскурсии по телу будет нос. В ноздрях человека живут вполне определенные виды микробов, в том числе стафилококк золотистый (Staphylococcus aureus), который вызывает стафилококковые инфекции в больницах. Таким образом, здоровые люди, судя по всему, часто являются “домом” для опасных микробов. Мы считаем, что в данном случае объяснение может быть таким: другие бактерии, живущие у нас в носу, не дают золотистому стафилококку взять верх, точнее, захватить нос. Еще одно интересное наблюдение: окружающая среда сильно влияет на то, какие виды микроорганизмов поселяются у нас в носу. У детей с более разнообразным микробным населением носа, например у живущих в сельской местности, рядом с животными, в будущем меньше вероятность заболеть астмой и аллергией[11]. Получается, что повозиться в грязи иногда полезно.
Спускаясь ниже, в легкие, мы обычно обнаруживаем только мертвые бактерии[12]. Внутренняя поверхность легких, к которой есть доступ воздуха, содержит целый коктейль антимикробных пептидов: крошечных белков, которые мгновенно убивают попадающие туда бактерии. Однако в легких больных муковисцидозом или вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) иногда обнаруживаются опасные микроорганизмы, которые вносят вклад в развитие пульмонологических заболеваний[13].
Ученые до сих пор спорят о том, имеется ли в горле у каждого из нас отдельное сообщество микробов, или там присутствуют только те микробы, которые поступают изо рта[14]. Однако уже известно, что микробы из горла курильщиков отличаются от микробов некурящих людей, что, вероятно, говорит о том, что курение вредно не только для нас самих, но и для обитающих внутри нас существ[15].
Скорее всего, вам приходилось слышать только о вредных бактериях ротовой полости – тех, которые вызывают заболевания десен и зубов. Одна из них, стрептококк мутанс (Streptococcus mutans), – та самая тварь, которая разрушает наши зубы. Появилась она, по-видимому, в связи с развитием земледелия[16], когда рацион наших предков резко обогатился углеводами, особенно сахарами.
Так же как и невольно одомашненные нами и питающиеся нашими отбросами крысы, некоторые бактерии приучились жить в наших телах. К счастью, большинство из “одомашненных” бактерий полезны – они формируют биопленку, которая не пропускает “плохие” бактерии. Микробы ротовой полости могут даже помогать регулировать кровяное давление, расслабляя артерии при помощи выделяемого ими оксида азота (родственника закиси азота, с которым вы сталкивались, сидя в стоматологическом кресле).
Другой вид, палочка Плаута (Fusobacterium nucleatum), как правило, присутствует во рту здорового человека, однако может и способствовать развитию пародонтоза[17]. F. nucleatum представляет интерес, потому что этих бактерий находят внутри опухолей толстого кишечника[18], но мы пока не знаем, причина это или следствие: то ли F. nucleatum вызывает рак, то ли это просто реакция на условия, в которых развивается опухоль.
Микробное население рта также весьма разнообразно. Даже разные стороны одного и того же зуба могут быть заселены разными микробными сообществами, в зависимости от множества факторов, включая доступ кислорода и особенности жевания.
В желудке, где среда почти такая же кислая, как в автомобильном аккумуляторе, могут выжить лишь немногие виды организмов, но они играют огромную роль. Одна из этих бактерий, хеликобактер пилори (Helicobacter pylori, H. pylori), сосуществует с человеком уже так давно, что, изучая ее штаммы у представителей разных наций, можно узнать, какие народы находятся в родстве друг с другом и с кем они контактировали в процессе миграции[19].
H. pylori играет ключевую роль в возникновении язв желудка и тонкого кишечника, когда в результате разрушения слизистой оболочки желудочный сок начинает разъедать ткани. Первые симптомы включают дурной запах изо рта и жгучую боль в желудке, в дальнейшем развивается тошнота и кровотечение. Долгие годы врачи считали причиной язвы стресс и неправильное питание и рекомендовали пациентам отдых, покой, исключение острой пищи, алкоголя и кофе, прописывали молоко и антациды. Больные испытывали облегчение, но редко выздоравливали полностью.
В 1980-х годах австралийские врачи Барри Маршалл и Дж. Робин Уоррен показали, что в большинстве случаев язву вызывает бактерия H. pylori, поэтому лечение должно включать антибиотики или антибактериальные препараты, например содержащие висмут. Маршалл был настолько убежден в своей правоте, что лично выпил культуру H. pylori – и заработал гастрит (который быстро вылечил) и Нобелевскую премию (которую разделил с Уорреном).
7
N. Fierer et al., “Forensic Identification Using Skin Bacterial Communities,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, no. 14 (April 6, 2010): 6477–81.
8
“Место преступления: Майами”: “CSI: Miami Season 9,” Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_CSI:_Miami_episodes#Season_9:_2010.E2.80.932011.
9
Для очень познавательного и развлекательного введения в “сад нашего тела” см.: Mary Roach, Stiff: The Curious Lives of Human Cadavers. New York: W. W. Norton, 2004.
10
Meagan B. Gallagher, Sonia Sandhu, and Robert Kimsey, “Variation in Developmental Time for Geographically Distinct Populations of the Common Green Bottle Fly, Lucilia sericata (Meigen),” Journal of Forensic Sciences 55, no. 2 (March 2010): 438–42.
11
O. S. Von Ehrenstein et al., “Reduced Risk of Hay Fever and Asthma Among Children of Farmers,” Clinical and Experimental Allergy: Journal of the British Society for Allergy and Clinical Immunology 30, no. 2 (February 2000): 187–93; E. von Mutius and D. Vercelli, “Farm Living: Effects on Childhood Asthma and Allergy,” Nature Reviews Immunology 10, no. 12 (December 2010): 861–68.
12
E. S. Charlson et al., “Assessing Bacterial Populations in the Lung by Replicate Analysis of Samples from the Upper and Lower Respiratory Tracts,” PloS One 7, no. 9 (2012): e42786; E. S. Charlson et al., “Topographical Continuity of Bacterial Populations in the Healthy Human Respiratory Tract,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 184, no. 8 (October 15, 2011): 957–63.
13
J. K. Harris et al., “Molecular Identification of Bacteria in Bronchoalveolar Lavage Fluid from Children with Cystic Fibrosis,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 51 (December 18, 2007): 20529–33.
14
E. S. Charlson et al., “Topographical Continuity of Bacterial Populations in the Healthy Human Respiratory Tract,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 184, no. 8 (October 15, 2011): 957–63.
15
A. Morris et al., “Comparison of the Respiratory Microbiome in Healthy Nonsmokers and Smokers,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 187, no. 10 (May 15, 2013): 1067–75.
16
O. E. Cornejo et al., “Evolutionary and Population Genomics of the Cavity Causing Bacteria Streptococcus Mutans,” Molecular Biology and Evolution 30, no. 4 (April 2013): 881–93.
17
J. Slots, “The Predominant Cultivable Microflora of Advanced Periodontitis,” Scandinavian Journal of Dental Research 85, no. 2 (January/February 1977): 114–21.
18
M. Castellarin et al., “Fusobacterium Nucleatum Infection Is Prevalent in Human Colorectal Carcinoma,” Genome Research 22, no. 2 (February 2012): 299–306; M. R. Rubinstein et al., “Fusobacterium Nucleatum Promotes Colorectal Carcinogenesis by Modulating E-Cadherin/BetaCatenin Signaling via Its FadA Adhesin,” Cell Host & Microbe 14, no. 2 (August 14, 2013): 195–206; A. D. Kostic et al., “Fusobacterium Nucleatum Potentiates Intestinal Tumorigenesis and Modulates the Tumor-Immune Microenvironment,” Cell Host & Microbe 14 (2013): 207–15; R. L. Warren et al., “Co-occurrence of Anaerobic Bacteria in Colorectal Carcinomas,” Microbiome 1, no. 1 (May 15, 2013): 16; L. Flanagan et al., “Fusobacterium Nucleatum Associates with Stages of Colorectal Neoplasia Development, Colorectal Cancer and Disease Outcome,” European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases: Official Publication of the European Society of Clinical Microbiology 33, no. 8 (August 2014): 1381–90.
19
D. Falush et al., “Traces of Human Migrations in Helicobacter Pylori Populations,” Science 299, no. 5612 (March 7, 2003): 1582–85.
Конец ознакомительного фрагмента. Полная версия книги есть на сайте ЛитРес.