Человек как экосистема

Бактерии известны нам как микроскопические организмы, состоящие из одной клетки. Некоторые из них живут в горячих источниках Исландии, другие – на мокром носу пса. Одни синтезируют энергию из кислорода и «дышат» подобно людям. Другие погибают на открытом воздухе, и получают энергию не из кислорода, а из атомов металлов или кислот и специфически пахнут. Практически все запахи, которые исходят от человека, – это результат жизнедеятельности бактерий. И запах кожи любимого человека, и запах из пасти игривой соседской собаки – это все результат работы трудолюбивых бактерий. Мы с восхищением смотрим на хорошо сложенных серфингистов, но, когда мы чихаем, мы ни на минуту не задумываемся о том, какой серфинговый фестиваль в данный момент устраивает микрофлора в нашем носу. Когда мы потеем во время занятий спортом, это заметно, но никто не замечает бактерий, радующихся смене климата в наших кроссовках. Мы тайком съедаем маленький кусок торта и думаем, что это осталось незамеченным, но наш живот громко кричит: «То-о-о-о-орт!» Чтобы собрать все новости бактериального мира одного человека, потребовалась бы большая международная новостная служба. Представьте, мы уныло слоняемся, скучая, в течение дня, в то время как на нашей коже и внутри нас происходят удивительные вещи! В 1 г кала численность бактерий выше, чем численность населения нашей планеты. В нашем сознании постепенно укореняется мнение, что большинство бактерий в нашем организме не только безобидные, но и полезные. Несколько фактов уже имеют научное обоснование. Все представители микрофлоры кишечника в сумме весят до 2 кг, и численность микроорганизмов составляет около 100 миллиардов. Также известно, что сообщества микроорганизмов расщепляют непереваренные остатки нашей еды, чтобы снабжать наш организм энергией, синтезируют витамины, нейтрализуют яды и остатки медикаментов, тренируют нашу иммунную систему. Различные бактерии синтезируют различные вещества, такие как кислоты, газы, жиры. Известно также, что люди с разной группой крови имеют различные типы бактерий в кишечнике, а некоторые бактериальные сообщества способны вызывать понос. Обнаружены бактерии, которые могут быть причиной метаболических расстройств и ожирения. Единственное, что непонятно, – какое влияние оказывают уже известные факты на жизнедеятельность того или иного индивида. Результат активности бактерий, вызывающих диарею, всегда заметен. А замечаем ли мы результаты деятельности многих миллионов, миллиардов и триллионов других микроскопических существ в нашем организме? Насколько важен именно видовой состав населяющих нас бактерий? Есть мнение, что вес человека зависит от количества бактерий в организме. При ожирении, состояниях дефицита, заболеваниях нервной системы, депрессиях или хронических заболеваниях кишечника причина может крыться именно в нарушении видового баланса кишечной микрофлоры. Другими словами, изменение микрофлоры ведет к изменениям в организме. У кого-то более крепкие нервы, поскольку в его кишечнике большое количество бактерий, синтезирующих витамины группы В. Кто-то легче переносит случайно откушенный кусок заплесневелого хлеба или быстрее набирает вес, поскольку в его организме высокое содержание бактерий-«толстячков». Наука только начинает рассматривать человека как комплексную экосистему. Исследования в этой области пока еще на уровне начальной школы, поэтому зачастую вопросов имеется больше, чем ответов. Внутри и снаружи человеческого организма обитает более 100 трлн микроорганизмов. Их разнообразие поражает воображение. К такому выводу пришли ученые, составившие атлас бактерий. Специалисты Университета Колорадо в течение длительного времени работали над составлением атласа, в котором описывались микробы и бактерии, живущие в наших организмах. Авторы исследования отмечают, что составление атласа только начальный этап работы. Ученым предстоит узнать, какое значение имеют для человека те или иные бактерии, насколько состав микроорганизмов индивидуален для того или иного человека и меняется ли он с возрастом. Когда бактерии были еще не настолько хорошо изучены, их относили к миру растений. Отсюда термин «кишечная микрофлора». Но сама по себе формулировка «флора» некорректна, она скорее образна, поскольку у бактерий очень много общего с представителями мира растений с точки зрения разнообразия ареалов обитания, питания или способности синтезировать яды. С научной точки зрения правильнее будет назвать бактерии в организме человека микробиомом– сообществом мельчайших живых существ. В общем, можно сказать, что количество бактерий, населяющих кишечный тракт, увеличивается в направлении от верхних его отделов к нижним. Толстый кишечник и прямая кишка наиболее густо населены. Некоторые виды бактерий концентрируются в тонком кишечнике, другие, наоборот, предпочитают обитать в толстом. Кто-то является аборигеном слепой кишки. Некоторые обитатели слизистой и их более наглые «коллеги» вплотную крепятся к клеткам кишечника. Кишечник человека – самая благоприятная среда обитания для микроорганизмов. Процесс изучения бактериальных клеток очень трудоемкий, поскольку бактерии зачастую очень сложно «добыть» из среды их обитания. Выращивание бактерий на питательной среде в условиях лаборатории эффективно при изучении бактерий, например, кожного покрова, но выращивать бактерий пищеварительного тракта – мероприятие зачастую безуспешное. Большинство бактерий пищеварительного тракта настолько привыкли к условиям жизни внутри человека, что, попав в другую среду обитания, просто погибают. Наш кишечник – это их мир. Там они защищены от воздействия кислорода, им нравится тепло и влажность, а также большое количество еды. Лет 10 назад ученые предполагали, что видовой состав бактерий у людей одинаков. При исследовании кала на питательную среду всегда выявлялась, например, Е. coli– кишечная палочка. Ученые думали, что все проще, чем оказалось на самом деле. Сегодня с помощью современного оборудования можно определить состав кала на молекулярном уровне. В результате такого анализа обнаруживается генетический материал миллиардов различных бактерий. И сегодня мы знаем, что кишечная палочка составляет менее 1 % общей численности представителей кишечной микрофлоры. Известно, что в полости кишечника обитают свыше 1000 различных штаммов микроорганизмов. Кроме того, в меньшинстве, но присутствуют представители царства вирусов, грибов и различные одноклеточные. Наш иммунитет – это первая инстанция, которая, казалось бы, должна быть недовольна этим многообразием живых организмов. Ведь иногда иммунная система нейтрализует мельчайшую пыльцу, попадающую в нос. Аллергики реагируют на данный процесс насморком, слезами. Но во что же превратится защита, если иммунитет возьмет внеурочную работу и начнет разбираться с бактериями, населяющими наши внутренние органы? Плотность популяций бактерий на различных участках кишечного тракта