Микробы? Мама, без паники, или Как сформировать ребенку крепкий иммунитет - читать онлайн

Глава 1 Дети – магниты для микробов

Микробы – самые маленькие формы жизни на Земле. Этим термином описываются бактерии, вирусы, простейшие и некоторые другие типы организмов, которые можно увидеть только в микроскоп. Кроме того, микробы – одна из самых древних и успешных форм жизни на нашей планете: они появились задолго до растений и животных (растения и животные на самом деле произошли от бактерий). Они невидимы глазу, но играют заметную роль в жизни на Земле. На нашей планете живут 5 × 10³⁰ (это 5 с тридцатью нулями – поразительно!) бактерий: для сравнения, во всей видимой Вселенной всего 7 × 10²¹ звезд. Все вместе эти микробы весят больше, чем все растения и животные Земли. Они могут жить в самых суровых и негостеприимных условиях: от Сухих долин Антарктики до кипящих геотермальных источников на дне моря и даже в радиоактивных отходах. Все живые существа на Земле покрыты микробами и состоят с ними в сложных, но обычно гармоничных отношениях, так что гермофобия – одна из самых бесполезных фобий. Если вы не живете в стерильном пузыре, который вообще никак не контактирует с внешним миром (это возможно только относительно недолгое время – см. «Мальчик в пузыре»), то от микробов сбежать невозможно – мы живем в мире, покрытом тонкой пленкой микробов. На каждую человеческую клетку в наших телах приходится по десять бактериальных; на каждый ген в наших клетках – сто пятьдесят бактериальных генов. Возникает даже вопрос: это они живут на нас, или же все наоборот?

В утробе матери ребенок находится по большей части в стерильных условиях, но сразу после рождения получает большую «дозу» микробов, в основном от матери – драгоценный подарок на день рождения! Буквально за секунды ребенок оказывается покрыт микробами, перешедшими с первых поверхностей, которых он касается. Дети, рожденные обычным способом, получают вагинальные и фекальные микробы, а рожденные при помощи кесарева сечения – микробы с кожи матери. Дети, рожденные дома, получают совсем не такие микробы, как в роддоме, а в разных домах (и в разных роддомах) микробы тоже разные.

Почему все это важно? До относительно недавнего времени никто не считал, что это важно. Еще совсем недавно, думая о микробах – особенно в связи с детьми, – мы относились к ним исключительно как к потенциальной угрозе и старались сделать все, чтобы от них избавиться, и это совершенно неудивительно. В прошлом веке мы все воспользовались плодами медицинских достижений, благодаря которым снизилось и количество, и тяжесть инфекционных заболеваний, которыми мы страдаем в течение жизни. Среди этих достижений – антибиотики, противовирусные лекарства, прививки, хлорированная вода, пастеризация, стерилизация, беспатогенная пища, даже старое доброе мытье рук. В течение всего прошлого столетия мы вели настоящий крестовый поход против микробов; тогда в ходу была поговорка «хороший микроб – мертвый микроб».

Эта стратегия сработала на удивление хорошо: сейчас смерть от микробной инфекции – довольно редкое явление в развитых странах, тогда как всего сто лет назад 75 миллионов человек во всем мире за два года умерли от вируса гриппа H1N1 («испанки»). Мы так эффективно научились избегать инфекций, что появление опасного штамма Escherichia coli (она же E. coli) в партии говядины или Listeria monocytogenes в шпинате тут же приводит к масштабным отзывам, запретам на экспорт и истерикам в СМИ. Микробы пугают всех нас, и вполне заслуженно: некоторые из них действительно очень опасны. Так что, за несколькими редкими исключениями вроде йогуртов или пива, мы считаем, что присутствие микробов в чем бы то ни было делает это непригодным для использования людьми. Слово «антимикробный» используется в рекламе мыла, лосьонов для кожи, моющих средств, пищевых консервантов, пластиков, даже тканей. Однако лишь около сотни видов микробов вызывают у людей болезни; подавляющее большинство из тысяч видов, населяющих наше тело, не вызывают никаких проблем, а часто бывают даже полезны.

На первый взгляд наша война с микробами (вкупе с другими медицинскими достижениями) оправдала себя. В 1915 году средняя продолжительность жизни в США равнялась 52 годам – почти на тридцать лет меньше, чем сейчас. К худшему это или к лучшему, но сейчас на Земле живет почти вчетверо больше людей, чем всего сто лет назад, так что развитие человечества совершило резкий скачок вперед. С эволюционной точки зрения мы выиграли джекпот. Но какой ценой?

Господство инфекционных заболеваний практически сошло на нет после появления антибиотиков, вакцин и методов стерилизации. Однако в развитых странах после этого начался взрывной рост хронических неинфекционных заболеваний и расстройств. Мы постоянно слышим об этом в новостях: эти болезни очень распространены в промышленных странах, где важную роль в их развитии играет наша изменившаяся иммунная система. Среди них – диабет, аллергии, астма, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), аутоиммунные заболевания, аутизм, некоторые виды рака и даже ожирение. Распространение некоторых из этих болезней удваивается каждые десять лет, и они начинают развиваться все раньше – даже в детстве. Это наша новая эпидемия, современная бубонная чума. (Напротив, в развивающихся странах эти болезни остаются на сравнительно низком уровне, но там по-прежнему страдают от инфекционных заболеваний и детской смертности.) У большинства из нас хотя бы один знакомый страдает от одной из этих хронических болезней; из-за такой распространенности ученые сосредоточили свое внимание на причинах, которые их вызывают. Сейчас мы знаем, что, хотя у всех этих болезней есть генетический компонент, их растущее распространение нельзя объяснить только генетикой. Наши гены не могли так измениться всего за два поколения – а вот наша окружающая среда изменилась заметно.

Около двадцати пяти лет назад немало внимания привлекла короткая научная статья, опубликованная одним лондонским эпидемиологом. Доктор Дэвид Страхан предположил, что недостаток контактов с бактериями и паразитами, особенно в детстве, может быть причиной большого прироста в аллергических заболеваниях, потому что не дает нормально развиться иммунной системе. Позже эта концепция получила название «гигиенической гипотезы», и привела к проверке того, нельзя ли этой гипотезой объяснить развитие и других заболеваний, не только аллергий. Этой теме оказалось посвящено немало исследований. Сейчас уже набралось достаточно солидных доказательств (мы рассмотрим их далее) в пользу того, что предположение доктора Страхана в целом верно. Менее ясным остается то, какие именно факторы вызывают этот самый недостаток контактов с микробами. В своем исследовании аллергий доктор Страхан пришел к выводу, что к недостатку контактов привели «уменьшение количества людей в семье, улучшение домашних удобств и повышение стандартов личной гигиены». Возможно, это правда, но есть и много других перемен в современной жизни, которые даже еще сильнее сократили наши контакты с микробами.

Одна из этих перемен – использование, часто избыточное, и даже злоупотребление антибиотиками – химическими веществам, которые без разбора убивают бактерии. Антибиотики – это, безусловно, одно из величайших, если не самое величайшее открытие XX века; вся история медицины оказалась разделена на «до» и «после» антибиотиков. До появления антибиотиков 90 % детей, заболевших бактериальным менингитом, умирали; сейчас же при раннем обнаружении и лечении почти все пациенты выздоравливают. Когда-то простая ушная инфекция могла дать осложнение на мозг, что приводило к серьезным повреждениям или даже смерти, а большинство современных операций были просто невозможны. Однако применение антибиотиков стало слишком массовым. С 2000 по 2010 годы потребление антибиотиков в мире выросло на 36 %; этот феномен коррелирует с траекторией экономического роста в России, Бразилии, Индии и Китае. Больше всего в этих цифрах беспокоит то, что применение антибиотиков выходит на пик во время эпидемий гриппа, хотя они совершенно неэффективны против вирусных инфекций (они убивают бактерии, а не вирусы).

Кроме того, антибиотики применяют в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста. Давая коровам, свиньям и другому скоту небольшие дозы антибиотиков, фермеры стимулируют значительную прибавку в весе – и, соответственно, растет и количество мяса, получаемого с одного животного. В Европе эту практику уже запретили, а вот в Северной Америке – пока нет. Похоже, избыточное применение антибиотиков у людей, особенно у детей, приводит к тому же результату, что и у животных – избыточному набору веса. Недавнее исследование 65 000 детей в США показало, что 70 % из них получали хотя бы один курс антибиотиков до двух лет, а к пяти годам – в среднем одиннадцать курсов. Что особенно пугает, у детей, получивших не менее четырех курсов антибиотиков в первые два года жизни, на 10 % возрастает риск ожирения. В другом исследовании эпидемиологи из Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) обнаружили, что в штатах, где чаще всего применяют антибиотики, от ожирения страдает больший процент населения.

Эти исследования, конечно, не доказали, что антибиотики непосредственно приводят к ожирению, но постоянство корреляций (в том числе и в домашнем скоте) заставило ученых присмотреться к явлению внимательнее. И они обнаружили поразительную вещь. Простая пересадка кишечных бактерий от мышей, страдающих ожирением, стерильным («безмикробным») мышам вызвала ожирение и у этих мышей! Мы уже давно знаем, что ожирение вызывается многими факторами: генетикой, рационом со слишком высоким содержанием жиров и углеводов, малоподвижным образом жизни, и так далее. Но бактерии… вы что, серьезно? Это открытие вызвало скептическое отношение даже самых больших фанатиков микробиологии, тех из нас, для кого бактерии – центр вселенной. Однако, эти эксперименты были повторены несколькими разными способами, и доказательства вполне убедительны: присутствие или отсутствие определенных бактерий на начальном этапе жизни влияет на ваш вес во взрослом возрасте. Еще более пугающими оказались другие исследования, которые показали, что изменение состава бактериального сообщества, населяющего наш организм, влияет не только на набор веса и ожирение, но и на множество других хронических заболеваний, о микробной природе причин которых мы раньше даже и не догадывались.

Давайте возьмем в качестве примера астму и аллергии. Мы все – живые свидетели того, как быстро растет число детей, страдающих от этих связанных друг с другом заболеваний. Всего поколение назад видеть ребенка с ингалятором в школе было очень необычно. Сейчас же 13 % детей в Канаде, 10 % – в США и 21 % – в Австралии страдают от астмы. Аллергия на арахис? Она тоже была невероятно редкой, но сейчас так распространилась, что приходится даже устраивать специальные «безарахисовые» школы и самолеты. Как и в случае с ожирением, нашлись убедительные доказательства того, что прием антибиотиков в детстве связан с повышенным риском астмы и аллергии.

Наша лаборатория из Университета Британской Колумбии очень заинтересовалась этой идеей, и мы решили провести простой эксперимент. Как и у людей, применение антибиотиков на мышатах сделало их более подверженными астме, но следующее наблюдение изумило нас. Когда мы давали антибиотики мышатам, которых уже отлучили от матери, никакого влияния на астму это не оказывало. Мы обнаружили некое критическое «окно» на раннем этапе жизни, в котором антибиотики влияли на развитие астмы. При пероральном приеме антибиотик ванкомицин, который мы давали мышатам, убивает только кишечные бактерии, не попадая ни в кровь, ни в легкие, ни в другие органы. Это открытие показало, что изменения в составе кишечных бактерий приводят к тому, что астма – легочное заболевание – становится тяжелее! Этот эксперимент, а также другие эксперименты нескольких разных лабораторий, привел ученых к следующему выводу: изменение состава микробов, живущих в нас в младенчестве, может оказать заметное пагубное влияние на здоровье в дальнейшей жизни. Обнаружив, что этот ранний период в жизни так важен и так уязвим, мы поняли, что нужно обязательно идентифицировать факторы окружающей среды, которые влияют на микробную популяцию детского организма.

Один из этих факторов мы наблюдали, сравнивая детей, выросших на фермах в сельской местности, с детьми, выросшими в городах. Несколько исследований показали, что у детей, поживших на ферме, астма развивается с меньшей вероятностью – даже у детей из семей, страдавших астмой, – и ученые сейчас начали понимать, почему. Дети с ферм больше времени проводят на улице и больше контактируют с животными, грязью и фекалиями – все это стимулирует иммунную систему. Важнейшая часть подготовки и развития иммунной системы проходит в первые годы жизни. Астма, характеризующаяся гиперактивной иммунной системой, похоже, с большей вероятностью развивается у детей, у которых контакты со стимуляторами иммунитета ограничены, потому что из-за этого иммунная система лишается важных инструментов нормального развития. «Зачищая» окружающую среду детей, мы мешаем их иммунным системам созревать так, как они до этого делали миллионы лет: с помощью множества контактов с микробами. Наши предки контактировали с микробами из окружающей среды, еды, воды, фекалий и многих других разнообразных источников. Сравните это с нашим современным образом жизни: мясо мы покупаем в стерильных пенопластовых поддонах, запакованное в полиэтилен, а воду обрабатывают, очищая ее практически от всех микробов.

Наша подруга Джулия переехала на небольшую ферму, где выращивали свиней и кур, когда ее первый ребенок ходил в детский сад. Она своими глазами увидела, как по-разному растут дети в городе и в деревне. Она всегда любила гулять, так что даже в городе часто выпускала старшего сына Джедда на улицу. Они ходили в парки и на детские площадки, и там Джулия не запрещала Джедду ни пачкаться, ни играть в песочницах и грязных лужах, ни даже совать в рот небольшие предметы вроде камушков и листьев. Она считала, что ее любовь к прогулкам поможет им легче адаптироваться к сельской жизни – во многом так и произошло. Тем не менее она оказалась совершенно не готова к тому, чем ее дети станут заниматься на ферме. Родив второго сына, она каждое утро сажала его себе на спину и ходила в курятник за яйцами. Джедд поначалу побаивался животных, но потом стал гоняться за курами, кататься на них верхом, пробовать корм и трогать свежие яйца. Пару раз Джулия даже видела, как он жевал что-то, что поднял с земли. Любой, кто когда-либо был в курятнике, знает, что там обычно лежит на земле, так что она совершенно уверена, что Джедд хотя бы пару раз, да попробовал куриный помет. Джулия, естественно, сначала пришла в ужас, но помешать пятилетнему мальчику испачкаться, когда ты занята работой и уходом за младенцем, практически нереально. Поняв, что Джедд ничем не заболел после этих «дегустаций», Джулия немного успокоилась. Сейчас Джедду уже восемь лет, и он каждое утро собирает яйца. Только что снесенные яйца часто грязные, а перчатки он не носит. Он, конечно, потом моет руки, но чтобы маленькие частички всей этой грязи вообще не попали ему в рот, – это невероятно.

Второй сын Джулии, Джейкоб, родился и вырос на ферме, и, как и старший брат, он никогда не боялся перепачкаться. Однажды его нашли по колено в выгребной яме со свиными помоями. В возрасте 14 месяцев он съел целую горсть свежего куриного помета – Джулия не успела его остановить. Поначалу она боялась, что дети подхватят какую-нибудь болезнь из этой грязи, но беспокойство постепенно ушло, когда они остались здоровыми.

Сейчас, нося на себе третьего ребенка, она даже не содрогается, видя, как два старших сына занимаются тем же, чем и все деревенские дети – жутко пачкаются. Каждый день они приходят домой с налипшей на кожу и одежду грязью, перьями, пометом и бог знает чем еще. Они, конечно, стараются ходить в сапогах только по улице, но иногда забываются и заходят в них на ковер, лежащий в гостиной. Джулия заставляет их обязательно мыть руки перед едой и каждый день мыться в ванне (цвет воды в ванне постоянно напоминает о том, почему ежедневная помывка у них в доме обязательна).

Даже много играя на улице, большинство городских детей никогда не пачкается так сильно, как дети Джулии практически каждый день. С этой точки зрения деревенский ребенок (и его микробы) очень отличается от городского. Нет, мы, конечно, не говорим о том, что нужно разрешать всем детям играть с пометом животных и помоями – от этого действительно можно заболеть. Но на фермах и в крестьянских домах среда очень богата микробами, полезными для развития иммунной системы; именно так мы все жили на протяжении практически всей истории, за исключением нескольких последних поколений.

Подавляющее большинство детей похожи на Джедда и Джейкоба: они словно специально ищут грязь, чтобы перепачкаться, и постоянно что-то тянут в рот. Почему? Наше естественное поведение в первые годы жизни явно способствует максимальному контакту с микробами: во время грудного вскармливания дети прикасаются к коже матери, младенцы постоянно тянут в рот руки, ноги и вообще все, до чего дотянутся. Когда дети начинают ползать, они постоянно держат руки на полу, а потом опять-таки тянут в рот. Иногда даже кажется, что они буквально ждут, пока родители на несколько секунд отведут взгляд, чтобы каким-то волшебным образом тут же дотянуться до самой грязной вещи, лежащей поблизости, и тут же запихнуть в рот, истекая слюнями. Мы задумались: может быть, детей инстинктивно тянет к микробам?

Более старшие дети любят копаться в грязи, доставать оттуда червей, кататься по земле, ловить лягушек и змей и т. д. Может быть, это естественное поведение, которое помогает детям пополнять свою микробную популяцию? Дети редко стесняются что-то (или кого-то) лизать. И, что вполне ожидаемо, дети чаще страдают от инфекций, чем взрослые. Они ведут себя как настоящие пылесосы: тянут в себя микробов и тренируют иммунную систему, чтобы она реагировала на них соответствующим образом. Если они встречаются с болезнетворным микробом (патогеном), иммунная система обнаруживает его, реагирует, вызывая болезнь, а потом хорошенько его запоминает, чтобы при следующем контакте с этим патогеном предотвратить заболевание. А вот когда иммунная система встречается с безвредным микробом, – а подавляющее большинство микробов для людей безвредны, – она обнаруживает его и с помощью нескольких механизмов, которые наука еще до конца не поняла, решает игнорировать или терпеть его. Таким образом, если образ жизни и поведение ребенка не обеспечивает достаточного количества «тренировок» иммунной системы, она останется незрелой и не научится правильно реагировать на патогены или терпеть безвредных микробов. Впоследствии, не получив этих «тренировок» в раннем возрасте, иммунная система может слишком яростно реагировать на безвредных микробов, вызывая воспалительные реакции в разных органах тела. Это вносит свой вклад в появление «болезней развитых стран» (в частности, астмы и ожирения), которые сейчас получили такое широкое распространение.

Помощь в развитии иммунной системы – лишь одна из услуг, оказываемых нам микробами. Они переваривают бóльшую часть нашей пищи, в том числе клетчатку и сложные белки, разделяя их на более удобоваримые части. Кроме того, они обеспечивают нас важнейшими витаминами B и K, синтезируя их с нуля – человеческий организм на это не способен. А, например, без вырабатываемого микробами витамина K у нас бы не сворачивалась кровь.

«Хорошие бактерии» и другие полезные микробы еще и помогают нам бороться с болезнетворными микроорганизмами. Эксперименты в нашей лаборатории показали, что инфекции, которые вызывает Salmonella, проходят намного хуже, если перед заражением принимать антибиотики. Многие из нас наверняка сталкивались с побочными эффектами от долгого курса антибиотиков: спазмами в животе и жидким стулом. Микробы, обитающие в нас, живут в сбалансированном состоянии, которое приносит нам много пользы, а в обмен «просят» всего лишь небольшую часть калорий, которые мы получаем ежедневно, и теплое темное место для жилья с регулярной кормежкой и поливом.

Но современные изменения в образе жизни меняют этот баланс, особенно во время критического «окна» в первые годы жизни. Во многих развитых странах около 30 % детей рождаются при помощи кесарева сечения, антибиотики применяются намного чаще, а большинство детей благодаря вакцинации не переносят серьезных инфекций. Мы ни в коем случае не утверждаем, что всего этого нужно избегать; наша цель – рассказать родителям (в том числе будущим), бабушкам, дедушкам и воспитателям о решениях, которые мы принимаем каждый день и которые могут сказаться на всей последующей жизни, воспитывая детей в намного более чистой среде, чем когда-либо ранее.

Мы сами родители, так что понимаем, что большинству из нас приходится иметь дело с весьма ограниченными ресурсами, так что не собираемся диктовать вам, как вы должны воспитывать детей. Но как микробиологи мы все больше узнаем о ключевой роли, которую наши микроскопические обитатели играют в развитии нашего организма. Микробные сообщества младенцев и детей меняются, из-за чего потом портится их здоровье, причем меняются они из-за медицинских практик, которые должны поддерживать их здоровье. Вот вам и обоюдоострый меч!

Научное сообщество только начинает осваивать эти новые знания, а широкая публика только-только с ними знакомится через новости в СМИ, часто основанные на неверной интерпретации статистики. Профилактика серьезных заболеваний, безусловно, должна оставаться нашим главным приоритетом, но вместе с этим нужно уметь и отличать необходимое вмешательство, например, прием антибиотика для борьбы с опасной бактериальной инфекцией, угрожающей жизни, и необязательной гипергигиеной – например, мытье рук с дезинфицирующим средством каждый раз после того, как ребенок поиграет на улице. Не всех детей будут воспитывать, как Джедда и Джейкоба (да это и не обязательно), но с некоторыми аспектами нашего слишком стерильного мира все-таки нужно бороться.

Во время учебы на микробиологов мы изучали только микробов, которые вызывают заболевания, и способы их убить. Теперь же мы понимаем, что много лет игнорировали подавляющее большинство микробов, которые поддерживают в нас здоровье. Наши исследовательские лаборатории меняют направление деятельности, и мы даже начинаем думать, что пора бы уже стать более гостеприимными хозяевами для наших гостей-микробов.

Глава 2 Новооткрытый орган: микробиом человека

Идея, что на человеке обитает бесчисленное множество микробов, невидимых глазу, появилась одновременно с первым микроскопом. Антони ван Левенгук, родившийся в 1632 году в городе Дельфт, сейчас входящем в состав Нидерландов, был ремесленником, особенно интересовавшимся производством линз. Ему захотелось поближе рассмотреть все хитросплетения тканей, которые он рекламировал, так что он стал делать шары из стекла, нагревая стеклянные трубки. Эти почти идеальные сферы позволили ему наблюдать в увеличенном виде не только нитки, но и все другие предметы. Левенгук не имел научной подготовки, но в глубине души был ученым, так что вскоре начал рассматривать в свои примитивные микроскопы самые странные вещи: воду из ручья, кровь, мясо, кофейные бобы, сперму и т. д. Он методично записывал все свои наблюдения и отправлял их в Лондонское Королевское общество, которое публиковало его интереснейшие письма.

Однажды в 1683 году Левенгук решил соскрести немного белого налета с зубов и рассмотреть его в микроскоп. Вот что он записал в дневнике:

Что естественно, рассказ Левенгука о никогда ранее не описывавшемся мире, полном микроскопических «анималкул», вызвал немалый скептицизм и бурю насмешек. Лишь позже, когда британские ученые увидели «анималкул» своими глазами, они согласились, что Левенгук не бредил. Левенгук написал много писем в Королевское общество, но наибольшую славу обрел как первооткрыватель микроскопической жизни. Благодаря своим многочисленным открытиям Левенгук считается отцом микробиологии.

Впрочем, эти открытия в то время остались лишь любопытными наблюдениями, которые имели мало отношения к человеческой биологии, пока другие ученые не обнаружили, что эти «анималкулы» вызывают болезни. Это откровение случилось лишь почти двести лет спустя, когда Роберт Кох, Фердинанд Кон и Луи Пастер независимо друг от друга подтвердили, что такие болезни как бешенство и сибирская язва вызываются микробами. Кроме того, Пастер доказал, что молоко скисает из-за микробов, и разработал процесс, известный ныне как пастеризация – убийство микробов высокой температурой. Загрязнение молока микробами навело Пастера на мысль, что возможно и предотвратить попадание микробов в организм человека, и вместе с Джозефом Листером он разработал первые методы антисептики. Одно из веществ, созданных в те времена, до сих пор в ходу – листерин.

Благодаря работам Пастера, Кона, Коха и других ученых широкая публика узнала, что болезней можно избежать, предотвратив контакты с микробами и убивая их, и началась настоящая война на уничтожение. В Лондоне, Париже, Нью-Йорке и других больших городах открылись департаменты здравоохранения. Мусор, который раньше валялся кучами на тротуарах, стали увозить и уничтожать, питьевую воду – очищать, за крысами и мышами стали охотиться, во многих городах появились канализации, а людей, подхвативших заразное заболевание, стали изолировать. Именно в те времена слово «бактерия» получило свою плохую репутацию – его однозначно стали связывать с болезнями, заражениями и чумой. Продвинемся еще на полтораста лет вперед, и нас ждет еще одно поразительное открытие: в борьбе за чистоту мира мы убили больше микробов, чем необходимо, и, по иронии судьбы, из-за этого можем серьезно подорвать себе здоровье. Почему? Потому что наши тела умеют нормально развиваться только в присутствии множества микробов. Эта революционная концепция значительно расширяет известные научные познания о полезных бактериях, населяющих организм: они помогают переваривать определенные виды пищи и вырабатывают некоторые необходимые витамины. Но лишь недавно мы начали понимать, насколько же необходимы микробы для нашего нормального развития и благополучия.

Последние двадцать лет изучения микробов помогли нам понять, что микробы – это не просто оппортунисты, обитающие на нас, потому что им так удобнее; они – неотъемлемая часть нас с биологической точки зрения. Чтобы лучше уложить это в голове, нужно для начала понять, что наше партнерство с микробами началось еще с появления первого вида наших предков-гоминид, и эволюционные изменения гоминид сопровождались и изменениями микрофлоры. За всю историю человечества было лишь несколько важнейших эволюционных скачков (быстрых эволюционных изменений), определивших курс развития гоминид. Что интересно, два из них непосредственно связаны с изменениями физиологии нашего желудочно-кишечного тракта и, соответственно, с нашим микробиомом.

Будучи охотниками и собирателями (этот образ жизни сопровождал людей около 2,5 миллионов лет), наши предки не строили постоянных домов, живя во временных укрытиях, и не имели практически никаких личных вещей, чтобы легко можно было перекочевать с одного места на другое. В зависимости от географического региона обитания и времени года, рацион древних людей состоял из мяса, кореньев, корнеплодов и фруктов в различных пропорциях. Затем случилось невероятно важное событие, приведшее к одному из эволюционных скачков: люди научились добывать огонь и готовить на нем еду. Сейчас-то мы все это воспринимаем как само собой разумеющееся, но термообработка сделала еду безопаснее: жар убивает болезнетворные бактерии, живущие в разлагающемся мясе. Кроме того, нагревание изменяет химический состав еды, делая ее удобной для переваривания и богатой энергией. Это внезапное увеличение уровня энергии изменило для людей все. Нашим предкам больше не приходилось часами жевать сырое мясо, чтобы получить из него достаточно калорий для поддержания сил. Вспомните, что делают наши ближайшие родственники среди животных, обезьяны, когда вы видите их в зоопарке или по телевизору. Если бы люди не научились готовить еду на огне, то нам бы тоже приходилось тратить по шесть часов в день, пережевывая по пять кило сырой пищи, чтобы получить достаточно энергии для выживания.

Из окаменелых останков людей того периода нашли только кости, так что мы не можем определить, какая микрофлора населяла кишечники древних охотников и собирателей. Однако антропологам удалось показать, что изменения образа жизни и рациона, случившиеся после того, как люди научились готовить на огне, вызвали изменения и в анатомии, в частности, в кишечнике. Когда древние люди стали усваивать больше энергии, их кишечник укоротился, а мозг, что удивительно, увеличился примерно на 20 %. Учитывая, что мы сегодня знаем о связи между кишечными микробами и развитием мозга, вполне вероятно, что кишечная микрофлора тоже сыграла роль в этом «внезапном» росте мозга. С увеличением мозга улучшилось и умение охотиться, разговаривать и общаться в целом. Иными словами, термообработка пищи сделала нас умнее – она сделала нас людьми.

Еще один эволюционный скачок случился около одиннадцати тысяч лет назад. Несколько племен людей обнаружили, возможно – случайно, что зерна, упавшие с колосьев дикой пшеницы, которую они собирали, дают новые всходы. Научившись возделывать растения, они отказались от кочевого образа жизни и перешли к оседлости. Благодаря полям и огородам маленькие племена, состоявшие максимум из нескольких десятков человек, выросли до нескольких сотен, а после этого уже зародились основы цивилизации – торговля, письменность, математика. Если бы не земледелие, мы бы до сих пор обирали с кустов все до последней ягодки, а потом шли несколько километров к следующим. Появление сельского хозяйства совпадает со строительством первых городов; именно благодаря земледелию появилась наша современная социальная структура. Эта перемена в образе жизни оказалась настолько успешной, что фермеры полностью вытеснили собирателей, и в наши дни лишь горстка племен продолжает жить собирательством и охотой.

Естественно, образ жизни, связанный с сельским хозяйством, привел к значительным переменам в рационе питания. Люди больше не обходились случайным перекусом в течение дня и редкими пирушками после охоты, потому что земледельцы обеспечивали стабильные и более-менее предсказуемые поставки еды. Так как же это повлияло на нашу микрофлору? Окультурив дикие растения и, соответственно, получая больше калорий с полей и огородов, земледельцы стали есть менее разнообразную пищу. Учитывая, что мы знаем о реакции микрофлоры на рацион питания, их микрофлора тоже, скорее всего, стала менее разнообразной. На самом деле сравнивать кишечную микрофлору народа хазда в Танзании, одного из немногих современных племен, до сих пор живущих собирательством, с микрофлорой современного фермера – все равно, что сравнивать тропический лес и пустыню с точки зрения биоразнообразия. Недостаточное разнообразие микрофлоры связано с немалым числом человеческих болезней; многие из них мы рассмотрим в последующих главах.

Земледелием человечество занимается всего одиннадцать тысяч лет (0,004 % своей истории!), но уже проявились физиологические изменения, связанные с сельскохозяйственной диетой, и некоторые из этих изменений повлияли и на наших микроскопических обитателей. Новый рацион принес с собой кариес и другие болезни зубов, вызываемые бактериями, которые не встречаются у собирателей. Наши зубы, нижние челюсти и лица уменьшились – скорее всего потому, что при таком рационе приходится меньше жевать. Некоторые эволюционные биологи считают, что в эпоху собирательства люди вели более здоровый образ жизни, а затем променяли его на продовольственную безопасность и большее число детей (как по нам – очень даже неплохая сделка!). Некоторые диетологи из этого даже сделали вывод, что ради своего здоровья все современные люди должны есть точно так же, как и охотники и собиратели, но это заявление было опровергнуто ведущими эволюционными биологами – люди уже генетически адаптировались к новым задачам, которые поставило перед организмом земледелие (см. «Диета пещерных людей»).

Два этих важнейших события в истории человечества говорят нам, что изменения образа жизни сопровождаются изменением микрофлоры, и эти перемены в микробном населении могут повлиять на здоровье как положительно (готовка еды на огне, уменьшение количества инфекций), так и отрицательно (земледелие и последовавшее за ним уменьшение микробного разнообразия). Нравится нам это или нет, но с микробами нам предстоит жить всю жизнь, в болезни и в здравии, в богатстве и в бедности.

Наши микробы – часть того, что делает нас людьми, но наш современный образ жизни и рацион, особенно в странах Запада, привели к новым изменениям в микрофлоре и нашей биологии. В последнее столетие, особенно – в последние тридцать лет, люди научились перерабатывать пищу, делая ее более вкусной, легко перевариваемой и долго хранимой, чем когда-либо раньше. Кроме того, наше стремление зачистить мир от инфекционных болезней, в том числе и с применением антибиотиков, еще сильнее изменило состав и разнообразие наших микробных сообществ. Такой двойной удар по микрофлоре привел к огромным переменам в кишечной среде и, как мы узнаем в следующих главах, во многих других аспектах нормального функционирования нашего тела.

Чтобы по-настоящему оценить, как микрофлора влияет на наше здоровье, важно будет обсудить основные биологические концепции, связанные с нашей микрофлорой и органом, в котором живет большинство наших микроорганизмов – человеческом кишечнике. Микрофлора человека состоит из бактерий, вирусов, грибков, простейших и других микроскопических форм жизни. Они живут на нашей коже, в ротовой и носовой полости, глазах, легких, мочеполовой системе и желудочно-кишечном тракте – в общем, на любой поверхности, взаимодействующей с внешним миром. Другой часто используемый термин – микробиом: он связан не только с «личностями» всех микробов, которые живут внутри нас, но и с их функциями. В человеческом организме, по оценкам, живет около 10¹⁴ микробов; как уже упоминалось, самым большим резервуаром для микробов служит желудочно-кишечный тракт, в котором бактерий примерно 10¹³. Вот это сообщество больше всего влияет на нас, носителей. Более того, когда мы в книге упоминаем термин «микрофлора», мы имеем в виду именно кишечную микрофлору, если не указано обратного. Несмотря на то, что бактерии примерно в двадцать пять раз меньше человеческих клеток, они составляют немалую часть нашего веса. Если избавиться разом от всей микрофлоры, то мы потеряем примерно полтора килограмма – примерно столько же весит наша печень или мозг! Один кусок человеческого кала на 60 % состоит из бактерий, причем количественно их там больше, чем людей на нашей планете. Как вам, боящиеся грязи и бактерий, люди?

Для микробов желудочно-кишечный тракт – просто прекрасное место обитания. Там влажно, полно питательных веществ, липкие стенки (микробам легко к ним прилепиться), а во многих частях вообще нет кислорода. Вам может показаться странным, что какое бы то ни было живое существо может предпочитать места, где нет кислорода, но на самом деле огромное количество видов бактерий либо предпочитают подобные места, либо вообще могут жить только в них – наша планета миллиарды лет существовала без кислорода. Микробов, живущих без воздуха, называют анаэробными, и в нашем кишечнике их полно.

В человеческом кишечнике живут 500 – 1500 видов бактерий; видовой и количественный состав в разных отделах кишечника разный. Давайте пройдемся с самого верха пищеварительной системы до самого низа: во рту микрофлора очень разнообразная и сложная – язык, щеки, небо и зубы покрыты плотным слоем бактерий, который называют биопленкой. Например, зубной налет, удаляемый с зубов дантистами – это как раз такая биопленка. Желудок, с другой стороны, – не самое лучшее место для микробов, потому что желудочный сок едкий, как серная кислота. Впрочем, несколько видов бактерий адаптировались к жизни даже в таких условиях. Еще ниже находится тонкий и толстый кишечник, где количество микробов неуклонно растет до самого конца толстой кишки. С кислородом же дело обстоит наоборот: чем дальше мы «спускаемся» по кишечнику, тем меньше там кислорода, так что в нижней части толстой кишки живут даже облигатные анаэробы (бактерии, которые в присутствии кислорода тут же погибают). Разница условий обитания в тонкой и толстой кишке определяет количество и типы бактерий, живущих на разных участках кишечника. Например, слегка кислая и богатая кислородом среда в верхней части тонкого кишечника гостеприимна к бактериям, которые выдерживают подобные условия – например, бактериям Lactobacillus, которые мы едим в йогуртах. В отличие от тонкой кишки, толстый кишечник проталкивает и перерабатывает содержимое очень медленно и вырабатывает немало слизи, что позволяет жить многим другим бактериям, в том числе и таким, которые употребляют слизь в пищу.

Еще одна характерная черта человеческой микрофлоры – различия между отдельными людьми. Примерно треть бактериальных видов живет во всех людях, но вот остальные две трети уникальны – микробиомы двух людей различаются точно так же, как отпечатки пальцев. Сходства в микрофлоре сильно зависят от рациона и образа жизни, а также, в меньшей степени, – от генов. Например, у однояйцевых близнецов (с полностью одинаковым набором генов) могут быть очень разные микрофлоры, если один из них – вегетарианец, а другой ест мясо. А вот у членов одной семьи, в том числе и мужей и жен, которые генетически родственниками не являются, микрофлоры обычно похожие, потому что они живут в одном помещении и едят одну и ту же еду. Кроме того, микрофлора человека поразительно похожа на микрофлору нескольких видов обезьян, но только тех, которые, как и мы, всеядны. У горных горилл, например, микробное население больше похоже на микрофлору панд, потому что и те, и другие целыми днями лежат и лениво жуют бамбук.

Обосновавшись в кишечнике, микробные сообщества становятся очень стабильными. Лишь очень резкие перемены, например, веганский образ жизни или переезд в совершенно другую часть мира, могут значительно изменить микрофлору. Недельный курс антибиотиков для лечения инфекции тоже подействует на вашу микрофлору, но в большинстве случаев воздействие останется временным. Обычно микрофлора принимает вид, похожий на прежний, когда вы заканчиваете курс лечения и начинаете есть, как прежде. Однако – и это довольно-таки большое «однако», – микрофлоре требуется примерно 3 – 5 лет после рождения, чтобы превратиться в стабильное сообщество, и в это время она очень нестабильна, особенно в первые несколько месяцев жизни. Любые серьезные изменения вполне могут стать необратимыми. Более того, именно ранние «колонизаторы» кишечной микрофлоры оказывают значительное влияние на то, какой микробиом у нас разовьется позже. Так что даже кратковременное событие, например, кесарево сечение, может привести к весьма долгосрочным последствием, потому что ребенок, появившийся на свет таким способом, начинает жизнь совсем не с такой микрофлорой, какую получает младенец, прошедший через материнское влагалище. Подобные значительные события в начале жизни могут иметь далеко идущие последствия для дальнейшего здоровья и болезней, как мы узнаем в следующих главах.