Микробы управляют людьми

На человеке и внутри него живет несколько триллионов микроорганизмов, без которых сломался бы иммунитет, остановилось пищеварение, значительно снизилась мозговая активность. От них зависит вес, запах и душевное здоровье человека. Как микробы управляют людьми и почему без них не выжить?

В геноме человека 21 тысяча генов — примерно столько же, как у круглого червя Caernorhabditis elegans (20,5 тысячи генов), и значительно меньше, чем у "водяной блохи" дафнии Daphnia (31 тысяча генов). Но, в отличие от homo sapiens, ни один из представителей животного мира не умеет разговаривать и сложно мыслить.

Уникальные способности человека определяются в том числе его микробиотой — совокупностью микроорганизмов, населяющих все ткани тела, отмечает в книге "10% Human. Как микробы управляют людьми" биолог Аланна Коллен. Полтора килограмма бактерий, вирусов, грибов и архей добавляют homosapiens около четырех с половиной миллионов генов, и они, вместе с собственными генами человека, управляют его сложным организмом.

Вдесятером на одного

Ученые пока не пришли к единому мнению, сколько микробов обитает в человеке. Когда в 2012 году были представлены первые результаты международного проекта "Микробиом человека" (Human Microbiome Project), говорили о ста триллионах микроорганизмов и более десяти тысячах видов. Но уточняли, что "микробное население" может отличаться от человека к человеку. Иногда микроорганизмов столько же, сколько собственных клеток, а бывает, и до десяти микробов на одну клетку.

Сегодня склоняются к более осторожным оценкам: в человеке живет от 30 до 40 триллионов микроорганизмов, причем преобладают бактерии (около 90 процентов). Плюс дрожжевые грибы, вирусы и археи.

Единого набора микробов не существует. Лишь очень немногочисленные штаммы бактерий встречаются у всех людей. Микробиота каждого человека так же уникальна, как отпечатки пальцев, и меняется в течение жизни.

Микробный мегаполис

Одно из самых густонаселенных мест тела — кишечник. В нем обитает около тысячи видов микроорганизмов. Они расщепляют молекулы пищевых волокон, инактивируют ферменты и токсины, помогают синтезу витаминов в организме. Установлено также, что кишечные бактерии могут влиять на центральную нервную систему, способствовать развитию тревожных расстройств, депрессии, аутизма, укреплять иммунитет.

Среди обитателей кишечника преобладают бактерии двух видов: Firmicutes и Bacteroidetes. Именно от их баланса зависит вес человека. При ожирении первый вид стремительно размножается (например, Clostridium coccoides), а второй (Bacteroides, Prevotella) сокращается. Ученые утверждают, что, зная только состав микробиоты, можно определить, страдает ли человек ожирением.

А вот к желудку микроорганизмы относятся с опаской. Его чрезвычайно кислая среда по зубам немногим. Одна из них — бактерия Helicobacter pylori. Именно она виновата в язве желудка и двенадцатиперстной кишки, гастрите и даже раке желудка.

Впрочем, у 80 процентов носителей Helicobacter pylori нет никаких желудочных заболеваний. Те же, у кого этой бактерии в организме нет, попадают в группу риска. Ученые выявили связь между исчезновением из желудочно-кишечного тракта Helicobacter pylori и развитием астмы.

Одна микробиота на двоих

Примерно 800 видов микроорганизмов прижилось во рту человека. Самые многочисленные там — стрептококки. Хотя у этих микробов дурная слава (вызывают кариес, серьезные воспаления горла — от острого фарингита до некротического фасциита), некоторые из них приносят пользу, прогоняя враждебные патогенные бактерии и вирусы.

Другие микробы, выделяя оксид азота и тем самым расслабляя артерии, помогают регулировать кровяное давление. Но они же, как выяснилось, вызывают мигрень. А вот если бактерии Klebsiella pneumoniae попадут изо рта в кишечник, гарантирован язвенный колит или болезнь Крона.

Сообщество микроорганизмов во рту самое непостоянное. Его состав способен меняться несколько раз в сутки. Но все же микробиота полости рта пересекается у разных индивидуумов на 40–50 процентов. И чем дольше люди живут вместе (например, в браке), тем более похожи микробные сообщества у них во рту.

Дополнительная микробная кожа

Микроорганизмы, обитающие на человеческой коже, — это дополнительный санитарный кордон для внутренних органов. Большинство — комменсалы, защищающие от патогенов. Однако они могут вызывать кожные заболевания — от угревой сыпи до перхоти — и ответственны за неприятный запах пота.

Расселение микроорганизмов на коже зависит от условий проживания. Так, пропионовокислые бактерии (Propionibacterium), питающиеся жиром сальных желез, выбирают кожу лица и спины. Коринебактерии (Corynebacterium) и стафилококки (Staphylococcus), любящие повышенную влажность и питающиеся азотистыми соединениями из потовой жидкости, предпочитают пупок, подмышки и подколенную ямку.

Кожные квартиранты — самые пестрые и разнообразные. Даже у одного человека микробы на правой руке значительно отличаются от обитателей левой. Состав же кожных микроорганизмов у разных людей отличается в среднем на 85 процентов и уникален для каждого из нас.

Кстати, именно на эту особенность обратили внимание биологи из Чикагского университета (США), предложившие искать преступников по отпечатку микробиоты. В рамках исследования инсценировали взломы десяти домов. Ученые по составу микроорганизмов, оставленных "преступниками", вычисляли их с точностью 70 процентов.