Дикий мир нашего тела. Хищники, паразиты и симбионты, которые сделали нас такими, какие мы есть - Роб Данн

Разница в результатах экспериментов на морских свинках и термитах имеет чрезвычайную важность для всего человечества. Эта разница объясняет, в чем был неправ Рейнирс при попытках ответить на вопрос Пастера. Нет, я не хочу сказать, что Рейнирс совершил какую-то роковую, безумную или непоправимую ошибку[48]. Но это был промах, типичный для всей современной медицины, – Рейнирс не смог посмотреть на интересовавшую его проблему в более широком смысле, а именно в контексте происхождения человека и его современной жизни. Он хотел сделать полезными для науки морских свинок, очистив их от микробов, и преуспел в этом. Но затем он так построил исследование конкуренции между стерильными и обычными морскими свинками, что сделал гибель первых практически невозможной.

Сейчас вы можете сделать паузу и подумать, чем эксперимент с термитами отличается от эксперимента с морскими свинками. Ответ прост: разница в составе пищи, в болезнях и шансах. История с пищей особенно занимательна – это настоящая история Тайной вечери. Термитам, очищенным от живущих в них микробов, предложили ту же еду, какой они питались и раньше. Но без микробов эта пища оказалась бесполезной. Для того чтобы расщепить целлюлозу и лигнин на усваиваемые питательные вещества, нужны целлюлаза и лигназа соответственно. В кишечнике термитов практически не вырабатываются эти ферменты, и поэтому насекомые могут усваивать только простые сахара, а вся листва и древесина, проглоченная ими, доходила до заднего прохода в неизменном виде и выводилась наружу. В отличие от термитов, морские свинки получали полноценное питание – о такой еде в другой обстановке они могли бы только мечтать. К рациону свинок добавляли все мыслимые полезные добавки, и если какая-то диета оказывалась неподходящей (то есть свинки погибали, что случалось множество раз), то ее заменяли другой. Соревнование стерильных и нестерильных морских свинок проходило в неравных условиях – стерильные свинки пользовались гарантированными преимуществами. Для Рейнирса подопытные животные были машинами, которые следовало заправлять самым лучшим топливом. Они были чем-то вроде автомобиля или парового двигателя, который нуждается в постоянной дозаправке. Но морские свинки, как и мы, не машины. Настоящая конкуренция должна проходить в равных условиях, имитирующих естественный отбор в контексте заболеваний.

При повторении опытов Рейнирса в современных пластиковых стерильных камерах подопытные животные чувствуют себя относительно неплохо. Однако здесь есть одно немаловажное «но». Стерильные свинки нуждаются в дополнительном питании, чтобы поддерживать такой же вес, как свинки – носители разнообразных микробов. Стерильных свинок нужно кормить более питательной и полезной пищей, чем обычных животных. Кишечная микрофлора морских свинок, как и микробы, обитающие в организмах термитов (и, как выяснилось, в наших организмах тоже), вырабатывают ферменты, которые отсутствуют у хозяина. Эти ферменты расщепляют поступающие в кишечник субстанции на питательные и легкоусваиваемые вещества, в частности такие, которые связаны между собой в сложные углеводы растительного происхождения – так называемую клетчатку. Например, бактерия Bacteroides thetaiotaomicron выделяет более 400 ферментов, способных расщеплять растительную клетчатку на простые сахара. Подобных ферментов нет ни в вашем, ни в моем организме. Если еды не хватает, то бактерии отчасти могут восполнить этот дефицит. Благодаря микробам в кишечнике морских свинок (и в нашем тоже), и мы, и они способны извлекать из пищи на тридцать процентов больше калорий, чем если бы у нас не было этих бактерий. Это справедливо в отношении любого вида пищи. Микробы способствуют ее более полному усвоению, извлекая из нее больше питательных веществ и калорий, – нравится нам это или нет.

Вторая причина высокой смертности стерильных морских свинок заключается в дефиците некоторых витаминов, в частности витаминов группы В и витамина К. Без микробов позвоночные (то есть и мы, и морские свинки) неспособны их вырабатывать. Витамин К играет важную роль в системе свертывания крови, и, собственно, называется так по первой букве слова «коагуляция» (во всяком случае, в немецком или русском написании). Взрослея, мы накапливаем в организме запасы витамина К, который получаем из растительной пищи и от наших микробов. На свет мы рождаемся с дефицитом витамина К, так как наш кишечник на тот момент стерилен. Грудное молоко не восполняет этот дефицит, так как оно содержит очень мало витамина К. Исторически сложилось так, что главную роль в накоплении витамина К в детском организме играет быстрая колонизация кишечника микроорганизмами. Если младенцу не удается достаточно быстро заполучить микробов в свой кишечник, возникает риск геморрагической болезни новорожденных. У таких новорожденных кровь не свертывается, что может привести к смертельно опасному кровотечению. Для профилактики этого серьезного заболевания всем новорожденным в США и Великобритании сразу после появления на свет делают инъекцию витамина К. В странах, где такая инъекция не предусмотрена законодательством, геморрагическая болезнь новорожденных распространена больше, особенно среди детей, рожденных с помощью кесарева сечения (так как эти новорожденные не контактируют с микроорганизмами родовых путей матери при появлении на свет). Точно так же, как у детей, у которых микробы еще не колонизовали кишечник, риск дефицита витамина К высок среди детей и взрослых, получающих антибиотики, так как они уничтожают кишечную флору, тем самым угнетая ее способность продуцировать жизненно необходимый витамин[49].

Теперь мы на время отвлечемся от морских свинок и современных младенцев и вспомним о ранних человекообразных, таких как Арди и ее потомки. Попробуем разобраться, были ли микробы только патогенными (как считал Рейнирс), или в качестве симбионтов могли приносить организму предка человека определенную пользу. Мы уже знаем, что микробы продуцировали витамин К в случае его нехватки в пище, но не менее важно и то, что микробы также помогали организму извлекать из съеденной пищи больше калорий – на целых тридцать процентов. Значительная часть этих дополнительных калорий откладывалась про запас в виде жира – очень, кстати, полезного в те далекие времена. Другими словами, микробы по большей части находились с организмами наших далеких предшественников во взаимовыгодном симбиозе. В голодные годы именно бактерии спасали первых человекообразных от смерти. Например, если для того, чтобы собрать достаточное количество еды без микробов требовалось десять часов, то с микробами рабочий день укорачивался до семи, а то и шести часов. Микробы позволяли нашим предкам более эффективно использовать съеденную пищу. Такой симбиоз характерен не только для приматов, но и для множества других видов, этому виду сосуществования десятки миллионов лет. Но преимущества симбиоза с микробами заключаются не только в этом; они также регулировали заболеваемость инфекционными болезнями. Теперь настало время вспомнить Ниту Зальцман, Эми Кросвелл и их мышей.