Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле - Эд Йонг

А если какой-нибудь микроб все-таки изловчится пройти через плотный слой слизи, пробиться сквозь войска фагов и АМП, а потом пролезть сквозь эпителий, на другой стороне его ждет армия иммунных клеток, готовая проглотить его и уничтожить. Эти клетки там не в потолок плюют – они на удивление предусмотрительны. Некоторые из них заглядывают за эпителий, словно за забор, в поисках микробов на той стороне. Если в зоне разоружения окажутся бактерии, иммунные клетки возьмут их в плен и затащат внутрь. Благодаря захвату пленников иммунная система регулярно собирает данные разведки о широко распространенных в слизи микробах, тем самым получая возможность подготовить антитела и другие надлежащие ответные меры[156].

Эти ответные меры – слизь, антимикробные пептиды, антитела – также определяют, каким видам микробов можно остаться в кишечнике[157]. Мы об этом знаем, потому что ученые вывели множество линий мутантных мышей, у которых отсутствует один или несколько из этих компонентов. В организме таких мышей нестандартные микробы и, как правило, воспаленный кишечник. Так что иммунная система кишечника – это не барьер, неспособный различать микробов, она не просто берет и разделывается с каждой бактерией, оказавшейся поблизости. Она весьма разборчива. А еще она отзывчива. Многие бактериальные молекулы стимулируют клетки кишечной стенки, чтобы те производили больше слизи: чем больше в кишечнике бактерий, тем мощнее кишечник защищен. А клетки кишечника, получив сигналы от бактерий, вырабатывают соответствующие АМП – они обстреливают зону разоружения не все время, а лишь когда их цели подберутся слишком близко[158].

Можно сказать, что иммунная система калибрует микробиом: чем больше микробов, тем сильнее она дает им отпор. Или наоборот – что это микробы калибруют иммунную систему, провоцируя ее на реакции, сокращающие количество их конкурентов, но не трогающие их самих. Последнее предположение логично, если учесть, что большая часть наших самых распространенных кишечных микробов адаптировалась для мирного сосуществования с иммунной системой. Вот почему мы постепенно отходим от стандартного взгляда на иммунитет, согласно которому в организме только и происходит, что расправа с угрожающими нашему здоровью микробами. Сейчас, когда я это пишу, «Википедия» дает иммунной системе следующее определение: «система биологических структур и процессов, защищающая организм от заболеваний». Если система приведена в действие, значит, она заметила патоген – угрозу, которую она уничтожает. Однако, как считают многие ученые, истребление патогенов является лишь бонусом. Главная же функция иммунной системы – управление отношениями нашего организма и микробов. Ее основная задача – балансировка и менеджмент, а не защита и разрушение.

У позвоночных животных, таких как мы с вами, иммунная система устроена очень сложно – она способна создавать уникальную длительную защиту от определенных угроз. Именно поэтому мы невосприимчивы к детским инфекциям, например к кори, а также к инфекциям, от которых были привиты. Дело не в том, что мы более уязвимы для инфекций по сравнению с другими животными. Как считает наш эксперт по моллюскам Макфолл-Най, столь замысловатая иммунная система появилась для того, чтобы управлять более сложным микробиомом – позволять позвоночным с большей точностью отбирать микробов для своего организма и поддерживать выверенные отношения на протяжении времени. Вместо того чтобы их ограничивать, иммунная система эволюционировала так, чтобы поддерживать еще больше микробов[159].

Вспомните предыдущую главу, в которой я сравнивал иммунную систему с командой лесничих, управляющих заповедником. Если микробы преодолевают границы заповедника, то есть слизь, лесничие выталкивают их обратно и укрепляют ограду. Они держат под контролем виды, чьи популяции слишком разрастаются, и расправляются с патогенами, которые вторгаются из внешнего мира. Они поддерживают равновесие в сообществе, неустанно защищая баланс заповедника от угроз – как внешних, так и внутренних.

Отпуск эти лесничие получают лишь в самом начале нашей жизни, когда в плане микробиологии мы представляем собой «чистые доски». Чтобы дать нашим первым микробам возможность поселиться в нашем новорожденном теле, особый класс иммунных клеток подавляет остальную защитную систему организма – поэтому в течение первых шести месяцев жизни младенцы легко поддаются инфекционным заболеваниям[160]. Дело не в том, что их иммунная система еще не достигла зрелого состояния, как считают многие: ее развитие преднамеренно сдерживается, чтобы позволить всем желающим микробам обосноваться. Однако как младенец млекопитающего убедится, что к нему присоединились нужные микробы, если иммунная система не помогает с отбором?

Ему помогает мать. В материнском молоке содержится множество антител, которые контролируют популяцию микробов в организме взрослого, и младенцы усваивают эти антитела при грудном вскармливании. Иммунолог Шарлотта Кэтцель вывела мышей с мутацией, из-за которой они не могли производить одно из этих антител, и обнаружила, что кишечники их детенышей оказались заселены очень странными микробами[161]. Среди них было множество видов бактерий, часто встречающихся у людей с воспалительными заболеваниями кишечника, причем многие из них вдобавок пробрались сквозь стенки кишечника и вызвали воспаление ближайших лимфоузлов. Как мы уже знаем, большинство безобидных бактерий безобидны лишь там, где они находятся. Молоко держит их в узде – и не только. Молоко – это одно из самых поразительных средств контроля над микробами в организме млекопитающего.

В Калифорнийском университете в Дейвисе над большим виноградником и огородом со спелыми овощами возвышаются несколько зданий со стенами цвета обожженной глины. Все вместе напоминает тосканский особняк, который чудом телепортировали на запад США. На самом деле это научно-исследовательский институт, где все просто помешаны на изучении молока. Управляет ими невысокий нервный и энергичный дяденька по имени Брюс Джерман. Если бы существовала награда за самое активное расхваливание молока в мире, Брюс бы ее точно получил. Я захожу в его кабинет, жму ему руку и спрашиваю: «А почему вы интересуетесь молоком?» Полчаса спустя он все еще толкает речь, прыгая на фитболе и теребя в руках истрепанный кусочек пленки с пупырышками.

Молоко – это идеальный источник питательных веществ, рассказывает Брюс, «чудо-пища», действительно достойная такого названия. Так считают немногие. На данный момент научных публикаций, посвященных молоку, совсем немного, если сравнивать со статьями о других телесных жидкостях – крови, слюне и даже моче. В молочной промышленности несметные богатства тратятся на то, чтобы получать от коров больше молока, но практически не выделяется денег на то, чтобы понять суть этой белой жидкости и принципы ее работы. В медицинских фондах посчитали, что это не имеет значения. Как объясняет Джерман, «это никак не относится к болезням белых мужчин среднего возраста». А вот диетологи решили, что молоко – это обычная смесь жиров и сахаров, которую можно с легкостью заменить искусственными аналогами. «Говорят, что это просто кучка химических веществ, – жалуется Джерман. – На самом деле это даже близко не так».

Молоко впервые появилось у млекопитающих. Любая кормящая мать, будь то пантера или панголин, жираф или женщина, для кормления детенышей в прямом смысле растворяет собственное тело, чтобы создать белую жидкость, которую затем выделяет через соски. Состав этой жидкости в течение 200 миллионов лет правился и улучшался, чтобы детеныши могли получать из нее все необходимые питательные вещества. Помимо всего прочего в составе есть сложные сахара – олигосахариды. Их производят все млекопитающие, но человек почему-то решил особенно выделиться: ученые уже нашли более 200 олигосахаридов человеческого молока[162] – это третья по объему его составляющая, сразу после лактозы и жиров. Уж они-то наверняка должны быть отличным источником энергии для подрастающих младенцев!