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

Так было не всегда. В 1777 году на острове Рождества побывал Джеймс Кук, и его штурман сделал пометку о «бесчисленных акулах». Даже в конце XX века здесь еще обитали эти крупные хищники, а рифы были здоровы. Все изменилось в 1988 году, когда люди вовсю принялись его заселять. Сейчас там около 6500 жителей – немного, но достаточно для того, чтобы истребить всех акул и уничтожить рифы. Кингмен, в отличие от острова Рождества, никогда не был заселен. Там земли хватит максимум на три футбольных поля – и заселять-то нечего. Благодаря своей неприветливости на суше он остался настоящим раем под водой. Роуэру он позволил взглянуть в прошлое, на те великолепные рифы, что когда-то открылись взору капитана Кука. А вот остров Рождества олицетворяет собой наше печальное, лишенное кораллов будущее, несущее с собой, как мы вскоре поймем, многие распространенные человеческие заболевания.

Кораллы – это животные с мягкими трубчатыми телами, увенчанными жалящими щупальцами. Мы их такими практически не видим, потому что они прячутся в известняке, который сами же и производят. Эти каменные остовы и образуют собой рифы – подводные пейзажи из ветвей, выступов и валунов, в которых обитает множество морских животных. На протяжении сотен миллионов лет кораллы занимались постройкой рифов, но не исключено, что дни подводного строительства сочтены. Популяции кораллов у Карибских островов сильно сократились. Могучий Большой Барьерный риф у Австралии потерял большую часть кораллов. Целая треть рифообразующих видов кораллов находится под угрозой вымирания. Из-за углекислого газа, вырабатываемого человеком, солнечное тепло остается в океанах и нагревает их. Из-за повышения температуры кораллы изгоняют из своих клеток водоросли, обеспечивающие их питательными веществами. А без водорослей они слабеют и бледнеют. Углекислый газ к тому же и сам растворяется в океанах, повышая степень кислотности воды. В результате снижается число доступных карбонат-ионов, необходимых кораллам для постройки рифов, так что те начинают постепенно разрушаться. Ураганы, корабли и прожорливые морские звезды изнашивают их еще больше. Лишившись расцветки, пищи, дома и строительных материалов, бедные кораллы заболевают. Им угрожает целая палитра заразы: «белая чума», «черная лента», «розовая линия», «красная лента»[179]. Таких болезней насчитываются дюжины, и за последние десятилетия они сильно распространились.

И это странно. Как правило, инфекции распространяются быстрее в тех случаях, когда концентрация переносчиков достаточно высока, но частота заболеваний кораллов подскочила как раз тогда, когда популяции кораллов пошли на убыль. Дело в том, что специфичные патогены вызывают лишь часть этих заболеваний. С остальными дело обстоит сложнее: судя по всему, их вызывают большие группы микробов, работающих вместе, или бактерии, являющиеся частью микробного мира кораллов. Именно этот мир и привлек внимание Роуэра.

Волосы у Роуэра черные и взлохмаченные, манеры непринужденные, а голос резкий. Он одевается во все оттенки черного и темно-серого и носит серебряные украшения. Он – пионер метагеномики, принципиально новой методики, заключающейся в описании микробов с помощью их генов, о которой мы читали во второй главе. Сначала Роуэр использовал эту методику для описания вирусов в открытом океане, а потом переключился на кораллы. Другие ученые уже выяснили, что микроскопических ребят кораллам не занимать. На каждом квадратном сантиметре их поверхности содержится 100 миллионов микробов – это в десять с лишним раз больше, чем на таком же участке кожи человека или почвы в лесу. Кораллы считаются чудесным и многоликим миром, но большая часть их многоликости невидима. Забудьте о скатах, черепахах и электрических угрях – большую часть природы кораллового рифа составляют бактерии и вирусы, причем большинство из них не изучили до сих пор.

А что эти микроорганизмы делают? «Ну, во-первых, они занимают место», – объясняет Роуэр. В теле коралла не так уж много источников пищи и участков, пригодных для обитания микробов. Если эту нишу займут полезные микробы, опасным будет негде приткнуться, так что само присутствие разнообразного микробиома препятствует появлению болезней. Такой эффект называется колонизационной резистентностью. Если ее нарушить, начнет распространяться инфекция. Роуэр предположил, что именно это и стало причиной разрушения стольких рифов. Явления, вызывающие стресс кораллов, – нагревание океанов, повышение кислотности воды, избыток питательных веществ – нарушают их партнерство с микробами. У кораллов остаются искаженные, истощенные сообщества микробов, восприимчивые к заболеваниям или даже способные сами их вызывать[180].

Чтобы проверить свою теорию, Роуэр должен был исследовать самые разные рифы – от нетронутых до разоренных. Так он и попал на «Уайт Холли». За два месяца этот корабль прошел мимо четырех северных островов архипелага Лайн по нарастанию человеческой деятельности: риф Кингмен (не заселен), атолл Пальмира (несколько десятков человек), остров Фаннинг (2500 жителей), остров Рождества (5500 жителей). Пока остальные исследователи занимались подсчетом рыбы и сбором кораллов, Роуэр и его коллега Лиз Динсдейл изучали местных микробов. Они взяли по образцу воды с каждого участка и пропустили ее сквозь стеклянный фильтр с такими крохотными отверстиями, что даже вирусы бы не пролезли. Затем они соскребли с этих суперситечек всех оставшихся там микробов и пометили их флуоресцентными красками, чтобы светились под микроскопом. «Этими крошечными светящимися точками была начерчена судьба кораллов – здоровье или увядание», – писал позже Роуэр.

Динсдейл и Роуэр обнаружили, что чем больше на местности людей, тем больше становится микробов. Если сравнить остров Рождества с Кингменом, мы увидим, что высшие хищники, такие как акулы, перестали господствовать на рифе и их остались единицы, доля покрытия кораллами упала с 45 до 15 %, а количество микробов и вирусов в воде увеличилось в 10 раз. Все эти закономерности сплелись в сеть причинно-следственных связей, основанную на борьбе за власть между кораллами и их давними соперниками – макроводорослями[181].

Некоторые водоросли приходятся кораллам союзниками – обитают у них в клетках, обеспечивая их пищей, или же образуют твердый поверхностный слой розового цвета, объединяющий отдельные колонии в одну большую и прочную. Но макроводоросли – их противники: они борются с кораллами за территорию. Взлет водорослей означает падение кораллов – и наоборот. На большинстве рифов макроводоросли находятся под контролем местных садовников-вегетарианцев – например, рыбы-хирурги и рыбы-попугаи объедают их так, что от них остаются лишь ухоженные лужайки. Но люди вылавливают травоядных рыб острогами, удочками и рыболовными сетями. К тому же мы истребляем высших хищников, таких как акулы, что приводит к стремительному росту популяций хищников среднего звена – а они, в свою очередь, поедают травоядных. В любом случае мы даем водорослям фору. Ухоженные лужайки разрастаются и становятся заросшими лугами, а живущие рядом с ними кораллы погибают. Дженнифер Смит, еще одна участница экспедиции, продемонстрировала это с помощью простого эксперимента. Она поместила кусочки кораллов и водорослей в смежные аквариумы, разделенные лишь фильтром, о котором мы говорили выше. Микробы через них пройти не могли, а вода с растворенными в ней веществами могла. Спустя два дня все кораллы погибли. Водоросли выделяли в воду что-то, что их убивало. Токсин? Не исключено. Но когда Смит обработала кораллы антибиотиками, они выжили. Значит, не токсин. И не микробы – фильтры не дали бы им добраться до кораллов. Нет, водоросли вырабатывали нечто, убивающее кораллы с помощью их собственных микробов.