7. «живут разные бактерии» (см. с. 30): Впервые мы провели осмотр кожи молекулярными методами в 2004 году, продемонстрировав невероятное разнообразие, но при этом симметрию между левой и правой частью. (Z. Gao et al., «Molecular analysis of human forearm superficial skin bacterial biota,» Proceedings of the National Academy of Sciences 104 [2007]: 2927-32.) Затем, воспользовавшись более мощными методами, другие ученые подтвердили и расширили наблюдения, показав малозаметную разницу между левой и правой руками, а также то, что на наших компьютерных клавиатурах остаются микробные сигнатуры наших отпечатков пальцев, то есть можно легко отличить вашу клавиатуру от моей (N. Fierer et al., «Forensic identifi cation using skin bacterial communities,» Proceedings of the National Academy of Sciences 107 [2010]: 6477-81). Кроме того, они показали, что в каждом из трех основных типов кожи сухой, влажной и маслянистой живут свои крупные популяции (Е. A. Grice et al., «Topical and temporal diversity of the human skin microbiome,» Science 324 [2009]: 1190-92), и что в большей части нашей кожи, кроме ступней, доминирует одна группа грибков (К. Findley et al., «Topographie diversity of fungal and bacterial communities in human skin,» Nature 498 [2013]: 367-70).
8. «250 здоровых молодых людей» (см. с. 30): Крупный проект «Микробном человека», спонсированный Национальным институтом здравоохранения, добился невероятного прогресса в фундаментальных знаниях о нашем микробном составе. В важном исследовании здоровых молодых взрослых США (из Хьюстона и Сент-Луиса) были продемонстрированы контуры человеческого микробиома. (С. Huttenhower et al., «Structure, function and diversity of the healthy human microbiome,» Nature 486 [2012]: 207-14.) У этой статьи было чуть ли не столько же авторов (в том числе я), сколько подопытных, но, с другой стороны, это был очень сложный проект национальной «большой науки», который принес большие дивиденды и будет приносить все новые, когда ученые станут пользоваться богатыми залежами информации, собранной из образцов, взятых с шестнадцати участков тела мужчин и женщин (а также с трех участков влагалища у женщин). Благодаря этому исследованию мы, например, узнали намного больше о популяции у нас во рту: верхняя часть языка, твердого нёба и щеки больше похожи друг на друга, чем на десневую борозду.
9. «не любят кислород» (см. с. 31): Микробный состав десневой борозды очень обширен; по плотности он не уступает толстой кишке, а разнообразие бактерий огромно. (I. Kroes et al., «Bacterial diversity within the human subgingival crevice,» Proceedings of the National Academy of Sciences 96 [1999]: 14547-52; and ibid.). Именно в этом пространстве между зубами и деснами развивается периодонтит, и мы надеемся, что лучше разобравшись в микробной популяции и ее динамике, мы сможем лучше предотвращать или лечить эту болезнь, часто приводящую к потере зубов.
10. «даже привлекательность для комаров» (см. с. 31): N. О. Verhulst et al., «Composition of human skin microbiota affects attractiveness to malaria mosquitoes,» PLOS ONE 6 (2011): e28991.
11. «сообщество из десятков видов» (см. с. 32): Z. Pei et al., «Bacterial biota in the human distal esophagus,» Proceedings of the National Academy of Sciences 101 (2004): 4250-55. До того как мы опубликовали эту статью, никто не думал, что в пищеводе могут постоянно обитать бактерии считалось, что бактерии проходят там лишь по пути изо рта в желудок.
12. «между типами кишечных бактерий и их функциями» (см. с. 33): Мы теперь можем с помощью новых вычислительных инструментов построить семейные древа растений и животных; то же самое мы можем сделать и для бактериальных популяций, живущих в разных экологических нишах. Мы можем сравнить состав микробных популяций пресноводных прудов и океанов. (Неудивительно, что они весьма разные.) Когда подобные инструменты применяют для изучения состава кишечных микробов, например в мышах и людях, то мы видим очень заметные параллели (R. Е. Ley et al., «Worlds within worlds: evolution of the vertebrate gut microbiota,» Nature Reviews Microbiology 6 [2008]: 776-88). На более высоких таксономических уровнях, начиная с типа, мы почти одинаковы, но, спускаясь по филогенетической лестнице, разница становится все больше, и наконец на уровне вида мыши уже сильно отличаются от людей. В каком-то смысле эти микробные сходства и различия отражают нашу эволюцию от общего предка к разным видам Mus musculus и Homo sapiens а также наше генетическое наследие. Да, даже обитающие в нас микробы снова напоминают нам, что «онтогенез повторяет филогенез», эту концепцию эволюционной биологии я выучил еще в школе, задолго до того, как начал понимать, что же вообще такое эволюция.
13. «результат деятельности микробов» (см. с. 33): W. R. Wikoffet al., «Metabolomics analysis reveals large effects of gut microflora on mammalian blood metabolites,» Proceedings of the National Academy of Sciences 106 (2009): 3698-703. Ученые сравнили безмикробных мышей (рожденных в специальных пузырях вообще без каких-либо бактерий) и обычных. Они использовали очень чувствительные химические методы сбора образцов и обнаружения, чтобы исследовать содержание крови двух групп мышей. Из почти 4200 обычных химических соединений в крови безмикробных мышей обнаружились лишь 52, чуть более 1 %; остальные 4000 продукты бактериального метаболизма. Эти исследования доказали, что большинство химических соединений, из которых состоит кровь мышей (и, соответственно, человека), вырабатываются микробиотой и ее взаимодействием с нашими клетками.
14. «химическая обработка и усвоение» (см. с. 34): H. J. et al., "Predicting and manipulating cardiac drug inactivation by the human gut bacterium Eggerthellalenta," Science341 (2013): 295-98.
15. «в котором мало белка» (см. с. 34): В батате белка около 2 %, так что взрослому человеку нужно съедать около 2,5 кг батата в день, чтобы удовлетворить потребности в белке.
16. «лактобациллы, по сути, отсутствуют» (см. с. 35): J. Ravel et al., «Vaginal microbiome of reproductive-age women,» Proceedings of the National Academy of Sciences 108, suppl. 1 (2011): 4680-87.
17. «состав кишечного микробиома человека меняется не слишком сильно» (см. с. 37): J. Faith et al., «The long-term stability of the human gut microbiota,» Science 341 (2013): DOI: 10.1126/science.1237439. Изучая одних и тех же людей на протяжении долгого времени, лаборатория Джеффа Гордона показала, что, хотя в организме и есть определенная доля текучки, стабильность довольно значительна. Исследование обнаружило, что 70 % микроорганизмов, живших во взрослых людях, остались в них и через год при повторном анализе.
18. «изменения микробной популяции оказались более значительными» (см. с. 37): Доктор Нанетт Стейнле из университета штата Мэриленд представила данные исследования сухих бобов и чечевицы на стендовых докладах Американского общества питания 23 апреля 2013 года. В других работах был заметен немедленный эффект диеты на микробном, но общий долгосрочный состав оставался стабильным. (См. G. Wu et al., «Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes,» Science 334 [2011]: 105-8.)
19. «но только на время, пока люди сидели на этой диете» (см. с. 37): L. A. David et al., «Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome,» Nature (2013): DOI 10.1038/ naturel2820.
20. «миллионы уникальных генов» (см. с. 38): «Большая наука» в США занялась микробиомом человека; еще одна группа, изучавшая ту же тему, собралась в Европе: консорциум MetaHit. Они проделали важную работу, которая одновременно уникальна и дополняет данные «Микробиома человека». J. Qin et al. («A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing,» Nature 464 [2010]: 5965) показывает большую разницу в составе у разных людей. В M. Arumugan et al. («Enterotypes of the human gut microbiome,» Nature 473 [2011]: 174-80) содержится постулат о том, что люди делятся на три большие группы в зависимости от состава их кишечного микробиома возможно, это чем-то похоже на группы крови. Выдержит ли это типирование испытание временем и стабильны ли эти типы на протяжении жизни человека, пока неизвестно.
21. «количество уникальных бактериальных генов в кишечнике подопытных резко отличалось» (см. с. 38): В недавней работе группы MetaHit (E. Le Chatelier et al., «Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers,» Nature [2013]: 500, 541-4) 292 человека были изучены на предмет генетического состава их кишечного микробиома и обмена веществ. Результаты явно показывают, что по количеству генов подопытные делились на две группы: примерно у трех четвертей количество оказалось большим, а у оставшейся четверти небольшим. Средняя разница в обмене веществ у этих двух групп людей оказалась значительной. У тех, у кого генов было меньше, с большей вероятностью развивался метаболический синдром, комплекс симптомов, ассоциирующихся с ожирением, диабетом, артериосклерозом и гипертонией. Один из вопросов, который не удалось разрешить в рамках исследования: что проявилось раньше меньшее количество генов или метаболический синдром? Но сопровождающая работа показала, что изменения диеты, улучшающие обмен веществ, повышают количество генов. (A. Cotillard et al., «Dietary intervention impact on gut microbial gene richness,» Nature 500 [2013]: 585-88.)
22. «поразительные десять миллионов» (см. с. 39): Продемонстрировано в работе Qin et al., «A human gut microbial gene».
23. «незнакомое ему химическое вещество» (см. с. 39): См. I. Cho and M. J. Blaser, «The human microbiome: at the interface of health and disease,» Nature Reviews Genetics 13 (2012): 260-70, где мы подробнее обсуждаем концепцию организмов «на всякий случай».
24. «коровы и рубцовые бактерии» (см. с. 41): Рубец это специализированный первый отдел желудка жвачных животных, таких как коровы и овцы. Живущие в этом отделе микробы ферментируют переваренную еду помогая носителю усвоить содержащуюся в ней энергию. Кроме того, рубец отличный пример симбиоза; в нем отлично сосуществуют бактерии, грибки, простейшие и вирусы.
25. «если играть по правилам» (см. с. 42): См. M. J. Blaser and D. Kirschner, «The equilibria that allow bacterial persistence in human hosts,» Nature 449 (2007): 843-49, где мы подробнее разбираем идею равновесного отношения между нами и нашими микробами.
Глава 4. Появление патогенов
В бытность студентом-медиком я проходил летнюю практику, помогая врачу, который проводил медобследования рабочих из Трудового корпуса Западной Виргинии. То был отличный опыт множество клинической работы. Я научился тщательно осматривать здоровых молодых людей. Мой учитель, доктор Фред Кули, был практичным, умным и веселым. Работа с ним заканчивалась около часа дня, так что потом я уходил в госпиталь и трудился с другими, принимая самых разных пациентов. Студентов тут было не очень много, так что меня, практиканта с кучей вопросов, принимали с распростертыми объятиями.