Габриэль Перлемутер
Микробиота. Тайны ваших бактерий
Бактерии и плохое самочувствие
Перейдем к конкретным примерам.
В крупнейших научно-исследовательских учреждениях мира специалисты посвящают свои жизни изучению нескольких видов бактерий, выбранных из тысяч других. В Центре нейробиологии стресса и нейрореабилитации на базе отделения заболеваний желудочно-кишечного тракта Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе научная группа под руководством Кирстен Тиллиш сосредоточилась на двух довольно распространенных семействах, Prevotella и Bacteroides, способных влиять на наше душевное состояние.
Отобрали 40 здоровых женщин в возрасте от 18 до 55 лет и начали изучать популяции бактерий в их фекалиях, то есть их кишечную микробиоту. У семи женщин уровень Prevotella значительно превышал средние показатели, в то время как у 33 других превалировали Bacteroides.
Всем этим женщинам был продемонстрирован одинаковый набор картинок, на которых были изображены грустные или радостные события. Психологический тест-опросник Panas позволил измерить силу положительного и отрицательного воздействия этих картинок на каждую из подопытных.
На изображения, вызывающие положительные эмоции, все 40 женщин отреагировали почти одинаково позитивно.
А вот реакции на грустные, негативные, трагические картинки заметно различались… Интенсивность негативных эмоций коррелировала с уровнем Prevotella в их микробиоте. Семь женщин, в чьей микробиоте преобладали эти бактерии, оказались более чувствительными, более эмоциональными, независимо от их прошлого, от их жизненного опыта, уровня стресса и проделанной над собой работы. МРТ показали, что функционирование их мозга различалось: особые зоны, которые можно было бы упрощенно назвать чувствительными зонами, активировались намного интенсивнее у тех 33 женщин, в чьей микробиоте было меньше Prevotella.
На следующем этапе исследований специалисты сравнили численность Prevotella в микробиоте добровольцев родом из Европы и Африки. У европейцев бактерий Prevotella оказалось меньше, поскольку их рацион содержал намного больше переработанных продуктов, сахара, жиров и меньше пищевых волокон, что плохо сказывается на разнообразии микробиоты.
Не этим ли объясняется повышение уровня индивидуализма и недостатка эмпатии в нашем обществе по сравнению с африканским, где люди демонстрируют бо́льшую готовность сопереживать, сочувствовать и оказывать помощь? Как ученый я не могу дать категоричного ответа на этот вопрос, у меня нет ответа, основанного на доказательствах. Тем не менее этот вопрос меня очень интересует и волнует.
Результаты как этого исследования, так и других, о которых я поговорю позже, открывают головокружительные перспективы. Посредством еще неизвестных механизмов наши бактерии способны влиять на наше поведение. Делать нас более или менее эмоциональными, более или менее чувствительными к боли других людей, к их грусти, к их плохому самочувствию.
Страдают ли серийные убийцы, мучители и политики, ответственные за геноцид, от дефицита Prevotella и не в результате ли этого дефицита они были вынуждены предстать перед судом? Мы вправе задать этот вопрос, касаясь темы свободы воли. Поможет ли гиперчувствительным, гиперэмоциональным, гиперзастенчивым людям избавиться от лишних переживаний внесение в их микробиоту Bacteroides или другой бактериальной культуры?
А между тем в лабораториях международного масштаба уже научились избавлять мышей от стресса, депрессии и тревожности при помощи модификаций их микробиоты.
Паразиты могут довести до суицида
На первый взгляд это утверждение может показаться безумным. Как так, на наше существо и наше поведение, на наш характер и наши эмоции, на наши психологические расстройства влияют микробы в нашем кишечнике?
Не стоит недооценивать микробов! Эти живые организмы, хоть и не имеют мозга, знают, чего хотят, и добиваются этого. Микробы способны изменять поведение позвоночных организмов: умеют контролировать их мозг, влиять на их действия, желания, интеллект, восприятие себя и других. И даже способны подтолкнуть к самоубийству.
Вот пример – микроскопический паразит Toxoplasma gondii, вызывающий токсоплазмоз. Поведение зараженных им мышей становится суицидальным: у них нет возможности вести себя иначе. Запах кошачьей мочи, всегда отпугивавший мышей, начинает непреодолимо привлекать зараженных токсоплазмозом особей. Мышь следует за этим запахом до тех пор, пока не попадет в кошачью пасть. Таков план паразита, которому необходимо, чтобы мышь была съедена кошкой, в чьем организме он продолжит свой жизненный цикл и приступит к половому размножению. Паразит толкает мышь на смерть, и она повинуется.
Таким же образом муравьи, зараженные микроскопическим грибом с труднопроизносимым названием Ophiocordyceps unilateralis, превращаются в зомби, покидают муравейник, взбираются по стеблям растений на определенную высоту, вцепляются мандибулами в стебель и там умирают. А гриб, захвативший контроль над ними, получает возможность размножаться и расти.
Вероятно, наши кишечные бактерии менее авторитарны и пользуются другими методами, чтобы влиять на наш образ жизни. Но с недавних пор стало известно, что они могут оказывать воздействие на нейромедиаторы в наших нервных сетях. Присутствие или отсутствие, избыток или нехватка определенных бактерий сказываются, например, на выработке гормонов, участвующих в нашей системе внутреннего подкрепления, то есть на нашем удовольствии; влияют на наши тревоги, депрессии, наши зависимости от алкоголя, сахара или джанкфуда, а возможно, и на уровень агрессии по отношению к себе или окружающим. Словом, они в силах вызвать у нас поведение, выходящее за рамки нормы, в том числе и суицидальное.
Также известно, что не все мы одинаково склонны к зависимостям. Некоторые легко от них избавляются, в то время как другие склонны к рецидивам. О чем это говорит? О силе воли? Или о силе полезных бактерий?
Мне известны случаи, при которых одна зависимость сменяется другой: бывший алкоголик начинает объедаться, бывший профессиональный спортсмен уходит в пучину наркотиков или алкоголя, бывший обжора становится заядлым курильщиком. Они неисправимы? Или проблема заключается в нейромедиаторах, которым по неизвестным еще причинам нужна дополнительная стимуляция, гормональная или бактериальная, для того, чтобы обеспечивать нормальное самочувствие? В свете последних открытий более чем вероятно, что присутствие или отсутствие в микробиоте определенных бактерий заставляет некоторых людей нуждаться в повышенной стимуляции системы внутреннего подкрепления. Они становятся зависимыми.
В таком случае что в нашей воле? Хоть я и убежден в том, что бактерии играют значительную роль в формировании нашего поведения, я все же не считаю, что состав микробиоты в силах «обнулить» следы нашего жизненного опыта, нашу психологическую устойчивость, нашу свободу воли. Однако, изменяя микробиоту, можно многое корректировать.
В эпоху, когда интерферон был единственным средством против гепатита C, один из пациентов неожиданно меня оскорбил, а уже на следующий день он извинился, объяснив свою реакцию одним из побочных эффектов лекарства, которое я ему прописал. Возможно, его слова были правдой: известно, что интерферон может даже подтолкнуть к самоубийству. Однако я не счел извинение достаточным, перенаправил этого пациента своему коллеге и больше не консультировал его.
И это важный вопрос: до какого предела бактерии и микробы могут служить оправданием нашему поведению? Он может показаться абсурдным, однако в свете последних открытий, которым и посвящена эта книга, я всерьез им задаюсь.
С учетом того, что теперь нам известно, я не уверен, что сегодня извинения того пациента показались бы мне неубедительными…
2
Голобионт
Меня чрезвычайно интересуют взаимоотношения между нами и нашими бактериями. Проведенные мной лабораторные исследования подтверждают, что мы живем в симбиозе с бактериями. Стремясь понять закономерности этого отлаженного взаимодействия, я обратил свое внимание к истокам жизни на Земле. То, что я узнал, меня ошеломило.
Вообще, первые формы жизни возникли на Земле 4,5 миллиарда лет назад. Но первая клетка, от которой произошли все клетки, существующие на нашей планете сейчас, и которая называется Последний универсальный общий предок (или LUCA от англ. Last Universal Common Ancestor), появилась 3,8 миллиарда лет назад. Это общий предок бактерий, растений, насекомых, птиц, людей…
В XVII веке ученые, только начавшие использовать микроскопы, открыли в живых клетках ядро, которое очень скоро было признано центральным элементом клеток. По наличию или отсутствию ядра живые организмы разделили на две группы. На прокариот, одноклеточных живых организмов, у которых отсутствует ядро, а ДНК находится в цитоплазме клетки (полужидкая внутренняя среда, в которой находятся органоиды клетки), – это случай бактерий. И на эукариот, то есть всех остальных живых существ, которые состоят из одной или многих клеток, обладающих ядром, содержащим ДНК, иначе говоря, генетический код организма.
Наука продолжала двигаться вперед. В 1970-х годах исследователи узнали о существовании бактерий, способных жить в экстремальных условиях: при температуре выше 100 °C, ниже 0 °C, в среде, обогащенной соединениями серы, и даже в Мертвом море, которое и было названо так потому, что жизнь там считалась невозможной. Из-за суровых условий, в которых встречались эти бактерии, их назвали экстремофилами (то есть «любящими экстремальные условия»). Позже предположили, что эти бактерии могли находиться у истоков жизни, и их окрестили архебактериями (то есть первыми, древними, бактериями).
Прогресс в сфере молекулярной биологии позволил изучить их ДНК. Было замечено, что эти «бактерии» на самом деле куда ближе к нашим собственным клеткам, к клеткам эукариотных организмов, чем к настоящим бактериям: белками, которые они производят, ферментами, которые они используют для восстановления своей ДНК. В связи с этим архебактерии перестали считаться бактериями. С тех пор их называют археями.
Сходство архей с нашими клетками заставило специалистов вернуться к вопросу о развитии жизни на Земле. По всей очевидности, события разворачивались в двух направлениях: от бактерий происходили другие бактерии, а вот некоторые из архей развивались до тех пор, пока не «произвели» многоклеточные организмы, в том числе и нас, в то время как другие так и остались археями.
Археи обладают еще одной особенностью: они представлены в нашей микробиоте, при этом они так схожи с нашими собственными клетками, что не вызывают никаких заболеваний, в то время как некоторые бактерии способны стать причиной болезни. Конечно, археи производят метан, излишки которого могут вызвать запор, но в то же время они могут защитить нас от артериосклероза. Ничто, как я обычно говорю, не делится на черное и белое.
Звездные войны
На этом наша история с бактериями не заканчивается. По всей видимости, они сыграли огромную роль в развитии жизни на планете. Тут следует рассказать о неком явлении, которое называется эндосимбиоз. Эндосимбиоз – это взаимовыгодное сосуществование организмов, при котором один организм обитает внутри другого.
Я объясню. В определенный момент бактерии проникли в клетки архей или других чуть более развитых существ. Мы не знаем, когда и каким образом произошел этот поворотный момент в развитии жизни на планете, но у нас есть доказательства, что он действительно имел место. Потому что – и это самое удивительное – клетки всех эукариот содержат структуры, производные от бактерий, так сказать, кусочки бактерий: это митохондрии животных и хлоропласты растений. Роль митохондрий и хлоропластов трудно переоценить: именно благодаря этим структурам мы используем кислород, без которого не можем жить.
Мы больше чем симбионты: мы голобионты, надорганизменные симбиотические образования, состоящие одновременно из себя самих и из организмов, которые нас населяют. Мы объединяем в себе наши собственные качества и качества этих организмов. Мы переплели свою ДНК с их. Мы в каком-то смысле бактериальные существа, поскольку без элементов бактерий, которые присутствуют в наших клетках, мы не смогли бы дышать, а следовательно, и жить. Мы неразрывно связаны с бактериями, которые не просто обитают в нас, но являются частью самого нашего существа.
Ключевые действующие лица саги «Звездные войны» никогда не появляются на экранах: они микроскопические. Это мидихлорианы. Они живут в симбиозе со всеми живыми существами Галактики, обитая в их клетках и обеспечивая им контакт с Силой. Чем больше в живом существе мидихлориан, тем выше его способность использовать эту Силу. Обладание более чем 20 000 мидихлориан на клетку позволяет стать джедаем. Гадаете, как образовано слово «мидихлорианы»? Это не что иное, как совмещение двух куда более распространенных слов: «митохондрия» и «хлоропласт»!
О том, что касается Силы, нам, несомненно, предстоит еще многое узнать. Наши бактерии дают нам возможность жить. Они являются – и вы скоро это увидите – дирижерами нашего оркестра эмоций, поведения, наших заболеваний. А что, если они находятся у истоков некоторых из наших талантов, у истоков нашей индивидуальности? Наших сильных и наших слабых сторон? Найдем ли мы когда-нибудь подтверждения, что пианист стал виртуозом потому, что этому способствовали его бактерии? Я близок к тому, чтобы считать это возможным.