Rob Knight, pozri, čo je v tebe. Pozrite sa, čo je vo vás

Žijeme v ére skutočnej revolúcie v mikrobiológii. Najnovšia technológia umožnila vedcom ponoriť sa do sveta mikroskopických tvorov, ktoré obývajú naše telo a robiť úžasné objavy v tomto svete. Ukazuje sa, že mikróby, ktoré žijú v nepredstaviteľnom množstve takmer v každom kúte nášho tela, zohrávajú oveľa dôležitejšiu úlohu, než sme si doteraz mysleli: závisí od nich nielen naše fyzické zdravie, ale určujú aj našu náladu, náš vkus a našu osobnosť. . O týchto vedeckých objavoch počujeme z prvej ruky: autor knihy Rob Knight je jedným z popredných súčasných mikrobiológov, ktorí pred našimi očami vytvárajú vedu budúcnosti.

Séria: TED knihy

* * *

spoločnosťou litrov.

1. Mikroorganizmy v našom tele

Skúsme teda odhadnúť, koľko mikróbov v nás žije.

Ak počítame podľa hmotnosti, tak v tele dospelého človeka majú v priemere asi jeden a pol kilogramu. Vďaka tomu je vaša mikroflóra jedným z najväčších orgánov, ktorý svojou hmotnosťou konkuruje mozgu a je len o niečo horší ako pečeň.

Už vieme, že v absolútnom počte buniek mikroorganizmy prekonávajú ľudí v pomere desať ku jednej. Čo keby sme porovnávali našu DNA? Každý z nás má približne dvadsaťtisíc ľudských génov. A zároveň v sebe nosíme dva až dvadsať miliónov mikrobiálnych génov. To, bohužiaľ, znamená, že geneticky sme minimálne z 99 % mikróby!

Aby ste sa tak neurazili, pozrite sa na to z pohľadu zložitosti ľudského zariadenia. Každá ľudská bunka obsahuje oveľa viac génov ako mikrobiálna bunka. Ide len o to, že vo vašom tele je toľko mikróbov, že súčet všetkých ich génov prevažuje nad vašimi.

Organizmy, ktoré žijú v nás a na nás, sú veľmi rozmanité. Väčšina (ale nie všetky) sú jednobunkové. Predstavujú všetky tri hlavné vetvy evolučného stromu. V črevách žijú zástupcovia ríše archaea – jednobunkové organizmy, ktoré nemajú jadrá; najbežnejšie z nich sú metanogény, ktoré existujú bez kyslíka, pomáhajú pri trávení potravy a uvoľňujú metánový plyn (majú ich aj kravy).

Ďalej prichádzajú eukaryoty: huby kožnej mykózy a kvasinky, ktoré kolonizujú vagínu a niekedy aj črevá. Ale nad všetkým dominujú baktérie – napríklad Escherichia coli ( Escherichia coli), E. coli, ktorú spájame predovšetkým s tráviacimi ťažkosťami, ku ktorým dochádza v dôsledku zle umytej zeleniny. V našom vnútri sú však takmer vždy prítomné neškodné a prospešné odrody tejto baktérie.

A každý deň sa vďaka novým technológiám dozvedáme, že tento svet je ešte rozmanitejší, ako sme si doteraz mysleli. Je to, ako keby sme prechádzali oceánom s vlečnou sieťou s veľmi veľkými bunkami a potom by sme po preskúmaní úlovku dospeli k záveru, že v mori sa nachádzajú iba veľryby a obrovské chobotnice. Teraz sme zistili, že život, ktorý máme vo vnútri, je oveľa rozmanitejší. Môžete napríklad predpokladať, že akékoľvek dve baktérie vo vašom čreve, ktoré sa vrhnú na váš posledný sendvič, sú si navzájom veľmi podobné, ako napríklad ančovičky alebo sardinky. V skutočnosti však nemajú viac spoločného ako morská uhorka (holothurian) a veľký biely žralok: sú to dve stvorenia s úplne odlišným správaním, potravou a ekologickou úlohou.

Kde sa teda nachádzajú všetky naše mikróby a aká je ich úloha? Aby sme to zistili, urobme si prehliadku nášho tela.

Hovorí sa, že Napoleon, ktorý sa vracal z vojenského ťaženia, napísal cisárovnej Jozefíne: „Zajtra večer budem v Paríži. Nekúp sa." Uprednostňoval prirodzenú vôňu svojej zbožňovanej manželky a sústredil sa. Ale prečo, keď zostaneme chvíľu bez mydla, deodorantov, púdru a parfumu, to z nás začne tak zapáchať? Hlavne kvôli mikróbom, ktoré sa živia našimi sekrétmi a ešte viac ich zapáchajú.

Vedci sa stále snažia, prepáčte slovnú hračku, pričuchnúť, k akému praktickému účelu slúži činnosť tvorov žijúcich na našom najväčšom orgáne, koži. Jedno je isté: podieľajú sa na tvorbe nášho telesného pachu, vrátane tých zložiek tohto pachu, ktoré priťahujú komáre. Ako už bolo uvedené, hmyz sajúci krv naozaj uprednostňujú pachy niektorých ľudí pred inými a na vine sú mikróby. Rozkladajú látky, ktoré pokožka uvoľňuje, na prchavé zlúčeniny, ktoré sa komárom môžu, ale nemusia páčiť. Okrem toho rôzne druhy komárov uprednostňujú rôzne časti nášho tela. Napríklad pre Anopheles gambiae, jeden z hlavných prenášačov malárie, najpríťažlivejší zápach nie je pach z podpazušia, ale pach rúk a nôh.

V tomto smere sa naskytá lákavé riešenie: ak si antibiotikami potriete pokožku rúk a nôh, môžete zabrániť útoku tohto druhu komárov, pretože zabíjaním mikróbov zabíjate zápach.

Mikróby, ktoré žijú na našej koži – ako všetky ostatné mikróby – nemusia nevyhnutne existovať špecificky pre náš prospech. Ale oni ako svedomití obyvatelia nám naozaj veľmi pomáhajú: tým, že na nás žijú, bránia iným, škodlivým mikróbom, aby nás infikovali. Rôzne mikróby žijú v rôznych oblastiach kože a diverzita – počet druhov – nie je nevyhnutne úmerná počtu mikróbov prítomných v určitej oblasti. Niekedy je to práve naopak. Aby sme použili americkú analógiu, predstavte si, že Vermont (600 000 obyvateľov) je etnicky rôznorodý ako Los Angeles (desať miliónov) a Los Angeles sa stalo rovnako monoetnickým ako Vermont. Na čele a pod pažami máte obrovské množstvo choroboplodných zárodkov, ale relatívne málo druhov; a naopak, na rukách (dlane a predlaktia) je pomerne málo mikróbov, ale sú veľmi rôznorodé. Mikrobiálne spoločenstvá na rukách žien bývajú rôznorodejšie ako u mužov a tento rozdiel pretrváva aj napriek umývaniu rúk, čo naznačuje, že dôvod, aj keď stále neznámy, spočíva v biologických rozdieloch.

Navyše sme zistili, že mikróby žijúce na vašej ľavej ruke sa líšia od tých, ktoré žijú na pravej. Môžete si trieť ruky, tlieskať a dotýkať sa rovnakých povrchov oboma rukami – každá si stále vytvára samostatné mikrobiálne spoločenstvo. Tento fakt inšpiroval profesora Noaha Firera z Coloradskej univerzity v Boulderi a mňa, aby sme sa pokúsili reprodukovať jeden z najslávnejších objavov vo všeobecnej biológii. Britský biológ a antropológ Alfred Russel Wallace, v snahe vysvetliť distribúciu a distribúciu organizmov na izolovaných ostrovoch a vzťah medzi druhovou diverzitou a okupovaným územím, spolu s ďalšími vedcami vytvorili komplexnú teóriu biogeografie. Wallace, Darwinov súčasník, ktorý súčasne a nezávisle rozvinul doktrínu prirodzeného výberu, zmapoval líniu, ktorá prechádza modernou Indonéziou a Malajziou a oddeľuje ázijskú faunu (opice a nosorožce) od austrálskej (kakadu a kengura). Firer a ja sme sa pýtali, či je možné nakresliť rovnakú „Wallaceovu čiaru“ na klávesnici počítača medzi klávesmi G a H – táto čiara by teoreticky mala oddeľovať polovice klávesnice s jasne odlišnými mikrobiálnymi populáciami. Chceli sme tiež zistiť, či bude medzerník obsahovať viac druhov mikróbov, jednoducho preto, že je oveľa dlhší ako všetky ostatné.

Naše výsledky potvrdili existenciu akejsi „Wallaceovej línie“, no zistili sme niečo oveľa prekvapivejšie: každý prst a jeho zodpovedajúci kľúč charakterizovala približne rovnaká mikrobiálna komunita. Z mikrobiálneho profilu dlane sa nám podarilo určiť aj majiteľov počítačovej myši s presnosťou až 90 %. Mikrobiálne spoločenstvo na vašej ruke je veľmi odlišné od podobných spoločenstiev iných ľudí (čo sa týka druhovej diverzity – v priemere 85 %), čo znamená, že každý z nás má okrem bežných aj mikrobiálne odtlačky prstov.

Išli sme ďalej a uskutočnili sme experimenty, aby sme zistili, koľkokrát sa musíte dotknúť predmetu, aby ste zanechali zreteľnú mikrobiálnu stopu. Táto štúdia je stále príliš neúplná na to, aby sa dala použiť na súde. Televízia má ale povedzme zjednodušenejší štandard dokazovania, a tak sa krátko po tom, ako sme zverejnili článok na túto tému, premietala ďalšia epizóda Crime Scene Investigation: Miami, kde bola zápletka založená na forenznom skúmaní mikrobiálneho odtlačku.

Medzitým sa forenzný mikrobiológ David Carter presťahoval z Nebrasky na Havaj, aby tam založil „telesnú rezerváciu“. "Čo to je?" – pýtate sa Forenzní vedci často stoja pred úlohou určiť, ako dávno došlo k smrti osoby, ktorej mŕtvolu skúmajú. V Carterovej „rezerve“ sú telá zosnulých darované príbuznými a rôznymi inštitúciami uložené v rôznych podmienkach a vedci neustále analyzujú rýchlosť ich rozkladu. Zároveň sa pozoruje nápadná kontinuita mikrobiálnych spoločenstiev. Tak ako sa kolónie lišajníkov objavujú najskôr na holých skalách, potom postupne machy, trávy, buriny, kríky a nakoniec stromy, aj proces rozpadu prebieha v určitom poradí.

Jessica Metcalfe, postdoktorandka v mojom laboratóriu na University of Colorado v Boulderi, si vytvorila vlastnú miniatúrnu „telesnú svätyňu“ pomocou štyridsiatich mŕtvych myší (zomreli pri iných experimentoch s kardiovaskulárnymi a rakovinovými liekmi). Jessica zistila, že dokáže správne určiť čas smrti do troch dní. To je približne rovnaká miera chýb ako v súčasnosti používaná metóda hmyzu. Prečo potom potrebujeme mikrobiologickú metódu?

Odpoveď: hmyz musí stále nájsť mŕtve telo, zatiaľ čo mikroorganizmy sú tam vždy, a to môže byť užitočné v prípadoch, keď sa na mieste činu nenachádza žiadny hmyz.

Nos a pľúca

Ďalším bodom našej prehliadky tela bude nos. Niektoré typy mikróbov žijú v ľudských nosových dierkach, vrátane Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus), ktorý spôsobuje stafylokokové infekcie v nemocniciach. Zdá sa teda, že zdraví ľudia sú často „domovom“ nebezpečných mikróbov. Domnievame sa, že v tomto prípade môže byť vysvetlenie nasledovné: iné baktérie žijúce v našom nose nedovoľujú zlatému stafylokokovi zabrať, lepšie povedané, zabrať nos. Ďalší zaujímavý postreh: prostredie silne ovplyvňuje, aké druhy mikroorganizmov sa nám usadzujú v nose. Deti s rôznorodejšou nosovou mikrobiálnou populáciou, ako sú tie, ktoré žijú vo vidieckych oblastiach v blízkosti zvierat, majú v budúcnosti menšiu pravdepodobnosť vzniku astmy a alergií. Ukazuje sa, že majstrovanie v blate je niekedy užitočné.

Keď ideme dole do pľúc, zvyčajne nájdeme len mŕtve baktérie. Vnútorný povrch pľúc, ktorý je vystavený vzduchu, obsahuje kokteil antimikrobiálnych peptidov: drobné bielkoviny, ktoré okamžite zabíjajú baktérie, ktoré sa tam dostanú. V pľúcach pacientov s cystickou fibrózou alebo vírusom ľudskej imunodeficiencie (HIV) sa však niekedy nachádzajú nebezpečné mikroorganizmy, ktoré prispievajú k rozvoju pľúcnych ochorení.

Vedci sa stále dohadujú, či má každý z nás v hrdle samostatnú komunitu mikróbov, alebo sú tam prítomné len tie mikróby, ktoré pochádzajú z úst. Je však už známe, že zárodky v hrdle fajčiarov sú iné ako u nefajčiarov, čo zrejme znamená, že fajčenie neškodí len nám samým, ale aj tvorom, ktoré v nás žijú.

Ústa a žalúdok

Je pravdepodobné, že ste počuli iba o zlých baktériách v ústach – o tých, ktoré spôsobujú ochorenie ďasien a zubný kaz. Jeden z nich, Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans), je to isté stvorenie, ktoré ničí naše zuby. Zjavne sa to objavilo v súvislosti s rozvojom poľnohospodárstva, keď bola strava našich predkov výrazne obohatená o sacharidy, najmä cukry.

Rovnako ako potkany, ktoré sme nevedomky domestikovali a živili sa našimi odpadkami, aj niektoré baktérie sa naučili žiť v našom tele. Našťastie väčšina „domestikovaných“ baktérií je prospešná – tvoria biofilm, ktorý „zlé“ baktérie zadržiava. Orálne mikróby môžu dokonca pomôcť regulovať krvný tlak tým, že uvoľnia tepny pomocou oxidu dusnatého (bratranec oxidu dusného, ​​s ktorým ste sa stretli v zubárskom kresle), ktorý uvoľňujú.

Ďalší druh, Plautov prútik ( Fusobacterium nucleatum), zvyčajne sa vyskytuje v ústach zdravého človeka, ale môže prispieť aj k rozvoju ochorenia parodontu. F. nucleatum je zaujímavé, pretože tieto baktérie sa nachádzajú vo vnútri nádorov hrubého čreva, ale zatiaľ nevieme, či je to príčina alebo následok: či F. nucleatum spôsobuje rakovinu, alebo je to jednoducho reakcia na podmienky, v ktorých sa nádor vyvíja.

Mikrobiálna populácia úst je tiež veľmi rôznorodá. Dokonca aj rôzne strany toho istého zuba môžu byť kolonizované rôznymi mikrobiálnymi komunitami v závislosti od rôznych faktorov, vrátane prístupu kyslíka a žuvacích návykov.

V žalúdku, kde je prostredie takmer také kyslé ako v autobatérii, dokáže prežiť len niekoľko druhov organizmov, ktoré však zohrávajú obrovskú úlohu. Jedna z týchto baktérií, Helicobacter pylori ( Helicobacter pylori, H. pylori), koexistuje s ľuďmi tak dlho, že štúdiom jeho kmeňov na predstaviteľoch rôznych národov je možné zistiť, ktoré národy sú si navzájom príbuzné a s kým sa počas migračného procesu kontaktovali.

H. pylori hrá kľúčovú úlohu pri výskyte vredov žalúdka a tenkého čreva, keď v dôsledku deštrukcie sliznice začne žalúdočná šťava korodovať tkanivá. Počiatočné príznaky zahŕňajú halitózu a pálivú bolesť v žalúdku, po ktorej nasleduje nevoľnosť a krvácanie. Lekári dlhé roky považovali za príčinu vredov stres a podvýživu a odporúčali pokoj, kľud, vylúčenie štipľavých jedál, alkoholu a kávy, predpisovali mlieko a antacidá. Pacienti pocítili úľavu, ale len zriedka sa úplne zotavili.

V 80. rokoch minulého storočia austrálski lekári Barry Marshall a J. Robin Warren ukázali, že väčšinu vredov spôsobuje baktéria. H. pylori preto by liečba mala zahŕňať antibiotiká alebo antibakteriálne lieky, napríklad tie, ktoré obsahujú bizmut. Marshall bol taký presvedčený, že má pravdu, že osobne pil kultúru H. pylori- a získal gastritídu (ktorú rýchlo vyliečil) a Nobelovu cenu (ktorú zdieľal s Warrenom).

Dnes však vieme, že viac ako polovica celej populácie Zeme sú prenášači H. pylori. Prečo drvivá väčšina z nich nemá vredy? Zdá sa, že táto baktéria je len jedným z mnohých rizikových faktorov tohto ochorenia: nevyhnutným, ale nie dostatočným. Ukázalo sa, že nosičmi môžu byť mnohí zdraví ľudia H. pylori, ako aj množstvo iných baktérií, ktoré si spájame s chorobami. Jedným z cieľov a nádejí mikrobiómovej vedy je zistiť, ako a prečo na nás tieto mikroorganizmy niekedy náhle zaútočia.

Črevá

Ďalej prejdeme k črevám. Veríme, že ide o najväčšiu a najvýznamnejšiu mikrobiálnu komunitu v ľudskom tele. Ak ste mikrób žijúci v človeku, potom je to váš kapitál. Metropola dlhá až desať metrov, plná kľukatých uličiek a zákutí. Mikróby sú tu rozsiahle: teplo, dostatok jedla a nápojov a kanalizácia po ruke. Z mikrobiálneho hľadiska je naše črevo ako New York City a zároveň nejaký východný ropný kapitál – nespočetné množstvo obyvateľov a dostupnej energie.

K absorpcii živín z potravy do krvi dochádza najmä v tenkom čreve. V hrubom čreve sa vstrebáva voda a taktiež sa pomocou enzýmov vylučovaných prospešnými mikroorganizmami štiepi vláknina, ktorá pochádza z tenkého čreva v nestrávenej forme. Tým sa uvoľní ešte viac energie. Črevné mikróby, ktoré žijú v tráviacom trakte, do veľkej miery riadia náš metabolizmus. Určujú, čo môžeme jesť, koľko kalórií absorbujeme, akým živinám a toxínom sme vystavení, ako na nás drogy pôsobia.

Z vedeckého hľadiska má veľký význam ďalší fakt o tejto významnej mikrobiálnej komunite: je veľmi jednoduché odtiaľto získať vzorky. Baktérie, mŕtve alebo živé, sa jednoducho vyhodia, zvyčajne po rannej káve. Výkaly v podstate obsahujú mikroorganizmy z poslednej, distálnej časti hrubého čreva. Napriek určitému rozdielu v zložení spoločenstiev tenkého a hrubého čreva je tento rozdiel vo všeobecnosti nevýznamný v porovnaní s rozdielmi medzi mikrobiálnymi spoločenstvami dvoch rôznych ľudí. To znamená, že vaše pohyby čriev sú hotovým portrétom jedinečnej mikrobiálnej komunity vášho čreva.

Pravda, do určitej miery je obraz, ktorý získame analýzou výkalov, skreslený. Napríklad, E. coliČasto označovaná v titulkoch ako strašne impozantná baktéria, ktorá si občas nájde cestu do jedla v dôsledku nedostatočnej hygieny, v skutočnosti sama o sebe nie je nevyhnutne nebezpečná. Vieme o ňom len preto, že sa nachádza vo výkaloch (ak sa nachádza v zelenine alebo mäse E. coli je to znak fekálnej kontaminácie). V skutočnosti týchto baktérií v črevách zdravého človeka nie je až tak veľa: iba jedna bunka na desaťtisíc buniek iných mikroorganizmov. Svojou slávou E. coli vďačí za to, že okrem iných mikroorganizmov plní úlohu buriny ako quinoa alebo púpava a najlepšie zo všetkých rastie v Petriho miske. To isté platí o množstve iných baktérií, ktorých úlohu sme desaťročia zveličovali z jediného dôvodu: dajú sa ľahko pestovať v laboratóriu.

Väčšina mikróbov v našom čreve je oveľa menej stabilná a my ešte nevieme, ako ich pestovať. in vitro(v tomto prípade v laboratóriu). V podstate patria do dvoch veľkých skupín baktérií – firmicutes ( Firmicutes) a bakteroidy ( Bacteroidetes) - a zohrávajú dôležitú úlohu pri trávení potravy a vstrebávaní liekov. Okrem toho sa spájajú s množstvom chorôb, vrátane obezity, zápalových ochorení čriev, rakoviny hrubého čreva, srdcových chorôb, roztrúsenej sklerózy a autizmu. To je dôvod, prečo taký objav, akým je sekvenovanie novej generácie, priniesol skutočnú revolúciu. Konečne môžeme vidieť to, čo bolo doteraz neviditeľné.

Pohlavné orgány

V prvom rade sa musím priznať k vlastnej nevedomosti: stále vieme veľmi málo o mikróboch, ktoré žijú vonku a vo vnútri penisu. Treba povedať, že mikrobiológia, veda, ktorá začala tým, že holandský vedec Anthony van Leeuwenhoek okrem iného skúmal spermie pod mikroskopom, poriadne nepreštudovala mužské pohlavné orgány. Napriek tomu sa už dosiahol určitý pokrok.

Mám kolegu (ktorý chce zostať v anonymite, aby sa nestal korisťou televíznych ľudí), ktorý študuje šírenie pohlavne prenosných chorôb (STD) medzi tínedžermi. Časť jeho práce súvisí so štúdiom mikrobiómu penisu adolescentov. K tomu pravidelne potrebuje vzorky spermií, navyše odoberané pravidelne a bezprostredne po styku. Takže, keď tento muž dostane telefonát od jedného zo svojich „klientov“, môj kolega vo svojom zvyčajnom oblečení – s dlhými vlasmi, koženou bundou a zlatou retiazkou na krku – nastúpi do bielej laboratórnej dodávky a ide ochutnať vašich synov. 'penisy. Samozrejme, to všetko je len kvôli vede. A sú takí uvedomelí rodičia, ktorí s tým podpisujú oficiálny súhlas!

Tak či onak, doteraz sa v tejto oblasti neurobilo dosť výskumu (možno čiastočne preto, že príliš veľa ľudí sa pri popisovaní témy začne hlúpo chichotať), a tak by práca môjho kolegu mohla byť míľnikom vo vytváraní mikrobiómu penisu – pri chorobách a v dobrom zdravotnom stave.

Vagína, na rozdiel od penisu, bola veľmi dobre študovaná. V mikroflóre zdravej dospelej ženy európskeho pôvodu zvyčajne dominuje len niekoľko druhov baktérií mliečneho kvasenia z rodu Lactobacillus ( Lactobacillus). Nebojte sa, nie sú to baktérie, ktoré menia mlieko na jogurt, ale sú to blízki príbuzní, ktorí tiež produkujú kyselinu mliečnu, čím udržiavajú vagínu kyslú. Tu je to, čo vo svojej práci ukázal Jacques Ravel, profesor mikrobiológie a imunológie na University of Maryland: druhy, ktoré dominujú vaginálnej mikrobiálnej komunite konkrétnej ženy, sa môžu časom meniť, a to aj v rôznych obdobiach menštruačného cyklu, kedy bunky spracovávajúce železo sa vyvíjajú v dôsledku prietoku krvi baktériami deferribacter ( Deferribacter). Vaginálne baktérie ženy sa môžu zmeniť aj pri zmene sexuálneho partnera.

Až donedávna sa takmer všetky výskumy vaginálnej mikroflóry zameriavali na boj proti pohlavne prenosným chorobám. Vedci skúmali úlohu vaginálnych mikróbov pri chorobe nazývanej bakteriálna vaginóza a pokúsili sa tiež zistiť, či vaginálne mikróby môžu pomôcť alebo brániť prenosu rôznych pohlavne prenosných infekcií vrátane HIV.

Ukázalo sa však, že nie všetky zdravé vaginálne mikrobiómy sú rovnaké. Nové zistenia naznačujú, že mikrobiálne komunity zdravých žien, najmä Hispáncov, Afroameričanov, belochov a Ázijcov, sa veľmi líšia podľa pôvodu. A ako uvidíme, do určitej miery môžu vaginálne mikróby určiť náš osud.

* * *

Vyššie uvedený úvodný fragment knihy Pozrite sa, čo je vo vás. Ako mikróby, ktoré žijú v našom tele, určujú naše zdravie a našu osobnosť (Rob Knight, 2015) poskytol náš knižný partner -

Pozrite sa, čo je vo vás. Ako mikróby žijúce v našom tele určujú naše zdravie a našu osobnosť

Obrovský vplyv malých mikróbov

ROB RYTIER

S BRENDANOM BUHLEROM

TED, logo TED a TED Books sú ochranné známky spoločnosti TED Conferences, LLC

TED BOOKS a tiráž sú registrované ochranné známky spoločnosti TED Conferences, LLC

Dizajn krytu a interiéru od MGMT. dizajn Ilustrácie Olivia de Salve Villedieu

© 2015 od Roba Knigtha. Všetky práva vyhradené.

© E. Valkina, preklad do ruštiny, 2015

© Vydavateľstvo AST LLC, 2015

CORPUS ® Publishing

Mojim rodičom Alison a Johnovi s vďačnosťou za ich gény, nápady a mikróby

Predslov

Vieme, kto ste: ľudská bytosť, dvojnohé zviera s nekonečnými možnosťami mysle, dedič všetkých vecí, ktorý nikdy neprečítal ani jednu používateľskú zmluvu až do konca – stačí zaškrtnúť, kde je to potrebné. A teraz sa zoznámte, ste to aj vy: bilióny drobných stvorení, ktoré žijú vo vašich očiach, ušiach a rozľahlých panstvách, nazývaných vaše črevá. A tento vnútorný mikrokozmos môže zmeniť vaše chápanie vašich chorôb, vášho zdravia a seba samého.

Vďaka novým technológiám (z ktorých mnohé boli vyvinuté v priebehu niekoľkých posledných rokov) dnes vedci vedia o mikroskopických formách života v našom vnútri viac ako kedykoľvek predtým. A to, čo sa učíme, je úžasné. Tieto jednobunkové organizmy – mikróby – sú nielen oveľa početnejšie, ako sme si mysleli, ale žijú v nepredstaviteľných množstvách takmer v každom kúte nášho tela a zohrávajú oveľa dôležitejšiu úlohu, než si dokážeme predstaviť: závisí od mnohých aspektov nášho života. na nich.zdravie a dokonca aj našu osobnosť.

Súbor mikroskopických tvorov, ktorým naše telo slúži ako domov, sa nazýva ľudská mikrobiota (niekedy aj mikroflóra a mikrofauna) a súhrn ich génov sa nazýva ľudský mikrobióm. A ako to už pri vedeckých objavoch býva, nové fakty o mikrokozme nás nútia pokoriť svoje ego. Astronómia nám už vysvetlila, že naša planéta vôbec nie je stredom vesmíru, evolúcia nás naučila, že človek je len jeden zo živočíšnych druhov. Zostavovanie ľudského mikrobiómu nás učí, že v dome nášho tela je náš vlastný hlas prehlušený zborom nezávislých (a vzájomne závislých) foriem života s vlastnými programami a programami.

Koľko mikroorganizmov je v nás? Tvorí vás asi desať biliónov ľudských buniek – ale vaše telo obsahuje asi sto biliónov mikrobiálnych buniek. To znamená, že do značnej miery nie ste vy.

To však neznamená, že človek je len schránkou pre drobné stvorenia, ktoré sa náhodou dostali do jeho tela a šírili choroby. V skutočnosti žijeme v rovnováhe s celým spoločenstvom mikroorganizmov, ktoré nás obývajú. Ich úloha sa neobmedzuje len na úlohu pasívnych pasažierov – podieľajú sa na základných životných procesoch vrátane trávenia, imunitných reakcií a dokonca aj správania.

Úhrn mikróbov v nás predstavuje niečo ako združenie rôznych komunít. Rôzne časti tela sú obývané rôznymi skupinami druhov, ktoré majú špecializované funkcie. Mikróby, ktoré žijú v ústach, sa líšia od tých, ktoré žijú na koži alebo v čreve. Nie sme len jednotlivci; každý z nás je ekosystém.

Rozmanitosť mikroorganizmov pomáha vysvetliť aj také individuálne vlastnosti, ktoré sme zvykli pripisovať náhode či smole. Prečo niektorí z nás tak milujú komáre? Napríklad títo malí démoni ma takmer nehryzú, zatiaľ čo k mojej kamarátke Amande lietajú ako včely na med. Ukazuje sa, že niektorí z nás naozaj chutnejšie z pohľadu komárov a hlavným dôvodom takejto selektívnej „chuťovky“ sú rozdiely v zložení mikrobiálnych spoločenstiev, ktoré žijú na našej pokožke (viac o tom v kapitole 1).

A to nie je všetko: rozmanitosť mikróbov, ktoré žijú na nás a v nás, je úžasná. Pravdepodobne ste už počuli, že ak porovnáme DNA, potom sme všetci ľudia približne rovnakí: náš genóm je na 99,99 % rovnaký ako genóm akejkoľvek inej osoby, napríklad vášho suseda. To však neplatí pre mikroflóru vašich čriev: tu sa vyrovná len 10 % mikróbov.

To môže vysvetľovať obrovské rozdiely medzi ľuďmi – od rozdielov v hmotnosti až po rozdielne alergie, od pravdepodobnosti ochorenia až po úroveň úzkosti. Ešte len začíname systematizovať – a rozumieť – tomuto bezhraničnému mikrokozmu, ale závery prvých štúdií sú už ohromujúce.

Nekonečná rozmanitosť mikrobiálneho sveta je obzvlášť pôsobivá, keď si uvedomíme, že len pred štyridsiatimi rokmi sme netušili, aké početné sú jednobunkové organizmy a aké neuveriteľné množstvo druhov majú. Predtým boli základné princípy klasifikácie živých organizmov založené na knihe Charlesa Darwina „O pôvode druhov“, ktorá vyšla v roku 1859. Darwin nakreslil strom evolúcie, v ktorom všetky organizmy zoskupil podľa spoločných fyzikálnych znakov: krátkozobé, dlhozobé atď.; a tento princíp zostal dlho základom klasifikácie a taxonómie.

Tradičné predstavy o živote boli založené na tom, čo ľudia mohli vidieť vo svete okolo seba – voľným okom alebo cez mikroskop. Väčšie organizmy sa delili na rastliny, živočíchy a huby. Zostávajúce jednobunkové organizmy spadali do dvoch širokých kategórií: protisty (prvoky) a baktérie. Čo sa týka rastlín, živočíchov a húb, mali sme pravdu. Naše predstavy o jednobunkových organizmoch sa však ukázali ako absolútne mylné.

V roku 1977 americkí mikrobiológovia Carl Woese a George E. Fox navrhli novú verziu „stromu života“, založenú na porovnaní rôznych foriem života na bunkovej úrovni pomocou ribozomálnej ribonukleovej kyseliny, príbuznej DNA, ktorá je prítomná. v akejkoľvek bunke a podieľa sa na syntéze bielkovín. Obraz bol ohromujúci. Woese a Fox zistili, že jednobunkové organizmy sú rozmanitejšie ako všetky rastliny a zvieratá dohromady. Ako sa ukázalo, zvieratá, rastliny, huby; všetci ľudia, medúzy, chrobáky; akýkoľvek prameň rias, akýkoľvek kúsok machu, popínavé kalifornské sekvoje; všetky lišajníky a lesné huby – všetko živé, čo vidíme okolo seba – sú len tri výhonky na konci jednej vetvy evolučného stromu. Jeho hlavnými obyvateľmi sú jednobunkové organizmy: baktérie, archaea (ktoré ako samostatnú skupinu prvýkrát izolovali Woese a Fox), kvasinky a niektoré ďalšie formy života.

Len za posledných pár rokov došlo k prelomu v našom chápaní mikroživota v nás, za čo vďačíme novým technológiám, najmä pokroku v sekvenovaní DNA a explózii počítačovej sily. Dnes môžeme prostredníctvom procesu nazývaného sekvenovanie novej generácie odoberať vzorky buniek z rôznych častí tela, rýchlo analyzovať mikrobiálnu DNA, ktorú obsahujú, porovnávať a kombinovať s informáciami z iných orgánov, aby sme identifikovali tisíce mikrobiálnych druhov, ktoré tvoria naše telá. ich domov.. Týmto spôsobom nájdeme baktérie, archaea, kvasinky a iné jednobunkové organizmy (najmä eukaryoty), ktorých kombinovaný genóm je dlhší ako náš vlastný.

Obrovský vplyv malých mikróbov

ROB RYTIER

S BRENDANOM BUHLEROM


TED, logo TED a TED Books sú ochranné známky spoločnosti TED Conferences, LLC

TED BOOKS a tiráž sú registrované ochranné známky spoločnosti TED Conferences, LLC

Dizajn krytu a interiéru od MGMT. dizajn Ilustrácie Olivia de Salve Villedieu


© 2015 od Roba Knigtha. Všetky práva vyhradené.

© E. Valkina, preklad do ruštiny, 2015

© Vydavateľstvo AST LLC, 2015

CORPUS ® Publishing

* * *

Mojim rodičom Alison a Johnovi s vďačnosťou za ich gény, nápady a mikróby

Predslov

Vieme, kto ste: ľudská bytosť, dvojnohé zviera s nekonečnými možnosťami mysle, dedič všetkých vecí, ktorý nikdy neprečítal ani jednu používateľskú zmluvu až do konca – stačí zaškrtnúť, kde je to potrebné. A teraz sa zoznámte, ste to aj vy: bilióny drobných stvorení, ktoré žijú vo vašich očiach, ušiach a rozľahlých panstvách, nazývaných vaše črevá. A tento vnútorný mikrokozmos môže zmeniť vaše chápanie vašich chorôb, vášho zdravia a seba samého.

Vďaka novým technológiám (z ktorých mnohé boli vyvinuté v priebehu niekoľkých posledných rokov) dnes vedci vedia o mikroskopických formách života v našom vnútri viac ako kedykoľvek predtým. A to, čo sa učíme, je úžasné. Tieto jednobunkové organizmy – mikróby – sú nielen oveľa početnejšie, ako sme si mysleli, ale žijú v nepredstaviteľných množstvách takmer v každom kúte nášho tela a zohrávajú oveľa dôležitejšiu úlohu, než si dokážeme predstaviť: závisí od mnohých aspektov nášho života. na nich.zdravie a dokonca aj našu osobnosť.



Súbor mikroskopických tvorov, ktorým naše telo slúži ako domov, sa nazýva ľudská mikrobiota (niekedy aj mikroflóra a mikrofauna) a súhrn ich génov sa nazýva ľudský mikrobióm. A ako to už pri vedeckých objavoch býva, nové fakty o mikrokozme nás nútia pokoriť svoje ego. Astronómia nám už vysvetlila, že naša planéta vôbec nie je stredom vesmíru, evolúcia nás naučila, že človek je len jeden zo živočíšnych druhov. Zostavovanie ľudského mikrobiómu nás učí, že v dome nášho tela je náš vlastný hlas prehlušený zborom nezávislých (a vzájomne závislých) foriem života s vlastnými programami a programami.

Koľko mikroorganizmov je v nás? Tvorí vás asi desať biliónov ľudských buniek – ale vaše telo obsahuje asi sto biliónov mikrobiálnych buniek 1
Treba poznamenať, že najnovšia správa Americkej akadémie mikrobiológie znižuje tento pomer na 3:1 najmä kvôli zvýšeniu počtu spočítaných ľudských buniek.

Ale v každom prípade je početná prevaha na strane mikróbov. Pozri: http://academy.asm.org/index.php/faq-series/5122humanmicrobiom.

. To znamená, že do značnej miery nie ste vy.

To však neznamená, že človek je len schránkou pre drobné stvorenia, ktoré sa náhodou dostali do jeho tela a šírili choroby. V skutočnosti žijeme v rovnováhe s celým spoločenstvom mikroorganizmov, ktoré nás obývajú. Ich úloha sa neobmedzuje len na úlohu pasívnych pasažierov – podieľajú sa na základných životných procesoch vrátane trávenia, imunitných reakcií a dokonca aj správania.

Úhrn mikróbov v nás predstavuje niečo ako združenie rôznych komunít. Rôzne časti tela sú obývané rôznymi skupinami druhov, ktoré majú špecializované funkcie. Mikróby, ktoré žijú v ústach, sa líšia od tých, ktoré žijú na koži alebo v čreve. Nie sme len jednotlivci; každý z nás je ekosystém.

Rozmanitosť mikroorganizmov pomáha vysvetliť aj také individuálne vlastnosti, ktoré sme zvykli pripisovať náhode či smole. Prečo niektorí z nás tak milujú komáre? Napríklad títo malí démoni ma takmer nehryzú, zatiaľ čo k mojej kamarátke Amande lietajú ako včely na med. Ukazuje sa, že niektorí z nás naozaj chutnejšie z pohľadu komárov a hlavným dôvodom takejto selektívnej „chuťovky“ sú rozdiely v zložení mikrobiálnych spoločenstiev, ktoré žijú na našej pokožke (viac o tom v kapitole 1).

A to nie je všetko: rozmanitosť mikróbov, ktoré žijú na nás a v nás, je úžasná. Pravdepodobne ste už počuli, že ak porovnáme DNA, potom sme všetci ľudia približne rovnakí: náš genóm je na 99,99 % rovnaký ako genóm akejkoľvek inej osoby, napríklad vášho suseda. To však neplatí pre mikroflóru vašich čriev: tu sa vyrovná len 10 % mikróbov.



To môže vysvetľovať obrovské rozdiely medzi ľuďmi – od rozdielov v hmotnosti až po rozdielne alergie, od pravdepodobnosti ochorenia až po úroveň úzkosti. Ešte len začíname systematizovať – a rozumieť – tomuto bezhraničnému mikrokozmu, ale závery prvých štúdií sú už ohromujúce.

Nekonečná rozmanitosť mikrobiálneho sveta je obzvlášť pôsobivá, keď si uvedomíme, že len pred štyridsiatimi rokmi sme netušili, aké početné sú jednobunkové organizmy a aké neuveriteľné množstvo druhov majú. Predtým boli základné princípy klasifikácie živých organizmov založené na knihe Charlesa Darwina „O pôvode druhov“, ktorá vyšla v roku 1859. 2
Dostupné na internete: Project Gutenberg, www.gutenberg.org/files/1228/1228-h/1228-h.htm.

Darwin nakreslil strom evolúcie, v ktorom všetky organizmy zoskupil podľa spoločných fyzikálnych znakov: krátkozobé, dlhozobé atď.; a tento princíp zostal dlho základom klasifikácie a taxonómie.

Tradičné predstavy o živote boli založené na tom, čo ľudia mohli vidieť vo svete okolo seba – voľným okom alebo cez mikroskop. Väčšie organizmy sa delili na rastliny, živočíchy a huby. Zostávajúce jednobunkové organizmy spadali do dvoch širokých kategórií: protisty (prvoky) a baktérie. Čo sa týka rastlín, živočíchov a húb, mali sme pravdu. Naše predstavy o jednobunkových organizmoch sa však ukázali ako absolútne mylné.

V roku 1977 americkí mikrobiológovia Carl Woese a George E. Fox navrhli novú verziu „stromu života“, založenú na porovnaní rôznych foriem života na bunkovej úrovni pomocou ribozomálnej ribonukleovej kyseliny, príbuznej DNA, ktorá je prítomná. v akejkoľvek bunke a podieľa sa na syntéze bielkovín. Obraz bol ohromujúci. Woese a Fox zistili, že jednobunkové organizmy sú rozmanitejšie ako všetky rastliny a zvieratá dohromady. Ako sa ukázalo, zvieratá, rastliny, huby; všetci ľudia, medúzy, chrobáky; akýkoľvek prameň rias, akýkoľvek kúsok machu, popínavé kalifornské sekvoje; všetky lišajníky a lesné huby – všetko živé, čo vidíme okolo seba – sú len tri výhonky na konci jednej vetvy evolučného stromu. Jeho hlavnými obyvateľmi sú jednobunkové organizmy: baktérie, archaea (ktoré ako samostatnú skupinu prvýkrát izolovali Woese a Fox), kvasinky a niektoré ďalšie formy života.

Len za posledných pár rokov došlo k prelomu v našom chápaní mikroživota v nás, za čo vďačíme novým technológiám, najmä pokroku v sekvenovaní DNA a explózii počítačovej sily. Dnes môžeme prostredníctvom procesu nazývaného sekvenovanie novej generácie odoberať vzorky buniek z rôznych častí tela, rýchlo analyzovať mikrobiálnu DNA, ktorú obsahujú, porovnávať a kombinovať s informáciami z iných orgánov, aby sme identifikovali tisíce mikrobiálnych druhov, ktoré tvoria naše telá. ich domov.. Týmto spôsobom nájdeme baktérie, archaea, kvasinky a iné jednobunkové organizmy (najmä eukaryoty), ktorých kombinovaný genóm je dlhší ako náš vlastný.

Nové počítačové algoritmy zase výrazne zjednodušujú a uľahčujú interpretáciu tejto genetickej informácie. Predovšetkým teraz môžeme vytvoriť mikrobiálnu mapu tela, ktorá nám umožní porovnávať mikrobiálne spoločenstvá v rôznych častiach tela a u rôznych ľudí. Veľa z týchto informácií pochádza z Human Microbiom Project ( Projekt ľudského mikrobiómu), ktorá sa uskutočňuje pod záštitou amerického Národného inštitútu zdravia ( Americký národný inštitút zdravia, NIH). Štúdia stála 170 miliónov dolárov a zapojilo sa do nej viac ako 200 vedcov, ktorí doteraz zhromaždili a analyzovali najmenej 4,5 terabajtu údajov. A toto je len začiatok; ďalšie medzinárodné projekty, ako napríklad „Výskum zloženia bioty ľudského gastrointestinálneho traktu“ ( Metagenomika konzorcia ľudského intestinálneho traktu, MetaHIT), neustále pridávajú a analyzujú nové údaje.

Náklady na tieto analýzy neustále klesajú, vďaka čomu si stále viac ľudí môže urobiť kompletné sčítanie mikróbov žijúcich v ich telách. Pred desiatimi rokmi by ste za analýzu svojho mikrobiómu museli zaplatiť sto miliónov dolárov. Dnes budú takéto informácie stáť len sto dolárov – tak lacné, že lekári čoskoro nariadia takéto štúdie ako rutinný lekársky zákrok.

Prečo sa však lekári zaujímajú o zloženie vášho mikrobiómu? Pretože existuje stále viac štúdií, ktoré dokazujú spojenie medzi našimi mikróbmi a mnohými našimi chorobami, vrátane obezity, artritídy, autizmu a dokonca aj depresie. A toto spojenie zas okamžite otvára nové vyhliadky na liečbu.

Čo neovplyvňuje náš mikrobióm – lieky, strava, počet sexuálnych partnerov, dokonca aj to, či ste prvé dieťa s rodičmi! Keď budete čítať nasledujúce stránky, uvidíte, že mikroorganizmy sú hlboko zapojené do takmer každého aspektu nášho života. Naozaj nás nútia pozerať sa inak na otázku: „Čo to znamená byť človekom?

1. Mikroorganizmy v našom tele

Skúsme teda odhadnúť, koľko mikróbov v nás žije.

Ak počítame podľa hmotnosti, tak v tele dospelého človeka majú v priemere asi jeden a pol kilogramu. Vďaka tomu je vaša mikroflóra jedným z najväčších orgánov, ktorý svojou hmotnosťou konkuruje mozgu a je len o niečo horší ako pečeň.

Už vieme, že v absolútnom počte buniek mikroorganizmy prekonávajú ľudí v pomere desať ku jednej. Čo keby sme porovnávali našu DNA? Každý z nás má približne dvadsaťtisíc ľudských génov. A zároveň v sebe nosíme dva až dvadsať miliónov mikrobiálnych génov. To, bohužiaľ, znamená, že geneticky sme minimálne z 99 % mikróby!

Aby ste sa tak neurazili, pozrite sa na to z pohľadu zložitosti ľudského zariadenia. Každá ľudská bunka obsahuje oveľa viac génov ako mikrobiálna bunka. Ide len o to, že vo vašom tele je toľko mikróbov, že súčet všetkých ich génov prevažuje nad vašimi.



Organizmy, ktoré žijú v nás a na nás, sú veľmi rozmanité. Väčšina (ale nie všetky) sú jednobunkové. Predstavujú všetky tri hlavné vetvy evolučného stromu. V črevách žijú zástupcovia ríše archaea – jednobunkové organizmy, ktoré nemajú jadrá; najbežnejšie z nich sú metanogény, ktoré existujú bez kyslíka, pomáhajú pri trávení potravy a uvoľňujú metánový plyn (majú ich aj kravy).

Ďalej prichádzajú eukaryoty: huby kožnej mykózy a kvasinky, ktoré kolonizujú vagínu a niekedy aj črevá. Ale nad všetkým dominujú baktérie – napríklad Escherichia coli ( Escherichia coli), E. coli, ktorú spájame predovšetkým s tráviacimi ťažkosťami, ku ktorým dochádza v dôsledku zle umytej zeleniny. V našom vnútri sú však takmer vždy prítomné neškodné a prospešné odrody tejto baktérie.

A každý deň sa vďaka novým technológiám dozvedáme, že tento svet je ešte rozmanitejší, ako sme si doteraz mysleli. Je to, ako keby sme prechádzali oceánom s vlečnou sieťou s veľmi veľkými bunkami a potom by sme po preskúmaní úlovku dospeli k záveru, že v mori sa nachádzajú iba veľryby a obrovské chobotnice. Teraz sme zistili, že život, ktorý máme vo vnútri, je oveľa rozmanitejší. Môžete napríklad predpokladať, že akékoľvek dve baktérie vo vašom čreve, ktoré sa vrhnú na váš posledný sendvič, sú si navzájom veľmi podobné, ako napríklad ančovičky alebo sardinky. V skutočnosti však nemajú viac spoločného ako morská uhorka (holothurian) a veľký biely žralok: sú to dve stvorenia s úplne odlišným správaním, potravou a ekologickou úlohou.

Kde sa teda nachádzajú všetky naše mikróby a aká je ich úloha? Aby sme to zistili, urobme si prehliadku nášho tela.

Kožené

Hovorí sa, že Napoleon, ktorý sa vracal z vojenského ťaženia, napísal cisárovnej Jozefíne: „Zajtra večer budem v Paríži. Nekúp sa." Uprednostňoval prirodzenú vôňu svojej zbožňovanej manželky a sústredil sa. Ale prečo, keď zostaneme chvíľu bez mydla, deodorantov, púdru a parfumu, to z nás začne tak zapáchať? Hlavne kvôli mikróbom, ktoré sa živia našimi sekrétmi a ešte viac ich zapáchajú.

Vedci sa stále snažia, prepáčte slovnú hračku, pričuchnúť, k akému praktickému účelu slúži činnosť tvorov žijúcich na našom najväčšom orgáne, koži. Jedno je isté: podieľajú sa na tvorbe nášho telesného pachu, vrátane tých zložiek tohto pachu, ktoré priťahujú komáre. 3
N. O. Verhulst a kol., „Zloženie mikrobioty ľudskej pokožky ovplyvňuje atraktívnosť komárov malárie“, PloS One 6, č. 12 (2011): e28991.

Ako už bolo uvedené, hmyz sajúci krv naozaj uprednostňujú pachy niektorých ľudí pred inými a na vine sú mikróby. Rozkladajú látky, ktoré pokožka uvoľňuje, na prchavé zlúčeniny, ktoré sa komárom môžu, ale nemusia páčiť. Okrem toho rôzne druhy komárov uprednostňujú rôzne časti nášho tela. Napríklad pre Anopheles gambiae, jeden z hlavných prenášačov malárie, najpríťažlivejší zápach nie je pach z podpazušia, ale pach rúk a nôh.

V tomto smere sa naskytá lákavé riešenie: ak si antibiotikami potriete pokožku rúk a nôh, môžete zabrániť útoku tohto druhu komárov, pretože zabíjaním mikróbov zabíjate zápach.

Mikróby, ktoré žijú na našej koži – ako všetky ostatné mikróby – nemusia nevyhnutne existovať špecificky pre náš prospech. Ale oni ako svedomití obyvatelia nám naozaj veľmi pomáhajú: tým, že na nás žijú, bránia iným, škodlivým mikróbom, aby nás infikovali. Rôzne mikróby žijú v rôznych oblastiach kože a diverzita – počet druhov – nie je nevyhnutne úmerná počtu mikróbov prítomných v určitej oblasti. Niekedy je to práve naopak. Aby sme použili americkú analógiu, predstavte si, že Vermont (600 000 obyvateľov) je etnicky rôznorodý ako Los Angeles (desať miliónov) a Los Angeles sa stalo rovnako monoetnickým ako Vermont. Na čele a pod pažami máte obrovské množstvo choroboplodných zárodkov, ale relatívne málo druhov; a naopak, na rukách (dlane a predlaktia) je relatívne málo mikróbov, ale sú veľmi rôznorodé 4
E. A. Grice a kol., „Topografická a časová rozmanitosť mikrobiómu ľudskej kože“, Veda 324, č. 5931 (29. 5. 2009): 1190–92; E. K. Costello a kol., „Variácia bakteriálnej komunity v biotopoch ľudského tela v priestore a čase“, Veda 326, č. 5960 (18. 12. 2009): 1694–97.

Mikrobiálne spoločenstvá na rukách žien bývajú rôznorodejšie ako u mužov a tento rozdiel pretrváva aj napriek umývaniu rúk, čo naznačuje, že dôvod, aj keď stále neznámy, spočíva v biologických rozdieloch. 5
F. R. Blattner a kol., „Úplná genómová sekvencia Escherichia Coli K-12“, Veda 277, č. 5331 (5. 9. 1997): 1453–62.

Navyše sme zistili, že mikróby žijúce na vašej ľavej ruke sa líšia od tých, ktoré žijú na pravej. Môžete si trieť ruky, tlieskať a dotýkať sa rovnakých povrchov oboma rukami – každá si stále vytvára samostatné mikrobiálne spoločenstvo. Tento fakt inšpiroval profesora Noaha Firera z Coloradskej univerzity v Boulderi a mňa, aby sme sa pokúsili reprodukovať jeden z najslávnejších objavov vo všeobecnej biológii. Britský biológ a antropológ Alfred Russel Wallace, v snahe vysvetliť distribúciu a distribúciu organizmov na izolovaných ostrovoch a vzťah medzi druhovou diverzitou a okupovaným územím, spolu s ďalšími vedcami vyvinul komplexnú teóriu biogeografie. 6
R. H. MacArthur a E. O. Wilson, Teória ostrovnej biogeografie. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2001.

Wallace, Darwinov súčasník, ktorý súčasne a nezávisle rozvinul doktrínu prirodzeného výberu, zmapoval líniu, ktorá prechádza modernou Indonéziou a Malajziou a oddeľuje ázijskú faunu (opice a nosorožce) od austrálskej (kakadu a kengura). Firer a ja sme sa pýtali, či je možné nakresliť rovnakú „Wallaceovu čiaru“ na klávesnici počítača medzi klávesmi G a H – táto čiara by teoreticky mala oddeľovať polovice klávesnice s jasne odlišnými mikrobiálnymi populáciami. Chceli sme tiež zistiť, či bude medzerník obsahovať viac druhov mikróbov, jednoducho preto, že je oveľa dlhší ako všetky ostatné.



Naše výsledky potvrdili existenciu akejsi „Wallaceovej línie“, no zistili sme niečo oveľa prekvapivejšie: každý prst a jeho zodpovedajúci kľúč charakterizovala približne rovnaká mikrobiálna komunita. Pomocou mikrobiálneho profilu dlane sa nám podarilo určiť aj majiteľov počítačovej myši s presnosťou až 90 %. 7
N. Fierer a kol., „Forenzná identifikácia pomocou kožných bakteriálnych komunít“, 107, č. 14 (6. apríla 2010): 6477–81.

Mikrobiálne spoločenstvo na vašej ruke je veľmi odlišné od podobných spoločenstiev iných ľudí (čo sa týka druhovej diverzity – v priemere 85 %), čo znamená, že každý z nás má okrem bežných aj mikrobiálne odtlačky prstov.



Išli sme ďalej a uskutočnili sme experimenty, aby sme zistili, koľkokrát sa musíte dotknúť predmetu, aby ste zanechali zreteľnú mikrobiálnu stopu. Táto štúdia je stále príliš neúplná na to, aby sa dala použiť na súde. Ale televízia má, povedzme, viac zjednodušených štandardov dokazovania, takže krátko po tom, ako sme na túto tému zverejnili článok, bola uvedená ďalšia epizóda Crime Scene Investigation: Miami, kde bola zápletka založená na forenznom skúmaní mikrobiálneho odtlačku prsta. 8
"Miesto činu: Miami": " CSI Miami 9. séria,“ Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_CSI:_Miami_episodes#Season_9:_2010.E2.80.932011 .

Medzitým sa forenzný mikrobiológ David Carter presťahoval z Nebrasky na Havaj, aby tam založil „telesnú rezerváciu“. "Čo to je?" – pýtate sa Forenzní vedci často stoja pred úlohou určiť, ako dávno došlo k smrti osoby, ktorej mŕtvolu skúmajú. V „rezerve“ Carterovej sú v rôznych podmienkach uložené telá mŕtvych, ktoré darovali príbuzní a rôzne inštitúcie. 9
Veľmi poučný a zábavný úvod do „záhrady nášho tela“ nájdete v: Mary Roach, Stiff: Kuriózne životy ľudských mŕtvol. New York: W. W. Norton, 2004.

A vedci neustále analyzujú rýchlosť ich rozkladu. Zároveň sa pozoruje nápadná kontinuita mikrobiálnych spoločenstiev. Tak ako sa kolónie lišajníkov objavujú najskôr na holých skalách, potom postupne machy, trávy, buriny, kríky a nakoniec stromy, aj proces rozpadu prebieha v určitom poradí.

Jessica Metcalfe, postdoktorandka v mojom laboratóriu na University of Colorado v Boulderi, si vytvorila vlastnú miniatúrnu „telesnú svätyňu“ pomocou štyridsiatich mŕtvych myší (zomreli pri iných experimentoch s kardiovaskulárnymi a rakovinovými liekmi). Jessica zistila, že dokáže správne určiť čas smrti do troch dní. Ide približne o rovnakú chybu ako v súčasnosti používaná metóda hmyzu. 10
Meagan B. Gallagher, Sonia Sandhu a Robert Kimsey, „Variácia vo vývojovom čase pre geograficky odlišné populácie obyčajnej zelenej muchy, Lucilia sericata (Meigen)“, Journal of Forensic Sciences 55, č. 2 (marec 2010): 438–42.

Prečo potom potrebujeme mikrobiologickú metódu?

Odpoveď: hmyz musí stále nájsť mŕtve telo, zatiaľ čo mikroorganizmy sú tam vždy, a to môže byť užitočné v prípadoch, keď sa na mieste činu nenachádza žiadny hmyz.

Nos a pľúca

Ďalším bodom našej prehliadky tela bude nos. Niektoré typy mikróbov žijú v ľudských nosových dierkach, vrátane Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus), ktorý spôsobuje stafylokokové infekcie v nemocniciach. Zdá sa teda, že zdraví ľudia sú často „domovom“ nebezpečných mikróbov. Domnievame sa, že v tomto prípade môže byť vysvetlenie nasledovné: iné baktérie žijúce v našom nose nedovoľujú zlatému stafylokokovi zabrať, lepšie povedané, zabrať nos. Ďalší zaujímavý postreh: prostredie silne ovplyvňuje, aké druhy mikroorganizmov sa nám usadzujú v nose. Deti s rôznorodejšou nosovou mikrobiálnou populáciou, ako sú tie, ktoré žijú vo vidieckych oblastiach v blízkosti zvierat, majú v budúcnosti menšiu pravdepodobnosť vzniku astmy a alergií. 11
O. S. Von Ehrenstein a kol., „Znížené riziko sennej nádchy a astmy medzi deťmi farmárov“, Klinická a experimentálna alergia: Časopis Britskej spoločnosti pre alergiu a klinickú imunológiu 30, č. 2 (február 2000): 187–93; E. von Mutius a D. Vercelli, „Život na farme: Účinky na detskú astmu a alergiu“, Nature Reviews Immunology 10, č. 12 (december 2010): 861–68.

Ukazuje sa, že majstrovanie v blate je niekedy užitočné.

Keď ideme dole do pľúc, zvyčajne nájdeme len mŕtve baktérie. 12
E. S. Charlson a kol., „Hodnotenie populácií baktérií v pľúcach replikačnou analýzou vzoriek z horných a dolných dýchacích ciest“, PloS One 7, č. 9 (2012): e42786; E. S. Charlson a kol., „Topografická kontinuita populácií baktérií v zdravom ľudskom dýchacom trakte“,

Vnútorný povrch pľúc, ktorý je vystavený vzduchu, obsahuje kokteil antimikrobiálnych peptidov: drobné bielkoviny, ktoré okamžite zabíjajú baktérie, ktoré sa tam dostanú. V pľúcach pacientov s cystickou fibrózou alebo vírusom ľudskej imunodeficiencie (HIV) sa však niekedy nachádzajú nebezpečné mikroorganizmy, ktoré prispievajú k rozvoju pľúcnych ochorení. 13
J. K. Harris a kol., „Molekulárna identifikácia baktérií v tekutine z bronchoalveolárnej laváže z detí s cystickou fibrózou“, Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických 104, č. 51 (18. decembra 2007): 20529–33.

Vedci sa stále dohadujú, či má každý z nás v hrdle samostatnú komunitu mikróbov, alebo sú tam prítomné len tie mikróby, ktoré pochádzajú z úst. 14
E. S. Charlson a kol., „Topografická kontinuita populácií baktérií v zdravom ľudskom dýchacom trakte“, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 184, č. 8 (15. október 2011): 957–63.

Už teraz je však známe, že bacily z hrdla fajčiarov sú iné ako u nefajčiarov, čo zrejme svedčí o tom, že fajčenie neškodí len nám, ale aj tvorom, ktoré v nás žijú. 15
A. Morris a kol., „Porovnanie respiračného mikrobiómu u zdravých nefajčiarov a fajčiarov“, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 187, č. 10 (15. mája 2013): 1067–75.

Ústa a žalúdok

Je pravdepodobné, že ste počuli iba o zlých baktériách v ústach – o tých, ktoré spôsobujú ochorenie ďasien a zubný kaz. Jeden z nich, Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans), je to isté stvorenie, ktoré ničí naše zuby. Zjavne sa to objavilo v súvislosti s rozvojom poľnohospodárstva 16
O. E. Cornejo a kol., „Evolučná a populačná genomika dutiny spôsobujúcej baktérie Streptococcus Mutans“, Molekulárna biológia a evolúcia 30, č. 4 (apríl 2013): 881–93.

Keď bola strava našich predkov dramaticky obohatená o sacharidy, najmä cukry.

Rovnako ako potkany, ktoré sme nevedomky domestikovali a živili sa našimi odpadkami, aj niektoré baktérie sa naučili žiť v našom tele. Našťastie väčšina „domestikovaných“ baktérií je prospešná – tvoria biofilm, ktorý „zlé“ baktérie zadržiava. Orálne mikróby môžu dokonca pomôcť regulovať krvný tlak tým, že uvoľnia tepny pomocou oxidu dusnatého (bratranec oxidu dusného, ​​s ktorým ste sa stretli v zubárskom kresle), ktorý uvoľňujú.

Ďalší druh, Plautov prútik ( Fusobacterium nucleatum), zvyčajne sa vyskytuje v ústach zdravého človeka, ale môže prispieť aj k rozvoju ochorenia parodontu 17
J. Slots, „Prevládajúca kultivovateľná mikroflóra pokročilej parodontitídy“, Scandinavian Journal of Dental Research 85, č. 2 (január/február 1977): 114–21.

. F. nucleatum je zaujímavý, pretože tieto baktérie sa nachádzajú vo vnútri nádorov hrubého čreva 18
M. Castellarin a kol., „Infekcia Fusobacterium nucleatum prevláda u ľudského kolorektálneho karcinómu,“ Výskum genómu 22, č. 2 (február 2012): 299–306; M. R. Rubinstein a kol., „Fusobacterium Nucleatum podporuje kolorektálnu karcinogenézu moduláciou signalizácie e-kadherínu/betakatenínu prostredníctvom jeho adhezínu FadA“, Bunkový hostiteľ a mikrób 14, č. 2 (14. 8. 2013): 195–206; A. D. Kostic a kol., "Fusobacterium Nucleatum potenciuje črevnú tumorigenézu a moduluje tumor-imunitné mikroprostredie", Bunkový hostiteľ a mikrób 14 (2013): 207–15; R. L. Warren a kol., „Spoločný výskyt anaeróbnych baktérií pri kolorektálnych karcinómoch“, Mikrobiálna flóra 1, č. 1 (15. mája 2013): 16; L. Flanagan a kol., "Fusobacterium Nucleatum Associates with Etapy of Colorectal Neoplasia Development, Colorectal Cancer and Disease Outcome," European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases: Oficiálna publikácia Európskej spoločnosti klinickej mikrobiológie 33, č. 8 (august 2014): 1381–90.

Zatiaľ však nevieme, či je to príčina alebo dôsledok: či F. nucleatum spôsobuje rakovinu, alebo je to jednoducho reakcia na podmienky, v ktorých sa nádor vyvíja.

Súbor
skontrolované:
bez vírusov

hojdanie
100%
je zadarmo

Názov: Pozrite sa, čo je vo vás. Ako mikróby žijúce v našom tele určujú naše zdravie a našu osobnosť (2016) RTF,FB2,EPUB,MOBI

Rok vydania: 2016

Vydavateľ: korpus (AST)

Formát: RTF, FB2, EPUB, MOBI

Súbor: SmotriVnytri.rar

Veľkosť: 10,3 MB

Popis knihy "Stiahnuť zadarmo Pozrite sa, čo je vo vás. Ako mikróby žijúce v našom tele určujú naše zdravie a našu osobnosť (2016) RTF,FB2,EPUB,MOBI"

Rob Knight
Vydavateľ: korpus (AST)
Séria: TED knihy
ISBN: 978-5-17-091312-1
Žáner: Náučná literatúra, literatúra faktu
Formát: RTF, FB2, EPUB, MOBI
kvalita: Pôvodne elektronická (elektronická kniha)
Ilustrácie: farebné
Veľkosť 10,3 MB

Popis:Žijeme v ére skutočnej revolúcie v mikrobiológii. Najnovšia technológia umožnila vedcom ponoriť sa do sveta mikroskopických tvorov, ktoré obývajú naše telo a robiť úžasné objavy v tomto svete. Ukazuje sa, že mikróby, ktoré žijú v nepredstaviteľnom množstve takmer v každom kúte nášho tela, zohrávajú oveľa dôležitejšiu úlohu, než sme si doteraz mysleli: závisí od nich nielen naše fyzické zdravie, ale určujú aj našu náladu, náš vkus a našu osobnosť. . O týchto vedeckých objavoch počujeme z prvej ruky: autor knihy Rob Knight je jedným z popredných súčasných mikrobiológov, ktorí pred našimi očami vytvárajú vedu budúcnosti.