Pažiūrėkite, kas yra viduje, kurią skaitote internete. Pažiūrėk, kas tavo viduje – naktinis apiplėšimas. Nosis ir plaučiai

Keisti šrifto dydį:

Didžiulis mažyčių mikrobų poveikis

ROB Knight

SU BRENDANU BUHLERIU

TED, TED logotipas ir TED knygos yra TED Conferences, LLC prekių ženklai

TED BOOKS ir kolofonas yra registruotieji TED Conferences, LLC prekių ženklai

Viršelis ir interjero dizainas MGMT. dizainas Olivia de Salve Villedieu iliustracijos

Leidykla CORPUS ®

* * *

Mano tėvams, Alison ir John, su dėkingumu už jų genus, idėjas ir mikrobus

Pratarmė

Mes žinome, kas jūs esate: žmogus, dvikojis gyvūnas, turintis begalines proto galimybes, visų dalykų paveldėtojas, kuris niekada iki galo neperskaitė nė vienos vartotojo sutarties – tiesiog pažymėkite tinkamą langelį. Susipažinkite su manimi, tai taip pat jūs: trilijonai mažyčių būtybių, gyvenančių jūsų akyse, ausyse ir didžiuliuose dvaruose, vadinamuose jūsų žarnynu. Ir šis vidinis mikrokosmosas gali pakeisti supratimą apie savo ligas, savo sveikatą ir save patį.

Dėl naujų technologijų (daugelis jų buvo sukurtos per pastaruosius kelerius metus) dabar mokslininkai daugiau nei bet kada anksčiau žino apie mūsų viduje esančias mikroskopines gyvybės formas. Ir tai, ką mes išmokstame, yra nuostabu. Paaiškėjo, kad šių vienaląsčių organizmų – mikrobų – ne tik daug daugiau, nei manėme, jie gyvena neįtikėtinais kiekiais beveik kiekviename mūsų kūno kampelyje ir atlieka daug svarbesnį vaidmenį, nei galėtume įsivaizduoti: tiek daug nuo jų priklauso mūsų gyvenimas.sveikata ir net mūsų asmenybė.

Mikroskopinių būtybių, kurioms mūsų kūnas tarnauja kaip namai, kolekcija vadinama žmogaus mikrobiota (kartais ir mikroflora bei mikrofauna), o jų genų kolekcija – žmogaus mikrobioma. Ir, kaip dažnai nutinka su moksliniais atradimais, nauji faktai apie mikropasaulį verčia mus pažeminti savo ego. Astronomija mums jau paaiškino, kad mūsų planeta visai nėra Visatos centras; evoliucija mus išmokė, kad žmogus yra tik viena iš gyvūnų rūšių. Žmogaus mikrobiomo kartografavimas mus moko, kad mūsų kūno namuose mūsų pačių balsas paskęsta nepriklausomų (ir tarpusavyje susijusių) gyvybės formų chore, turinčiame savo siekius ir darbotvarkes.

Kiek mikroorganizmų yra mūsų viduje? Jūs esate sudarytas iš maždaug dešimties trilijonų žmogaus ląstelių, bet jūsų kūne yra apie šimtas trilijonų mikrobų ląstelių. Tai yra, jūs didžiąja dalimi esate ne jūs.

Bet tai nereiškia, kad žmogus yra tik talpykla mažyčiams sutvėrimams, kurie netyčia patenka į jo kūną ir platina ligas. Tiesą sakant, mes gyvename pusiausvyroje su visa mumyse gyvenančia mikroorganizmų bendruomene. Jų vaidmuo neapsiriboja pasyvių keleivių vaidmeniu – jie dalyvauja esminiuose gyvenimo procesuose, įskaitant virškinimą, imuninį atsaką ir net elgesį.

Mikrobų sankaupa mumyse yra kažkas panašaus į skirtingų bendruomenių susijungimą. Skirtingos rūšių grupės gyvena skirtingose kūno dalyse, kurių kiekviena atlieka specialias funkcijas. Burnoje gyvenantys mikrobai skiriasi nuo odoje ar žarnyne gyvenančių mikrobai. Mes nesame tik asmenys; kiekvienas iš mūsų yra ekosistema.

Mikroorganizmų įvairovė padeda paaiškinti net tokias individualias savybes, kurias esame įpratę priskirti atsitiktinumui ar nesėkmei. Tarkime, kodėl kai kurie iš mūsų taip mėgsta uodus? Pavyzdžiui, šie maži demonai manęs beveik nekanda, o pas mano draugę Amandą skrenda kaip bitės į medų. Pasirodo, kai kurie iš mūsų tikrai skanesnis uodams, o pagrindinė šio selektyvaus „apetito“ priežastis yra ant mūsų odos gyvenančių mikrobų bendruomenių sudėties skirtumai (daugiau apie tai 1 skyriuje).

Ir tai dar ne viskas: mikrobų, gyvenančių ant mūsų ir mumyse, įvairovė yra tiesiog nuostabi. Tikriausiai girdėjote, kad lyginant su DNR, mes, žmonės, esame beveik vienodi: mūsų genomas yra 99,99% identiškas bet kurio kito žmogaus, pavyzdžiui, jūsų kaimyno, genomui. Bet tai netaikoma jūsų žarnyno mikroflorai: tik 10% mikrobų gali būti vienodi.

Tai gali paaiškinti didžiulius skirtumus tarp žmonių – nuo svorio skirtumų iki nepanašių alergijų, nuo tikimybės susirgti iki nerimo lygio. Mes tik pradedame sisteminti – ir suprasti – šį didžiulį mikrokosmosą, tačiau pirmųjų tyrimų išvados jau pribloškia.

Begalinė mikrobų pasaulio įvairovė yra ypač įspūdinga, kai atsižvelgiame į tai, kad vos prieš keturiasdešimt metų net neįsivaizdavome, kiek daug yra vienaląsčių organizmų ir kiek juose yra neįtikėtinai daug rūšių. Prieš tai pagrindiniai gyvų organizmų klasifikavimo principai buvo pagrįsti Charleso Darwino knyga „Rūšių kilmė“, išleista 1859 m. Darvinas pavaizdavo evoliucijos medį, visus organizmus sugrupuodamas pagal bendras fizines savybes: trumpasnapiai kikiliai, ilgasnapiai kikiliai ir pan. ir ilgą laiką šis principas išliko klasifikavimo ir taksonomijos pagrindu.

Tradicinės idėjos apie gyvenimą buvo pagrįstos tuo, ką žmonės galėjo matyti juos supančiame pasaulyje – plika akimi ar pro mikroskopą. Didesni organizmai buvo skirstomi į augalus, gyvūnus ir grybus. Likę vienaląsčiai organizmai suskirstyti į dvi plačias kategorijas: protistus (protozojus) ir bakterijas. Kalbant apie augalus, gyvūnus ir grybus, buvome teisūs. Tačiau mūsų idėjos apie vienaląsčius organizmus pasirodė visiškai klaidingos.

Didžiulis mažyčių mikrobų poveikis

ROB Knight

SU BRENDANU BUHLERIU

TED, TED logotipas ir TED knygos yra TED Conferences, LLC prekių ženklai

TED BOOKS ir kolofonas yra registruotieji TED Conferences, LLC prekių ženklai

Viršelis ir interjero dizainas MGMT. dizainas Olivia de Salve Villedieu iliustracijos

Leidykla CORPUS ®

* * *

Mano tėvams, Alison ir John, su dėkingumu už jų genus, idėjas ir mikrobus

Pratarmė

Mes žinome, kas jūs esate: žmogus, dvikojis gyvūnas, turintis begalines proto galimybes, visų dalykų paveldėtojas, kuris niekada iki galo neperskaitė nė vienos vartotojo sutarties – tiesiog pažymėkite tinkamą langelį. Susipažinkite su manimi, tai taip pat jūs: trilijonai mažyčių būtybių, gyvenančių jūsų akyse, ausyse ir didžiuliuose dvaruose, vadinamuose jūsų žarnynu. Ir šis vidinis mikrokosmosas gali pakeisti supratimą apie savo ligas, savo sveikatą ir save patį.

Dėl naujų technologijų (daugelis jų buvo sukurtos per pastaruosius kelerius metus) dabar mokslininkai daugiau nei bet kada anksčiau žino apie mūsų viduje esančias mikroskopines gyvybės formas. Ir tai, ką mes išmokstame, yra nuostabu. Paaiškėjo, kad šių vienaląsčių organizmų – mikrobų – ne tik daug daugiau, nei manėme, jie gyvena neįtikėtinais kiekiais beveik kiekviename mūsų kūno kampelyje ir atlieka daug svarbesnį vaidmenį, nei galėtume įsivaizduoti: tiek daug nuo jų priklauso mūsų gyvenimas.sveikata ir net mūsų asmenybė.

Mikroskopinių būtybių, kurioms mūsų kūnas tarnauja kaip namai, kolekcija vadinama žmogaus mikrobiota (kartais ir mikroflora bei mikrofauna), o jų genų kolekcija – žmogaus mikrobioma. Ir, kaip dažnai nutinka su moksliniais atradimais, nauji faktai apie mikropasaulį verčia mus pažeminti savo ego. Astronomija mums jau paaiškino, kad mūsų planeta visai nėra Visatos centras; evoliucija mus išmokė, kad žmogus yra tik viena iš gyvūnų rūšių. Žmogaus mikrobiomo kartografavimas mus moko, kad mūsų kūno namuose mūsų pačių balsas paskęsta nepriklausomų (ir tarpusavyje susijusių) gyvybės formų chore, turinčiame savo siekius ir darbotvarkes.

Kiek mikroorganizmų yra mūsų viduje? Jūs esate sudarytas iš maždaug dešimties trilijonų žmogaus ląstelių, bet jūsų kūne yra apie šimtas trilijonų mikrobų ląstelių 1
Reikėtų pažymėti, kad naujausioje Amerikos mikrobiologijos akademijos ataskaitoje šis santykis sumažinamas iki 3:1, daugiausia dėl to, kad padidėjo skaičiuojamų žmogaus ląstelių skaičius.

Tačiau bet kuriuo atveju skaitinis pranašumas yra mikrobų pusėje. Žr.: http://academy.asm.org/index.php/faq-series/5122humanmicrobiome.

. Tai yra, jūs didžiąja dalimi esate ne jūs.

Bet tai nereiškia, kad žmogus yra tik talpykla mažyčiams sutvėrimams, kurie netyčia patenka į jo kūną ir platina ligas. Tiesą sakant, mes gyvename pusiausvyroje su visa mumyse gyvenančia mikroorganizmų bendruomene. Jų vaidmuo neapsiriboja pasyvių keleivių vaidmeniu – jie dalyvauja esminiuose gyvenimo procesuose, įskaitant virškinimą, imuninį atsaką ir net elgesį.

Mikrobų sankaupa mumyse yra kažkas panašaus į skirtingų bendruomenių susijungimą. Skirtingos rūšių grupės gyvena skirtingose kūno dalyse, kurių kiekviena atlieka specialias funkcijas. Burnoje gyvenantys mikrobai skiriasi nuo odoje ar žarnyne gyvenančių mikrobai. Mes nesame tik asmenys; kiekvienas iš mūsų yra ekosistema.

Mikroorganizmų įvairovė padeda paaiškinti net tokias individualias savybes, kurias esame įpratę priskirti atsitiktinumui ar nesėkmei. Tarkime, kodėl kai kurie iš mūsų taip mėgsta uodus? Pavyzdžiui, šie maži demonai manęs beveik nekanda, o pas mano draugę Amandą skrenda kaip bitės į medų. Pasirodo, kai kurie iš mūsų tikrai skanesnis uodams, o pagrindinė šio selektyvaus „apetito“ priežastis yra ant mūsų odos gyvenančių mikrobų bendruomenių sudėties skirtumai (daugiau apie tai 1 skyriuje).

Ir tai dar ne viskas: mikrobų, gyvenančių ant mūsų ir mumyse, įvairovė yra tiesiog nuostabi. Tikriausiai girdėjote, kad lyginant su DNR, mes, žmonės, esame beveik vienodi: mūsų genomas yra 99,99% identiškas bet kurio kito žmogaus, pavyzdžiui, jūsų kaimyno, genomui. Bet tai netaikoma jūsų žarnyno mikroflorai: tik 10% mikrobų gali būti vienodi.

Tai gali paaiškinti didžiulius skirtumus tarp žmonių – nuo svorio skirtumų iki nepanašių alergijų, nuo tikimybės susirgti iki nerimo lygio. Mes tik pradedame sisteminti – ir suprasti – šį didžiulį mikrokosmosą, tačiau pirmųjų tyrimų išvados jau pribloškia.

Begalinė mikrobų pasaulio įvairovė yra ypač įspūdinga, kai atsižvelgiame į tai, kad vos prieš keturiasdešimt metų net neįsivaizdavome, kiek daug yra vienaląsčių organizmų ir kiek juose yra neįtikėtinai daug rūšių. Prieš tai pagrindiniai gyvų organizmų klasifikavimo principai buvo grindžiami Charleso Darwino knyga „Rūšių kilmė“, kuri buvo išleista 1859 m. 2
Prieiga internete: Project Gutenberg, www.gutenberg.org/files/1228/1228-h/1228-h.htm.

Darvinas pavaizdavo evoliucijos medį, visus organizmus sugrupuodamas pagal bendras fizines savybes: trumpasnapiai kikiliai, ilgasnapiai kikiliai ir pan. ir ilgą laiką šis principas išliko klasifikavimo ir taksonomijos pagrindu.

Tradicinės idėjos apie gyvenimą buvo pagrįstos tuo, ką žmonės galėjo matyti juos supančiame pasaulyje – plika akimi ar pro mikroskopą. Didesni organizmai buvo skirstomi į augalus, gyvūnus ir grybus. Likę vienaląsčiai organizmai suskirstyti į dvi plačias kategorijas: protistus (protozojus) ir bakterijas. Kalbant apie augalus, gyvūnus ir grybus, buvome teisūs. Tačiau mūsų idėjos apie vienaląsčius organizmus pasirodė visiškai klaidingos.

1977 m. amerikiečių mikrobiologai Carlas Woese'as ir George'as E. Foxas pasiūlė naują „gyvybės medžio“ versiją, pagrįstą skirtingų gyvybės formų palyginimu ląstelių lygiu, naudojant ribosominę ribonukleino rūgštį, DNR giminaitę, esančią kiekviena ląstelė ir dalyvauja baltymų sintezėje. Vaizdas buvo stulbinantis. Woese ir Fox atrado, kad vienaląsčiai organizmai yra įvairesni nei visi augalai ir gyvūnai kartu paėmus. Kaip paaiškėjo, gyvūnai, augalai, grybai; visi žmonės, medūzos, mėšlo vabalai; bet koks jūros dumblių siūlas, bet koks samanų lopinėlis, aukštyn siekiančios Kalifornijos sekvojos; visos kerpės ir miško grybai – visi gyvi daiktai, kuriuos matome aplinkui – yra tik trys procesai vienos evoliucinio medžio šakos gale. Pagrindiniai jo gyventojai yra vienaląsčiai organizmai: bakterijos, archėjos (kurias pirmą kartą kaip atskirą grupę įvardijo Woese ir Fox), mielės ir kai kurios kitos gyvybės formos.

Tik per pastaruosius kelerius metus įvyko proveržis suprasti mumyse esančią mikrogyvybę, kurią esame skolingi naujoms technologijoms, ypač DNR sekos patobulinimui ir kompiuterio galios sprogimui. Šiandien, naudodamiesi procesu, vadinamu naujos kartos sekos nustatymu, galime paimti ląstelių mėginius iš skirtingų kūno dalių, greitai išanalizuoti jose esančią mikrobų DNR, palyginti ir sujungti ją su informacija iš kitų organų, kad nustatytų tūkstančius mikroorganizmų rūšių. kurie vadina mūsų kūnus namais.. Tokiu būdu atrandame bakterijas, archajas, mieles ir kitus vienaląsčius organizmus (ypač eukariotus), kurių jungtiniai genomai yra ilgesni nei mūsų pačių.

Na, o nauji kompiuteriniai algoritmai savo ruožtu labai supaprastina ir palengvina šios genetinės informacijos interpretaciją. Visų pirma, dabar galime sukurti mikrobinį kūno žemėlapį, leidžiantį palyginti mikroorganizmų bendruomenes skirtingose kūno dalyse ir skirtinguose žmonėse. Didelė šios informacijos dalis buvo gauta vykdant Žmogaus mikrobiomo projektą ( Žmogaus mikrobiomo projektas), atliktas globojant JAV nacionaliniams sveikatos institutams ( JAV nacionaliniai sveikatos institutai, NIH). Tyrimas kainavo 170 milijonų dolerių ir jame dalyvavo daugiau nei du šimtai mokslininkų, kurie iki šiol surinko ir išanalizavo mažiausiai 4,5 terabaito duomenų. Ir tai tik pradžia; kiti tarptautiniai projektai, tokie kaip „Žmogaus virškinimo trakto biotos sudėties tyrimas“ Žmogaus žarnyno trakto konsorciumo metagenomika, MetaHIT), nuolat papildydami ir analizuodami naujus duomenis.

Šių tyrimų kaina nuolat mažėja, todėl vis daugiau žmonių gali atlikti pilną jų organizme gyvenančių mikrobų surašymą. Prieš dešimt metų jums būtų tekę sumokėti šimtą milijonų dolerių, kad būtų ištirtas jūsų mikrobiomas. Šiandien tokia informacija kainuoja tik šimtą dolerių – taip pigu, kad gydytojai netrukus užsakys tokius tyrimus kaip įprastinę medicininę procedūrą.

Bet kodėl gydytojai domisi jūsų mikrobiomo sudėtimi? Nes atsiranda vis daugiau tyrimų, rodančių ryšį tarp mūsų mikrobų ir daugelio mūsų ligų, įskaitant nutukimą, artritą, autizmą ir net depresiją. Ir šis ryšys, savo ruožtu, iš karto atveria naujas gydymo perspektyvas.

Kas neturi įtakos mūsų mikrobiomui – vaistai, dieta, seksualinių partnerių skaičius, net ar esate pirmasis jūsų tėvų vaikas! Skaitydami šiuos puslapius pamatysite, kad mikroorganizmai yra labai susiję su beveik visais mūsų gyvenimo aspektais. Jie tikrai verčia mus kitaip pažvelgti į klausimą: „Ką reiškia būti žmogumi?

1. Mūsų organizmo mikroorganizmai

Taigi, pabandykime įvertinti, kiek mikrobų gyvena mūsų viduje.

Jei skaičiuosime pagal masę, tai suaugusio žmogaus kūne vidutiniškai yra apie pusantro kilogramo. Dėl to jūsų mikrobiota yra vienas didžiausių organų, sveriantis smegenis ir tik šiek tiek mažesnis už kepenis.

Jau žinome, kad pagal absoliutų ląstelių skaičių mikroorganizmai lenkia žmones santykiu dešimt su vienu. O jei palygintume savo DNR? Kiekvienas iš mūsų turi maždaug dvidešimt tūkstančių žmogaus genų. Ir tuo pačiu metu mes nešiojame nuo dviejų iki dvidešimties milijonų mikrobų genų. Deja, tai reiškia, kad genetiniu požiūriu mes bent 99% esame mikrobai!

Kad tai būtų mažiau įžeidžianti, pažvelkite į tai žmogaus struktūros sudėtingumo požiūriu. Kiekvienoje žmogaus ląstelėje yra daug daugiau genų nei mikrobų ląstelėse. Tiesiog jūsų kūne yra tiek daug mikrobų, kad visų jų genų suma viršija jūsų.

Mumyse ir ant mūsų gyvenantys organizmai yra labai įvairūs. Dauguma jų (bet ne visi) yra vienaląsčiai. Jie atstovauja visoms trims pagrindinėms evoliucinio medžio šakoms. Žarnyne gyvena Archaea karalystės atstovai – vienaląsčiai organizmai, neturintys branduolių; labiausiai paplitę iš jų yra metanogenai, kurie egzistuoja be deguonies, padeda virškinti maistą ir gamina metano dujas (jų turi ir karvės).

Toliau ateina eukariotai: odos mikozės grybeliai ir mielės, kurios sukuria kolonijas makštyje, o kartais ir žarnyne. Tačiau bakterijos dominuoja virš visko – pavyzdžiui, Escherichia coli ( Escherichia coli), E. coli, kurią pirmiausia siejame su virškinimo sutrikimais, atsirandančiais dėl prastai nuplautų žalumynų. Tačiau nekenksmingų ir naudingų šios bakterijos veislių beveik visada yra mūsų viduje.

Ir kiekvieną dieną naujų technologijų dėka sužinome, kad šis pasaulis yra dar įvairesnis, nei manėme anksčiau. Lyg vaikščiojome per vandenyną tralu su labai dideliais tinkleliais, o paskui, ištyrę laimikį, padarėme išvadą, kad jūroje vieninteliai žmonės – banginiai ir milžiniški kalmarai. Dabar mes atradome, kad gyvenimas mūsų viduje yra daug įvairesnis. Pavyzdžiui, galite manyti, kad bet kurios dvi bakterijos jūsų žarnyne, užpuolusios jūsų naujausią sumuštinį, yra labai panašios viena į kitą, pavyzdžiui, ančiuviai ar sardinės. Tačiau iš tikrųjų jie neturi daugiau bendro nei jūros agurkas (holoturijos) ir didysis baltasis ryklys: tai du padarai, turintys visiškai skirtingą elgesį, maistą ir ekologinius vaidmenis.

Taigi kur yra visi mūsų mikrobai ir koks jų vaidmuo? Norėdami tai sužinoti, apžiūrėkime savo kūną.

Oda

Jie sako, kad Napoleonas, grįžęs iš karinės kampanijos, parašė imperatorei Josephine: „Rytoj vakare būsiu Paryžiuje. Neimkite vonioje." Jam labiau patiko natūralus savo dievinamos žmonos kvapas ir koncentruotas. Tačiau kodėl, kai kurį laiką liekame be muilo, dezodorantų, pudros ir kvepalų, pradedame taip nemaloniai kvepėti? Daugiausia dėl mikrobų, kurie minta mūsų išskyromis ir daro jas dar kvapnesnes.

Mokslininkai vis dar bando, atleiskite už kalambūrą, pauostyti, kokiam praktiniam tikslui tarnauja būtybių, gyvenančių ant plačiausio mūsų organo – odos – veikla. Vienas dalykas aiškus: jie prisideda prie mūsų kūno kvapo formavimosi, įskaitant tuos šio kvapo komponentus, kurie vilioja uodus 3
N. O. Verhulst ir kt., „Žmogaus odos mikrobiotos sudėtis turi įtakos patrauklumui maliarijos uodams“, PloS One 6, Nr. 12 (2011): e28991.

Kaip jau minėta, kraują siurbiantys vabzdžiai tikrai Jie teikia pirmenybę vienų žmonių kvapams, o ne kitų, ir dėl to kalti mikrobai. Jie skaido odos išskiriamas medžiagas į lakius junginius, kurie uodams gali patikti arba ne. Be to, skirtingų tipų uodai teikia pirmenybę skirtingoms mūsų kūno dalims. Pavyzdžiui, už Anopheles gambiae, vienas pagrindinių maliarijos nešiotojų, patraukliausias dalykas yra ne pažastų, o rankų ir kojų kvapas.

Taip iškyla viliojanti išeitis: patrinę rankų ir pėdų odą antibiotikais galite apsisaugoti nuo šios rūšies uodų atakų, nes naikindami mikrobus, užmušate kvapą.

Mikrobai, gyvenantys ant mūsų odos – kaip ir visi kiti mikrobai – nebūtinai egzistuoja specialiai mūsų naudai. Tačiau jie, būdami sąžiningi gyventojai, mums tikrai labai padeda: vien tuo, kad gyvena ant mūsų, neleidžia kitiems, kenksmingiems mikrobams, užkrėsti mus. Skirtingose odos vietose gyvena skirtingi mikrobai, o įvairovė – rūšių skaičius – nebūtinai proporcinga tam tikroje srityje esančių mikrobų skaičiui. Kartais būna kaip tik priešingai. Pagal amerikietišką analogiją įsivaizduokite, kad Vermontas (600 000 gyventojų) yra toks pat etniškai įvairus kaip Los Andželas (dešimt milijonų žmonių), o Los Andželas tapo monoetniniu kaip Vermontas. Ant kaktos ir pažastų yra daug mikrobų, tačiau jų yra palyginti nedaug; ir atvirkščiai, ant plaštakų (delnų ir dilbių) mikrobų yra palyginti nedaug, bet labai įvairių 4
E. A. Grice ir kt., „Žmogaus odos mikrobiomo topografinė ir laiko įvairovė“, Mokslas 324, Nr. 5931 (2009 m. gegužės 29 d.): 1190–92; E. K. Costello ir kt., „Bakterijų bendruomenės pokyčiai žmogaus kūno buveinėse erdvėje ir laike“, Mokslas 326, Nr. 5960 (2009 m. gruodžio 18 d.): 1694–97.

Mikrobų bendruomenės ant moterų rankų dažniausiai būna įvairesnės nei vyrų, ir šis skirtumas išlieka nepaisant rankų plovimo, o tai rodo, kad priežastis, nors vis dar nežinoma, yra biologiniai skirtumai. 5
F. R. Blattner ir kt., „The Complete Genome Sequence of Escherichia Coli K-12“, Mokslas 277, Nr. 5331 (1997 m. rugsėjo 5 d.): 1453–62.

Be to, mes nustatėme, kad mikrobai, gyvenantys kairėje rankoje, skiriasi nuo tų, kurie gyvena dešinėje. Galite trinti rankas, ploti rankomis ir liesti tuos pačius paviršius abiem rankomis – kiekviena iš jų vis tiek sukurs atskirą mikrobų bendruomenę. Šis faktas įkvėpė profesorių Noah Firerį iš Kolorado Boulderio universiteto ir mane pabandyti atkurti vieną žinomiausių bendrosios biologijos atradimų. Vienu metu, bandydamas paaiškinti organizmų pasiskirstymą ir paplitimą izoliuotose salose bei ryšį tarp rūšių įvairovės ir užimtos teritorijos, britų biologas ir antropologas Alfredas Russelis Wallace'as kartu su kitais mokslininkais sukūrė sudėtingą biogeografijos teoriją. 6
R. H. MacArthur ir E. O. Wilson, Salų biogeografijos teorija. Prinstonas, NJ: Prinstono universiteto leidykla, 2001 m.

Wallace'as, Darvino amžininkas, kuris kartu ir savarankiškai sukūrė natūralios atrankos doktriną, nubrėžė liniją, kuri eina per šiuolaikinę Indoneziją ir Malaiziją ir skiria Azijos fauną (beždžiones ir raganosius) nuo Australijos faunos (kakadu ir kengūros). Fireeris ir aš galvojome, ar galėtume nubrėžti tą pačią „Wallace liniją“ kompiuterio klaviatūroje tarp G ir H klavišų – liniją, kuri teoriškai atskirtų klaviatūros puses su aiškiai skirtingomis mikrobų populiacijomis. Taip pat norėjome pamatyti, ar tarpo klavišu būtų daugiau mikrobų rūšių, nes jis yra daug ilgesnis nei visi kiti.

Mūsų rezultatai patvirtino tam tikros „Wallace linijos“ egzistavimą, tačiau radome ką nors labiau stebinančio: kiekvienas pirštas ir atitinkamas raktas turėjo maždaug tą pačią mikrobų bendruomenę. Taip pat 90% tikslumu galėjome nustatyti kompiuterio pelės savininkus, naudodami delno mikrobų profilį. 7
N. Fierer ir kt., „Teismo ekspertizės identifikavimas naudojant odos bakterijų bendruomenes“, 107, Nr. 14 (2010 m. balandžio 6 d.): 6477–81.

Mikrobų bendruomenė ant jūsų rankos labai skiriasi nuo panašių kitų žmonių bendrijų (rūšine įvairove - vidutiniškai 85%), o tai reiškia, kad kiekvienas iš mūsų, be įprastų, turime ir mikrobų pirštų atspaudus.

Mes nuėjome toliau ir atlikome eksperimentus, siekdami išsiaiškinti, kiek kartų reikia liesti objektą, kad liktų ryškus mikrobų pėdsakas. Šis tyrimas vis dar per daug neišsamus, kad jį būtų galima panaudoti teisme. Bet per televiziją, tarkime, priimami supaprastinti įrodinėjimo standartai, todėl netrukus po to, kai paskelbėme straipsnį šia tema, buvo parodytas dar vienas serialo „Nusikaltimo vieta: Majamis“ epizodas, kuriame siužetas buvo pagrįstas teismo medicinos ekspertize mikrobinis pirštų atspaudas 8
„Nusikaltimo vieta: Majamis“: „ CSI: Majamis 9 sezonas“, Vikipedija, http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_CSI:_Miami_episodes#Season_9:_2010.E2.80.932011.

Tuo tarpu teismo mikrobiologas Davidas Carteris persikėlė iš Nebraskos į Havajus, kad įkurtų ten „kūno šventovę“. "Kas tai yra?" – klausiate.Kriminologai dažnai susiduria su užduotimi nustatyti, prieš kiek laiko įvyko žmogaus, kurio lavoną jie apžiūri, mirtis. Karterio „rezerve“ įvairiomis sąlygomis saugomi artimųjų ir įvairių institucijų dovanoti mirusiųjų kūnai. 9
Labai mokomą ir linksmą įvadą į „mūsų kūnų sodą“ rasite: Mary Roach, Stiff: Smalsūs žmonių lavonų gyvenimai. Niujorkas: W. W. Norton, 2004 m.

Ir mokslininkai nuolat analizuoja jų skilimo greitį. Tuo pačiu metu pastebimas ryškus mikrobų bendruomenių tęstinumas. Kaip ant plikų uolienų pirmiausia atsiranda kerpių kolonijos, tada iš eilės atsiranda samanos, žolės, piktžolės, krūmai ir galiausiai medžiai, taip pat irimo procesas vyksta tam tikra tvarka.

Jessica Metcalf, mano laboratorijos Kolorado Boulderio universiteto doktorantė, sukūrė savo miniatiūrinę „kūno šventovę“, naudodama keturiasdešimt negyvų pelių (jos mirė per kitus eksperimentus, skirtus kurti vaistus širdies ir kraujagyslių ligoms bei vėžiui gydyti). Jessica sužinojo, kad ji gali tiksliai nustatyti mirties laiką per tris dienas. Tai maždaug tokia pati klaida kaip ir šiuo metu naudojamas vabzdžių metodas. 10
Meagan B. Gallagher, Sonia Sandhu ir Robert Kimsey, „Paprastosios žaliosios butelio muselės, Lucilia sericata (Meigen) geografiškai išskirtinių populiacijų vystymosi laiko kitimas“ Teismo medicinos mokslų žurnalas 55, Nr. 2 (2010 m. kovo mėn.): 438–42.

Kam tada reikalingas mikrobiologinis metodas?

Atsakymas: vabzdžiai dar turi rasti negyvą kūną, o mikroorganizmai visada yra, ir tai gali būti naudinga tais atvejais, kai nusikaltimo vietoje vabzdžių nėra.

Nosis ir plaučiai

Kitas mūsų kelionės po kūną taškas bus nosis. Žmogaus šnervėse gyvena tam tikrų tipų mikrobai, įskaitant Staphylococcus aureus. Staphylococcus aureus), kuris sukelia stafilokokines infekcijas ligoninėse. Taigi sveiki žmonės dažnai yra pavojingų mikrobų namai. Manome, kad šiuo atveju paaiškinimas gali būti toks: kitos mūsų nosyje gyvenančios bakterijos neleidžia Staphylococcus aureus užvaldyti, o tiksliau – perimti nosį. Kitas įdomus pastebėjimas: aplinka labai įtakoja, kokių rūšių mikroorganizmai nusėda mūsų nosyje. Vaikai, turintys įvairesnę nosies mikrobų populiaciją, pavyzdžiui, gyvenantys kaimo vietovėse šalia gyvūnų, ateityje rečiau susirgs astma ir alergijomis. 11
O. S. Von Ehrenstein ir kt., „Sumažėjusi šienligės ir astmos rizika tarp ūkininkų vaikų“, Klinikinė ir eksperimentinė alergija: Britų alergijos ir klinikinės imunologijos draugijos žurnalas 30, Nr. 2 (2000 m. vasario mėn.): 187–93; E. von Mutius ir D. Vercelli, „Gyvenimas ūkyje: poveikis vaikystės astmai ir alergijai“, Gamtos apžvalgos Imunologija 10, Nr. 12 (2010 m. gruodžio mėn.): 861–68.

Pasirodo, trinktelėti purve kartais praverčia.

Nusileidę žemiau į plaučius, dažniausiai randame tik negyvas bakterijas 12
E. S. Charlson ir kt., „Bakterijų populiacijų plaučiuose įvertinimas atliekant pakartotinę viršutinių ir apatinių kvėpavimo takų mėginių analizę“. PloS One 7, Nr. 9 (2012): e42786; E. S. Charlson ir kt., „Bakterijų populiacijų topografinis tęstinumas sveiko žmogaus kvėpavimo takuose“,

Vidiniame plaučių paviršiuje, kur yra veikiamas oras, yra antimikrobinių peptidų kokteilis: mažyčiai baltymai, kurie akimirksniu naikina ten patekusias bakterijas. Tačiau pavojingų mikroorganizmų, prisidedančių prie plaučių ligų išsivystymo, kartais aptinkama cistine fibroze ar žmogaus imunodeficito virusu (ŽIV) sergančių pacientų plaučiuose. 13
J. K. Harris ir kt., „Bakterijų molekulinis identifikavimas bronchų alveolinio plovimo skystyje iš vaikų, sergančių cistine fibroze“, Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos darbai 104, Nr. 51 (2007 m. gruodžio 18 d.): 20529–33.

Mokslininkai vis dar ginčijasi, ar kiekvieno iš mūsų gerklėje yra atskira mikrobų bendruomenė, ar yra tik tie mikrobai, kurie ateina iš burnos. 14
E. S. Charlson ir kt., „Bakterijų populiacijų topografinis tęstinumas sveiko žmogaus kvėpavimo takuose“, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 184, Nr. 8 (2011 m. spalio 15 d.): 957–63.

Tačiau jau žinoma, kad rūkančiųjų gerklėje mikrobai skiriasi nuo nerūkančiųjų, o tai tikriausiai rodo, kad rūkymas kenkia ne tik mums patiems, bet ir mūsų viduje gyvenantiems sutvėrimams. 15
A. Morris ir kt., „Sveikų nerūkančių ir rūkalių kvėpavimo takų mikrobiomų palyginimas“, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 187, Nr. 10 (2013 m. gegužės 15 d.): 1067–75.

Burna ir skrandis

Greičiausiai esate tik girdėję apie kenksmingas burnos bakterijas – tas, kurios sukelia dantenų ir dantų ligas. Vienas iš jų, Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans), yra tas pats padaras, kuris naikina mūsų dantis. Tai pasirodė, matyt, susiję su žemės ūkio plėtra 16
O. E. Cornejo ir kt., „Streptococcus Mutans bakterijas sukeliančios ertmės evoliucinė ir populiacinė genomika“, Molekulinė biologija ir evoliucija 30, Nr. 4 (2013 m. balandžio mėn.): 881–93.

Kai mūsų protėvių mityba buvo smarkiai praturtinta angliavandeniais, ypač cukrumi.

Kaip ir žiurkės, kurias nesąmoningai prijaukinome ir maitinome savo atliekomis, kai kurios bakterijos išmoko gyventi mūsų kūne. Laimei, dauguma „prijaukintų“ bakterijų yra naudingos – jos sudaro bioplėvelę, kuri išlaiko „blogąsias“ bakterijas. Burnos mikrobai netgi gali padėti reguliuoti kraujospūdį atpalaiduodami arterijas, išskirdami azoto oksidą (azoto oksido, su kuriuo susidūrėte odontologo kėdėje, giminaitį).

Kitas tipas, Plauto lazdelė ( Fusobacterium nucleatum), paprastai yra sveiko žmogaus burnoje, bet taip pat gali prisidėti prie periodonto ligos vystymosi. 17
J. Slots, „Pažengusio periodontito vyraujanti kultivuojama mikroflora“, Scandinavian Journal of Dental Research 85, Nr. 2 (1977 m. sausis/vasaris): 114–21.

. F. nucleatum yra įdomus, nes šios bakterijos randamos gaubtinės žarnos navikuose 18
M. Castellarin ir kt., „Fusobacterium Nucleatum Infection Is Prevalen in Human Colourectal Carcinoma“, Genomo tyrimai 22, Nr. 2 (2012 m. vasario mėn.): 299–306; M. R. Rubinstein ir kt., „Fusobacterium Nucleatum skatina gaubtinės ir tiesiosios žarnos kancerogenezę, moduliuodamas E-kadherino / beta katenino signalą per savo FadA adheziną“, Ląstelių šeimininkas ir mikrobas 14, Nr. 2 (2013 m. rugpjūčio 14 d.): 195–206; A. D. Kostic ir kt., „Fusobacterium Nucleatum stiprina žarnyno navikų susidarymą ir moduliuoja naviko imuninę mikroaplinką“, Ląstelių šeimininkas ir mikrobas 14 (2013): 207–15; R. L. Warren ir kt., „Anaerobinių bakterijų bendras pasireiškimas kolorektalinėse karcinomose“, Mikrobiomas 1, Nr. 1 (2013 m. gegužės 15 d.): 16; L. Flanagan ir kt., „Fusobacterium Nucleatum asocijuojasi su gaubtinės ir tiesiosios žarnos neoplazijos vystymosi stadijomis, gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžiu ir ligos rezultatais“, European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases: oficialus Europos klinikinės mikrobiologijos draugijos leidinys 33, Nr. 8 (2014 m. rugpjūčio mėn.): 1381–90.

Tačiau mes dar nežinome, ar tai priežastis, ar pasekmė: arba F. nucleatum sukelia vėžį, ar tai tiesiog reakcija į sąlygas, kuriomis vystosi navikas.

Pažiūrėk, kas tavo viduje. Kaip mūsų kūne gyvenantys mikrobai lemia mūsų sveikatą ir asmenybę