Pozrite sa, čo je vo vnútri, čítate online. Pozri, čo je v tebe - nočný lúpež. Nos a pľúca

Zmeniť veľkosť písma:

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

CORPUS ® Publishing

* * *

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

Predslov

Vieme, kto ste: človek, dvojnohé zviera s nekonečnými možnosťami mysle, dedič všetkého, čo existuje, 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 nás viac ako kedykoľvek predtým. A to, čo sa učíme, je úžasné. Tieto jednobunkové organizmy - mikróby - sú nielen oveľa početnejšie, než sme si mysleli, ale žijú v nepredstaviteľných množstvách takmer v každom kúte nášho tela a zohrávajú oveľa dôležitejšiu úlohu, než by sme si vôbec dokázali 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.

Totalita mikróbov v nás predstavuje niečo ako zjednotenie 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.

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

CORPUS ® Publishing

* * *

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

Predslov

Vieme, kto ste: človek, dvojnohé zviera s nekonečnými možnosťami mysle, dedič všetkého, čo existuje, 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 nás viac ako kedykoľvek predtým. A to, čo sa učíme, je úžasné. Tieto jednobunkové organizmy - mikróby - sú nielen oveľa početnejšie, než sme si mysleli, ale žijú v nepredstaviteľných množstvách takmer v každom kúte nášho tela a zohrávajú oveľa dôležitejšiu úlohu, než by sme si vôbec dokázali 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.

Totalita mikróbov v nás predstavuje niečo ako zjednotenie 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 druhov mikroorganizmov, ktoré nazývajú naše telo 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 sa objavuje stále viac a viac výskumov, 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 za 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 antibiotikom 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 rozmanitosť – 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 stáva 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. Táto skutočnosť inšpirovala 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 vyvinul 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“, ale 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 v televízii sa, povedzme, prijímajú jednoduchšie štandardy dokazovania, takže krátko po tom, ako sme uverejnili článok na túto tému, bola uvedená ďalšia epizóda seriálu „Miesto činu: Miami“, kde sa zápletka zakladala na forenznom skúmaní mikrobiálny odtlačok 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 dlho nastala smrť 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 stále musí 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, alebo lepšie povedané, zabrať nos. Ďalší zaujímavý postreh: prostredie silne ovplyvňuje, aké druhy mikroorganizmov sa nám usadzujú v nose. U detí s rôznorodejšou nosovou mikrobiálnou populáciou, ako sú tie, ktoré žijú vo vidieckych oblastiach v blízkosti zvierat, je menej pravdepodobné, že sa u nich v budúcnosti vyvinie astma a alergie. 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. december 2007): 20529–33.

Vedci sa stále dohadujú, či má každý z nás v hrdle samostatnú komunitu mikróbov, alebo sa tam nachádzajú 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 škodí nielen 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. Ústne mikróby môžu dokonca pomôcť regulovať krvný tlak tým, že uvoľnia tepny pomocou oxidu dusnatého (bratranec oxidu dusného, ktorý ste zažili pri sedení v zubárskom kresle).

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.

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