Книга слизи. Скользкий след в истории Земли - Сюзанна Ведлих
Все это может свидетельствовать об общем происхождении, из которого выделились две ветви: одна ведет к одноклеточным хоанофлагеллятам, способным к колониальному существованию, а другая – к многоклеточным губкам, не имеющим возможности стать одноклеточными. Это связано с тем, что их хоаноциты не могут своевольно отделиться от организма губки. И снова мы видим ключевую роль микробов, проявляющуюся как в том, что они способствуют образованию розетки, так и в том, что они составляют вплоть до половины массы у губок. В этом можно найти ответ на вопрос об эволюционном значении обширных слизей.
Хотя губки обладают муциноподобными свойствами, у них отсутствует граница с окружающим миром в виде гидрогеля. Это означает, что с морской водой в их организм беспрепятственно могут попасть микробы. При постоянной угрозе нападения организм не может создать органы и ткани. Более того, ему приходится использовать агрессивные вещества, чтобы обороняться от захватчиков, а этот момент уже давно интересует ученых. Столь же ранние организмы, такие как гребневики и стрекающие, напротив, контролируют контакты их поверхностей с океаном с помощью обширных слизей. Это создает достаточно закрытую среду, что позволяет им впускать микробов в очень ограниченном количестве, а также придирчиво подбирать микробиом самостоятельно.
Итак, слизистому барьеру мы обязаны своим существованием, а если точнее, то наличием кишечника и, что неожиданно, легких. Выступ кишечной трубки превратился в респираторную поверхность для дыхания. Это дало нам возможность жить на земле и создало в процессе эволюции наши легкие. Этому есть свидетели-современники: двоякодышащие – это самые старые ныне живущие предшественники четвероногих позвоночных. Они дышат воздухом и имеют клетки с волосовидными отростками. Это так называемые реснички: они передвигаются все вместе и переносят слизь. У двоякодышащих Protopterus aethiopicus они находятся как в кишечнике, так и в передней части легких, что подчеркивает эволюционное родство этих органов.
Это наследие, которое мы до сих пор храним в себе. Хотя реснички и отсутствуют в человеческом кишечнике, они есть в дыхательных путях, где они помогают избавиться от слизи, наполненной микробами и вредными веществами. Это напоминает зубную пасту на щетке, поскольку сами реснички находятся в специальной антимикробной жидкости, покрытой двухслойным гелем. Нижний слой более проницаем, тогда как вязкая слизь, в которой как в клее застревают патогены и вредные частицы, находится сверху. Реснички должны свободно передвигаться в этой водянистой среде, но при этом им нужно иметь точный доступ к слизи, которую им придется уносить. Если гель слишком сильно давит на реснички, этого не получится.
При многих заболеваниях дыхательных путей и при хронических заболеваниях, таких как муковисцидоз, невозможно избавиться от нездоровой вязкой и клейкой слизи. Следствием этого является воспалительная реакция, при которой высвобождаются молекулы, притягивающие опасных возбудителей, таких как Pseudomonas aeruginosa. Они предпочитают селиться в геле, при этом повреждая ткани. Между тем есть указания на то, что производимая в избытке особо плотная слизь может вести к рубцеванию легкого и частичной потере им своей функции.
Все обширные гидрогелевые оболочки должны препятствовать попаданию патогенов в организм, приманивая и обманывая их. Одновременно они должны давать приют микробиому. Если задачи так похожи, то почему же гидрогели такие разные? Потому что они покрывают различные пограничные поверхности, выполняя помимо защиты еще и другие функции. Гидрогели к этому приспособлены. Гелевая оболочка на внешней поверхности наших глаз, к примеру, тонкая и прозрачная, чтобы не создавать помех зрению. Она в качестве смазывающего средства помогает веку подниматься при моргании и не приклеиваться к влажному глазу. На противоположном конце спектра находится слизистая пробка маточного зева, которая в ходе менструального цикла, в зависимости от фертильных дней, либо уменьшается, либо увеличивается, а также меняет степень пористости.
Полезные микробы непреклонны по отношению к патогенам и благожелательны по отношению к заселившимся соседям, и только при их потере становится очевидно, насколько важные функции они выполняют для человека. Без микробиома полип гидра погибает, как правило, от грибковой инфекции, даже если в него заселяются новые бактерии. Состав микробов должен быть полным, однако какая комбинация подходит? Никакой микробиом не заложен заранее и не статичен. На его состав влияет индивидуальное строение хозяина, его иммунная система, слизистые барьеры, диета, болезни, а также контакты с представителями того же вида. Следовательно, микробиом – явление исключительно индивидуальное и может меняться до пожилого возраста.
Едва ли можно определить идеальный микробиом или состав микробов с наиболее широким спектром действия. Многообразие экосистемы человека делает его более устойчивым к различным угрозам. Подобное многообразие, правда, характерно лишь для доиндустриальных обществ. Сейчас же мы приносим микробное разнообразие в жертву очередной жесткой диете, чрезмерной гигиене и антибиотикам. Также дополнительными разрушающими факторами являются стресс и инфекции. Дисбактериоз – это систематическое отсутствие разнообразия бактерий, имеющее значение при многих заболеваниях, таких как астма и аутизм, а также аутоиммунных заболеваниях и диабете второго типа.
Если в кишечнике нарушается баланс, это может быть на руку таким опасным микроорганизмам, как бактерия Clostridium difficile. Антибиотики – это незаменимые вещества, но их надо употреблять с умом, поскольку они наносят ущерб нашему микробиому. Именно при таких обстоятельствах активизируются патогены, с которыми многие ошибочно пытаются справиться с помощью новых антибиотиков. В противовес этому существует иной, достаточно нестандартный метод – трансплантация фекальной микробиоты. В этом случае пациенту пересаживается фекальный материал здорового родственника, что закладывает основу нового, здорового микробиома. При таких возбудителях, как Clostridium difficile, шансы на успех этого метода очень высоки. Этот способ в будущем должен быть использован и при других видах дисбактериоза.
Развитие микробиома подвержено опасностям с самого начала. Многие матери дают своему потомству первичный запас микробов. Аналогично поступают растения со своими семенами и животные со своими яйцами. Микробное нападение на человеческого детеныша начинается в момент рождения. Кесарево сечение меняет порядок заселения ребенка микробами, потому что он сталкивается с микроорганизмами кожи матери, а не кишечника и влагалища. Насколько это влияет на здоровье ребенка в дальнейшем и влияет ли вообще, остается неясным. По крайней мере, молоко матери снабжает ребенка бактериями кишечника и муцинами для защиты от патогенов. После получения первичной дозы микробов ребенку нужно поддерживать свой микробиом самостоятельно. При этом на состав
