У микробов нет морали — «наука»
Сперва мы обучились беспокоиться микробов, позже полюбили отечественную микрофлору. Но как в первом, так и во втором случае биологию, по сути, знают неправильно.
В 1870-е годы германский доктор Роберт Кох пробовал остановить эпидемию сибирской язвы, которая скашивала местный рогатый скот. К тому моменту ученые уже нашли в тканях пострадавших животных бактерию Bacillus anthracis. Кох ввел эту бактерию в организм мыши — животное погибло.
Он вернул ее из мертвого грызуна и ввел в другого — тот также погиб. Ученый упорно повторил данный мрачный процесс применительно к более чем 20 генерациям, и любой раз происходило одно да и то же.
Кох недвусмысленно продемонстрировал, что Bacillus anthracis была возбудителем сибирской язвы.
Данный другие исследования и эксперимент Коха его современников, таких как Луи Пастер, подтвердили, что многие болезни вызываются микроскопическими организмами. Микробы, которым в течении нескольких столетий не уделяли особенного внимания, мгновенно прослыли носителями смерти. Это были патогены, переносчики и возбудители ужасных заболеваний.
В течение двух десятилетий изучений Коха, посвященных сибирской язве, он и многие другие ученые поняли, что с бактериями кроме этого были связаны проказа, гонорея, тиф, туберкулез, холера, дифтерия, чума и столбняк. Микробы стали синонимом болезни и нищеты. Они стали для нас неприятелями, которых следовало уничтожать и сторониться.
Сейчас мы знаем, что эти воззрения фальшивы — что я и пробую растолковать в собственной новой книге I Contain Multitudes. Очевидно, кое-какие бактерии смогут приводить к, но таких меньшинство. Большая часть же безвредны, а многие кроме того нужны.
Сейчас мы знаем, что триллионы микробов, каковые обитают в отечественных телах — так называемый микробиом — являются неотъемлемым элементом нашей жизни. Кроме того, что они не вызывают заболевании — эти микробы смогут нас от них обезопасисть; они кроме этого оказывают помощь переваривать пищу, тренируют отечественную иммунную совокупность и, быть может, кроме того воздействуют на отечественное поведение. Эти открытия кардинально поменяли нарратив.
Многие люди сейчас принимают микробов как союзников, которых направляться защищать. Издания систематично дают предупреждение о том, что антисептики и антибиотики смогут быть вредны для здоровья, разрушая отечественную микроскопическую совокупность помощи. Неспешно на смену представлениям о том, что «все бактерии должны быть стёрты с лица земли», приходит мысль о том, что «бактерии наши друзья и желают нам оказать помощь».
Но неприятность в том, что последняя точка зрения так же не верна, как и первая. Мы не можем вычислять тот либо другой микроорганизм «хорошим» лишь вследствие того что он живет в нас. В действительности нет таких понятий, как «хороший микроорганизм» либо «нехороший микроорганизм».
Этим приблизительным определениям место в детских историях.
Для описания сумбурных, неспокойных, обусловленных событиями взаимоотношений естественного мира они приспособлены не хорошо.
В конечном итоге бактерии существуют в громадном разнообразии жизненных вариантов. Если они приносят нам вред, мы именуем их паразитами либо патогенами. Если они ведут нейтральный образ судьбы, они для нас комменсалы. В случае если же они приносят нам пользу, мы относим их к мутуалистам.
Но эти категории чуть ли возможно назвать фиксированными.
Кое-какие микробы смогут скользить с одного финиша этого спектра к второму в зависимости от организма и штамма, где они живут. К примеру, бактерии Wolbachia передают около 40 процентов насекомых; у некоторых видов эти микробы паразитируют на особях определенного пола: убивают либо воздействуют на мужские особи, тогда как у других они ведут себя как живые биологически активные добавки, снабжающие организм хозяина витаминами, отсутствующими в его рационе.
Другие микробы смогут быть в один момент патогенами и мутуалистами. Хорошо как мы знаем, что желудочная бактерия Helicobacter Pylori есть обстоятельством рака и язвы желудка. Но не многие знают, что она кроме этого защищает от рака пищевода — за минусы и эти плюсы отвечают одинаковые штаммы.
H. pylori нельзя определить ни как хорошую, ни как нехорошую; она да и то, и второе в один момент.
Все это указывает, что такие метки, как мутуалисты, комменсалы, патогены либо паразиты в качестве опознавательного символа не трудятся. Эти термины скорее напоминают состояния бытия, наподобие быть голодным, бодрствующим либо живым, либо поведение: сотрудничает либо борется. Скорее это глаголы и прилагательные, чем существительные.
Они обрисовывают отношения между двумя партнерами в определенный момент времени и в определенном месте.
Николь Бродерик (Nichole Broderick), доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии Коннектикутского университета, нашла хороший пример таких перетекающих взаимоотношений, в то время, когда занималась изучением почвенного микроорганизма называющиеся Bacillus thuringiensis, либо Bt. Он производит токсины, каковые способны убивать насекомых, проделывая отверстия у них в кишечнике. Фермеры пользуются данной возможностью с 1920 года, распыляя Bt над сельскохозяйственными культурами в качестве живого пестицида.
Так поступают кроме того фермеры, ведущие хозяйство с применением лишь органических удобрений. Эффективность бактерии бесспорна, но в течении десятилетий представления ученых о том, как она убивает, оставались фальшивыми. Они полагали, что ее токсины наносят таковой большой ущерб насекомым, что жертвы медлительно погибают от голода.
Но, по-видимому, дело не только в этом. Так, изучения продемонстрировали, что гусенице, дабы погибнуть от голода, требуется бельше семи дней, в это же время Bt убивает за половину этого времени.
Микробы не опасаются отечественных лекарств
Nature25.05.2014Микробы руководят здоровьем людей
Smithsonian28.05.2013Борьба с микробами: как дезинфицируют метро
06.11.2010
Бродерик поняла, что происходит в действительности, практически случайно. Она полагала, что в кишечнике гусениц имеются микробы, каковые защищают их от Bt, исходя из этого ввела им антибиотики, а после этого подвергла действию пестицида. Исследовательница ожидала, что за отсутствием микробов гусеницы погибнут еще стремительнее.
Вместо этого все они выжили.
Выясняется, что кишечные бактерии у гусениц не защищают собственных хозяев, но являются средством, благодаря которому Bt способны убивать. Они безвредны, в то время, когда остаются в кишечнике, но они смогут пробраться через создаваемые токсинами Bt отверстия и поражать кровеносную совокупность. Иммунная совокупность гусеницы реагирует на эти перемещения кишечных микробов очень неадекватно.
По организму гусеницы распространяется волна воспаления, повреждая органы и попадая в кровь. Это сепсис, именно он и выясняется обстоятельством столь стремительной смерти насекомого.
То же самое, возможно, происходит с миллионами людей ежегодно. Мы, люди, кроме этого подвергаемся действию патогенных организмов, каковые создают отверстия в отечественном кишечнике; и нам кроме этого угрожает сепсис, в случае если отечественные простые кишечные микробы попадают в кровь. Как и у гусениц, одинаковые микробы смогут приносить пользу в кишечнике, но воображать собой опасность, появлявшись в крови.
Они являются мутуалистами лишь в силу того, где они живут.
Те же правила применимы и к так называемым «бактериям-оппортунистам», обитающим в отечественном организме: в большинстве случаев они безвредны, но у людей с ослабленной иммунной совокупностью способны вызывать страшные для жизни заразы. Все зависит от обстановки.
При определенных условиях кроме того самые давешние партнеры среди микроорганизмов смогут стать источником неприятностей. Митохондрии — структуры, снабжающие энергией клетки всех животных — являются одомашненными бактериями, каковые уже миллиарды лет входят в состав клеток-хозяев. Это один из самые удачных во всей биологии примеров симбиоза, и однако кроме того митохондрии смогут нанести ущерб, в случае если окажутся не в том месте.
В следствии пореза либо синяка кое-какие из ваших клеток смогут разделиться на части и выкинуть в кровь фрагменты митохондрий — фрагменты, каковые до сих пор хранят кое-какие черты собственной старой бактериальной природы. В то время, когда ваша иммунная совокупность их выявит, она ошибочно идентифицирует их как распространяющуюся заразу и выстраивает замечательную защиту.
В случае если речь заходит о тяжелой травме и освобождается достаточное количество митохондрий, охватывающее целый организм воспаление может привести к смертоносному состоянию, которое именуется синдромом системного воспалительного ответа (SIRS). ССВО может нанести больший вред, чем начальная травма. Как это ни парадоксально, но он просто результат ошибочной реакции людской организма на микробы, каковые в течении более двух миллиардов лет живут в клеток, принося им пользу.
Подобно тому как садовый цветок можно считать сорняком, если он появляется не в том месте, отечественные микробы смогут быть бесценными в одном органе и страшными в другом, либо нужными внутри наших клеток, но смертоносными за их пределами. «В случае если у вас мало ослаблен иммунитет, они убьют вас. В то время, когда вы погибнете, они вас съедят, — говорит биолог, эксперт по кораллам Форест Ровер (Forest Rohwer) из национального университета Сан-Диего. — Им все равно. Речь заходит не о каких-то милых отношениях.
Это чистая биология». Так, мир симбиоза имеется мир, в котором отечественные союзники смогут нас разочаровать, а неприятели перейти на отечественную сторону. Это мир, где надежды на мутуализм способны упасть на расстоянии нескольких миллиметров.
Из-за чего эти отношения такие непрочные? Из-за чего микробы так легко скользят между ролями патогена и мутуалиста? Для начала, эти роли не столь противоречивы, как возможно предположить.
Поразмыслите о том, что нужно «дружественному» кишечному микробу, дабы выстроить стабильные отношения со своим хозяином. Он обязан выжить в кишечнике, укрепиться так, дабы его не унесло, и взаимодействовать с клетками собственного хозяина. То же самое должны делать патогенные микробы.
Так что оба персонажа — мутуалисты и патогены, злодеи и герои — довольно часто применяют одинаковые молекулы для одних и тех же целей. Некоторым из этих молекул присвоили сугубо негативные определения, к примеру, «факторы вирулентности», потому, что в первый раз их нашли на протяжении изучения заболевания, но так же, как микробы, каковые применяют их, они по собственной природе нейтральны. Они всего лишь инструменты, как компьютеры, ручки и ножи: их возможно применять, дабы делать необычные вещи в такой же степени, как и страшные.
Кроме того нужные микробы, делающие собственную простую, как словно бы бы нужную роль, смогут косвенно вредить нам, создавая уязвимости, которыми не преминут воспользоваться болезнетворные микроорганизмы и другие паразиты. Само их присутствие формирует удобную возможность. Микробы тли, не смотря на то, что и имеют ответственное значение, производят в атмосферу молекулы, каковые завлекают муху-журчалку.
Это черно-белое насекомое, похожее на осу, несет тлям смерть.
Его личинки в течение всей судьбы смогут поглощать их сотнями, а взрослые особи находят добычу для собственных отпрысков по запаху запаха микробиома — что тли не смогут не источать.
Естественный мир полон этих непреднамеренных приманок. Мы сами прямо на данный момент испускаем некоторых из них. Иные бактерии превращают собственных хозяев в магниты, притягивающие малярийных комаров, тогда как другие мелких кровопийц отпугивают.
Вы ни при каких обстоятельствах не вспоминали, из-за чего два человека в лесу смогут пройти через облако мошкары совсем по-различному: у одного окажутся десятки опухолей, а второму как гусю вода?
Ваши индивидуальные микробы — частичный ответ на данный вопрос.
Патогены смогут кроме этого применять отечественные микробы для начала собственного вторжения, как при с вирусом полиомиелита. Он захватывает молекулы на поверхности кишечных бактерий, как вожжи, применяя их чтобы на бактерии добраться до клеток хозяина. Вирус лучше прицепляется к клеткам млекопитающих и делается более стабильным при теплых температурах отечественного тела по окончании прикосновения с отечественными кишечными микробами.
Эти микробы без злого умысла делают полиовирус более действенным преступником.
Серьёзным моментом тут есть то, что симбиотические микробы бесплатно также не трудятся. Кроме того помогая своим хозяевам, они создают уязвимости. Их нужно кормить, снабжать им среду обитания и передавать по наследству — на все это требуются затраты энергии.
И самое основное, как и у любого другого организма, у них имеется собственные интересы — каковые довольно часто вступают в несоответствие с заинтересованностями хозяев.
Wolbachia наследуется от матери к дочери, так что если она разделается с самцами, в кратковременной возможности она возьмёт еще хозяев; в долговременной возможности, но, она рискует привести в вымиранию этих хостов. В случае если мои кишечные микробы подавили мою иммунную совокупность, им будет легче расти, я же заболею.
Так выглядят практически все главные биологические партнерства. Обман — всегдашняя неприятность. На горизонте все время маячит предательство.
Пары способны трудиться совместно, но в случае если один партнер может взять те же преимущества, не затрачивая наряду с этим столько же усилий и энергии, он будет делать это, пока не будет наказан либо не окажется под контролем. Герберт Уэллс писал об этом в первой половине 30-ых годов двадцатого века в «Науке судьбы»:
«В базе любого симбиоза до определенной степени лежит враждебность, и взаимовыгодное положение может поддерживаться лишь за счет верного регулирования и довольно часто сложного согласования. Кроме того в людских делах партнерство на базе обоюдной пользы поддерживать не так легко, не обращая внимания на то что я, будучи наделен интеллектом, в состоянии осознать суть таких взаимоотношений. Но у низших организмов для того чтобы понимания, содействующего сохранению взаимоотношений, нет.
Взаимовыгодное партнерство есть приспособлением, так же слепо появляющимся и бессознательно функционирующим, как и каждые другие».
Эти правила легко забыть. Нам нравятся отечественные черно-белые нарративы с четким разделением на злодеев и героев. Сам термин симбиоз был так искажен, что его начальный нейтральный суть — «сожительство» — купил хорошую направленность и во многом легкомысленные коннотации блаженной и сотрудничества гармонии.
Но эволюция трудится совсем не так. Она не обязательно отдает предпочтение сотрудничеству, даже в том случае, если это в интересах каждого. И она есть обузой конфликтом кроме того самые гармоничные отношения.
Мы заметим это более светло, в случае если покинем мир микроорганизмов и посмотрим пара шире. Заберём волоклюев. Эти коричневые птички живут в государствах Африки к югу от Сахары, все время держась на шкуре жирафов и антилоп.
Их традиционно принимают как чистильщиков, каковые выбирают у кровососущих хозяев паразитов и своих клещей.
Но они кроме этого клюют открытые раны — менее нужная привычка, которая замедляет процесс заживления и увеличивает риск заражения. Эти птицы жаждут крови, и они удовлетворяют эту тягу так, что или приносят своим хозяевам пользу, или вред, в зависимости от обстановки.
Подобная динамика отмечается у коралловых рифов, где маленькая рыбка называющиеся губанчик организует природный оздоровительный центр. Прибывают большие рыбы, и губанчик выбирает паразитов из их челюстей, жабр и других труднодоступных мест. Чистильщики приобретают питание, а клиенты — медпомощь.
Но первые время от времени мухлюют, подхватывая кусочки здоровой ткани и слизи. Клиенты наказывают их тем, что обращаются за услугой в второе место, а сами чистильщики будут бичевать любого из собственных сотрудников, каковые злят потенциальных клиентов.
В это же время, в Южной Америке акации надеются на муравьев, дабы те защищали их от сорняков, вредителей и растительноядных. Со своей стороны деревья предоставляют своим телохранителям полые шипы и сладкие закуски, в которых возможно жить. Отношения кажутся в полной мере честными, пока вы не поймёте, что дерево подбавляет в пищу фермент, что не дает муравьям переваривать другие источники сахара.
Муравьи выясняются не только получателями благ, но и закабаленными работниками.
Все это хорошие примеры сотрудничества, каковые в большинстве случаев видятся в документальных фильмах и учебниках о дикой природе. И в каждом из них фигурирует какой-то конфликт, обман и манипуляция, о которых частенько забывают. «Нам необходимо отделять серьёзное от гармоничного. Микробиом поразительно серьёзен, но это не свидетельствует, что он гармоничен, — говорит эволюционный биолог Тоби Кирс (Toby Kiers) из Университета Врие в Нидерландах.
Прекрасно функционирующее партнерство возможно легко разглядывать как случай обоюдной эксплуатации. — Оба партнера смогут извлекать пользу, но имеется некое внутреннее напряжение. Симбиоз это конфликт — конфликт, что ни при каких обстоятельствах не может быть всецело разрешен».
Но руководить подобными отношениями и стабилизировать их возможно. Отечественной внутренней биологии не характерна идеология «хороших» и «нехороших» микробов. В ходе эволюции мы нашли множество ответов для вездесущих распрей, каковые существуют среди отечественных микробов, и бессчётные методы контроля за соблюдением отечественных с ними контрактов.
Мы можем сократить их определенными частями отечественного тела, создавая физические загоны либо химические запретные территории.
Мы можем отдавать предпочтение моркови, питая необходимые нам виды особыми продуктами. Мы можем устроить им нагоняй при помощи отечественной иммунной совокупности, которая не позволит им спуску. У нас появилась возможность выбрать виды, каковые будут жить с нами, и осуществлять контроль их поведение так, что они имеют больше шансов быть мутуалистами, чем патогенами.
Эти средства контроля отражают подлинный урок, стоящий за микробиомом: не о том, что природа по собственной сути гармонична и кооперативна, но что все лучшие отношения предполагают громадную работу.
Эд Йонг (Ed Yong) — удостоенный призов создатель научных публикаций, чьи работы выходили в таких изданиях, как The New Yorker, National Geographic, Wired, the New York Times, Nature и New Scientist, среди других. На данный момент штатный сотрудник The Atlantic. Его последняя книга I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life (2016).
Подписывайтесь на отечественный канал в Telegram!
Каждый день вечером вам будет приходить подборка самых броских и занимательных переводов ИноСМИ за сутки.
Отыщите в контактах@inosmichannelи добавьте его к себе в контакты либо
перейдите, предварительно пройдя регистрацию, перейдите на страницу канала.
