Ознакомительная версия. Доступно 13 страниц из 62
Кризис достиг кульминации необыкновенно жарким летом 1858 года. Высокая температура и гниющие в Темзе отходы породили чудовищную проблему, которую назвали Великим зловонием. Запах был невыносимым, и многие люди не выходили из дома. Вспыхнула эпидемия холеры, и медики той поры связали ее с «миазмами» Темзы. Холера – это болезнь, вызываемая бактерией Vibrio cholerae, но тогда об этом не знали. Vibrio cholerae успешно распространяется. Главный симптом заболевания – диарея, благодаря которой микробы разносятся повсюду, особенно там, где канализационные отходы смешиваются с питьевой водой. Жители, бравшие воду ниже по течению Темзы, почти в четыре раза чаще заболевали холерой, чем те, кто брал воду выше. Зловоние было всего лишь признаком негигиеничности, а не причиной распространения холеры. Но запах нечистот и свирепствующая болезнь были так тесно связаны, что казалось, будто именно вонь вызвала эпидемию. В конце концов Великое зловоние заставило лондонцев улучшить санитарные условия. Темза (источник питьевой воды) очистилась, количество Vibrio cholerae в ней уменьшилось – и заболеваемость холерой пошла на спад.
Этот случай отражает вековую борьбу с невидимыми врагами – бактериальными патогенами, приносящими боль, страдания и смерть. Однако только в 1880-х годах немецкому ученому Роберту Коху удалось доказать, что бактерии – причины сибирской язвы, холеры и туберкулеза. Его революционный метод, известный как постулаты Коха, до сих пор служит стандартом определения того или иного патогена как возбудителя болезни. За свои исследования Кох получил Нобелевскую премию, а также престижную должность директора Института гигиены в Берлинском университете. Научные открытия Коха раз и навсегда положили конец «миазмической» теории и ознаменовали рождение микробиологии. В последующие 150 лет микробиологи сконцентрировались на бактериях, вызывающих болезни, и предотвращении инфекций. С этой целью и были разработаны антибиотики.
Только в начале XX века ученые осознали масштабы колонии бактерий в нашем кишечнике. Мы знали про бактерии внутри нас, но не понимали, что именно они делают и как влияют на здоровье, если вообще влияют. Кишечные бактерии воздействуют на здоровье человека относительно незаметно и продолжительно, в то время как патогены вызывают многие острые заболевания, из-за чего деньги выделяются в основном на исследования последних. Лишь недавно признали огромное влияние кишечных бактерий на внутренние процессы[10]. Можно даже сказать, что бактерии не просто населяют кишечник человека, а сам человек – это продукт жизнедеятельности бактерий.
СТАНОВЛЕНИЕ МИКРОФЛОРЫ
В 1960-е и 1970-е годы группа микробиологов, включая Абигейл Сэлиерс, исследовала безвредных обитателей кишечника. Можно только догадываться, почему ученые выбрали бактерии, не вызывающие болезни. Сэлиерс занялась особым видом Bacteroides задолго до того, как выяснилась их роль в здоровье человека. Мы посетили ее лабораторию в Иллинойском университете в 2005 году.
Абигейл Сэлиерс – одновременно бесстрашный пионер и прагматичный экспериментатор – провела нас по лаборатории и коридорам, заставленным артефактами ее ранних экспериментов с микрофлорой. На вопрос, почему она взялась за Bacteroides, Сэлиерс ответила, что работать с ними было проще всего, потому что они выживали при контакте с кислородом. (Многие другие значимые кишечные бактерии погибают вне бескислородной среды кишечника.) Одно из ее ключевых открытий: многочисленная группа кишечных бактерий приспособлена для усвоения пищевых волокон[11]. Сэлиерс и ее современники уже знали, как много разных видов бактерий живет в кишечнике, питаясь частями растений, которые люди не могут самостоятельно переварить. Однако в то время существовали ограничения из недостатка инструментов и сложности работы с теми или иными бактериями в лабораторных условиях. Эта область ожидала новых технологий, которые могли бы продвинуть ее вперед.
Трамплин для такого прыжка появился в конце 1980-х годов вместе с проектом «Геном человека» – международной программой, направленной на секвенирование всех генов человеческого генома. Процесс секвенирования занял примерно 13 лет и обошелся в один миллиард долларов. Над расшифровкой терабайта данных ученые работают до сих пор. Важность этого геномного скачка, подстегнувшего научные открытия, бесспорна, хотя многие считают, что описание генома человека не принесло ощутимой выгоды в краткосрочном периоде. А ведь многие надеялись именно на это, учитывая стоимость вложений. Геном человека важен для разработки новых методов лечения и понимания заболеваний, но громкие обещания «персонализированной медицины» – лечения, подобранного с учетом генома каждого человека, – выполняются намного медленнее, чем предсказывала догеномная шумиха.
Неожиданным и крупным результатом проекта стало развитие технологий секвенирования ДНК[12]. С современными технологиями, которые в большинстве своем связаны с «геномом человека», весь процесс можно закончить за неделю, потратив 5000 долларов. Однако инновационная активность участников проекта не снижается, и в ближайшем будущем каждый из нас сможет секвенировать свой геном за один день и 1000 долларов.
Секвенирование генома – особая веха в науке и медицине. Новые открытия позволили осознать, что человек – не только продукт своих генов. Для полного понимания генетического материала нужно секвенировать геномы наших бактерий – из кишечника, с кожи, из носового канала, ротовой полости и мочеполовых путей. В 2008 году национальные институты здравоохранения США запустили проект «Микробиом человека». Его цель – описать бактериальную жизнь, связанную с организмом человека, используя технологии проекта «Геном человека». Если современные оценки объема генетического материала микрофлоры человека верны, то секвенирована всего одна сотая связанных с нами генов. Однако ученые узнали больше о микробах, обитающих в нашем организме, и проложили путь новой, более полноценной персонализированной медицине.
Персональный микробиом (превышающий геном человека более чем в сто раз) обеспечит нас поразительным количеством информации о сообществах микробов, которых мы приютили. Теперь мы можем задавать более четкие вопросы. Каким образом изменяется микрофлора у людей с определенной болезнью? Как на микрофлору влияют различные факторы, от общения с собакой до питания водорослями? Насколько быстро изменится микрофлора после корректировки диеты?
Сейчас в крупнейших мировых лабораториях ведется перепись всех обитателей кишечника с помощью технологий секвенирования. Многие ученые не ограничиваются работой с последовательностями ДНК. Они исследуют химические вещества, которые микробы производят внутри нашего организма. В следующем десятилетии наши знания взаимодействия с микрофлорой, возможно, повлияют на профилактику и лечение многих заболеваний.
Ознакомительная версия. Доступно 13 страниц из 62
