Микробиота необходима для нормальной жизнедеятельности организма

Популярная механикаНаука

Биореактор внутри нас: как микробиота может управлять метаболизмом хозяина

Всего сто лет назад микробов, живущих в человеческом кишечнике, считали нахлебниками и вредителями. В последние годы человеческую микробиоту стали называть своеобразным органом нашего тела, необходимым для нормальной жизнедеятельности организма.

Валерий Поройко

Со времен Пастера известно, что желудочно-кишечный тракт человека — это, по существу, биореактор проточного типа, в котором обитает множество микроорганизмов. Отношение ученых к микрофлоре кишечника за это время радикально изменилось. Лет сто назад великий Илья Мечников, основоположник современной теории иммунитета, за создание которой он получил Нобелевскую премию (на двоих со своим непримиримым оппонентом, не менее великим Паулем Эрлихом), предлагал даже удаление толстого кишечника как один из способов продления жизни. А тем, кому эта мера казалась слишком радикальной, рекомендовал пить как можно больше кефира, чтобы вытеснить вредных, по его мнению, микробов полезными лактобактериями. Через полвека курс изменился на 180 градусов. Оказалось, что нормальная микрофлора кишечника, а также кожи и слизистых оболочек выполняет множество полезных функций — например, подавляет жизнедеятельность постоянно атакующих организм патогенных микроорганизмов. А в последние годы самые смелые из микробиологов пошли еще дальше, объявив человека и его микробов единым симбиотическим сверхорганизмом.

26dc84ddda16a356ec04451874c2507f.jpg

Развитие методов молекулярной биологии вывело ученых на новый уровень понимания процессов симбиоза человека и его микрофлоры, которые казались хорошо изученными и от дальнейшего изучения которых не ждали особых сюрпризов. Стремительный рост скорости и падение стоимости методов секвенирования ДНК (определения ее нуклеотидной последовательности) и параллельный рост мощности персональных компьютеров и развитие интернета дали возможность анализировать информацию о крупных участках геномов. После того как были расшифрованы хромосомы сотен видов отдельных бактерий, в генетике микроорганизмов появился новый подход — популяционный: анализ генов сразу всех бактерий, населяющих определенный ареал. Разумеется, население «человеческого биореактора» оказалось одной из наиболее важных для изучения микробных популяций.

Первая работа, заставившая совершенно по-новому взглянуть на кишечную микробиоту, была опубликована в 1999 году группой ученых из Национального института агрономических исследований (Франция) и Университета Ридинга (Великобритания). Авторы решили применить для исследования микробной популяции кишечника метод секвенирования генов 16S РНК (см. врезку «16S PHK — удостоверение личности бактерии»).

Что у нас внутри

Кодирующие последовательности 16S РНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) извлекали непосредственно из «окружающей среды» — 125 мг человеческого, извините, стула встраивали в плазмиды кишечной палочки (не потому, что она кишечная, а потому, что Escherichia coli — одна из любимых рабочих лошадок молекулярных биологов) и снова выделяли из культуры размножившихся бактерий. Таким образом была создана библиотека генов 16S РНК всех микроорганизмов, находившихся в образце. После этого случайным образом было отобрано и секвенировано 284 клона. Оказалось, что только 24% полученных последовательностей 16S РНК принадлежали известным ранее микроорганизмам. Три четверти микрофлоры, находящейся в кишечнике каждого человека, больше сотни лет избегали внимания исследователей, вооруженных методами классической микробиологии! Ученые просто не могли подобрать условия для культивирования этих бактерий, потому что самые капризные обитатели кишечника отказывались расти на традиционных микробиологических средах.

На сегодняшний день при помощи молекулярных методов установлено, что в микробиоте взрослого человека представлены 10 из 70 крупных бактериальных таксонов. Около 90% наших микробов принадлежат к типам Firmicutes (к ним относятся, например, всем известные лактобактерии — основные «виновники» скисания молока) и Bacteroidetes — облигатные анаэробы (организмы, способные жить только в отсутствие кислорода), которые часто используются в качестве индикатора загрязнения природных вод канализационными стоками. Оставшиеся 10% популяции поделены между таксонами Proteo-bacteria (к ним относится, среди прочих, и кишечная палочка), Actinobacteria (из одного из видов актиномицетов был выделен антибиотик стрептомицин), Fusobacteria (обычные обитатели ротовой полости и частая причина пародонтоза), Verrucomicrobia (недавно в геотермальном источнике был обнаружен вид этих микробов, питающихся метаном, которого в кишечнике предостаточно благодаря жизнедеятельности других микроорганизмов), Cyanobacteria (их до сих пор часто называют по-старому — «сине-зелеными водорослями»), Spirochaeates (по счастью, не бледные), Synergistes и VadinBE97 (что это за звери, спросите у создателей новой систематики прокариот).

8faf3782020d7f46cc0ed2eda2b63973.jpg

От младенчества до старости

Несмотря на то что видовой состав микроорганизмов кишечника достаточно однообразен, количественное соотношение представителей определенных систематических групп в микробиоте разных людей может сильно варьировать. Но что же представляет из себя нормальная кишечная микрофлора и каковы пути ее формирования?

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Под водой? Над водой? Под водой? Над водой?

Поговорим о мостах и тоннелях, служащих переправами между близкими частями суши

Популярная механика
Как выбрать автомобиль Как выбрать автомобиль

Какой автомобиль следует выбрать начинающему водителю?

Maxim
Что говорят о нас отношения с деньгами Что говорят о нас отношения с деньгами

По тому, как человек относится к деньгам, можно определить его образ мышления

Psychologies
Захватывающие фильмы на одном дыхании: 16 лент, которые не поставишь на паузу Захватывающие фильмы на одном дыхании: 16 лент, которые не поставишь на паузу

Фильмы, которые невозможно забыть.

Playboy
«Мегсит» и «Брексит» «Мегсит» и «Брексит»

Кризис в британской королевской семье «Мегсит»

Огонёк
Колонизация Венеры и другие амбициозные космические проекты СССР Колонизация Венеры и другие амбициозные космические проекты СССР

Грандиозные космические прожекты Советского Союза, которые не были реализованы

Maxim
Опасные игры с ОПЕК: как Россия намерена отчитываться по соглашению, одновременно наращивая добычу Опасные игры с ОПЕК: как Россия намерена отчитываться по соглашению, одновременно наращивая добычу

Заявление о возможном выходе России из ОПЕК+ привело к падению нефтяных цен

Forbes
Kavanah Artist Kavanah Artist

Новый рассказ Алексея Поляринова

Esquire
С новым продуктом и без долгов С новым продуктом и без долгов

Среднему бизнесу с трудом удается оставаться на плаву

Эксперт
Пора перестать стесняться секс-игрушек Пора перестать стесняться секс-игрушек

Секс-игрушки теперь выглядят так, что их не обязательно прятать в глубине ящика

GQ
Всему свое место Всему свое место

Как организовать пространство маленькой прихожей

Лиза
Haval F7x. Безжалостный пожиратель УАЗов Haval F7x. Безжалостный пожиратель УАЗов

У китайских производителей на нашем рынке количество проданных машин все растёт

4x4 Club
Поиск грибов, купание в одежде и другие летние развлечения, которыми можно заняться и зимой Поиск грибов, купание в одежде и другие летние развлечения, которыми можно заняться и зимой

Если игнорировать холод и делать все то же, что и летом, в итоге станет теплее?

Maxim
Десять прорывов за десять лет. Как 2010-е годы изменили науку Десять прорывов за десять лет. Как 2010-е годы изменили науку

Десять самых важных научных свершений, которыми отмечено минувшее десятилетие

СНОБ
Что купить за 6 млн: обновленный Range Rover Sport Что купить за 6 млн: обновленный Range Rover Sport

Несколько фактов об очень харизматичном внедорожнике за 100 тысяч долларов

РБК
Бенедикт Камбербэтч и еще 5 жертв, которые перехитрили своих похитителей Бенедикт Камбербэтч и еще 5 жертв, которые перехитрили своих похитителей

Вы бы смогли сохранить хладнокровие, окажись на месте героини триллера?

Cosmopolitan
Вышла замуж за собственных братьев: чего еще ты не знаешь о Клеопатре Вышла замуж за собственных братьев: чего еще ты не знаешь о Клеопатре

Клеопатра VII была последним фараоном Египта и любовницей Юлия Цезаря

Cosmopolitan
Уточка, пенсии и пармезан: чем запомнился Дмитрий Медведев во главе правительства Уточка, пенсии и пармезан: чем запомнился Дмитрий Медведев во главе правительства

Дмитрий Медведев пробыл председателем правительства России 8 лет

Forbes
Идем на рекорд! Как научиться быстро читать Идем на рекорд! Как научиться быстро читать

Как научиться быстро читать без профессиональной подготовки за короткие сроки

Cosmopolitan
Фильм «Маяк»: мрачное путешествие в ад человеческой души Фильм «Маяк»: мрачное путешествие в ад человеческой души

Роберт Паттинсон и Уиллем Дефо играют в «Маяке» на пределе своих возможностей

GQ
Как правильно делать разминку лыжникам и сноубордистам Как правильно делать разминку лыжникам и сноубордистам

Почему ты, покатавшись всего пару раз, забросил сноуборд и лыжи на антресоли

Maxim
Женская дружба: неписаные правила Женская дружба: неписаные правила

Порой непрошеный совет или критика могут положить конец давней дружбе

Psychologies
Дым отечества: как пожары сделали Россию и Австралию сестрами по несчастью Дым отечества: как пожары сделали Россию и Австралию сестрами по несчастью

Почему лесные пожары стали настолько значимы для общества

Forbes
Волшебный шкаф Волшебный шкаф

Проблема «нечего надеть» не зависит ни от дохода, ни от величины гардероба

Добрые советы
Кто подставил «Кролика Джоджо»: почему в России не выйдет в прокат комедия про Гитлера Кто подставил «Кролика Джоджо»: почему в России не выйдет в прокат комедия про Гитлера

Как воображаемый Гитлер стал персонажем, о котором можно наконец-то пошутить

Forbes
Не для слабонервных: 10 самых омерзительных блюд в мире Не для слабонервных: 10 самых омерзительных блюд в мире

Самые кошмарные национальные блюда, которыми можно напугать до чертиков

Cosmopolitan
Полчаса до чуда Полчаса до чуда

Рассказ Татьяны Выводновой

Лиза
Сериалы на миллиард. Рейтинг богатейших телепродюсеров по версии Forbes Сериалы на миллиард. Рейтинг богатейших телепродюсеров по версии Forbes

Список настоящих магнатов зарубежного телевидения

Forbes
Какое подогреватель двигателя лучше поставить на автомобиль? Какое подогреватель двигателя лучше поставить на автомобиль?

Какие бывают подогреватели двигателя и как их правильно выбрать

CHIP
«Наш дом в огне-2»: о чем Грета Тунберг рассказала в Давосе «Наш дом в огне-2»: о чем Грета Тунберг рассказала в Давосе

Активистка Грета Тунберг обвинила политическую элиту в даче пустых обещаний

Forbes
Открыть в приложении