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

Вот это мозг: 5 захватывающих книг о нейробиологии Вот это мозг: 5 захватывающих книг о нейробиологии

Подборка бестселлеров о работе самого загадочного органа

Популярная механика
Единство и борьба Единство и борьба

Архитектор Вера Герасимова столкнула лоб в лоб классику и хай–тек

SALON-Interior
8 фактов о космосе, в которые трудно поверить 8 фактов о космосе, в которые трудно поверить

Рассказываем, что необычного скрывает космос

РБК
Массовое повешение и 22 дневника: что случилось с семьей Чундават Массовое повешение и 22 дневника: что случилось с семьей Чундават

Семья Чундават погибла в одночасье, но почему это случилось — до сих пор загадка

Cosmopolitan
Ян и Елизавета Цапник: «В нашем доме никакие темы не замалчиваются» Ян и Елизавета Цапник: «В нашем доме никакие темы не замалчиваются»

Мне главное, чтобы Лизочка была счастлива

Караван историй
Ресурс воскрес! Почему у человечества пока мало шансов разбазарить нашу планету Ресурс воскрес! Почему у человечества пока мало шансов разбазарить нашу планету

Не верь пессимистам, которые с мрачными лицами предрекают смерть человечества

Maxim
Миллиард долларов на ветер: как миллионеры теряют деньги на частных перелетах Миллиард долларов на ветер: как миллионеры теряют деньги на частных перелетах

Клиенты, пользующиеся чартерными бизнес-джетами, страдают от наценок брокеров

Forbes
Тайный дар. На что были потрачены $320 млн пожертвований топ-менеджера Facebook Тайный дар. На что были потрачены $320 млн пожертвований топ-менеджера Facebook

Пожертвования операционного директора Facebook Шерил Сэндберг не прозрачны

Forbes
Кровь застыла в жилах: чем так хорош новый «Дракула» от создателей «Шерлока» Кровь застыла в жилах: чем так хорош новый «Дракула» от создателей «Шерлока»

Вышел главный сериал нового года – экранизация романа Брэма Стокера «Дракула»

Forbes
Загадочный банк, который стоит за бумом финтех-стартапов: расследование Forbes USA Загадочный банк, который стоит за бумом финтех-стартапов: расследование Forbes USA

В планах Cross River стать поставщиком финансовых услуг для финтех-индустрии

Forbes
Третье полушарие Третье полушарие

Программист из Орехово-Зуева заработал $2 млн на роботах для прокачки мозга

Forbes
Человеческий материал. Какие выводы мы должны извлечь из гибели украинского «Боинга» Человеческий материал. Какие выводы мы должны извлечь из гибели украинского «Боинга»

Есть ли у нас возможность хоть как-то помешать творцам большой истории

СНОБ
Огонь — интерьер Огонь — интерьер

Дизайнеры создали эффектный и роскошный современный интерьер

SALON-Interior
Токсичность в коллективе: как распознать и обезвредить Токсичность в коллективе: как распознать и обезвредить

Какие они — токсичные сотрудники, как их распознать и вовремя «обезвредить»

Psychologies
Как фотографировать зимой: 12 советов Как фотографировать зимой: 12 советов

Как делать качественные снимки в условиях отечественной зимы

Maxim
Это моя территория Это моя территория

Какие бывают личные границы и как их правильно выстраивать

Лиза
Лазурный Берег: как выбрать оттенок голубых волос Лазурный Берег: как выбрать оттенок голубых волос

Яркое окрашивание делает образ незабываемым и выделяет обладательницу из толпы

Cosmopolitan
Тефлоновый Цукерберг: за счет чего акции Facebook отыграли потери от репутационных скандалов Тефлоновый Цукерберг: за счет чего акции Facebook отыграли потери от репутационных скандалов

Почему инвесторы верят в акции Facebook, несмотря ни на что?

Forbes
«Объятия лицом» и другие удивительные факты об обнимашках «Объятия лицом» и другие удивительные факты об обнимашках

Пять весьма интересных и, конечно же, строго научных фактов про объятия

Psychologies
Бег с отягощением Бег с отягощением

Фантастический рассказ

Наука и жизнь
4 типа темперамента и как они проявляются у мужчин 4 типа темперамента и как они проявляются у мужчин

Как четыре типа темперамента проявляются у мужчин

Psychologies
Кэндес Бушнелл: Есть ли еще секс в большом городе? Отрывок из книги Кэндес Бушнелл: Есть ли еще секс в большом городе? Отрывок из книги

Кэндес Бушнелл: рассуждает об интимных вопросах в своей новой книге

СНОБ
Русалка шоу-бизнеса Русалка шоу-бизнеса

Модель Евгения Кузьмина, которая снялась в новом фильме Гая Ричи «Джентльмены»

Maxim
Вам по дороге Вам по дороге

Машины, которые доставят вас в самые отдалённые уголки биосфер

Robb Report
«Моя крепость»: почему женщины предпочитают жить отдельно от партнеров «Моя крепость»: почему женщины предпочитают жить отдельно от партнеров

В обществе до сих пор бытует мнение, что все женщины мечтают выйти замуж

Psychologies
Рейтинг самого мощного оружия вселенной Marvel (что круче молота Тора?) Рейтинг самого мощного оружия вселенной Marvel (что круче молота Тора?)

Эти орудия мощнее танков и ракет

Playboy
Маленькие монстры: что стало с детьми из хорроров Маленькие монстры: что стало с детьми из хорроров

Как сложились жизнь маленьких актеров, которые недавно наводили ужас на зрителей

РБК
Эйнштейн против Бора. Квантовая механика Эйнштейн против Бора. Квантовая механика

Со смертью Эйнштейна мир стал другим

Наука и жизнь
Каучуковое свойство Каучуковое свойство

Михаил Сутягинский пытается развернуть высокотехнологичный бизнес в России

Forbes
Возраст несогласия Возраст несогласия

Как избегать проявлений эйджизма

GQ
Открыть в приложении