Биореактор внутри нас: как микробиота может управлять метаболизмом хозяина

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

«Авось пронесет» — не национальная русская черта, а свойство мозга. Нейрофизиология и финансы «Авось пронесет» — не национальная русская черта, а свойство мозга. Нейрофизиология и финансы

Почему мы безалаберно относимся к деньгам и что нам мешает откладывать

СНОБ
«Для миллениалов это может сработать»: как устроена работа сервиса «Яндекс.Лавка» «Для миллениалов это может сработать»: как устроена работа сервиса «Яндекс.Лавка»

«Яндекс.Лавка» осваивает рынок доставки продуктов питания

Forbes
Черная дыра извергает потоки вещества со сверхсветовой скоростью Черная дыра извергает потоки вещества со сверхсветовой скоростью

Ученые не сломали физику, а нашли пример сверхсветого движения

Популярная механика
Обрести крылья и себя Обрести крылья и себя

Что мы открываем в себе, отрываясь от земли?

Psychologies
Личные и общие границы в отношениях: почему их нарушают и как защитить Личные и общие границы в отношениях: почему их нарушают и как защитить

Как понять, кто и где нарушает ваши границы, а где вы делаете это сами

Psychologies
Чем закончится ядерная гонка Чем закончится ядерная гонка

Почему США не хотят продлевать соглашение СНВ-III

Эксперт
«Сейчас приходится платить за остатки» «Сейчас приходится платить за остатки»

Филипп Литвиненко — что в обслуживании важно для крупных и средних компаний

Эксперт
Длинная верхняя одежда: собираем зимний гардероб Длинная верхняя одежда: собираем зимний гардероб

Как и с чем носить длинную верхнюю одежду зимой

Cosmopolitan
Как Клара Карла карала: 10 историй женской мести Как Клара Карла карала: 10 историй женской мести

К прочтению допускаются люди с крепкими нервами и пузырьком успокоительного

Maxim
Как работает «Марафон желаний» Елены Блиновской и работает ли вообще Как работает «Марафон желаний» Елены Блиновской и работает ли вообще

Как работает реальный «Марафон желаний»?

РБК
Как построить свечной бизнес и не прогореть Как построить свечной бизнес и не прогореть

Мира Бруман может смело давать советы стартаперам

РБК
10 сериалов, сравнимых с сеансом у психотерапевта 10 сериалов, сравнимых с сеансом у психотерапевта

Герои борются с невзгодами и пытаются откопать в прошлом причину своих несчастий

Esquire
9 животных-шпионов 9 животных-шпионов

Не зря ты подозревал, что твой кот что-то от тебя скрывает

Maxim
Президент Почта Банка Дмитрий Руденко: Почта — это крупнейший и старейший ретейлер в России Президент Почта Банка Дмитрий Руденко: Почта — это крупнейший и старейший ретейлер в России

Почта Банк часто воспринимают как банк для людей старшего возраста, так ли это?

СНОБ
Архимандрит Кирилл Говорун: Украинского раскола больше нет Архимандрит Кирилл Говорун: Украинского раскола больше нет

О том, чего удалось добиться созданием признанной автокефальной церкви

СНОБ
7 типичных ошибок при использовании микроволновки, которые плохо заканчиваются 7 типичных ошибок при использовании микроволновки, которые плохо заканчиваются

Микроволновая печь – это полезное устройство, но со своей спецификой

CHIP
Что такое мужская уязвимость и нужно ли мужчине ее проявлять Что такое мужская уязвимость и нужно ли мужчине ее проявлять

Отрывок из книги Марка Мэнсона «Мужские правила: отношения, секс, психология»

Esquire
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
Чтоб я так жил… Чтоб я так жил…

Соцсети распространили по всему миру новый «вирус» – синдром неудачника

Лиза
Благословенное проклятие Дины Рубиной Благословенное проклятие Дины Рубиной

Как строить жизнь и экстремальные повороты сюжета

Русский репортер
Что скрывает «пустыня» в глубинах Тихого океана: мертвая зона Что скрывает «пустыня» в глубинах Тихого океана: мертвая зона

В южной части Тихого океана есть область настолько отдаленная от поверхности

Популярная механика
Наша эра. К юбилею Леонида Парфенова Наша эра. К юбилею Леонида Парфенова

Что сделал Парфенов для отечественного ТВ и о силе его экранного образа

СНОБ
Что мы знаем о внеземных жителях 130 лет спустя? Что мы знаем о внеземных жителях 130 лет спустя?

Как мечтали в прошлом о жизни на других планетах, и как о ней рассуждают сейчас?

Наука и жизнь
Новый Lexus GX 460. Свобода, равенство, братство Новый Lexus GX 460. Свобода, равенство, братство

Тест-драйв российской системы ценностей за рулём японского внедорожника

4x4 Club
Тем, кому не хватило каникул: 5 зимних фестивалей в горах Тем, кому не хватило каникул: 5 зимних фестивалей в горах

Есть места, где можно восполнить нехватку снега и шампанского.

GQ
Звезда пленительного бунта Звезда пленительного бунта

Когда и почему в отечественной культуре возникала тема декабристов

Огонёк
11 главных способов, как проверить золото на подлинность 11 главных способов, как проверить золото на подлинность

Как бы там ни было, когда дело касается золота, облажаться никак нельзя

Playboy
Как добиться от своей женщины уважения: 13 золотых правил Как добиться от своей женщины уважения: 13 золотых правил

Любовь даже самой лучшей девушки в мире рано или поздно надоедает

Maxim
Эйнштейн против Бора. Квантовая механика Эйнштейн против Бора. Квантовая механика

Со смертью Эйнштейна мир стал другим

Наука и жизнь
Аллергия на холод Аллергия на холод

Что это за реакция и как с ней бороться?

Лиза
Открыть в приложении