У одного из двух авторов этой книги на стене висит портрет молодого Александра фон Гумбольдта. Старопечатное издание, купленное у старьевщика на берлинской Карл-Маркс-Аллее за 5 евро. На нем несколько царапин и другие следы времени. Помимо семейных фотографий, это единственный портрет в доме. Почему он? Для людей, которые пишут о различных областях науки, Гумбольдт имеет особое значение. Он был широко образован почти по всем научным дисциплинам, продуктивен в качестве исследователя и талантлив в качестве коммуникатора. Он всегда рассматривал науку в том числе в связи с культурой и социальным и политическим развитием, вставал на сторону обделенных и выступал против рабства. Он один из первых аналитиков глобализации, и он был практически первым, кто пропагандировал наиболее точное измерение, сравнение и повторение как предпосылку точности науки и сам скрупулезно этим занимался.

Гумбольдт не имел ни малейшего представления о кишечных, кожных и ротовых бактериях. По какой же причине мы говорим о нем в этой книге? Он в определенном смысле заложил основы для современного исследования экосистем внутри человека и на нем. Он был тем, кто первым изучил экосистемы земли, прежде всего растительность в различных климатических зонах, высотах и географических широтах, и описал их закономерности.

Примерно на том же этапе находятся те ученые, которые посвящают себя не исследованию «биоты» Южной Америки, как Гумбольдт в то время, а «микробиоте» Homo sapiens сегодня. Там имеются сухие, лишь случайно пострадавшие от наводнений пустыни, как, например, ногти на руках, промокшие влажные тропические леса, как влагалище или анальное отверстие, влажные саванны, как подмышечные впадины, кристально прозрачные озера, как глаза, изобилующие видами оазисы, как пупок, овеваемые ветрами горные леса, как кончики волос, темные пещеры, как ухо, нос или полость глотки и населенная причудливыми, никогда не видящими свет или же только дышащими воздухом созданиями морская глубина, как кишечник.

Кому-то вроде Гумбольдта, который однажды сказал о себе самом, что всегда вынужден «наблюдать за одним и тем же предметом (…), пока не разберусь в нем», существующий уровень знаний о человеческой микробной географии мог бы показаться более или менее таким же грубым, как и скорее анекдотические и бессистемные описания влажных лесов и горных склонов Южной Америки перед его собственным путешествием туда. При этом, как и в то время, некоторые области изучены лучше, чем другие. И в одних регионах исследователь так же сбит с толку разнообразием видов и вариантов (и генов) и огромным количеством отдельных живых существ, как на Амазонке, но в каком-либо ином месте биологическое разнообразие и плотность особей популяции кажутся скорее ограниченными.

Хотя, возможно, на самом деле следует лишь присмотреться внимательнее.

В Йельском университете, в одной из самых известных научно-исследовательских организаций мира, необходимо было провести эксперимент, чтобы обнаружить, что покрытые лаком короткие ногти на руках скрывают меньше всего микробов. Удивление в отношении данного результата из лаборатории Давида Катца ограничилось допустимыми пределами, поскольку такое жизненное пространство сопоставимо с гигантской забетонированной автостоянкой перед гипермаркетом OBI, быть может, с парой коротко стриженных газонов в промежутке. Лак для ногтей насыщен ядовитым токсичным веществом, в частности формальдегидом и фталатами, вредными при вдыхании, а также для микроорганизмов. А у края и под коротко остриженным и отшлифованным ногтем жизненные условия хоть и лучше, чем на поверхности лака, но не так хороши, как под длинным, где могут накапливаться разного рода влага и пригодная для использования в качестве питания бактерий и грибов грязь.

Как правило, на поверхности не покрытого лаком кератинового слоя – гладкого, сухого и незащищенного от воды и контактного воздействия, каким он и является, – также непременно обнаруживается некоторое количество микробов, а под ногтями еще больше. Мы в течение долгого времени не имеем ни малейшего понятия о том, как они мирно существуют сами по себе в так или иначе типичной для кожи кислой среде, сохраняя определенное равновесие, и отталкивают вредителей. Мы понимаем, что там что-то живет, только в том случае, когда, например, грибы, такие как Aspergillus или Acremonium, или дрожжевой грибок типа Candida достигают запястья. Грибки ногтей относятся к самым широко встречающимся инфекциям в принципе, и там, где они распространяются, поверхность ногтя теряет гладкость, ногтевое ложе подвергается воспалению и открывается дверь для других вредителей. Большинство грибов при этом являются абсолютно нормальными, безвредными, по всей вероятности, часто даже полезными сожителями. На ногтях ног здоровых пациентов Кейша Финдли из американского Национального института здравоохранения и ее коллеги обнаружили разные грибы, несмотря на то что у них не было каких-либо раздражений или тем более определенных заболеваний. В своей статье они объясняют это такими словами: «физиологические атрибуты и топография (…) оказывают влияние на данные (…) микробные союзы по-разному». Можно сказать иначе.

На ногтях и, прежде всего, под ними также живут бактерии довольно известных классов, такие как Pseudomonas и Staphylococcus, или достаточно редкие, такие как Acinetobacter. Они кооперируются как биопленочная система, что также делает их в некоторой степени устойчивыми к микробицидам и антибиотикам. Возможно, величайшее значение данного жизненного пространства заключается именно в том, что под ногтями, которые в известной степени защищены от мыла и дезинфицирующих средств, превосходным образом временно сохраняются как вредные, так и полезные микроорганизмы, чтобы затем при следующем соприкосновении с чем-либо или кем-либо распространяться дальше.

Самыми значительными культиваторами микроорганизмов без известных до настоящего времени положительных эффектов считаются, в частности, искуственные ногти. Услышав это впервые, можно удивиться больше, чем в случае с лаком, ведь на самом деле они являются всего лишь логической модернизацией лака для ногтей. Это не так.

На местах склейки искусственного ногтя с натуральным образуется большое количество новых, микроскопических, хорошо защищенных минибиотопов. Известны случаи, когда медицинские сестры через искусственные ногти передавали детям смертельные микроорганизмы. Таким образом, прежде чем давать в руки тете ее новорожденного племянника, стоит в первую очередь взглянуть на ее ногти.

Расстояние от ногтя до кожи для микроба измеряется всего одним прыжком. И те из них, которые уже там живут, являются отчасти точно такими же, однако они различаются между собой как видами, образом жизни и возрастом, так и в отношении той самой вышеназванной «топографии». Каждый отдельный человек обладает индивидуальной микрофлорой кожи наподобие отпечатка пальцев, вот только этот микробный отпечаток также может меняться и на разных участках тела выражается по-разному. На запястье живет не тот же самый состав, что и на кончике носа или на подошве стопы. Запястье и подошвы ног даже пахнут абсолютно по-разному. А запахи человеческого тела в большинстве случаев объясняются активностью микробов.

Маслянистые участки кожи, как, например, на лице, свидетельствуют о сравнительно меньшем биологическом разнообразии. В более сухих областях, как, например, на руках и ногах, напротив, живут значительно более разнообразные микроорганизмы. Те, кто использует декоративные косметические средства, как выяснили австрийские исследователи, имеют более высокий уровень биологического разнообразия на своей коже, чем люди, которые выходят на улицу ненакрашенными.

Мы начали главу с шутки и сейчас намереваемся ее продолжить. Один из нас двоих мог бы иметь хорошие шансы получить работу в качестве магнита для комаров. Сидит он где-нибудь в москитной стране, и тогда все люди вокруг него гарантированно спокойны в отношении пищащих мучителей. Потому что все кровопийцы набрасываются на него одного.

Почему некоторые люди особенно привлекательны для комаров, других они, напротив, даже избегают? На эту тему имеются всевозможные теории от «сладкой крови» и предпочтений в выборе дезодоранта вплоть до образуемой на коже масляной пленки в качестве приманки. Однако между тем существует также несколько результатов конкретных экспериментов. Например, Ниельс Верхульст из Вагенингенского университета в Нидерландах совместно со Штефаном Шульцом и Ульрике Гроенхаген из Брауншвейгского технического университета сопоставил привлекательность отдельных людей для переносчика малярии Anopheles gambiae с разнообразием и количеством бактерий на их коже. Он получил четкий результат.

Здесь нам не нужно объяснять, что подумал про себя выступающий в качестве магнита для комаров соавтор, узнав об этих результатах. При этом следует ограничиться тем, что пока не ясно, действуют ли немецкие пивные мухи так же, как их тропические родственники. Верхульст говорит, что хочет попытаться выяснить и это. Однако крайне интересными, в первую очередь, он счел производимые бактериями средства защиты от комаров. Их можно было бы просто получать в биореакторах и затем добавлять в солнцезащитный крем или дезодорант. Старый рекламный лозунг «Мой дезодорант – твой дезодорант» в таком случае приобрел бы совершенно новое значение.

Стратегию заиметь чуть больше кожных микробов и при этом получить чуть меньше москитных укусов можно реализовать, например, играя в хоккей на роликовых коньках. Такой вывод можно сделать по результатам из лаборатории Джеймса Мидоу из Орегонского университета в Юджине. Хоккей на роликовых коньках – очень изматывающий вид спорта с большим количеством телесных контактов, и произведенные Мидоу анализы кожи девушек из команд Emerald City Roller Girls, Silicon Valley Roller Girls и DC Roller Girls фактически показали, что спортсменки из одной команды обменивались микробами между собой. В той же команде биотопы кожи были очень похожи. Кроме того, во время турниров происходил значительный обмен бактериями с другими командами. Ведет ли это к последовательно более высокому разнообразию микроорганизмов на коже спортсменок и меньшему числу проблем с комарами, еще предстоит выяснить. Возможно, имело бы смысл реализовать научно-исследовательский проект, который изучает, действительно ли люди, которые во время занятий спортом или каким-либо иным образом часто контактируют с многими другими людьми, тем самым располагают более разнообразной микрофлорой кожи и, возможно, более здоровы, чем одиночки и спортсмены индивидуальных видов спорта.

Кстати, люди, имеющие собак, по-видимому, получают от них не только любовь, но и микроорганизмы, что увеличивает их микробное разнообразие от кожи вплоть до кишечника и по крайней мере вряд ли приносит им вред.

Роба Дунна можно было бы назвать одним из законных преемников Гумбольдта. Он профессор Университета штата Северная Каролина и пишет научно-популярные книги. Раньше он изучал экологию влажных лесов, а сегодня изучает экологию тех местностей, которые очень напоминают ему влажные леса… например, пупок.

Дунн проводит такую параллель не потому, что в пупке больше влаги и запах, возможно, даже чуть более гнилостный, чем в окружающей саванне «кубиков» на животе или пивного живота, а потому что похожими являются экологические условия. Например, видовое разнообразие там огромно, а некоторые пупки вмещают виды, которые до сих пор не были найдены ни в одном другом, подобно Амазонии, где одна-единственная крупная вырубка леса способна уничтожить целые виды, поскольку они встречаются только лишь там в этом месте. С другой стороны, также существуют виды, которые широко распространены и которые можно найти в большом количестве в другой области. В отношении деревьев девственных лесов такие виды называют олигархами.

Дунн был знаком с этим понятием, еще будучи биологом, изучающим девственные леса, когда он и его студенты в рамках проекта по исследованию биологического разнообразия пупка под названием «Belly Button Biodiversity Project» начали изучать центральную часть человеческого тела. Они собирали мазки из пупков добровольцев и в лаборатории наблюдали за тем, что там произрастает. Анализ культур показал, что «в пупке, очевидно, тоже есть олигархи», написал Дунн в одном из постов в своем блоге. Примерно дюжина видов встречалась практически в каждом пупке, они в том числе относятся к видам Clostridia и Micrococcus и к классике среди бактерий: Bacillus. Не к олигархам относились археи, те микроорганизмы, которые раньше назывались архебактериями, однако со времен исследований микробиолога Карла Везе считаются самостоятельно существующим штаммом и, возможно, являются нашими прапрапрапрародителями. Дунн обнаружил их только у одного-единственного человека, который справедливости ради предупредил исследователей о том, что не мыл свой пупок в течение многих лет.

Тем временем Дунн и его кожные экологи уже не только «затерялись среди пупков», как он описал это однажды, но и продвинулись вперед в других областях, а именно в изучении подмышек. Возможно, здесь будет еще больше разнообразия, в конце концов, возможностей по крайней мере чуть больше: промытые с мылом, Себамедом, или совсем не мытые, бритые или небритые, недезодорированные, опрысканные Axe или смазанные шалфейным дезодорирующим молочком фирмы Dr. Hauschkas.

Ногти, пупки, подмышки и так далее. Все еще предостаточно других частей тела человека, покрытых кожей, которые предстоит изучить. Кожа головы, подошва стопы, сгиб коленного сустава, заросший или гладкий подбородок или же ухо. Так, в рамках выборочных испытаний в ухе уже были обнаружены совершенно неизвестные до сих пор бактерии. Это не только забавно, но и увлекательно для всех, кто часто страдает инфекциями слухового прохода. Возможно, таким образом, получится выяснить, какая жизнь микрофлоры слухового прохода лучше всего защищает от таких незваных гостей.

Кое-что живет и в глазах, как показало исследование Кунфенг Донга из Университета Северного Техаса в Дентоне. И бактерии там также не плещутся в диком беспорядке в потоке слез, а, похоже, занимают вполне определенные жизненные пространства. Так как в зависимости от того, насколько сильным было нажатие на ватную палочку при взятии проб, были обнаружены совершенно различные микробные составы. Виды типа Proteobacteria, например, более вероятно, проживают в чуть более глубоких слоях слизистой оболочки глаза, виды Firmicutes, напротив, на поверхности. Донг, помимо этого, также обнаружил во многом привычную модель: несколько основных микробиот были наиболее характерными для всех испытуемых, и среди них также были представлены олигархи; а некоторые виды встречались только у отдельных людей.

Мы не будем тратить время на переход к следующей теме. Следующими по очереди являются половые органы, точнее говоря, влагалище и пенис.

Вагина представляет собой первое место общения каждого человека с микроорганизмами (см. главы 1 и 11), если только появление на свет происходит не с помощью кесарева сечения, и у нее наготове несколько сюрпризов.

Большое биологическое разнообразие микроорганизмов считается нормальным для здорового человека, оно защищает нас от всего, к примеру, даже от комариных укусов. Здесь это не работает. Эксперименты консорциума по исследованию микробиома человека (Human Microbiome Project Consortium) свидетельствуют о том, что сообщества микроорганизмов влагалища являются в целом наименее разнообразными из всех, что присутствуют на и внутри человека. Существует пять «типов» бактерий, обитающих на женских половых органах. В четырех из них доминируют лактобациллы (молочнокислые бактерии), а один обладает значительно более разнообразной комплектацией. И, похоже, именно последнее способствует предрасположенности к бактериальным заболеваниям.

Молочнокислые бактерии во влагалище в первую очередь имеют задачу сохранять там низкий уровень показателя pH, то есть обеспечивать кислые условия посредством производства молочной кислоты. Если такой механизм функционирует и показатель pH составляет около 4,5, это защищает от других бактериальных и прочих интервентов. Это означает, что здоровая вагина представляет собой экстремальное жизненное пространство. Многим из бактерий, обитающих на и внутри тела, хорошо бы оставаться снаружи, и потому прижиться там может сравнительно малое количество групп бактерий.

Головка мужского полового члена по сравнению с влагалищем пока мало исследована. По размеру она также меньше и потому отличается жизненными условиями, которые предлагает бактериям.

В отношении головки полового члена существуют указания на то, что удаление крайней плоти ведет, с одной стороны, к меньшему разнообразию бактерий, а с другой – снижает риск передачи ВИЧ-инфекции этим мужчинам. Однако это не обязательно истина, так как при обрезании крайней плоти удаляется ткань, через которую вирусы, как правило, могут успешно проникать. Значительная часть бактерий обнаруживается в семенной жидкости, и даже там существуют как полезные, так и вредные. Например, исследователи из Шанхая обнаруживали бактерии рода Anaerococcus, особенно часто у мужчин, страдающих от бесплодия.

Несмотря на то что во влагалище царит довольно кислая среда, там также находятся такие микроорганизмы, которые встречаются в более щелочной по составу сперме при показателе pH на уровне 7–8. Это объясняется тем, что при семяизвержении они переносятся во влагалище. Тем не менее противоречие pH между мужскими и женскими гениталиями, хотя его и выдерживают несколько видов бактерий, вероятно, является довольно значимой частью вечной борьбы полов. Так как высокощелочной заряд во влагалище при семяизвержении, естественно, все же слегка сбивает с толку кислую среду. Эксперимент с китайскими женщинами показал, что те, кто регулярно пользуется презервативами, имеют больше благоприятных вагинальных бактерий, чем те, кто имели незащищенные половые контакты с мужчинами.

Факт, что во рту тоже живут бактерии, подтвержден стоматологами, зубными техниками, ассистентами стоматологов и несколькими тому подобными профессиями. По большей части это неплохо: большинство микробных жителей здесь являются безвредными или полезными, и даже кариозные бактерии сами по себе довольно безобидны для зубов. Только кислота, которую они производят, таковой не является. Однако, если сравнить жителей кариозных «дырок» с бактериями из здорового рта, они будут значительно различаться.

Бактерии, обитающие в ротовой полости, относились к самым первым микроорганизмам, которые кто-либо в принципе видел в микроскоп. Но не только это делает рот своего рода исходной точкой всей взаимосвязанной с человеком микробиологии. Он также является началом взаимодествия с желудочно-кишечным трактом, с одной стороны, и, с другой стороны, тем самым местом, через которое во время рождения в человека переселяются, вероятно, самые первые бактерии.

Анализы здоровой микрофлоры ротовой полости показали, что во рту, с одной стороны, существует множество вариантов бактерий, что зависит от многих факторов (например, от конкретного места жительства или образа жизни владельца ротовой полости), а с другой – все же несколько основных видов встречаются почти у каждого.

Например, виды стрептококков, которым не обязательно свойственна хорошая репутация, поскольку некоторые из них в числе прочего могут вызывать воспаления миндалин и мозговых оболочек, во рту считаются безобидными или даже полезными жителями, а также очень распространены здесь бактерии типа Gemella. Как пишут Йорн Аас и его коллеги из Осло в одном из исследований, они в целом хорошие, что можно предположить из их названия.

В рамках эксперимента, правда, всего с тремя испытуемыми, было насчитано всего около 500 видов бактерий. Двое из трех совместно обладали 75 % от них.

Рот предлагает различные и по-разному заселенные жизненные пространства: открытый океан слюны, например, а также язык, зубы, десны и нёбо. У последних микробы проживают прежде всего в форме так называемых биопленок, тесных, часто симбиотических сообществ, в которых они особенно хорошо защищены не только от интервентов, но и от ядов, таких как антибиотики.

В целом рот – это входные ворота для всего нестерильного: от еды и питья до воздуха и любви. Это место весьма сложных взаимодействий – от молекулярных битв не на жизнь, а на смерть, до многоступенчатой кооперации. К примеру, он заполнен бактериофагами – вирусами, специализирующимися на избирательном поражении бактерий. На это бактерии в свою очередь отвечают так: CRISPRs. Это хрустяще-звонкое сокращение означает кодируемые геномом короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами (Genome-encoded clustered regularly interspaced short palindromic repeats), и представляет собой защитный механизм бактерий против таких интервентов. Интересно, что показатели CRISPRs стрептококков, например, у разных людей значительно различаются.

Очевидно, даже половые гормоны хозяина включаются в борьбу. Многие женщины хорошо знают, что это значит, поскольку во время овуляции у них хотя бы однажды воспаляется десна, также в пубертатном периоде и во время беременности это происходит чаще. Причиной этого, вероятно, являются женские стероиды, которые, с одной стороны, активируют нейромедиаторы воспаления, а с другой – бактерии, вызывающие воспаления десен, получают преимущество в развитии. И наоборот, определенные стимулированные таким образом бактерии снова образуют продукты метаболизма, которые используются для образования половых гормонов.

В течение последних лет проводится все больше исследований, которые свидетельствуют о том, что здоровье полости рта связано с общим состоянием здоровья. Те, кто страдает хроническим воспалением десен или инфицированием корней зубов, скорее всего, также страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями, даже вероятность рака в таком случае выше. И, напротив, опубликованное осенью 2013 года исследование однозначно показало, что, если воспаление в полости рта подавляется, патологическое утолщение стенок, или атеросклероз кровеносных сосудов, затормаживается. Это, вероятнее всего, объясняется той нагрузкой, которую хронические воспаления в целом оказывают на тело. В слоях кровеносных сосудов были обнаружены бактерии, которые одновременно встречаются также и во рту этих людей.

С бактериями в ротовой полости может быть связана даже деменция. В рамках пилотного исследования по сравнению с пациентами с деменцией у здоровых людей так или иначе обнаруживались, с одной стороны, меньшее количество фузобактерий, с другой – большее количество видов Prevotella. Тем не менее, согласно заключениям ученых, необходимы более масштабные исследования, чтобы удостовериться в том, что здесь не идет речь о случайном результате. При таком результате первым делом следует, что личной гигиене полости рта в течение многих лет не уделялось много внимания.

Что ж, сделаем глоток и через аналогично обильно населенный пищевод попадем в желудок. Раньше считалось, что он ввиду своей кислотности не содержит микробов. Однако сейчас нам известно, что там пребывает не только вооруженный палкой о двух концах микроорганизм под названием Helicobacter pylori (см. главу 7), но и многочисленные другие кислотоустойчивые бактерии, некоторые из которых уже были обнаружены во рту, а другие проникли в желудок из тонкого кишечника. Но об этом мы подробнее поговорим в следующей главе.