Микробы подозреваются в рекордах

Микробы просто повсюду! На самом деле дух захватывает от того, где могут поселиться эти малыши. Они захватчики, первопроходцы и настоящие мастера обмена веществ. В их вселенной есть много рекордов.

Микроорганизмы были найдены даже в самых глубоких шахтах земли. Они могут добывать золото, эти маленькие шахтеры-лилипуты. То и дело золото бывает связано с определенными минералами. Микробы подвергают эти минералы в несколько заходов окислению, превращают их в отделяемые ионы и между делом высвобождают золото, даже не взмахнув молотком. И без использования тяжелой техники.

К примеру, псевдомонады Pseudomonas stutzeri умеют окислять плавающие в воде ионы золота и превращать их в твердое золото. Но вы не сможете стать богатым, как Скрудж Макдак, поскольку для этого золота слишком мало. Микроорганизмы могут даже спасти из беды. Часто после катастроф в окружающей среде микробы первыми начинают устранять вред. После того как в апреле 2010 года взорвалась и вызвала крупнейший в истории США разлив нефти платформа Deepwater Horizon, там появился доселе неизвестный вид микробов (родственный виду oleispirea antarctica), который был на удивление хорошо приспособлен к условиям 1100-метровой глубины в Мексиканском заливе и с огромной скоростью расщепил облако нефти.

Есть даже бактерии, которые взяли на себя нашу проблему с пластиком в морях. Каждый год в океан выбрасывается более восьми миллионов тонн пластикового мусора. Каждому кусочку пластика нужно около 450 лет, чтобы разложиться. Поэтому многие отмели завалены горами полиэтилентерефталата, искусственного вещества, используемого в производстве большинства пластиковых бутылок. Бактерия, которая особенно любит и усваивает это вещество, называется Ideonella sakiensis. Но ей для этого понадобится 70 лет.

Хлеб насущный других бактерий тоже очень необычный. Любящая кислоту бактерия Thiobacillus concretivorans, например, обожает серную кислоту – в такой концентрации, что проедает дырки в штанах и разъедает металл. Micrococcus radiophilus больше всего любит сточные цистерны атомных реакторов и питается плутонием и другими металлами. Радиоактивный уран тоже желанное кушанье. На него налетают маленькие палочкообразные бактерии Geobacter metallireducens. Они так разлагают уран, что от него остается только неопасная нерастворимая форма, которую можно просто собрать вместе с бактериями. Даже небу и воздуху не уберечься от микробов. Некоторые микроорганизмы живут даже на высоте 60 километров и помогают в образовании облаков, снега или дождя.

Да, микробы могут выживать в космосе. Они тоже путешествуют на космических кораблях и населяют международные космические станции. Ученые подвергли земные микроорганизмы воздействию космоса, и те выжили в этом эксперименте. Никаких скафандров в течение 553 дней! Некоторых наших маленьких соседей практически невозможно убить. Среди них, например, Deinococcus radiodurans, известая как бактерия Конан. Она весьма резистентна к радиоактивности. Если ее ДНК подвергнется излучению, ее кусочки тут же собираются снова и чинят сами себя, как движущиеся конечности живого мертвеца.

Но заслуживающие особого внимания чудеса живучести на сегодняшний день продемонстрировали стрептококки. Компания из примерно 100 туристов-бактерий с Земли в герметичной камере пробыла на Луне более двух лет. По-видимому, одноклеточные организмы попали туда в 1967 году безбилетниками в корпусе камеры на борту американского зонда Surveyor 3. Возможно, техник на мгновение замешкался, когда собирал камеру. Стрептококк также встречается в нашей полости рта. Эти крохотные организмы пережили невредимыми вакуум, сильную космическую радиацию, температуру минус 250 градусов и полное отсутствие пищи. Со времени этого открытия исследователи задаются вопросом, могут ли другие бактерии выживать в условиях космоса.

Все дело в сотрудничестве

В мире свой собственный микробиом есть везде: в почве, в воздухе, в воде, в лесах, на промышленных предприятиях или в домах. У животных, у нас и наших детей. Он уникален, как отпечаток пальца. Его мы получаем от матери при рождении, и он остается с нами на всю жизнь. Таким образом, каждая субстанция на планете обладает индивидуальной коллекцией полезных микробов.

Детеныши комодского варана носят в ротовой полости и на коже микрофлору, аналогичную их окружающей среде. В осьминогах полезные бактерии заводятся уже через несколько часов после оплодотворения. Термиты могут переваривать древесину только потому, что в их желудке есть особые бактерии, которые расщепляют неперевариваемую целлюлозу. Коровы получают питательные вещества из травы благодаря микробам, которые живут в каждом из четырех коровьих желудков.

На этих примерах видно, насколько важно в природе сотрудничество, а не враждебное разделение. Большим многоклеточным организмам, таким как мы, гораздо легче объединиться с бактериями, обладающими определенными свойствами, чем развивать эти качества самим с большими усилиями.

У нас, людей, также есть микробиом с несколькими тысячами видов микроорганизмов. Если бы мы исследовали свое тело с помощью микроскопа, нам открылся бы восхитительный мир микробов. Каждый день мы берем с собой на работу или в школу целый зоопарк – пеструю компанию бактерий, вирусов, червей, грибов и клещей. По современным оценкам, в каждом из нас живет 39 триллионов бактериальных клеток против 30 триллионов человеческих клеток нашего организма. Это соответствует соотношению 1,3 микроба на одну клетку человеческого организма. Индивидуальные различия, такие как размер или вес тела, могут несколько изменить пропорцию. Но теперь вы понимаете, что мы огромный суперорганизм! В нас и на нас обитает 10 тысяч видов микробов, которые вместе весят около двух-трех килограммов – примерно столько же, сколько наш мозг.

Микробы выполняют разнообразные задачи. Они поселяются в совершенно разных средах нашего организма – в ушах, носу, подмышках или кишечнике (во всех его отделах), и их функции настроены именно на конкретный орган.

В исследовательском институте INRA в Париже несколько лет назад составили карту вселенной кишечника во всем его разнообразии. Ученые смогли доказать, что обычно в человеческом кишечнике можно найти большое количество примерно тысячи видов бактерий, при этом каждый из нас носит с собой по меньшей мере 170 видов. Большинство этих видов у всех людей идентичны. Здесь у микроорганизмов различные задачи – от переваривания углеводов в пище до производства витаминов в кишечнике. Соответственно наш микробиом интенсивно сотрудничает с иммунной системой. Одни микробы передают сигналы, другие вносят вклад в обеспечение энергией, третьи обучают иммунную систему и делают ее более толерантной.

Без своего микробиома мы не смогли бы даже съесть утренние мюсли или булочку. Мы бы от них заболели или умерли, потому что не сумели бы выделить из них необходимые для жизни витамины. Представим себе, что Библия права в том, что Бог создал человека, но тогда он, прежде чем создать Адама, в любом случае должен был подумать о создании бактерий. Потому что без хорошо работающей флоры кишечника ни Адам, ни Ева не смогли бы переварить яблоко.

Большинство из нас склонны к тому, чтобы в своем представлении оттеснять микробов куда-то на обочину бытия. Ведь мы, такие большие и умные, создали города, лекарства и антибиотики и связали в сеть информационные технологии. Этого бактерии и вирусы не умеют. Они не обладают нашими коммуникативными способностями. На первый взгляд они кажутся нам примитивнее нас самих. Но в этом их большое преимущество: они останутся здесь, когда Солнце взорвется. Если мыслить глобально, то это их планета, а мы живем здесь только потому, что они это нам позволили. Они прекрасно обходились здесь без нас миллиарды лет. Помимо кислорода, микроорганизмы снабжают нас еще и азотом, который они берут из воздуха. Иначе растения не смогли бы воспользоваться газообразным азотом, содержащимся в воздухе. Это отличная работа, благодаря которой микробы превращают азот из воздуха в полезные аминокислоты и нуклеотиды – для нас и других живых организмов. Для этого же процесса в промышленном производстве удобрений используют высокие температуры (около 500 °C) и давление (200 атмосфер). А бактерии делают это играючи, к нашему счастью. Потому что ни одно живое существо на нашей планете не смогло бы существовать без переработанного микробами азота.

К тому же нельзя забывать, что микробы заняты на нашей планете очень важным делом – уборкой. Без них ничего бы не разлагалось, горы мусора возвышались бы повсюду. И нас они тоже съедают, когда мы умираем, как и других животных и растения в круговороте жизни. И так и должно быть!