Наука | Биология
Русский микромир
Запущен первый проект исследования генома бактерий, живущих внутри россиян. Вслед за учеными в тонкостях национальной микрофлоры попробовал разобраться и «Огонек»
Если кто не знает, научный мир (и прежде всего биологи) сегодня увлечены изучением сообществ бактерий, проживающих внутри человека. Число статей на эту тему в авторитетных журналах зашкаливает. А их авторы выдвигают все более головокружительные гипотезы о влиянии жизнедеятельности бактерий, находящихся внутри нас, на нас с вами, — от банальной физиологии до религиозных убеждений.
— Про патогенные микроорганизмы, которые вызывают заболевания, науке известно давно и много,— объясняет «Огоньку» Андрей Шестаков, руководитель лаборатории микробной биотехнологии МГУ им. Ломоносова.— А вот в отношении дружественных нам бактерий прорыв, можно сказать, недавний — в 2012-м завершился проект «Микробиом человека», по итогам которого ученые получили генетический портрет 10 тысяч микроорганизмов, обитающих внутри человеческого организма. С тех пор микробиологи все решительнее утверждают, что бактерии, живущие у нас на коже или в кишечнике, играют в нашей жизни куда большую роль, чем думали раньше.
Генетический анализ бактерий дал уникальный шанс «познакомиться» с микроорганизмами, населяющими человека. Ведь до сих пор о нашем внутреннем бактериальном мире ученые судили по старинке: высеивали обнаруженные в организме человека бактерии в чашках Петри и смотрели, что вырастет. Увы, из более чем 15 тысяч видов микробов, обитающих, к примеру, в нашем кишечнике, 90 процентов таким образом просто не культивируются. Отсюда вывод: вплоть до начала ХХI века мы почти ничего не знали о важной, и, кстати, весомой (бактерии, населяющие взрослого человека, весят примерно 2–3 килограмма), составляющей собственного организма. Сегодня эту совокупность всех обитающих внутри человека микроорганизмов исследователи обозначают термином «микробиом» (или «микробиота»), а некоторые даже говорят об отдельном органе, чтобы подчеркнуть то воздействие, которое он оказывает на нас с вами.
Science Source / Centers For Disease Control And Prevention / Diomedia
Есть ли у микробов национальность?
Выяснить на уровне ДНК, просматривается ли у микробиома национальный характер, решили довольно скоро. Первым проектом такого рода стала работа Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге (ФРГ), которая в 2013-м сравнила геном бактерий, обитающих в кишечниках жителей Европы, США и Японии. Главным сюрпризом стала возможность поделить исследуемых на три группы по типу преобладающих в них бактерий. При этом принадлежность к группе определялась не местом жительства, а типом питания.
Что касается геномного портрета российской бактерии, то он лишь стартовал, объясняется это просто: генетический анализ стоит недешево. Больше того, проект «Исследование микробиоты российского человека» осуществляется на краудфандинговой платформе — деньги собирают всем миром.
— Метод работы основан на технологии метагеномного ДНК-секвенирования, который позволяет «посчитать» сотни видов бактерий, в том числе и некультивируемых, — рассказывает «Огоньку» биохимик Дмитрий Алексеев, директор компании «Кномикс», которая работает над проектом вместе с биомедицинским холдингом «Атлас». — Из образцов мы выделяем ген — 16S рРНК, по которому принято классифицировать бактерии. В итоге получаем на руки полный геномный портрет обитателей кишечника человека: это позволяет сказать, от каких заболеваний защищен организм, какие вещества, включая витамины, способен синтезировать, а с чем справиться в данный момент не может. Так же — в целом — оценивается сбалансированность микробиоты и ее разнообразие.
Исследовав первые 500 российских образцов, ученые поняли, что в России преобладает несколько типов бактерий, связанных по большей частью с тем, где живет человек — в городе или в деревне. А вот расположение населенного пункта большой роли не играет.
Так, внутри россиян-горожан преимущественно обитают бактероиды (от латинского Bacteroides), которые произрастают на полисахаридах и поэтому процветают у любителей так называемой западной диеты с обилием фаст-фуда, мяса, яиц, молока, очищенных зерновых продуктов и сахаросодержащих напитков. А у сельских жителей главенствуют фирмикуты (Firmicutes) — микроорганизмы, которые питаются пищевыми волокнами — той самой клетчаткой, которой советуют хранить верность адепты здорового питания. Пищевые волокна проходят через весь желудочно-кишечный тракт, не расщепляются и в таком виде попадают в кишечник — место, где пребывает основная масса микробиоты человека. В целом состав полезных микробов у сельчан намного разнообразнее и богаче, чем у горожан. И это объяснимо: «деревенские» не покупают молоко полугодичного хранения, едят свои овощи-фрукты, а иногда и мясо (которого в целом сельские жители едят меньше городских).
Есть еще третий вид бактерий — превотеллы (Prevotella) — бактерии-вегетарианцы, но они в организмах россиян преобладают нечасто. Впрочем, изучение российских бактерий продолжается: в перспективе, обещают ученые, оно подтолкнет к конкретным и более детальным рекомендациям.