10% Human. Как микробы управляют людьми

Деррик Макфейб обнаружил, что у получивших дозу пропионата крыс, которые никак не могли забыть первый выученный маршрут выхода из лабиринта, в мозгу наблюдалось повышенное количество веществ, отвечающих за запоминание. Хотя это может показаться сомнительным, Макфейб видит здесь эволюционную целесообразность. Если бактерии способны вырабатывать вещество, которое заставляет мозг запоминать происходящее, значит, они могут «позаботиться» о том, чтобы их хозяин — то есть приютивший их организм человека — запоминал место, где можно найти еду, позволяющую им, бактериям, воспроизводиться. Ученый предположил, что при аутизме «чрезмерная активизация этих проводящих путей приводит к аномальному «неумению» забывать, вызывает навязчивое поведение, интерес к специфическим видам еды, зацикленность памяти на чем-то одном в ущерб всему остальному». Действительно, микрофлора, по-видимому, играет важную роль в нормальных процессах запоминания. Безмикробные мыши, помещенные в лабиринт, не могут найти из него выход из-за дефицита рабочей памяти — то есть способности удерживать в уме информацию о том, какие ходы они уже проверили, а какие — нет. Если Макфейб прав, то простые изменения в составе микрофлоры могут создавать и поддерживать в растущем организме избыток пропионовой кислоты, а это, в свой черед, изменит способность мозга образовывать новые и разрушать старые синапсы, пока ребенок развивается.

Но каким образом пропионаты и другие вещества, которые в больших количествах способны приносить вред, попадают из кишечника в мозг? Практически одновременно с Дерриком Макфейбом изучением этого вопроса занимается британский микробиолог доктор Эмма Аллен-Веркоу, которая работает в Гуэлфском университете в Канаде. Однажды, обедая с Сидни Файнголдом, она услышала от него гипотезу, согласно которой причину аутизма следует искать в кишечнике. Как и Макфейб, Аллен-Веркоу предполагает, что определенное сочетание микробов в детском кишечнике способно вырабатывать вещества, которые вмешиваются в нормальную работу мозга, выводят из строя иммунную систему и искажают воспроизведение информации, записанной в генах.

Отказавшись от поиска какого-то одного вида, виновного в нарушениях, Аллен-Веркоу подходит к проблеме глобально: она рассматривает всю микрофлору как единую экосистему, вроде тропических джунглей. Если выловить в джунглях какое-то одно животное, посадить его в клетку и изучать его поведение, это едва ли позволит составить представление о том, что такое джунгли. То же можно сказать и о микробах, на поведение которых сильно влияет присутствие других микробов и производимых ими веществ. Поэтому, отказавшись от идеи изучать каждый вид в отдельности, Аллен-Веркоу воссоздала для микрофлоры целый «дом», заселенный привычными жильцами в полном составе, — только за пределами человеческого кишечника. Этот искусственный «дом» для микробов, который представляет собой зловонное булькающее скопление трубок и колбочек, получил название Робокишечник (Robogut).

Работая с Робокишечником, Аллен-Веркоу, можно сказать, прошла полный круг: она начала исследование в те времена, когда единственным способом изучать бактерии было их культивирование в лаборатории, пережила революцию после секвенирования ДНК — и вернулась к культивированию. Она не согласна с мнением, что кишечных микробов невозможно разводить в лабораторных условиях: «Это полная ерунда. Просто нужно качественное оборудование, запас терпения, а еще хороший, зоркий глаз. Сейчас у нас в холодильнике хранятся целые банки этих “некультивируемых” видов».

Аллен-Веркоу предполагает, что измененная микрофлора в кишечнике аутистов повреждает клетки, выстилающие стенки толстой кишки, но вместо того, чтобы выяснять, какие бактерии в этом виноваты, она пытается понять, какие химические вещества, выделяемые микрофлорой, могут нести за это ответственность. У ребенка, страдающего тяжелой формой аутизма, берется проба микрофлоры (в виде испражнений), которая затем помещается в новое «жилище» — внутрь Робокишечника. Этот робот представляет собой довольно грубое подобие человеческого организма: внутри его проходит трубка, через которую вводится пища; через другую трубку выводятся газы. Третья трубка позволяет отфильтровывать часть жидкости, в которой живут микробы. В этой «квинтэссенции» и находятся химические вещества — так называемые метаболиты, или промежуточные продукты обмена веществ, — уже выделенные микробами.

Проводя эксперименты с различными воздействиями «квинтэссенции» на клетки кишечника в чашках Петри, научно-исследовательская группа Аллен-Веркоу пытается выяснить, какие именно метаболиты наносят вред мозгу детей-аутистов и как именно это происходит. Эрин, аспирантка Аллен-Веркоу, тоже бьется над этой проблемой. Ей особенно хочется открыть тайну аутизма, ведь эта болезнь поразила ее родного брата, Эндрю Болта.

* * *