Как микробы управляют нами

Когда вы вспоминаете о вирусах, вам в голову, наверное, приходят эбола, ВИЧ, грипп – всем известные злодеи, из-за которых мы заболеваем. Однако большинство вирусов на самом деле заражают и убивают микробов. Это бактериофаги – дословно «пожиратели бактерий», можно просто фаги. Их угловатые головки расположены на длинных и тонких ножках, прямо как у аппарата, доставившего Нила Армстронга на Луну. Приземлившись на бактерию, они впрыскивают в нее свою ДНК, тем самым превращая ее в завод по производству новых фагов, которые через некоторое время вырываются из бактерии-хозяина, убивая ее. Животных фаги не заражают, при этом их гораздо больше, чем опасных для животных вирусов. На триллионы микробов у вас в кишечнике могут приходиться миллионы миллиардов фагов.

Несколько лет назад Джереми Барр, член научной группы Роуэра, заметил, что фаги просто обожают слизь. В обычной среде на одну клетку бактерии приходится около 10 фагов[153]. В слизи – все 40. На деснах человека, в кишечнике мыши, в морских червях, актиниях и кораллах их тоже в 4 раза больше. Только представьте, как полчища фагов, засунув голову в слизь, вытягивают ножки в ожидании проходящего мимо микроба, чтобы заключить его в смертельные объятия! Не исключено, что эти любители слизи на самом деле не просто грубое противомикробное оружие. Роуэр подозревает, что, внося изменения в химический состав своей слизи, животные способны привлекать определенных фагов, чтобы те убивали одних бактерий и давали спокойно пройти другим. Возможно, это один из наших способов выбирать себе микробов-партнеров.

Это говорит о многом. Можно предположить, что у фагов – а они, между прочим, вирусы – с животными, в том числе и с нами, взаимовыгодные отношения. Они приглядывают за нашими микробами, а мы взамен помогаем им размножаться в полной бактерий среде. У фагов в слизи шансов поймать жертву в 15 раз больше, чем без нее. Где животные – там и слизь, а где слизь – там и фаги, а значит, скорее всего, наше партнерство началось на заре царства животных. Роуэр даже подозревает, что фаги изначально и составляли иммунную систему, с помощью которой первые животные держали прибывших микробов под контролем[154]. Вирусов в их среде и так уже было предостаточно. Нужно было просто собрать их вместе, предоставив им слой слизи, к которому можно прилипнуть. Из простенького начала стали развиваться другие, более сложные методы контроля.

Рассмотрим, например, кишечник млекопитающего. Его покрывают два слоя слизи: прямо на клетках эпителия – плотный внутренний, а поверх него – зыбкий внешний. Внешний слой кишит фагами, но также на нем оседают и успешно размножаются микробы. Их тут полно. А вот в плотном внутреннем слое их почти нет. Все дело в том, что клетки эпителия не скупятся на антимикробные пептиды (АМП) – крошечные молекулярные пули, способные быстро расправиться с любыми вторгшимися микробами. Благодаря им появляется, как сказала Лора Хупер, зона разоружения – область прямо перед эпителием, на которой микробы не могут поселиться[155].

А если какой-нибудь микроб все-таки изловчится пройти через плотный слой слизи, пробиться сквозь войска фагов и АМП, а потом пролезть сквозь эпителий, на другой стороне его ждет армия иммунных клеток, готовая проглотить его и уничтожить. Эти клетки там не в потолок плюют – они на удивление предусмотрительны. Некоторые из них заглядывают за эпителий, словно за забор, в поисках микробов на той стороне. Если в зоне разоружения окажутся бактерии, иммунные клетки возьмут их в плен и затащат внутрь. Благодаря захвату пленников иммунная система регулярно собирает данные разведки о широко распространенных в слизи микробах, тем самым получая возможность подготовить антитела и другие надлежащие ответные меры[156].

Эти ответные меры – слизь, антимикробные пептиды, антитела – также определяют, каким видам микробов можно остаться в кишечнике[157]. Мы об этом знаем, потому что ученые вывели множество линий мутантных мышей, у которых отсутствует один или несколько из этих компонентов. В организме таких мышей нестандартные микробы и, как правило, воспаленный кишечник. Так что иммунная система кишечника – это не барьер, неспособный различать микробов, она не просто берет и разделывается с каждой бактерией, оказавшейся поблизости. Она весьма разборчива. А еще она отзывчива. Многие бактериальные молекулы стимулируют клетки кишечной стенки, чтобы те производили больше слизи: чем больше в кишечнике бактерий, тем мощнее кишечник защищен. А клетки кишечника, получив сигналы от бактерий, вырабатывают соответствующие АМП – они обстреливают зону разоружения не все время, а лишь когда их цели подберутся слишком близко[158].