Как микробы управляют нами

Некоторые водоросли приходятся кораллам союзниками – обитают у них в клетках, обеспечивая их пищей, или же образуют твердый поверхностный слой розового цвета, объединяющий отдельные колонии в одну большую и прочную. Но макроводоросли – их противники: они борются с кораллами за территорию. Взлет водорослей означает падение кораллов – и наоборот. На большинстве рифов макроводоросли находятся под контролем местных садовников-вегетарианцев – например, рыбы-хирурги и рыбы-попугаи объедают их так, что от них остаются лишь ухоженные лужайки. Но люди вылавливают травоядных рыб острогами, удочками и рыболовными сетями. К тому же мы истребляем высших хищников, таких как акулы, что приводит к стремительному росту популяций хищников среднего звена – а они, в свою очередь, поедают травоядных. В любом случае мы даем водорослям фору. Ухоженные лужайки разрастаются и становятся заросшими лугами, а живущие рядом с ними кораллы погибают. Дженнифер Смит, еще одна участница экспедиции, продемонстрировала это с помощью простого эксперимента. Она поместила кусочки кораллов и водорослей в смежные аквариумы, разделенные лишь фильтром, о котором мы говорили выше. Микробы через них пройти не могли, а вода с растворенными в ней веществами могла. Спустя два дня все кораллы погибли. Водоросли выделяли в воду что-то, что их убивало. Токсин? Не исключено. Но когда Смит обработала кораллы антибиотиками, они выжили. Значит, не токсин. И не микробы – фильтры не дали бы им добраться до кораллов. Нет, водоросли вырабатывали нечто, убивающее кораллы с помощью их собственных микробов.

Это «нечто» оказалось растворенным органическим углеродом (РОУ) – по сути, это углеводы в воде. Когда макроводорослей вокруг кораллов становится слишком много, они вырабатывают РОУ в огромных количествах и устраивают микробам пир на весь риф. В естественных условиях углеводы водорослей отправились бы вверх по пищевой цепочке, попав в организм травоядных рыб и, наконец, акул. В одной-единственной акуле – энергия от нескольких тонн водорослей. Однако, если акул больше нет, углеводы остаются в самом низу пищевой сети. Там, вместо того чтобы питать рыб, они питают микробов. Те, в свою очередь, объедаются и начинают быстро расти и размножаться, поглощая весь имеющийся кислород. В итоге кораллы задыхаются.

Однако РОУ не питает всех микробов одновременно. Будучи высокоэнергетической, легко перевариваемой пищей (Роуэр сравнивает его с гамбургерами), он предпочитает кормить быстрорастущие виды, а патогены в основном к ним и относятся. У рифа Кингмен к семействам, способным вызывать болезни у кораллов, относятся лишь 10 % микробов, а у острова Рождества – аж половина. «Поверьте, вы бы не захотели там поплавать, – пишет Роуэр. – А вот у кораллов, увы, нет выбора». Значит, нет ничего удивительного в том, что больных кораллов у острова Рождества в два раза больше, чем у Кингмена, притом что в целом там в четыре раза меньше кораллов. (Позже выяснилось, что несколько здоровых рифов у острова Рождества все же сохранилось – на бывших полигонах для испытаний ядерного оружия. Рыбаки туда не ходят из-за страха облучения, что и спасло рыб и кораллы.) Эти воды напоминают грязную больничную палату, забитую больными с ослабленным иммунитетом. Как и больные в такой палате, кораллы крайне редко умирают из-за экзотических патогенов, прибывших к ним издалека. В основном их поражают условно-патогенные части их собственных микробиомов, поглощающие запасы РОУ во вред своим хозяевам.

Описанная Роуэром последовательность событий образует замкнутый круг. Кораллы, погибая, предоставляют больше места водорослям, которые вырабатывают еще больше РОУ, которые питают еще больше патогенов, которые убивают еще больше кораллов. В конце концов этот цикл набирает такую скорость, что весь риф перестает быть королевством рыб и кораллов и становится империей водорослей – скорее всего, необратимо. «Ужасно все это. И так быстро! – жалуется Роуэр. – Так можно за год уничтожить целый риф. Вот он растет и процветает – и вдруг он мертв».

Начало этому порочному циклу может положить любой из стресс-факторов, ослабляющих рифы. В 2009 году научная группа Роуэра подвергла одни кусочки коралла повышенной температуре, другие – повышенной кислотности воды, третьи – повышенной концентрации питательных веществ или большему количеству РОУ. В результате микробиомы кораллов перестали быть такими, как у здоровых рифов, и стали напоминать сообщества, заселяющие больные кораллы. Также были основания считать, что появилось больше генов вирулентности, с помощью которых бактерии поражают организм хозяев, а также вирусов, родственных тем, что вызывают у человека герпес. Вирус герпеса, например, может прятаться себе в геноме хозяина и не высовываться, пока его не активирует какой-нибудь стресс-фактор. Тогда латентный прежде вирус даст о себе знать язвочками на коже человека. Мы не знаем точно, какой вред причиняют кораллам бактерии и вирусы, но болезнь накрывает их с большой вероятностью[182].