Как микробы управляют нами

Так бы этот случай и забылся, если бы врач Фрица не взял из раны немного жидкости. Образец отправился в лабораторию при Университете Юты, куда попадают для знакомства с учеными многие загадочные микробы. Автоматизированные инструменты в лаборатории опознали бактерий из раны Фрица как Escherichia coli, но Марк Фишер, медицинский директор, отнесся к ним с недоверием. ДНК соответствовала не полностью. Проверив результаты секвенирования повнимательнее, он заметил, что у бактерии Sodalis, открытой совсем недавно, в 1999 году, ДНК почти идентичная. По счастливой случайности, открывший ее ученый работал здесь же, в университете – Колин Дейл, биолог из Великобритании.

Дейл сначала Фишеру не поверил. Фишер пытался его убедить, что Sodalis росла в чашке с агаром в лаборатории. Нет, заявил Дейл, это наверняка ошибка. Как всем на тот момент было известно, Sodalis обитала лишь в телах насекомых. Дейл впервые ее обнаружил у кровососущей мухи цеце, а потом и у долгоносиков, клопов-щитников, тлей и вшей. Бактерия устроилась прямо в клетках этих животных и потеряла слишком много генов, чтобы жить где-нибудь еще. Она бы никак не смогла выжить в чашке Петри, а уж в ране на руке или на ветви погибшего дерева – тем более. Но ведь ДНК не врет. Большая часть генов бактерии из руки Фрица совпадала с генами Sodalis. Дейл назвал новый штамм HS – human Sodalis, то есть «Sodalis человека». «Думаю, HS довольно широко распространен, но мы в мертвых деревьях в поисках бактерий особо не ковыряемся», – говорит он.

Только подумайте, сколько в этом рассказе совпадений. Микроб оказался на нужной ветке, заразил нужного человека и в итоге попал в нужную лабораторию – на одной улице с лабораторией человека, что открыл его сестрицу, обитающую в клетках насекомых. Вроде бы невероятное стечение событий. Но вскоре все повторилось. На этот раз пострадал мальчик, взбираясь на дерево. Как и Фриц, он упал и наткнулся на сучок. В отличие от Фрица у него не началось воспаление. Первые симптомы появились десять лет спустя – на месте давно зажившей раны откуда-то возникла киста. Врачи ее вырезали и отправили образец в Университет Юты. На этот раз в нем оказалось два штамма HS[242].

Забудьте о Фрице и о мальчике: они в порядке, разве что с деревьями теперь обращаются с большей осторожностью. Давайте поговорим о HS. У ученых, занимающихся симбиозом, при упоминании этой бактерии появляется блеск в глазах, ведь она позволяет нам взглянуть на одну из основных, но при этом малоизвестных сторон отношений животных и бактерий – на их зарождение. Обычно к тому времени, как мы об этих отношениях узнаем, партнеры вальсируют вместе уже миллионы лет. Но как они выглядели в самом начале танца? Почему начали танцевать? Как продолжили и как менялись в процессе? Эти вопросы волнуют многих. Первые шаги долгого вальса со временем обычно забываются, а их следов для нас почти не осталось.

HS стала исключением. Она показывает, как, возможно, выглядела Sodalis до заключения в клетках насекомого, еще когда она была вольным микробом, резвилась на природе и при случае могла заразить какое-нибудь животное. HS – утерянное звено. Симбионт в ожидании. Ученые уже давно предсказали, что подобные «предковые» микробы существуют, но мало кто мог помыслить, что когда-нибудь удастся обнаружить хоть одного. Дейл обнаружил двоих. Вскоре он дал HS официальное имя, Sodalis praecaptivus – «Sodalis до пленения»[243].

Так вот, представьте себе HS – сидит себе на деревьях и бог знает где еще, никого не трогает. Если ей доведется попасть в споткнувшегося садовника или упавшего ребенка, она начнет размножаться. Но с большей вероятностью она попадет в организм обитающего на дереве насекомого. По ее генам Дейл может предположить, что она – патоген: вызывает у деревьев болезни и переносится между ними на ротовых органах насекомых. Вот она уже полагается на животных, чтобы те доставляли ее к новым хозяевам. Затем, возможно, в процессе эволюции она развилась так, чтобы приносить насекомым пользу – предоставлять питательные вещества, например, или защиту от паразитов. Потом она может переместиться из кишечника или слюнных желез хозяина в его собственные клетки. Теперь, вместо того чтобы находить себе новых насекомых через деревья, она начинает переходить от матери к потомству и становится постоянной частью организма хозяина. Удобно устроившись, она, как и другие симбионты насекомых, утрачивает ненужные более гены и становится «плененной» Sodalis. Эта цепочка событий, наверное, складывалась не один раз[244] – потому разные версии Sodalis существуют в разных группах насекомых[245].

Скорее всего, так начались многие симбиозы со случайными микробами среды – как паразитами, так и ребятами поприличнее, – каким-то образом попавшими в животные организмы. Такие вторжения случаются часто, и предотвратить их нельзя. Бактерии вездесущи, а значит, что бы мы ни делали, мы вступаем в контакт с новыми видами.