Микробиота. Тайны ваших бактерий

В XVII веке ученые, только начавшие использовать микроскопы, открыли в живых клетках ядро, которое очень скоро было признано центральным элементом клеток. По наличию или отсутствию ядра живые организмы разделили на две группы. На прокариот, одноклеточных живых организмов, у которых отсутствует ядро, а ДНК находится в цитоплазме клетки (полужидкая внутренняя среда, в которой находятся органоиды клетки), – это случай бактерий. И на эукариот, то есть всех остальных живых существ, которые состоят из одной или многих клеток, обладающих ядром, содержащим ДНК, иначе говоря, генетический код организма.

Наука продолжала двигаться вперед. В 1970-х годах исследователи узнали о существовании бактерий, способных жить в экстремальных условиях: при температуре выше 100 °C, ниже 0 °C, в среде, обогащенной соединениями серы, и даже в Мертвом море, которое и было названо так потому, что жизнь там считалась невозможной. Из-за суровых условий, в которых встречались эти бактерии, их назвали экстремофилами (то есть «любящими экстремальные условия»). Позже предположили, что эти бактерии могли находиться у истоков жизни, и их окрестили архебактериями (то есть первыми, древними, бактериями).

Прогресс в сфере молекулярной биологии позволил изучить их ДНК. Было замечено, что эти «бактерии» на самом деле куда ближе к нашим собственным клеткам, к клеткам эукариотных организмов, чем к настоящим бактериям: белками, которые они производят, ферментами, которые они используют для восстановления своей ДНК. В связи с этим архебактерии перестали считаться бактериями. С тех пор их называют археями.

Сходство архей с нашими клетками заставило специалистов вернуться к вопросу о развитии жизни на Земле. По всей очевидности, события разворачивались в двух направлениях: от бактерий происходили другие бактерии, а вот некоторые из архей развивались до тех пор, пока не «произвели» многоклеточные организмы, в том числе и нас, в то время как другие так и остались археями.

Археи обладают еще одной особенностью: они представлены в нашей микробиоте, при этом они так схожи с нашими собственными клетками, что не вызывают никаких заболеваний, в то время как некоторые бактерии способны стать причиной болезни. Конечно, археи производят метан, излишки которого могут вызвать запор, но в то же время они могут защитить нас от артериосклероза. Ничто, как я обычно говорю, не делится на черное и белое.

Звездные войны

На этом наша история с бактериями не заканчивается. По всей видимости, они сыграли огромную роль в развитии жизни на планете. Тут следует рассказать о неком явлении, которое называется эндосимбиоз. Эндосимбиоз – это взаимовыгодное сосуществование организмов, при котором один организм обитает внутри другого.

Я объясню. В определенный момент бактерии проникли в клетки архей или других чуть более развитых существ. Мы не знаем, когда и каким образом произошел этот поворотный момент в развитии жизни на планете, но у нас есть доказательства, что он действительно имел место. Потому что – и это самое удивительное – клетки всех эукариот содержат структуры, производные от бактерий, так сказать, кусочки бактерий: это митохондрии животных и хлоропласты растений. Роль митохондрий и хлоропластов трудно переоценить: именно благодаря этим структурам мы используем кислород, без которого не можем жить.

Мы больше чем симбионты: мы голобионты, надорганизменные симбиотические образования, состоящие одновременно из себя самих и из организмов, которые нас населяют. Мы объединяем в себе наши собственные качества и качества этих организмов. Мы переплели свою ДНК с их. Мы в каком-то смысле бактериальные существа, поскольку без элементов бактерий, которые присутствуют в наших клетках, мы не смогли бы дышать, а следовательно, и жить. Мы неразрывно связаны с бактериями, которые не просто обитают в нас, но являются частью самого нашего существа.

Ключевые действующие лица саги «Звездные войны» никогда не появляются на экранах: они микроскопические. Это мидихлорианы. Они живут в симбиозе со всеми живыми существами Галактики, обитая в их клетках и обеспечивая им контакт с Силой. Чем больше в живом существе мидихлориан, тем выше его способность использовать эту Силу. Обладание более чем 20 000 мидихлориан на клетку позволяет стать джедаем. Гадаете, как образовано слово «мидихлорианы»? Это не что иное, как совмещение двух куда более распространенных слов:

«митохондрия» и «хлоропласт»!

О том, что касается Силы, нам, несомненно, предстоит еще многое узнать. Наши бактерии дают нам возможность жить. Они являются – и вы скоро это увидите – дирижерами нашего оркестра эмоций, поведения, наших заболеваний. А что, если они находятся у истоков некоторых из наших талантов, у истоков нашей индивидуальности? Наших сильных и наших слабых сторон? Найдем ли мы когда-нибудь подтверждения, что пианист стал виртуозом потому, что этому способствовали его бактерии? Я близок к тому, чтобы считать это возможным.

Кто я?