Микробиом: бактерии, без которых мы не живём

Сколько их

В учебниках и статьях долго повторяли: бактерий в человеке в десять раз больше, чем его собственных клеток. Эта оценка появилась в 1970-х годах из очень грубого расчёта. В 2016 году израильские учёные пересчитали аккуратно и получили: в теле среднего мужчины около 38 триллионов бактерий и около 30 триллионов человеческих клеток. Примерно поровну.

При этом весят бактерии немного, около двухсот граммов на всё тело, потому что они в сотни раз меньше наших клеток. Больше всего их в толстой кишке. Видов там сотни, а у каждого человека свой набор, почти как отпечаток пальца.

Если считать гены, картина ещё ярче: в генах всех наших бактерий в сотню раз больше разных генов, чем в геноме человека. Многие химические «навыки», которых нет у нас, есть у них.

Чем они полезны

• Помогают переваривать. Человек не умеет расщеплять многие волокна из овощей, фруктов и злаков. Бактерии умеют и превращают их в вещества, которыми питаются клетки кишечника.
• Делают витамины. Например, витамин K, нужный для свёртывания крови, и некоторые витамины группы B.
• Тренируют иммунитет. Иммунная система учится отличать «своих» от опасных, общаясь с полезными бактериями с первых дней жизни.
• Защищают от захватчиков. Плотное сообщество полезных бактерий занимает место и питание, и вредным микробам труднее закрепиться.

Как узнали, что бактерии так важны? Один из главных способов: мыши, выращенные в полной стерильности, без единого микроба. У них хуже развит иммунитет, иначе устроен кишечник, они по-другому набирают вес. Если таким мышам подселить бактерии от других животных, многие свойства меняются.

Мечников и кефир

Одним из первых о пользе «хороших» микробов заговорил русский биолог Илья Мечников. В начале XX века, работая в Париже, он заметил, что болгарские крестьяне, которые много едят кислого молока, часто доживают до глубокой старости. Мечников предположил, что молочнокислые бактерии вытесняют из кишечника вредные, и сам каждый день пил простоквашу.

Его идея о долголетии благодаря простокваше оказалась слишком простой, но сама мысль, что микробы внутри нас могут быть союзниками, опередила время на сто лет. Нобелевскую премию 1908 года Мечников получил за другое открытие, фагоцитоз: он увидел, как клетки иммунитета поглощают бактерии.

Что вредит микробиому

Антибиотики убивают не только вредные бактерии, но и полезные. После курса микробиом обычно восстанавливается за несколько недель или месяцев, но не всегда полностью. Поэтому антибиотики пьют только по назначению врача и ровно столько, сколько он сказал: и бросать курс раньше, и принимать их «на всякий случай» вредно. Кроме того, лишние антибиотики помогают бактериям вырабатывать устойчивость к лекарствам.

Однообразная еда с малым количеством овощей, бобовых и цельных злаков оставляет бактерии без любимой пищи, клетчатки. Разнообразие продуктов связано с разнообразием микробов, а оно, по многим исследованиям, связано со здоровьем.

Чрезмерная стерильность в раннем детстве, по одной из гипотез, может мешать иммунитету «учиться». Эта идея обсуждается в связи с ростом аллергий. Но это не повод отказываться от мытья рук: гигиена защищает от опасных инфекций и спасла миллионы жизней.

Кишечник и мозг

Одна из самых обсуждаемых тем последних лет: ось «кишечник-мозг». Кишечник связан с мозгом блуждающим нервом, а бактерии производят вещества, которые влияют на нервную систему. Эксперименты на мышах показывают, что состав микробов может менять поведение животных: тревожность, активность.

У людей всё сложнее. Связь между микробиомом и настроением находят, но что здесь причина, а что следствие, пока неясно: человек в стрессе и ест по-другому, и это меняет бактерии. Поэтому заголовки вроде «бактерии управляют вашим настроением» сильно опережают науку. Как читать такие новости, мы рассказали в статье «Учёные доказали».

Лечение бактериями

Есть случай, где лечение микробиомом работает уже точно. При тяжёлой кишечной инфекции, вызванной бактерией клостридией, которая часто возвращается после антибиотиков, помогает пересадка микробиома от здорового донора. Метод звучит необычно, но излечивает большинство пациентов, которым не помогли лекарства.

С пробиотиками в аптеке всё скромнее. Для отдельных случаев, например при диарее после антибиотиков, у некоторых штаммов есть доказательства пользы. Но универсального «улучшения микробиома» из капсулы наука пока не подтверждает. Здоровым людям надёжнее разнообразная еда с овощами, фруктами и кисломолочными продуктами.

При чём тут школа

На биологии бактерии проходят в 5–7 классах, пищеварение и иммунитет в 8 классе, симбиоз в 9–11. Микробиом соединяет все эти темы: это пример симбиоза, то есть взаимовыгодного сожительства. Мы даём бактериям тепло и еду, они нам витамины, защиту и помощь с перевариванием. На ЕГЭ встречаются вопросы о типах отношений между организмами, и микробиом кишечника хороший пример мутуализма.

Частые вопросы