Микробиота необходима для нормальной жизнедеятельности организма

Популярная механикаНаука

Биореактор внутри нас: как микробиота может управлять метаболизмом хозяина

Всего сто лет назад микробов, живущих в человеческом кишечнике, считали нахлебниками и вредителями. В последние годы человеческую микробиоту стали называть своеобразным органом нашего тела, необходимым для нормальной жизнедеятельности организма.

Валерий Поройко

Со времен Пастера известно, что желудочно-кишечный тракт человека — это, по существу, биореактор проточного типа, в котором обитает множество микроорганизмов. Отношение ученых к микрофлоре кишечника за это время радикально изменилось. Лет сто назад великий Илья Мечников, основоположник современной теории иммунитета, за создание которой он получил Нобелевскую премию (на двоих со своим непримиримым оппонентом, не менее великим Паулем Эрлихом), предлагал даже удаление толстого кишечника как один из способов продления жизни. А тем, кому эта мера казалась слишком радикальной, рекомендовал пить как можно больше кефира, чтобы вытеснить вредных, по его мнению, микробов полезными лактобактериями. Через полвека курс изменился на 180 градусов. Оказалось, что нормальная микрофлора кишечника, а также кожи и слизистых оболочек выполняет множество полезных функций — например, подавляет жизнедеятельность постоянно атакующих организм патогенных микроорганизмов. А в последние годы самые смелые из микробиологов пошли еще дальше, объявив человека и его микробов единым симбиотическим сверхорганизмом.

26dc84ddda16a356ec04451874c2507f.jpg

Развитие методов молекулярной биологии вывело ученых на новый уровень понимания процессов симбиоза человека и его микрофлоры, которые казались хорошо изученными и от дальнейшего изучения которых не ждали особых сюрпризов. Стремительный рост скорости и падение стоимости методов секвенирования ДНК (определения ее нуклеотидной последовательности) и параллельный рост мощности персональных компьютеров и развитие интернета дали возможность анализировать информацию о крупных участках геномов. После того как были расшифрованы хромосомы сотен видов отдельных бактерий, в генетике микроорганизмов появился новый подход — популяционный: анализ генов сразу всех бактерий, населяющих определенный ареал. Разумеется, население «человеческого биореактора» оказалось одной из наиболее важных для изучения микробных популяций.

Первая работа, заставившая совершенно по-новому взглянуть на кишечную микробиоту, была опубликована в 1999 году группой ученых из Национального института агрономических исследований (Франция) и Университета Ридинга (Великобритания). Авторы решили применить для исследования микробной популяции кишечника метод секвенирования генов 16S РНК (см. врезку «16S PHK — удостоверение личности бактерии»).

Что у нас внутри

Кодирующие последовательности 16S РНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) извлекали непосредственно из «окружающей среды» — 125 мг человеческого, извините, стула встраивали в плазмиды кишечной палочки (не потому, что она кишечная, а потому, что Escherichia coli — одна из любимых рабочих лошадок молекулярных биологов) и снова выделяли из культуры размножившихся бактерий. Таким образом была создана библиотека генов 16S РНК всех микроорганизмов, находившихся в образце. После этого случайным образом было отобрано и секвенировано 284 клона. Оказалось, что только 24% полученных последовательностей 16S РНК принадлежали известным ранее микроорганизмам. Три четверти микрофлоры, находящейся в кишечнике каждого человека, больше сотни лет избегали внимания исследователей, вооруженных методами классической микробиологии! Ученые просто не могли подобрать условия для культивирования этих бактерий, потому что самые капризные обитатели кишечника отказывались расти на традиционных микробиологических средах.

На сегодняшний день при помощи молекулярных методов установлено, что в микробиоте взрослого человека представлены 10 из 70 крупных бактериальных таксонов. Около 90% наших микробов принадлежат к типам Firmicutes (к ним относятся, например, всем известные лактобактерии — основные «виновники» скисания молока) и Bacteroidetes — облигатные анаэробы (организмы, способные жить только в отсутствие кислорода), которые часто используются в качестве индикатора загрязнения природных вод канализационными стоками. Оставшиеся 10% популяции поделены между таксонами Proteo-bacteria (к ним относится, среди прочих, и кишечная палочка), Actinobacteria (из одного из видов актиномицетов был выделен антибиотик стрептомицин), Fusobacteria (обычные обитатели ротовой полости и частая причина пародонтоза), Verrucomicrobia (недавно в геотермальном источнике был обнаружен вид этих микробов, питающихся метаном, которого в кишечнике предостаточно благодаря жизнедеятельности других микроорганизмов), Cyanobacteria (их до сих пор часто называют по-старому — «сине-зелеными водорослями»), Spirochaeates (по счастью, не бледные), Synergistes и VadinBE97 (что это за звери, спросите у создателей новой систематики прокариот).

8faf3782020d7f46cc0ed2eda2b63973.jpg

От младенчества до старости

Несмотря на то что видовой состав микроорганизмов кишечника достаточно однообразен, количественное соотношение представителей определенных систематических групп в микробиоте разных людей может сильно варьировать. Но что же представляет из себя нормальная кишечная микрофлора и каковы пути ее формирования?

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Вопрос-ответ Вопрос-ответ

Эксперты отвечают на вопросы читателей

Вокруг света
Что нужно знать про Дональда Серроне? Что нужно знать про Дональда Серроне?

Рассказываем о бойце, с которым сразится Конор Макгрегор

GQ
Что говорят о нас отношения с деньгами Что говорят о нас отношения с деньгами

По тому, как человек относится к деньгам, можно определить его образ мышления

Psychologies
Гараж Гараж

Директор музея современного искусства «Гараж» об экологии и новом проекте

Собака.ru
8 самых красивых взлетно-посадочных полос в мире 8 самых красивых взлетно-посадочных полос в мире

Восемь аэропортов, посадка в которых подарит потрясающие виды в иллюминаторе

Forbes
Мария Москвина: Изголовье из травы. Отрывок из книги Мария Москвина: Изголовье из травы. Отрывок из книги

В своей новой книге Мария Москвина рассказала о путешествии в Японию

СНОБ
Служить бы рад! Служить бы рад!

Кирилл Нагиев служит в театре, играет в кино и отказал «Давай поженимся!»

Собака.ru
9 дурацких героев комиксов 9 дурацких героев комиксов

Самые странные и нелепые герои индустрии комиксов Америки

Maxim
Глобальный помощник Глобальный помощник

Как торговец чаем Сергей Дашков стал бизнес-ангелом для российских стартапов

Forbes
«Отменили штраф слишком поздно». Почему приставы игнорируют решения ГИБДД «Отменили штраф слишком поздно». Почему приставы игнорируют решения ГИБДД

Автомобилист судится с приставами и ГИБДД из-за несправедливого наказания

РБК
Директор L’Oréal по этике — о миссии бизнеса и позитивной дискриминации Директор L’Oréal по этике — о миссии бизнеса и позитивной дискриминации

Почему закон не всегда может быть последней инстанцией

РБК
Российские ученые проверили «искусственную кожу» на прочность Российские ученые проверили «искусственную кожу» на прочность

Материал, который в перспективе может стать аналогом человеческой кожи

Популярная механика
9 животных-шпионов 9 животных-шпионов

Не зря ты подозревал, что твой кот что-то от тебя скрывает

Maxim
Мужчина для битья: почему современный мужчина так часто испытывает чувство вины Мужчина для битья: почему современный мужчина так часто испытывает чувство вины

И почему ему иногда от этого хорошо, а иногда — плохо.

Maxim
Лучшие фильмы, основанные на реальных событиях: 24 киноленты, которые надо знать Лучшие фильмы, основанные на реальных событиях: 24 киноленты, которые надо знать

Фильмы на реальных событиях: список, заслуживающий твоего внимания.

Playboy
Вечно молодой Вечно молодой

Дмитрий Харатьян, как, впрочем, и его герои, совсем не стареет

Лиза
10 пугающих фактов о сонном параличе 10 пугающих фактов о сонном параличе

Сонный паралич – одно из самых неприятных расстройств, связанных со сном

Популярная механика
Сил моих больше нет Сил моих больше нет

Мало кому из родителей нравится повышать голос на своих детей

Лиза
Повесть о сыновьях молчаливых дней. Как начиналась магнитофонная летопись русского рока Повесть о сыновьях молчаливых дней. Как начиналась магнитофонная летопись русского рока

Почему стоит прочитать книгу «100 магнитоальбомов советского рока»

СНОБ
Ассорти для героя Ассорти для героя

Большой шоколадный квест по Бельгии

Вокруг света
«До основанья, а затем». Почему изменение Конституции может стать неожиданным и для самого Путина «До основанья, а затем». Почему изменение Конституции может стать неожиданным и для самого Путина

Владимир Путин все-таки решил изменить Конституцию — и сразу радикально

СНОБ
Духи на распив по-донецки Духи на распив по-донецки

Как почувствовать войну, родину и застойную тоску

Русский репортер
Они мне не нравятся. О крушении родительских надежд Они мне не нравятся. О крушении родительских надежд

Поздние и любимые дети вдруг перестают радовать отца, который воспитывал их

СНОБ
100 изобретений, которые изменили мир: часть 1 100 изобретений, которые изменили мир: часть 1

Список изобретений, которые сыграли важную роль в становлении человечества

Популярная механика
Поворотный момент Поворотный момент

Как «Формула-1» изменится в 2021 году

Forbes
«Дорога пролетела как один миг». Чем известен министр Евгений Дитрих «Дорога пролетела как один миг». Чем известен министр Евгений Дитрих

Несколько интересных фактов о министре транспорта Евгении Дитрихе

РБК
5 советов, как быть отцом ребенка во время новогодних праздников 5 советов, как быть отцом ребенка во время новогодних праздников

Тонкости воспитания, которые следует учесть отцу на зимних каникулах

Maxim
Художник, придумавший человечков, которых ты видишь на всех знаках и указателях Художник, придумавший человечков, которых ты видишь на всех знаках и указателях

Впервые фирменные пиктограммы Отто Эйчера появились на Олимпиаде в Мюнхене

Maxim
Отбор денег у 90% занятых: почему освобождение малоимущих от уплаты НДФЛ — плохая идея Отбор денег у 90% занятых: почему освобождение малоимущих от уплаты НДФЛ — плохая идея

Власти обсуждают, как справиться с падением реальных доходов россиян

Forbes
Письмо к съезду: хотел, как лучше Письмо к съезду: хотел, как лучше

Ленин предлагал некоторые меры для предупреждения раскола в партии

Дилетант
Открыть в приложении