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

Черная дыра извергает потоки вещества со сверхсветовой скоростью Черная дыра извергает потоки вещества со сверхсветовой скоростью

Ученые не сломали физику, а нашли пример сверхсветого движения

Популярная механика
«Успешный глава региона не может не быть политиком» «Успешный глава региона не может не быть политиком»

Последнюю волну российских губернаторов принято называть «молодыми технократами»

Эксперт
Можно ли стирать кроссовки в машинке и еще 5 вопросов про одежду — ищем ответы Можно ли стирать кроссовки в машинке и еще 5 вопросов про одежду — ищем ответы

Разгадываем главные "головоломки", связанные с одеждой

Cosmopolitan
Как брендам работать с поколением Z Как брендам работать с поколением Z

Поколение Z сейчас становится все более активным потребителем

Esquire
«Наш дом в огне-2»: о чем Грета Тунберг рассказала в Давосе «Наш дом в огне-2»: о чем Грета Тунберг рассказала в Давосе

Активистка Грета Тунберг обвинила политическую элиту в даче пустых обещаний

Forbes
Бизнес уже платит за будущее планеты Бизнес уже платит за будущее планеты

Вся современная экономическая система находится под угрозой

Эксперт
Как завод «Степан Разин» превратился в технопарк St. Razin Как завод «Степан Разин» превратился в технопарк St. Razin

Как экс-завод превращается в технопарк с баром, коворкингом и сыроварней

Собака.ru
«Конец культуры бонусов»: Bloomberg рассказал, как роботы лишили финансистов Уолл-стрит доходов «Конец культуры бонусов»: Bloomberg рассказал, как роботы лишили финансистов Уолл-стрит доходов

Культура выплаты крупных бонусов финансистам с Уолл-стрит умирает

Forbes
Как оригинально поздравить с днем рождения — лучшие идеи Как оригинально поздравить с днем рождения — лучшие идеи

Лучшие идеи для незабываемого праздника

Cosmopolitan
Правительство цифровизации Правительство цифровизации

Будет ли в госполитике место живому человеку

Русский репортер
Четыре шага, которые сближают нас с партнером Четыре шага, которые сближают нас с партнером

Нет гарантии, что отношения никогда не омрачатся ссорами и непониманием

Psychologies
Юрий Гоголицин Юрий Гоголицин

Искусствовед, который организовал первую экспозицию Огюста Родена в СССР

Собака.ru
8 красивых и странных подземных городов 8 красивых и странных подземных городов

Подземные города мира, открытые для посещения

Maxim
Что мы знаем о внеземных жителях 130 лет спустя? Что мы знаем о внеземных жителях 130 лет спустя?

Как мечтали в прошлом о жизни на других планетах, и как о ней рассуждают сейчас?

Наука и жизнь
Как подсадить миллениалов на чипсы с солью и заработать 10 млн рублей за полгода. Бизнес-план «Пакета картошки» Как подсадить миллениалов на чипсы с солью и заработать 10 млн рублей за полгода. Бизнес-план «Пакета картошки»

«Пакет картошки» пытается переломить стереотип о чипсах как о вредном джанк-фуде

Forbes

Возможно, твои мотивы недостаточно сильны - и нужно найти другие

Cosmopolitan
Лукизм, эйджизм и газлайтинг: простые примеры от психолога Лукизм, эйджизм и газлайтинг: простые примеры от психолога

Какие именно действия скрываются за такими сложными терминами

Cosmopolitan
Статус: «В отношениях» Статус: «В отношениях»

Как правильно написать об отношениях на своей страничке?

Лиза
Папу гложет Папу гложет

Проблема татлеровских отцов и детей в 2020‑м — передача состояний

Tatler
Новый Volkswagen Touareg. Немного суррогатный, но крайне успешный Новый Volkswagen Touareg. Немного суррогатный, но крайне успешный

VW Touareg третьего поколения – это комфорт, управляемость и безопасность

4x4 Club
Обрести крылья и себя Обрести крылья и себя

Что мы открываем в себе, отрываясь от земли?

Psychologies
«Мы ждем перемен»: что стоит за нашим желанием чего-то иного «Мы ждем перемен»: что стоит за нашим желанием чего-то иного

Иногда хочется круто изменить жизнь: развестись, сбежать из родного города

Psychologies
В стране оленьей В стране оленьей

Финская Лапландия – сказочный, волшебный край

Psychologies
8 лучших молодых футболистов России 8 лучших молодых футболистов России

Кто из нашей молодежи может пополнить состав сборной в ближайшее время

GQ
9 животных-шпионов 9 животных-шпионов

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

Maxim
Нефтяной картель делает рынок Нефтяной картель делает рынок

Почему интересах России оставаться в соглашении ОПЕК+?

Эксперт
Чем опасны массовые вымирания Чем опасны массовые вымирания

Последствия массовых вымираний непредсказуемы

Популярная механика
5 книг о древних государствах и цивилизациях 5 книг о древних государствах и цивилизациях

История – самый лучший учитель, у которого самые плохие ученики

Популярная механика
Какую снасть выбрать для удачной подледной рыбалки Какую снасть выбрать для удачной подледной рыбалки

Рыбалка — это то увлечение, которое можно назвать спортом и удовольствием

CHIP
От скальпеля до киберножа: как изменилось лечение рака печени и поджелудочной железы в России за 30 лет. Рассказывают хирурги-онкологи из государственного онкоцентра и частной клиники От скальпеля до киберножа: как изменилось лечение рака печени и поджелудочной железы в России за 30 лет. Рассказывают хирурги-онкологи из государственного онкоцентра и частной клиники

Хирурги-онкологи рассказывают о раке печени и поджелудочной железы

СНОБ
Открыть в приложении