Mikrobiomas išties pasižymi kur kas didesne įvairove nei bet kuri kita mūsų žinoma kūno dalis. Mūsų ląstelės turi nuo 20 tūkst. iki 25 tūkst. genų, o kūnuose gyvenantys mikrobai jų turi 500 kartų daugiau. Dėl tokio genetinio turto ir greitos evoliucijos mikrobai yra tikri biochemijos virtuozai, galintys prisitaikyti prie visų įmanomų iššūkių.

Mikrobai padeda mums skaidyti maistą ir išlaisvina jo mitybines medžiagas, kurios kitaip mums būtų nepasiekiamos. Jie pagamina vitaminų ir mineralų, kurių negalime gauti su maistu, jie suskaido toksinus ir pavojingas chemines medžiagas, saugo mus nuo ligų nukonkuruodami pavojingesnius mikrobus arba juos iškart sunaikina savo antimikrobinėmis medžiagomis. Jie gamina medžiagas, kurios nulemia mūsų kvapą.

Gyvenimas su mikrobais mums tapo toks įprastas, kad patikime jiems pačių netikėčiausių savo gyvenimo aspektų rūpestį. Tai mikrobai nulemia, kokie bus mūsų kūnai. Jie atpalaiduoja tam tikras specialias molekules ir siunčia signalus, nuo kurių priklauso mūsų organų augimas. Jie moko mūsų imuninę sistemą atskirti draugą nuo priešo, veikia mūsų nervų sistemos vystymąsi ir, gali būti, jog net daro įtaką mūsų elgesiui. Mikrobų įtaka mums daug ką lemia ir yra labai plati. Nė viena mūsų kūno vietelė nelieka jų nepaliesta. Jei ignoruosime juos, tai reikš, jog žiūrime į savo gyvenimus tik pro rakto skylutę.

Mūsų sąjungos su mikrobais ne kartą keitė gyvūnų evoliucijos kryptį ir transformavo mus supantį pasaulį. Paprasčiau bus suvokti, kokia svarbi ši partnerystė, pabandžius įsivaizduoti, kas nutiktų, jei jos staiga neliktų.

Įsivaizduokite, kad visi planetoje egzistuojantys mikrobai staiga pradingtų. Viena vertus, galėtume užmiršti apie visas infekcines ligas, o daugybė vabzdžių kenkėjų nebesugebėtų išgyventi. Tačiau čia geros naujienos ir baigiasi. Žolėdžiai žinduoliai, tokie kaip karvės, avys, antilopės ir elniai mirtų badu, nes jie visiškai priklauso nuo jų žarnyne gyvenančių mikrobų, kurie suskaido tvirtas jų ėdamų augalų skaidulas. Afrikos pievose besiganančios kaimenės žolėdžių išnyktų. Išnyktų ir termitai, kurie taip pat priklauso nuo jiems virškinti padedančių mikrobų, tas pats nutiktų ir didesniems už juos gyvūnams, kurie maitinasi termitais ar kuriems termitų sulipdyti „namai“ teikia pastogę.

Amarai, cikados ir kiti augalų sultimis mintantys vabzdžiai pražūtų be bakterijų, kurios papildo jų racioną trūkstamomis maisto medžiagomis. Giliai vandenynuose daugybė kirmėlių, moliuskų ir kitų gyvūnų iš bakterijų gauna visą jiems reikalingą energiją. Taigi nelikus mikrobų jie taip pat žūtų, ir šito tamsaus gilaus pasaulio mitybos tinklai subyrėtų. Ne tokiuose giliuose vandenyse situacija būtų šiek tiek geresnė.

Koralai, kurie priklauso nuo mikroskopinių dumblių ir stebėtinai daugybės bakterijų rūšių, nusilptų, taptų lengvai pažeidžiami. Dideli jų rifai išbluktų ir suirtų, o nuo jų priklausoma gyvybė taip pat nukentėtų. Keista, bet žmonėms sektųsi kur kas geriau. Kitaip nei kitiems gyvūnams, kuriems sterili aplinka reikštų greitą mirtį, lengvai galėtume be mikrobų išsiversti dar ilgas savaites, mėnesius ir net metus.

Taip, laikui bėgant mūsų sveikata galbūt ir imtų prastėti, tačiau tada mus jau būtų užgriuvusios kur kas didesnės bėdos. Sparčiai kauptųsi įvairios atliekos, nes už puvimą juk atsakingi taip pat mikrobai. Kartu su kitais žolėdžiais išnyktų ir mūsų galvijai, ir mūsų pasėliai. Nelikus mikrobų, kurie augalus aprūpina azotu, Žemė išgyventų katastrofišką žaliosios masės praradimą. (Noriu nuoširdžiai atsiprašyti botanikos entuziastų, kad ši knyga nukreipta tik į gyvūnus.)

„Prognozuojame, kad vos per vienerius metus ar panašiai įvyktų visiška sistemos griūtis, kurią pirmiausia sukeltų katastrofiškai sunykusi mitybos grandinė, – rašė mikrobiologai Jackas Gilbertas ir Joshas Neufeldas, mintyse atlikę šį eksperimentą. – Dauguma gyvų organizmų rūšių Žemėje imtų nykti, jų populiacijos smarkiai sumažėtų lyginant su tomis rūšimis, kurios išgyventų.“

Taigi, mikrobai yra svarbūs, nors mes juos seniai ignoruojame, nuo seno bijome ir net nekenčiame. Atėjo metas įvertinti jų teikiamą naudą, nes kitaip mūsų pačių biologijos suvokimas bus labai skurdus. Šitoje knygoje noriu parodyti, kokia iš tikrųjų yra gyvūnų karalystė, ir kokia įdomi ji tampa, kai į ją žvelgi kaip į pasaulį, kurio pagrindas yra partnerystės, nes būtent tokia ji ir yra. Tai dar viena gamtos istorijos versija, tik kur kas gilesnė nei mums jau pažįstama ir aprašyta garsiausių praeities gamtos tyrinėtojų.

Pažvelgus į gyvūnų karalystę iš mikrobų pozicijos, puikiai pažįstamos mūsų gyvenimo sritys įgauna stulbinamai naują formą. Kai hiena trinasi savo kvapų liaukomis į žolę, ji mikrobais užrašo savo autobiografiją, kurią gali perskaityti kitos hienos. Kai surikata žindo savo jauniklius, šitų mažylių žarnyne ji sukuria ištisus naujus mikrobų pasaulius. Kai šarvuotis šliurpia skruzdėles, jis taip pamaitina trilijonus savo mikrobų, kurie mainais aprūpina jį energija.

Kai langūras ar žmogus suserga, jų organizmo problemos tampa panašios į tas, kurias patiria dumblių priaugęs ežeras arba piktžolėmis apaugusi pieva – sutrinka visų šių ekosistemų pusiausvyra. Mes nuolat esame veikiami jėgų, kurios nuo mūsų nepriklauso, nors iš tiesų yra mūsų viduje – tų trilijonų padarų, kurie su mumis kaip ir nesusiję, bet yra mūsų dalis. Kvapas, sveikata, virškinimas, vystymasis ir daugybė kitų dalykų, kurie tarsi priklauso tik nuo paties individo, iš tiesų yra šeimininko ir jo mikrobų sudėtingų derybų rezultatas.

Viskas pasikeitė XXI a. pirmame dešimtmetyje, kai mokslininkai atliko nuo viso žmogaus kūno surinktų mėginių sekvenavimus. Jeffas Gordonas, tikras šios srities pionierius, su kuriuo geriau susipažinsime kitame skyriuje, įrodė, kad mūsų mikrobai kontroliuoja kūno riebalų atsargas ir yra atsakingi už naujų kraujagyslių kūrimą, ir kad apkūnių žmonių žarnyno mikrobai skiriasi nuo lieknųjų. Pats Relmanas pradėjo kalbėti apie mikrobiotą kaip apie „būtiną organą“. Tokie mikrobiologai novatoriai sudomino daugybę įvairių biologijos šakų mokslininkus, patraukė populiariosios žiniasklaidos dėmesį bei gavo milijonų dolerių finansavimą dideliems tarptautiniams projektams. Ištisus šimtmečius žmogaus mikrobiomas glaudėsi biologijos mokslo pakraščiuose ir domino tik tikrus maištininkus bei antidogmatikus. Dabar jis tapo svarbia biologijos mokslo dalimi. Mikrobiomo istorija – pavyzdys, kaip mokslo idėjos apie kūną gali iš mokslo periferijos persikelti į patį jo centrą.

Lengviausias būdas patikrinti, ar gyvūno vystymuisi būtini mikrobai, – pašalinti visus jo mikrobus. Kai kurie gyvūnai dėl to tiesiog žūsta: dengės karštligę pernešantys uodai Aedes aegypti sugeba užaugti iki lervos stadijos, bet toliau nebesivysto. Kiti gyvūnai sterilumą toleruoja geriau. Mažasis kalmaras tik netenka gebėjimo švytėti, o tai galbūt ir nėra labai aktualu McFall- Ngai laboratorijoje, tačiau esant laukinėms sąlygoms toks neužsimaskavęs gyvūnas tampa lengvu plėšrūnų grobiu. Mokslininkai yra išauginę beveik visų populiariausių laboratorinių gyvūnų bemikrobes, arba sterilias versijas, tarp kurių yra ir zebrinės danijos, musės bei pelės. Šie gyvūnai be mikrobų taip pat išgyveno, bet smarkiai pasikeitė.

„Sterilus gyvūnas paprastai yra išties apgailėtinas padaras, kuriam vos ne kas žingsnį reikia dirbtinio pakaitalo vietoj mikrobų, kurių jis neteko, – rašė Theodoras Rosebury. – Toks gyvūnas – tarsi vaikas, kurį reikia laikyti po stiklu, kad jis būtų visiškai apsaugotas nuo išorinio pasaulio pavojų.“

Kodėl? Kodėl gyvūnai už savo vystymosi dalį padarė atsakingas kitas rūšis? Kodėl visko neatliko savarankiškai?

„Manau, tai neišvengiama, – sako Johnas Rawlsas, kuris taip pat nemažai dirbo su steriliomis pelėmis ir kalmarais. „Mikrobai – būtina gyvūnų gyvenimo dalis. Jų neįmanoma atsikratyti.“ Nepamirškime, kad gyvūnai atsirado pasaulyje, kuriame mikrobai jau egzistavo milijonus metų. Mikrobai buvo šios planetos valdovai gerokai prieš tai, kai joje atsiradome mes. O kai mes pagaliau atsiradome, žinoma,suradome būdų, kaip bendrauti su mikrobais. Absurdas būtų to nedaryti – tai būtų tas pats, kaip ir persikėlus į naują miestą gyventi užsirišus akis, užsikišus ausis ir užsiklijavus burną.

Be to, mikrobai buvo ne šiaip neišvengiami – jie buvo naudingi. Jais maitinosi pirmieji atsiradę gyvūnai. Bakterijos nuo pat pradžių tapo vertinga užuomina gyvūnams, kur galima rasti maisto, kur yra gyventi palanki temperatūra, ir kur tinkamas gyventi žemės paviršius. Sekdami šiomis užuominomis pirmieji Žemės gyvūnai gavo daug vertingos informacijos apie aplink juos esantį pasaulį. Ir kaip sužinosime vėliau, yra daug iki šių dienų išlikusių šio senojo bendradarbiavimo niuansų.

Iš jūsų perspektyvos žvelgiant, rinkdamiesi iš meniu maisto patiekalus jūs matote tik vieną esminį skirtumą – geras ar prastas tas maistas. Bet jūsų žarnyno bakterijoms pasirinkimas kur kas svarbesnis. Skirtingi mikrobai geriau jaučiasi maitinami skirtingu maistu. Kai kurie mikrobai yra neprilygstami augalų skaidulų virškintojai. Kiti ištroškę riebaus maisto. Rinkdamiesi maistą taip pat renkatės, kurias bakterijas pamaitinsite ir kurios įgaus pranašumą prieš savo koleges. Visgi bakterijoms nereikia kantriai laukti jūsų sprendimo. Kaip jau žinome, bakterijos turi savo būdų įsilaužti į mūsų nervų sistemą. Galbūt, jei bakterijos gali išskirti dopaminą, cheminę medžiagą, kuri veikia mūsų malonumo ir pasitenkinimo centrus smegenyse, kai valgome tuos produktus, kurių joms reikia, jos gali mus išmokinti ir įpratinti rinktis vieną ar kitą maistą? Taigi, kiek įtakos jos turi mums renkantis patiekalus?

Gimdami jūs paveldėjote pusę savo genų iš motinos ir pusę iš tėvo. Tai jūsų turtas. Ši paveldėta DNR informacija liks su jumis visą gyvenimą – nieko nebus pridėta ar atimta. Jūs negalite turėti mano genų, o aš negalėčiau perimti jūsų. Tačiau pabandykite įsivaizduoti visai kitokį pasaulį, kuriame draugai ir kolegos gali vos panorėję keistis genais. Tarkim, jūsų viršininkas turi geną, kuris padaro jį atsparų įvairiems virusams, jūs laisvai galite pasiskolinti jį. Jei jūsų vaikas turi geną, kuris didina riziką susirgti kokia nors liga, galite jį pakeisti kažkuriuo sveikesniu savo genu. Jei tolimi giminaičiai turi geną, kuris padeda jiems lengviau virškinti tam tikrą maistą, jūs jį taip pat galite pasiimti. Tokiame pasaulyje genai nebūtų tik paveldimi ir perduodami vertikaliai iš vienos kartos į kitą, o egzistuotų galimybė juos perduoti horizontaliai iš vieno individo kitam.

Būtent tokiame pasaulyje ir gyvena bakterijos. Jos gali keistis DNR taip pat lengvai, kaip mes telefonų numeriais, pinigais ar idėjomis. Kartais bakterija prisėlina prie kitos bakterijos ir sukuria fizinį kontaktą, per kurį galima perduoti ir paimti DNR: tai jų lytinių santykių atmaina. Jos taip pat gali pasiimti DNR iš aplinkos, pavyzdžiui, iš žuvusių ir jau irstančių šalia esančių bakterijų. Bakterijos netgi gali pasikliauti virusais, kad šie padėtų pernešti genus iš vienos ląstelės į kitą. DNR taip laisvai cirkuliuoja tarp bakterijų, jog kiekvienos tipinės bakterijos genomas yra kimšte prikimštas jų kolegių genų. Dėl to net ir artimi vienas kitam bakterijų kamienai gali turėti esminių genetinių skirtumų.

Mokslininkės Silver vizija – sukurti bakteriją, kuri galėtų nustatyti šeimininko organizme atsiradusią problemą ir ją pašalinti. Įsivaizduokite E. coli kamieną, kuris pajutęs salmonelių išskiriamas molekules išskirtų būtent šitam mikrobui naikinti tinkamų antibiotikų. Tokiu atveju, bakterija atliktų ne vien reporterio darbą, bet būtų lyg parko prižiūrėtojas. Patruliuodama žarnyne ji galėtų apsaugoti nuo apsinuodijimo maistu. Bakterija būtų neutrali, jei nebūtų grėsmės, ir veiktų tada, jei pasirodytų Salmonella bakterijų. Tokių E. coli bakterijų būtų galima duoti išgerti neturtingų šalių vaikams, kuriems gresia viduriavimo ligos. Galima būtų duoti ir kareiviams, paskirtiems į misijas tolimuose kraštuose. Galima būtų padalinti bendruomenėms, kuriose siaučia epidemijos.

Komentarai ()