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

Жизнь растений. Автобиография девушки, влюбленной в науку Жизнь растений. Автобиография девушки, влюбленной в науку

Отрывок из книги «Девушка из лаборатории: История о деревьях, науке и любви»

Forbes
Оживаем после Нового года: функциональная тренировка для восстановления Оживаем после Нового года: функциональная тренировка для восстановления

Как прийти в себя после праздников?

Cosmopolitan
Аномальные нейтрино из глубин космоса: физики недоумевают Аномальные нейтрино из глубин космоса: физики недоумевают

Физики развернули целую кампанию по поиску этих неуловимых частиц

Популярная механика
Друзья человека: владельцы собак меньше страдают от одиночества Друзья человека: владельцы собак меньше страдают от одиночества

То, что «собачникам» давно известно, снова становится темой научных исследований

Psychologies
«Дорогие штучки» с Тиной Канделаки: пять самых дорогих картин из коллекции миллиардера Петра Авена «Дорогие штучки» с Тиной Канделаки: пять самых дорогих картин из коллекции миллиардера Петра Авена

Тина Канделаки — о любви банкира Петра Авена к русскому искусству

Forbes
История любви Элизабет Тейлор и Ричарда Бартона: пылкая страсть и громкий развод История любви Элизабет Тейлор и Ричарда Бартона: пылкая страсть и громкий развод

Историю Элизабет Тейлор и Ричарда Бартона часто называют романом века

Cosmopolitan
5 ошибок родителей 5 ошибок родителей

Помогая ребенку с выбором профессии, мы порой перегибаем палку

Лиза
Банк для миллионеров выходит в массы: зачем Goldman Sachs меняет свой подход к бизнесу Банк для миллионеров выходит в массы: зачем Goldman Sachs меняет свой подход к бизнесу

Банк Goldman Sachs решил повернуться лицом к широкому кругу клиентов

Forbes
Приземлить большого человека. Можем ли мы остановить порывы властителей к великим переустройствам Приземлить большого человека. Можем ли мы остановить порывы властителей к великим переустройствам

Нет ли шанса хотя бы попытаться вернуть возможность приземлять больших людей?

СНОБ
Общая картина Общая картина

Иногда коллекционирование показывает ту же окупаемость, что и голубые фишки

Robb Report
С кем лучше воровать, болеть и тонуть? С кем лучше воровать, болеть и тонуть?

Кто больше достоин доверия – мужчины или женщины?

Maxim
5 главных навыков для карьерного успеха в 2020-х 5 главных навыков для карьерного успеха в 2020-х

Преуспеть в карьере в наступившем десятилетии помогут пять ключевых навыков

Forbes
Костры амбиций Костры амбиций

У нашего поколения появился новый главный враг — эмоциональное выгорание

GQ
О чем говорит картошка и другие безумства CES 2020 О чем говорит картошка и другие безумства CES 2020

О крупнейшей международной выставке электроники Consumer Electronics Show 2020

Популярная механика
Служить бы рад! Служить бы рад!

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

Собака.ru
Как устроены современные наручные часы: репетир, турбийон, вечный календарь и другие навороты Как устроены современные наручные часы: репетир, турбийон, вечный календарь и другие навороты

Отправляясь в часовой салон, прихвати с собой нашу шпаргалку

Maxim
Продлили на сезон Продлили на сезон

Сериалы сегодня смотрят даже дизайнеры. О своей симпатии они заявляют с подиума

Vogue
Большая десятка Большая десятка

Список мест в африканской глуши, где водятся лучшие трофеи для вашего инстаграма

Tatler
Как посмотреть все драйверы в Windows 10 без установки сторонних приложений Как посмотреть все драйверы в Windows 10 без установки сторонних приложений

Управлять драйверами в Windows 10 можно с помощью лишь одной команды

CHIP
Закопанные миллиарды: как дороги превращаются в пожирателей бюджетов Закопанные миллиарды: как дороги превращаются в пожирателей бюджетов

Когда не нужно строить новые дороги?

Forbes
Почему миллионы людей помешались на «Безымянной игре про гуся» Почему миллионы людей помешались на «Безымянной игре про гуся»

Разработанная четырьмя молодыми людьми игра вдруг прогремела на весь мир

GQ
Что делать, если у вас с партнером разные графики сна Что делать, если у вас с партнером разные графики сна

Как быть, если вы «жаворонок», а ваш партнер — «сова», или наоборот?

Psychologies
Рыжебородый против Льва Рыжебородый против Льва

XII век — период расцвета рыцарства, грандиозных походов и великолепных турниров

Дилетант
Молоко для 30-летних: как за 3 млн рублей создали бренд, который покорил «Магнит», Metro и «Аэрофлот» Молоко для 30-летних: как за 3 млн рублей создали бренд, который покорил «Магнит», Metro и «Аэрофлот»

Продукция комбината присутствует на полках федеральных ретейлеров

Forbes
Ассорти для героя Ассорти для героя

Большой шоколадный квест по Бельгии

Вокруг света
Несчастливы вместе. Почему новое поколение отказывается радоваться Несчастливы вместе. Почему новое поколение отказывается радоваться

Современные дети и подростки все чаще испытывают фрустрацию

СНОБ
Каршеринг, такси и беспилотники: 10 главных трендов автомобильного рынка в новой декаде Каршеринг, такси и беспилотники: 10 главных трендов автомобильного рынка в новой декаде

Что ждёт нас на автомобильном рынке в ближайшем будущем?

Forbes
5 мифов о детоксе 5 мифов о детоксе

С задачами популярных детокс-диет организм может справиться самостоятельно

Домашний Очаг
Крепкий орешек Крепкий орешек

Юлия Снигирь о злых комментариях и о том, как не бояться остаться одной

Cosmopolitan
Бон аппетит! Бон аппетит!

Без чего не может обойтись современная кухня

Лиза
Открыть в приложении