Мiкроби гарнi та не дуже. Здоров’я i виживання у свiтi бактерiй
Джессика Снайдер Сакс

Ми звикли, що з мiкробами слiд боротися. А якщо насправдi вони – вашi захисники? Ця книжка переверне уявлення людства про мiкроби й гiгiену. Наводячи цiкавi факти з наукових дослiджень, Джессiка Снайдер Сакс розповiдае, якi мiкроби е гарними, а якi не дуже, звiдки вони беруться i як потрапляють до нашого тiла; чи дiйсно вони сприяють появi хвороб, або, навпаки, можуть iх подолати; як позбутися мiкробiв i чи варто взагалi це робити.

Джессiка Снайдер Сакс

Мiкроби гарнi та не дуже. Здоров’я i виживання у свiтi бактерiй

© Jessica Snyder Sachs, 2007

© Hemiro Ltd, видання украiнською мовою, 2018

© Книжковий Клуб «Клуб Сiмейного Дозвiлля», переклад та художне оформлення, 2018

* * *

Книжка присвячуеться пам’ятi Рiкi Ланнеттi (1982–2003)

Сiм ключових термiнiв та понять Короткий довiдник про мiкробiв

Антибiотик. У цiй книжцi я використовую термiн «антибiотик» як загальну назву для всiх препаратiв, що вбивають бактерiй. Прискiпливi в таких речах люди використали б слово «бактерицид» для синтетичних антибактерiальних препаратiв i «антибiотик» для протимiкробних засобiв, що iх виробляють живi органiзми, такi як грибки плiсняви та грунтовi бактерii.

Археi. Подiбнi до бактерiй органiзми, що вiдкололися вiд справжнiх бактерiй на початку еволюцii життя на Землi. Найбiльш вiдомi тим, що здатнi витримувати екстремальнi температури та виробляти метан. Жодна з них не вiдома як збудник хвороби, але деякi мають собi домiвку в нашому ротi та кишечнику. Для простоти розумiння, коли я говорю про бактерii як групу, то включаю туди й архей.

Бактерii. Предмет цiеi книжки: простi одноклiтиннi органiзми, що не мають ядра та зв’язаних оболонкою клiтинних структур. Такий тип клiтини також називають прокарiотичним, щоб вiдрiзняти його вiд бiльших та чiткiше роздiлених на окремi комiрки еукарiотичних клiтин у так званих вищих форм життя.

Вiрус. Інфекцiйна частинка, що складаеться з генетичного матерiалу (ДНК або РНК), вмiщеного в бiлкову оболонку. Формально не живi, вiруси можуть спричиняти хворобу, коли iх поглинають клiтини, а iхнiй генетичний матерiал переспрямовуе цi клiтини на виробництво нових вiрусiв. Бактерiофаги – це вiруси, що iнфiкують бактерii, а тому в цiй книжцi iм вiдведено важливу роль.

Мiкроби. Загальний термiн для iнфекцiйних мiкроорганiзмiв та вiрусiв.

Мiкроорганiзми. Мiкроскопiчнi органiзми – група, до якоi входять прокарiотичнi бактерii, а також еукарiотичнi паразити, такi як грибки (збудники молочницi, лишаю тощо) i протисти (збудники малярii, лямблiозу тощо). Деякi вченi вiдносять до цiеi групи й вiруси, але я – нi, бо вiруси не е органiзмами в сенсi живого.

Мiкрофлора. Це не крихiтнi квiточки, а мiкроорганiзми, що мешкають у людському тiлi. У нашiй мiкрофлорi домiнують бактерii, але ця категорiя охоплюе також численних мiкроскопiчних грибкiв. Протисти хоча й не входять до складу здоровоi мiкрофлори, але часто оселяються в нас як паразити.

Пролог. Хороша вiйна пiшла не так

Історiя Рiкi

Крижаного дня 6 грудня 2003 року Тереза Ланнеттi прослизнула на вiдкриту трибуну для вболiвальникiв команди-господаря стадiону «Персон» у розташованому серед лiсу студентському мiстечку Вiльямспорт, штат Пенсильванiя. Як i всi навколо неi, вона прийшла повболiвати за «Воiнiв» Лайкомiнзького коледжу в чвертьфiналi iхнього дивiзiону Нацiональноi асоцiацii студентського спорту (НАСС) проти «Орлiв» Брiджвотера. Але цього разу Тереза не шукала в натовпi iнших батькiв, з якими вже встигла потоваришувати за попереднi три роки. Вона розумiла, що мало хто очiкував зустрiти ii там, а дехто й мiг почуватися вiд цього нiяково.

Минулоi ночi у вiддiленнi реанiмацii мiсцевоi окружноi лiкарнi Тереза стиснула в обiймах сусiда ii сина по кiмнатi в коледжi Шона Геннiгара, говорячи йому, що наступного дня вiн неодмiнно принесе командi тачдаун за Рiкi. Уранцi ж Тереза зрозумiла, що мае бути у Вiльямспортi й з головою зануритись у знайомi звуки гри. Вона дивилась, як товаришi Рiкi по командi вибiгають iз роздягальнi, бачила стиснутi зуби та кулаки його найкращих друзiв, аж раптом помiтила номер 19, виведений чорним у них на руках, рукавах та штанинах. Ось привiтати команду пiдхопилися з мiсць чирлiдерки – знов дев’ятнадцятки, виклеенi нерiвними смужками пластиру на спинах iхнiх курточок та зображенi синiм гримом на пухкеньких щiчках з розводами вiд слiз. Очi ж самоi Терези залишались сухими, допоки вона не подивилася через поле i не побачила ще один номер 19, десь iз п’ять метрiв заввишки, проритий лопатою на заснiженому схилi пагорба за трибуною гостей. А поки вона дивилась, автор напису вiдклав лопату й упав на спину, додаючи до свого твору одного iдеального снiгового янгола, а потiм i другого – двi зiрки над номером ii сина. Мабуть, вони означали два рекорди команди, якi встановив Рiкi Ланнеттi того сезону: шiсть прийомiв пасу за одну гру та сiмдесят за в

сь сезон. І тут над головами глядачiв почали розходитися хмари – вперше на тому тижнi.

Перша снiгова буря зими налетiла попереднього вiвторка, запорошивши поле, якраз коли «Воiни» завершували денне тренування. Прогноз обiцяв складнi погоднi умови на весь тиждень, але не змiг заглушити загального хвилювання в кампусi через близькi чвертьфiнали дивiзiону, з високими очiкуваннями, що цього сезону Лайкомiнг нарештi пройде до пiвфiналiв, чого йому не вдавалося зробити попереднi шiсть рокiв. Того ранку Рiкi й почав кашляти, а ближче до кiнця пронизливо холодного тренування хвиля нудоти взагалi змусила його пропустити останнi розiграшi м’яча. Коли Тереза зателефонувала йому з Фiладельфii наступного дня, Рiкi вiдразу ж ii урвав: «Мамо, я не можу зараз говорити. Щось менi недобре, – сказав вiн. – Це минеться. Зазвичай такi речi за добу проходять. Але зараз мене, схоже, виверне, вибач».

Тереза сказала собi, що Рiкi, мабуть, правий – до вихiдних з ним усе буде гаразд. Як завжди, вона з нетерпiнням чекала можливостi подивитись, як грае ii син, i навiть була готова проiхати задля цього майже 300 км вiд ii затишного кварталу на пiвнiчному сходi Фiладельфii до Вiльямспорта, головного студентського осередку штату Пенсильванiя, де Рiкi вже вiдучився половину останнього курсу за спецiальнiстю «Кримiнальне право». Хоча шлюб Терези з батьком Рiкi й розпався ще 1991 року, заняття iхнього сина спортом, особливо футболом, об’еднували родину та спiльних друзiв навколо розкладiв тренувань, iгор та святкування перемог. У початковiй школi Рiкi мав репутацiю «потужного малюка»: завжди серед найменших на полi, але найважчий для перехоплення, весь час вислизае. Іншi дiти його вiку нiяк не могли зрозумiти, як хлопцевi, що ледь дiстае iм до плеча, вдаеться так сильно бити чи злiтати в повiтря, немов нiзвiдки, щоб спiймати м’яч. До того часу як Рiкi перейшов у середню школу, Тереза вже частiше аплодувала, нiж стискалася вiд страху, коли ii син витримував поштовхи, що мали би звалити з нiг когось удвiчi бiльшого. Вона навiть, побурчавши, прийняла те, що витягти його з гри просто неможливо, навiть коли вiн травмований. Протягом чотирьох рокiв гри за Лайкомiнг вiн пропустив лише один матч, та й то через сильний вивих гомiлки, який, за його словами, минувся вже за тиждень.

Але днi, що потроху наближали чвертьфiнальну гру команди, змусили Терезу захвилюватися. Коли вона зателефонувала Рiкi знову в четвер, його все ще нудило й вивертало. «Це не можна так лишити! – наполягала вона. – Ти мусиш звернутися по допомогу». Вона подзвонила головному тренеровi Френку Нею, який пообiцяв показати Рiкi своiй дружинi, сiмейнiй лiкарцi, аби виключити щось серйознiше за грип, що косив студентiв починаючи зi святкування Дня подяки. Того ж дня Стейсi Ней послухала легенi Рiкi. Звук у них був чистий. Вона помiряла йому температуру – трохи пiдвищена. Враховуючи, що основними симптоми в нього були нудота, втомлюванiсть та болiснiсть у тiлi, усi ознаки вказували на грип. Лiкарка пояснила, що антибiотики тут не допоможуть, бо вбивають бактерii, а не вiруси.

На ранок п’ятницi по всiй Пенсильванii ще падав снiг, а в Рiкi почали болiти ноги. Його сусiди по кiмнатi Шон Геннiгар та Браян Коннерс пiдсовували йому спортивнi напоi та воду, думаючи, що в Рiкi просто зневоднення органiзму вiд блювоти. Увечерi Тереза виiхала до нього з Фiладельфii, але через снiг рухалася дуже повiльно. Вона не подолала ще й половини шляху до Вiльямспорта, коли о 21:30 Рiкi зателефонував iй на мобiльний i сказав, що хоче спати й побачиться з нею вранцi. Але заснути в Рiкi нiяк не виходило. Причому щоразу, перевертаючись у лiжку з боку на бiк, вiн мимоволi стогнав. «Якщо я звiдси не заберуся, вам, хлопцi, геть не вдасться виспатися перед грою», – сказав вiн своiм сусiдам по кiмнатi о четвертiй ранку. Вiн подзвонив мамi й попросив забрати його до неi в готель.

Спочатку Рiкi навiдрiз вiдмовлявся iхати з Терезою до лiкарнi. Але коли вона почула, що вiн задихаеться, то наполягла. О 7:20 вона буквально затягла його у дверi вiддiлення невiдкладноi допомоги, i тут Рiкi почав блювати кров’ю. Не минуло й п’яти хвилин, як кiлька лiкарiв та медсестер вставили хлопцю в нiздрi трубки подачi кисню й почали внутрiшньовенне вливання рiдини через крапельницю в його лiву руку. Вони взяли в нього кров для лабораторних аналiзiв i пiдключили його до кардiомонiтора.

Черговий реанiматолог вiдзначив у Рiкi прискорений пульс, низький тиск, задишку й трохи пiдвищену температуру тiла. «Болить геть усе, – сказав йому Рiкi, коли лiкар спитав про бiль у грудях чи животi. – І я втомився, сильно втомився». Легенi Рiкi й далi звучали чисто. Нiс та горло мали нормальний вигляд. Лiкар спитав, коли вiн востанне мочився. «Десь у четвер, здаеться», – вiдповiв Рiкi. Тереза побачила тривогу на обличчi лiкаря, який негайно послав по катетер. Щойно медсестра його ввела, пiд’еднаний до нього балон Фолi наповнився каламутною буруватою сечею. У хлопця вiдмовляли нирки.

Хоча симптоми Рiкi все ще вказували на якесь вiрус

е захворювання – хай навiть дуже тяжке, – реанiматолог вирiшив, що не можна дозволити собi ще добу чекати на гемокультуру, щоб виключити бактерiальну iнфекцiю. Вiн додав до рiдини, яка вливалася в руку Рiкi, два сильнi антибiотики: цефепiм та ванкомiцин. Тереза тим часом додзвонилася до батька Рiкi, що iхав до Вiльямспорта на вечiрнiй матч, i скерувала його до лiкарнi. Коли Рiк-старший прибув незадовго до 11:00, вiн був просто приголомшений виглядом сина, оплутаного трубками й проводами, з губами та носом, поцяткованими плямами пiдсохлоi кровi.

Що ж до Лайкомiнзького коледжу, то там у цей час представники НАСС ходили туди-сюди по занесеному снiгом трав’яному покриттю, тупочучи ногами по товстому шару криги, що скував центр поля. О 10:00 вони оголосили про рiшення перенести гру на недiлю через ризик травмування гравцiв. Найближчi товаришi Рiкi по командi прийшли до лiкарнi, де, на iхнiй подив, з вiддiлення невiдкладноi допомоги iх провели до реанiмацii. Рiкi, здавалося, покращало. Роздратований постiйною увагою лiкарiв, вiн просив, щоб у нього з носа вийняли вже кисневу трубку i сказали, коли вiн зможе пiти додому. «Я чув, що гру перенесли, – сказав вiн Шону. – Це ж чудово. Можливо, я ще зможу зiграти».

Але пiсля першого дня Рiкi знепритомнiв, а тривожнi сигнали апарата вказали на те, що рiвень кисню в його кровi впав небезпечно низько. Медсестра вигнала футболiстiв з палати, а лiкарi ввели в горло Рiкi трубку, щоб апарат штучноi вентиляцii мiг узяти на себе роботу легень, що теж почали вiдмовляти. Ехокардiограма показала, що серце так само слабне, а тому викликали гелiкоптер, щоб перевезти Рiкi до Медичного центру Темпльського унiверситету Фiладельфii, де його можна було би пiдключити до кардiостимулятора. Фахiвець iз iнфекцiйних хвороб прописав йому додатковi антибiотики як захист вiд будь-яких можливих бактерiальних iнфекцiй. Щось руйнувало органи Рiкi, але що саме i де воно чаiлося в його тiлi, залишалося, на лихо, незрозумiлим. А потiм надiйшли гiршi новини: пiлот гелiкоптера з лiкарнi Темпльського унiверситету прийняв рiшення, що летiти в безпросвiтну хуртовину надто небезпечно.

О 17:36 серце Рiкi зупинилося. Сорок хвилин медсестри та лiкарi проводили серцево-легеневу реанiмацiю, чекаючи на прибуття кардiохiрурга. Приблизно о 18:30 хiрург пiд’еднав артерii Рiкi до апарата штучного кровообiгу, що проганяв його тiлом шiстнадцять одиниць насиченоi киснем кровi. Проте годиною пiзнiше серце Рiкi так i не забилось, очi застигли й розширилися. Хiрург вийшов з операцiйноi, щоб поговорити з батьками хлопця. О 19:36 вiн вiд’еднав Рiкi вiд апарата. Тереза попросила медсестер допомогти iй обмити тiло сина та перевезти його назад до палати. Вона хотiла, щоб хлопцi – котрi тепер схлипували в коридорi – побачили свого друга ще раз, перш нiж пiдуть. Вона зрозумiла, що вчинила правильно, коли батько Рiкi вказав на усмiшку на обличчi сина, а пiвзахисник Тiм Шмiдт додав: «Чорти б мене взяли, якщо вiн не так само шкiрився, коли нас розiгрував».

А через кiлька хвилин батьки Рiкi дiзналися iм’я його вбивцi. Гемокультура, яку лiкарi замовили того ранку, повернулася з позитивною пробою на метицилiн-резистентний золотистий стафiлокок (МРЗС) – мiкроб, що може не звертати увагу на антибiотики не лише з родини метицилiнiв, але й на чимало iнших. Ще гiрше, цей конкретний штам МРЗС – сьогоднi вiдомий фахiвцям як USA300 – переносив також гени цiлоi низки токсинiв, i деякi з них запустили смертельну внутрiшню бурю, так званий септичний шок, характерними симптомами якого е рiзке падiння кров’яного тиску, масове зсiдання кровi та вiдмова внутрiшнiх органiв.

Наступного ранку пiсля смертi Рiкi футбольну роздягальню Лайкомiнга наповнювала важка тиша, навiть коли команда почала збиратися перед виходом на гру. Декiлька виснажених гравцiв провели в лiкарнi всю нiч. Але всi погодилися, що Рiкi б «геть здурiв», якби вони не зiграли. Спустошеного батька Рiкi друг родини вiдвiз додому, а Тереза зайняла мiсце на трибунi. Гра почалася нерiвно, оскiльки «Воiнам» нiяк не вдавалися розiграшi, напрацьованi пiд iхнього зiркового ресивера. На початку першоi чвертi квотербек Фiл Манн, трохи повагавшись пiд час наради гравцiв, скомандував: «Схема праворуч». Цей розiграш завжди був розрахований на Рiкi, який стрiлою проносився через половину поля супротивника. Цього разу це мав бути Шон, iз вiдчайдушним ривком з-за тринадцятиярдовоi лiнii. Коли Шон розвернувся, пущений Манном м’яч важко гупнувся йому в руки, i вiн бульдозером промчав останнi три ярди до тачдауну. Того дня це стане единим успiхом Лайкомiнга в його невдалiй спробi пройти у пiвфiнал. Але в ту мить, сидячи високо на трибунi, Тереза спiймала себе на тому, що кричить разом iз юрбою, труситься й плаче, коли на полi Шон Геннiгар високо здiйняв футбольний м’яч у сине тепер небо.

Історiя Денiела

Семирiчний Денiел намагаеться на це не зважати. Але дуже лячно, коли однокласники похваляються, що вони «дiстануть його» своiми сендвiчами з арахiсовим маслом. «Мене це просто жахае, –

каже його мати Енн, радiопродюсерка з Нью-Йорка. – Як вони взагалi можуть вважати це смiшним?» Вона згадуе той листопадовий вечiр п’ять рокiв тому, коли ледь не втратила свого гарненького хлопчика з ямочками на щiчках. Усе починалося безневинно. Енн тодi тiльки вийшла на тротуар перед ii мангеттенським офiсом i витягла мобiльний телефон, аби сказати нянi, що трохи затримуеться. Няня ж повiдомила, що Денiела щойно вивернуло пiсля того, як вiн з’iв сендвiч iз мигдалевим маслом. «Що ж, таке бувае, – заспокоiла ii Енн. – Просто нагляньте за ним». Через п’ятнадцять хвилин Енн перетелефонувала з Пенсильванського вокзалу i почула, що в Денiела пронос. Коли ж вона подзвонила втрете з потяга на виiздi з Нью-Йорка, хлопчиковi було важко дихати. «Я даю йому його аерозоль вiд астми», – сказала няня. «Викликайте швидку. Негайно», – наполягла Енн.

Коли матiр нарештi побачила сина, вiн лежав на каталцi, що виiжджала зi швидкоi в iхнiй мiсцевiй лiкарнi Нью-Джерсi, а його обличчя вкривали великi червонi плями. По приiздi лiкарi знайшли хлопчика в станi анафiлактичного шоку, з розпухлим горлом, що перекрило дихання, i тиском, який стрiмко падав до нуля. Вони полегшили його стан iн’екцiями сильного стимулятора епiнефрину та протизапального стероiду. Отодi батьки Денiела й дiзналися, що в нього цiла низка небезпечних для життя харчових алергiй – i найтяжча на арахiс, слiди якого, ймовiрно, мiстилися в з’iденому ним мигдалевому маслi.

«Сьогоднi я розумiю, що на алергii вiн почав страждати задовго до того, як ми це усвiдомили», – каже Енн. Коли Денiелу було лише два мiсяцi, у нього з’явилася сильна екзема – алергiйний стан шкiри, вiд якого його щiчки стали рожевими й лускатими, а внутрiшня поверхня лiктiв та колiн – роз’ятреною й кровоточивою. Невдовзi пiсля першого дня народження в Денiела почалася астма, ще один стан, часто зумовлюваний алергiею, у цьому випадку на респiраторнi алергени, такi як пиловi клiщi та лупа. У районi другого дня народження в його випорожненнях почала з’являтися свiжа кров. Спочатку ii було не дуже багато, i педiатр сказав Енн, що можна не хвилюватись. У дiтей часто бувае, що трохи кровить iз маленькоi трiщинки чи роз’ятреноi ранки всерединi прямоi кишки.

Але в наступнi три роки в Денiела не лише на повну силу проявились алергii, почавши загрожувати його життю, але й кровотечi погiршали настiльки, що траплялося понад двадцять кривавих випорожнень на день iз жахливими спазмами. Колоноскопiя показала вiдкритi ранки по всiй довжинi товстого кишечника хлопчика. Вiн мав виразковий колiт – запальний розлад, за якого iмунна система помилково сприймае iжу чи бактерii, що е звичайними мешканцями кишечника, як загарбникiв, яких слiд рiшуче атакувати. На початку другого класу Денiел провiв три тижнi в лiкарнi на сильних протизапальних засобах i поiхав додому з приписом довготривалого приймання сульфанiламiдних препаратiв для запобiгання рецидивним запаленням. Однак не минуло й року, як у нього з’явилася характерна висипка, що вказувала на розвиток алергii на цi лiки. Восени 2006-го його колiт повернувся, створивши ризик прориву товстого кишечника – такоi ж смертельноi небезпеки, як i розрив апендикса.

«Жоднiй дитинi не побажала би пройти через таке, – каже Енн. – Ми вiдчайдушно намагалися зрозумiти, як захистити його i при цьому дати йому змогу жити нормальним життям». Матерi, наприклад, довелося приймати рiшення, чи дозволити Денiелу обiдати в шкiльнiй iдальнi, адже його алергiя була настiльки тяжкою, що контакт навiть iз крихтою арахiсу мiг призвести до анафiлаксii. Було знайдено компромiс: син сидiтиме в кiнцi обiднього столу бiля найкращого друга, мати якого знае, що не можна давати йому з собою арахiсового масла чи чогось iншого з перелiку заборонених для Денiела продуктiв.

Денiел був не один такий. «Загалом у його класi п’ятеро дiтей, що носять iз собою EpiPen», – каже Енн, маючи на увазi вже заповненi рецептурнi шприцi, якi мiстять достатньо епiнефрину, щоб спинити небезпечну для життя алергiйну реакцiю. Денiел нiколи не виходить iз дому без двох таких, припнутих до його зап’ястка спецiальним ремiнцем. Шкiльна медсестра каже, що екзема, астма та респiраторнi алергii Денiела серед його однокласникiв поширенi ще бiльше. Загалом, за ii оцiнками, той чи iнший тип серйозного алергiйного розладу мають близько 40 % учнiв. «Ми вже не говоримо про незначне чхання в сезон сiнноi лихоманки, – каже вона. – Це хворi дiти. Багато кому не можна навiть виходити надвiр на перерву чи екскурсiю». Пiсля тридцяти рокiв роботи медсестрою вона також приголомшена зростанням останнiм часом в учнiв запальних кишкових розладiв – i не лише виразкового колiту Денiела, але й ще бiльш поширеноi хвороби Крона та синдрому подразненого кишечника, яких вона в дiтей нiколи ранiше не спостерiгала.

Помста мiкробiв?

На перший погляд може здатися, що iсторii Рiкi та Денiела мають мiж собою мало спiльного. В однiй iшлося про смертоносну, стiйку до лiкарських засобiв iнфекцiю, а в iншiй – про трiйку небезпечних для життя зап

льних розладiв. Однак обидвi, схоже, походять iз нашоi сучасноi вiйни з мiкробами. За п’ятдесят рокiв вiдтодi, як антибiотики увiйшли в широкий ужиток, ми виробили рiзноманiтнi рiвнi стiйкостi до лiкарських засобiв у всiх вiдомих видiв хвороботворних бактерiй. Почасти ми зробили це знищенням без розбору мiкробiв, що в нормi мешкають у нашому тiлi, пiд час кожного лiкування iнфекцii, викликаноi якимось випадковим зайдою. Ми також давно вже напихаемо антибiотиками наших свiйських тварин, не лише щоб вилiкувати iхнi iнфекцii, але й щоб прискорити iхне зростання для швидшого та вигiднiшого продажу. І тепер деякi з iхнiх високорезистентних бактерiй потрапляють до наших органiзмiв просто з обiдньоi тарiлки.

У процесi цього ми вичерпали ефективнiсть понад сотнi рiзних антибiотикiв, зробивши резистентнiсть повсякденним викликом сучасноi медицини, вiд лiкування дитячих вушних iнфекцiй до геть нестримних штамiв туберкульозу. Подiбно до вбивцi Рiкi, штаму стафiлококу USA300, що сьогоднi циркулюе по всiй Пiвнiчнiй Америцi, деякi з цих супермiкробiв поеднують резистентнiсть до багатьох препаратiв з надзвичайною смертоноснiстю.

Водночас iмунологи та iншi медичнi спецiалiсти впевненi, що нинiшня безпрецедентна епiдемiя запальних хвороб походить iз другого фронту в нашiй довготривалiй вiйнi з мiкробами – покращення санiтарних умов: вiд осучаснення каналiзацiйних систем та хлорування води до використання холодильникiв та правил обробки iжi. До початку ХIX столiття цих розладiв майже не iснувало, а сьогоднi серед них – рiзного роду алергii та алергiйна астма (що виникають, коли нашi iмуннi клiтини реагують на нешкiдливi речовини в iжi та довкiллi), а також запальнi кишковi хвороби, як у Денiела. Також у розвиненому свiтi спостерiгаеться рiзке збiльшення поширеностi десяткiв автоiмунних хвороб, таких як цукровий дiабет 1 типу, вовчак, розсiяний склероз та ревматоiдний артрит, кожна з яких виникае, коли iмунна система помилково руйнуе здоровi тканини. Цiкаво, що всi цi запальнi розлади лишаються рiдкiсними в районах, де люди все ще живуть у тiсному контактi з землею, п’ють нефiльтровану воду та iдять мiнiмально оброблену iжу примiтивного зберiгання.

А як щодо деяких бактерiй, що дуже кориснi для нас? Пiсля столiття зосередження виключно на хвороботворних мiкробах медичнi дослiдники тiльки починають iх вивчати. Це екологи вже давно зрозумiли, що сама наша атмосфера та колообiг поживних речовин залежать вiд безперервноi дiяльностi бактерiального царства. Як висловилася еволюцiйний мiкробiолог Лiнн Маргулiс, «без мiкробiв наша планета була би схожою на Мiсяць». А от реальнiсть, що бактерii домiнують також i на теренах людського тiла, якщо судити за кiлькiсним показником, сприймаеться гiрше. Цi крихiтнi одноклiтиннi органiзми, що килимом вкривають нашу шкiру та вистеляють травнi й верхнi дихальнi шляхи, кiлькiсно переважають нашi (хоча й бiльшi за розмiром) людськi клiтини в десять разiв. І це дуже добре, бо резидентна мiкрофлора тiла утворюе свого роду захисну оболонку, що завжди була найкращим захистом вiд iнфекцiйних хвороб. Крiм того, пiд час своеi еволюцii iмунна система людей звикла толерантно ставитися до цiлого моря здебiльшого нешкiдливих бактерiй, що протiкае через нашi тiла з iжею, водою та повiтрям. Вiдсутнiсть iхнього постiйного заспокiйливого дотику, схоже, приводить iмунну систему в стан пiдвищеноi бойовоi готовностi з кепською звичкою стрiляти по всiх навколо.

Однак нiхто не тужить за тими днями до появи антибiотикiв, коли лiкарi мало що могли зробити для своiх пацiентiв iз гарячкою, крiм як почекати й подивитися, чи переживуть вони нiч. Так само жодна розважлива людина не запропонуе нам промiняти сучасне покращення санiтарних умов на епiдемii холери, дизентерii, черевного тифу та бубонноi чуми, що з появою цивiлiзацii десь так п’ять тисяч рокiв тому почали косити кожного десятого. Натомiсть науковцi дедалi бiльше погоджуються, що лише через розумiння симбiотичних аспектiв наших довготривалих вiдносин iз мiкробами можна знайти надiйнi рiшення проблеми iнфекцiйних хвороб i водночас виправити дисбаланси, що породили сучасну епiдемiю алергiй, автоiмунних розладiв та iнших запальних хвороб.

Зрозумiло, що прямi атаки на бактерiальне царство не мають особливого сенсу, якщо врахувати, як швидко цi органiзми здатнi еволюцiонувати в обхiд будь-якоi бiохiмiчноi зброi, яку ми на них кидаемо. Тому замiсть гонитви озброень, у якiй нам нiколи не виграти, багато вчених сьогоднi шукають кращi пiдходи до цiеi проблеми, а саме:

• навчання лiкарiв обирати правильну «снайперську кулю» антибiотика, а не популярний «великий калiбр», що зазвичай разом iз поганими знищують i захиснi бактерii тiла;

• дослiдження нових шляхiв розробки лiкарських засобiв, нацiлене на послаблення згубного впливу мiкробiв на органiзм без розвитку в них резистентностi;

• вивчення, чому двое людей можуть стати носiями тих самих хвороботворних мiкробiв, а захворiе з них лише один. В епоху, коли ми здатнi порiвнювати геноми людей мiж собою,

iснуе потенцiал використати це розумiння для розвитку засобiв терапii, що залишатимуть мiкроорганiзм на мiсцi, однак лiкуватимуть пацiента;

• дослухання до задушевних бiохiмiчних розмов, що вiдбуваються мiж резидентними мiкробами органiзму i його людськими клiтинами, у спробi глибше зрозумiти, чому органiзм, повний правильних мiкробiв, – дуже здоровий.

Ми вже навiть почали одомашнювати наших проблемних мiкробiв, майже як нашi предки колись перетворили вовкiв на тварин, що охороняють iхнiх овець, а не вбивають. І такий футуристичний пiдхiд уже принiс деякi першi успiхи: «пробiотичний» назальний спрей, насичений корисними бактерiями, що допомагають запобiгти хронiчним вушним iнфекцiям у дiтей; отриманий методами бiоiнженерii штам ротових бактерiй, що запобiгае карiесу, а не спричиняе його; так звана вакцина з багна, що, схоже, полегшуе цiлу низку хронiчних запальних розладiв i перемикае iмунну систему на боротьбу з раком. Деякi вченi навiть мрiють про «пробiотичнi» мийнi засоби – аби кожен очисник, дезiнфектант чи освiжувач повiтря виготовлявся з власноi запатентованоi сумiшi захисних та корисних для здоров’я мiкробiв.

Але наразi ми стоiмо на роздорiжжi. Пропозицii щодо мирного спiвiснування з мiкроорганiзмами можуть звучати наiвно перед лицем вiдчайдушноi потреби в нових антибiотиках для протидii дедалi бiльшiй загрозi смертоносних резистентних iнфекцiй. Крiм того, нове поколiння мисливцiв на мiкробiв почало використовувати генетичний аналiз, або вiдбитки ДНК, для вишукування в органiзмi iнфекцiй, про якi ми ранiше навiть не здогадувалися. Їхне твердження – що прихованi iнфекцii лежать в основi таких звичних хвороб, як артрит, серцево-судиннi хвороби та хвороба Альцгеймера, – насправдi може виявитися слушним, принаймнi почасти. Небезпека полягае в тому, що вiдкриття таких iнфекцiй може стати причиною заклику до зброi, пiсля чого почнеться iсторичне збiльшення використання антибiотикiв, перш нiж ми застосуемо тяжкi уроки нашоi першоi Столiтньоi вiйни з мiкробами.

Ось тому я й хочу розповiсти вам про нашу спiльну еволюцiю з бактерiями, без яких неможливо уявити наше життя, про докорiнну змiну наших стосункiв з iхнiм родом та можливiсть усе ж досягти тривалого здоров’я й виживання в тому, що завжди було – i, без сумнiвiв, завжди буде – свiтом мiкробiв.

Частина. I. Вiйна з мiкробами

Настав 1910-й, i то був рiк Пола Ерлiха. Одного дня того року вiн прибув на науковий конгрес у Кенiгсберзi, де зiрвав оплески. Вони були такими шаленими й довгими, що, здавалося, Ерлiху так i не дадуть виступити. Розповiв же вiн про те, як нарештi було знайдено цей чудодiйнiй засiб.

    Пол де Крюiф. Мисливцi на мiкробiв (1926)

Вiд мiазмiв до мiкробiв

Як це бувае з науковими генiями, веронця Джироламо Фракасторо важко було збити з намiченого шляху. Якщо якась медична теорiя не вiдповiдала його полiтичним поглядам або iнтересам його покровителiв, цей славетний лiкар епохи Вiдродження вмiв не просто логiчно ii обгрунтувати, але й зробити це латинським гекзаметром. Клiнiцист за необхiднiстю, поет i науковець за покликанням, вiн справедливо пишався своiм поетичним трактатом «Syphilis sive morbus gallicus» («Сифiлiс, французька хвороба»), виданим з великим успiхом у 1530 роцi. Хоча бiльша частина Європи звинувачувала Колумба та його iспанських морякiв у завезеннi «iспанськоi вiспи» з Нового Свiту, назва епiчноi поеми Фракасторо зручним чином переклала провину на тодiшнiх ворогiв окупантiв Верони Габсбургiв (до речi, зв’язаних з Іспанiею шлюбами). Навiть вигадана Фракасторо назва цiеi хвороби походила вiд полiтичноi еквiлiбристики. У свою поему вiн уплiв байку про пастуха Сифiлiса, мешканця Атлантиди, який одразу ж вилiкувався ковтком гваяку, що вважався лiкувальною смолою дерева з Нового Свiту, кору якого Габсбурги якраз iмпортували у великiй кiлькостi.

Але найважливiшим було те, що термiнологiя хвороби в поемi намiтила поворот у захiднiй медицинi, наставила ii на курс вiдкритоi вiйни зi свiтом мiкробiв. Фракасторо був першим, хто висловив словами iдею, що мiкроби – невидимi оку заразнi елементи – iснують у якiйсь матерiальнiй формi. Вiн писав:

І, як скорботи множаться в Природi,
Змiшалось Сiм’я зле i розмаiте,
На темних грудях Ночi вiдiгрiте, –
І в Лонi Долi зрiв жахливий Плiд
Вiки й Вiки, доки прийшов у свiт.

Використання Фракасторо слова «с?м’я» вiдображувало новi погляди невеликоi кiлькостi його сучасникiв. Цi просвiтленi люди почали кидати виклик гiппократiвському свiтогляду попереднього тисячолiття, за яким усi хвороби походять вiд розбалансування в органiзмi чотирьох «сокiв» – кровi, жовчi, чорноi жовчi та слизу.

Слiд визнати, що прототипнi мiкроби, зображенi в поезii Фракасторо, були далекi вiд тих мiкроорганiзмiв, якi ми знаемо сьогоднi. Вiн використовував термiни «с?м’я» та «мiкроби», посилаючись на елементи, схожi бiльше на атоми, нiж на органiзми, такi як спiралеподiбна бактерiя сифiлiсу Treponema pallidum, що в той час прокладала собi шлях генiталiями европейцiв в

д папського двору до шотландського високогiр’я. Фракасторо також приписував роль «потужного чинника» розташуванню планет, що начебто скерувало це невидиме сiм’я з «Моря i Сушi в Повiтря», де воно одночасно iнфiкувало всю планету, – це пояснювало, чому Колумб та його моряки заразилися в Новому Свiтi приблизно в той самий час, коли ця хвороба виникла в Старому.

Звичайно, iдея заразностi – тобто передачi хвороби вiд людини до людини – не була новою для Європи часiв Ренесансу. У мiстах почали вводити карантин для жертв чуми, хоч i з невеликим успiхом, ще столiттям ранiше. Лiкарi ж Єгипту, Індii та Китаю боролися з беззаперечною iнфекцiйнiстю вiрусного захворювання вiспи щонайменше за 3700 рокiв до нашоi ери. Насправдi всi першi цивiлiзацii свiту знали про заразнiсть, бо живило ii саме збiльшення скупченостi людей iз розвитком цивiлiзацiй.

Упродовж мiльйонiв рокiв, коли люди та iхнi предки жили як мисливцi-збирачi, iхнi популяцii залишалися надто малими, щоб дозволити смертоноснiй iнфекцii тривати довго або поширитися далеко, перш нiж усiх повбивати чи надiлити всiх, хто вижив, iмунiтетом – що в будь-якому випадку вело до зникнення заразних органiзмiв. Винятками були лише мiкроби, що використовували людей як вторинних господарiв, мешкаючи переважно в тваринах, таких як комахи (яким вони не шкодили). Можливо, найдавнiшим та найсмертоноснiшим iз них е малярiйний паразит, мiкроб iз родини найпростiших, що переноситься комарами.

Коли племена Homo sapiens уперше рушили на пiвнiч вiд Африки приблизно 35 тисяч рокiв тому, вони переважно позбулися своiх тропiчних паразитiв i насолоджувалися тривалим перiодом мiцного здоров’я. Наскельнi малюнки доiсторичних мандрiвникiв у Європi не мiстять жодного натяку на епiдемiю, як i легенди найдавнiших народiв Нового Свiту. Це, звiсно, не говорить про те, що мисливцi-збирачi вели просто-таки iдилiчне iснування. Голод i рани не сприяли довгому й спокiйному життю, але це життя все ж було здебiльшого вiльним вiд iнфекцiйних хвороб.

Поява постiйних поселень принесла з собою стабiльнiсть щорiчних врожаiв та свiйськоi худоби, а також безпеку мiцних стiн. Однак мiнусами стали скупченiсть людей i забруднення води. З розвитком цивiлiзацii «дисциплiнованi» мiкроби втратили свое ледь не монопольне становище в людському органiзмi, i з’явився новий мiкробний стиль життя – хвороботворнiсть стала вигiдною, адже смертоноснi бактерii могли розраховувати, що кашель та видiлення тих, хто помирае, забруднять повiтря й воду, спiльнi для тисяч людей у безпосереднiй близькостi.

За пiдрахунками епiдемiологiв, для тривалого iснування тiеi чи iншоi iнфекцiйноi хвороби потрiбна популяцiя приблизно в пiвмiльйона людей: цього достатньо, аби хвороботворний мiкроб мiг весь час перестрибувати вiд одного господаря до iншого, випереджаючи смерть або повне одужання. Не випадково, що перша письмова згадка про «пошесть» датуеться часом iснування першоi цивiлiзацii, яка досягла цiеi межi, – шумерськоi, вервечки з понад десятка торговельних мiстечок у дельтi рiчок Тигр i Євфрат, що сьогоднi на пiвденному сходi Іраку. Вiдомий уже чотири тисячi рокiв епос про Гiльгамеша передае оповiдь про спустошення Землi демоном чуми Ером – шумерську версiю iсторii про всесвiтнiй потоп, але кращу, бо Ер залишав хоч трохи живих для вiдновлення популяцii.

Подiбно до людей у бiльшостi давнiх культур, шумери приписували появу рiзних пошестей злим богам та демонам. Тому й лiкування полягало в спробах задобрити небеса. Але з розвитком перших медичних практик увага перейшла з пошуку причин хвороби на пошук засобiв полегшення симптомiв. Наприклад, гiппократiвська традицiя покладалася на оцiнку дисбалансiв внутрiшнiх енергiй пацiента (на якi вказували лихоманка, утворення гною та iншi симптоми), а потiм повернення людини до «рiвноваги» шляхом кровопускання, прочистки кишечника або пропотiння. При цьому на причини конкретного дисбалансу (забагато жовчi, недостатньо кровi тощо) нiхто особливо не зважав, бо лiкування було для всiх однаковим.

Можливо, сифiлiс i став тим потужним поштовхом, що переконав европейцiв шукати цiлком матерiальну, хоч i невидиму причину iнфекцii. Сьогоднi може бути важко оцiнити розмах бiд, завданих сифiлiсом у XVI столiттi, бо за багато вiкiв спiльноi еволюцii людини i мiкроба ця хвороба стала значно менш небезпечною. У наш час лише в одного з дев’яти людей, iнфiкованих бактерiею сифiлiсу, виникають достатньо очевиднi симптоми для направлення його чи ii до лiкаря. Як це контрастуе з вiдкритими ранами, нестерпним болем, слiпотою, безумством та смертю, так часто зображуваними в лiтературi та мистецтвi епохи Вiдродження.

Величезна популярнiсть «Сифiлiсу», що й досi залишаеться найвiдомiшою медичною поемою у свiтi, принесла Фракасторо неабияку славу й тривале покровительство, дозволивши йому вiдiйти як вiд полiтики, так i вiд лiкарськоi практики. Здобувши цю свободу, вiн створив менш поетичний, але значно важливiший для науки трактат «Про контагiй, контагiознi хвороби й лiкування», виданий у 1546 роцi.

Там вiн виклав революцiйнi тези своеi вдосконаленоi мiкробноi теорii хвороб:

• iнфекцiйнi хвороби завжди поширюються через невидиме заразне сiм’я – seminaria contagionis;

• вони роблять це трьома шляхами: contactu afficit (безпосереднього контакту), fomite afficit (контакту з зараженими предметами) та distans fit («на вiдстанi», наприклад через повiтря);

• мiкроби мають спецiалiзацii: лихоманки не всi однаковi, та й мiкроб, що викликае сифiлiс одного року, не може зробити коло й викликати проказу наступного;

• рiзнi хвороби реагують на рiзнi лiки, серед яких i методи прямоi атаки – «випалювання» мiкробiв з органiзму пацiента. У випадку сифiлiсу, наприклад, Фракасторо згадуе ртуть (жорстокий засiб, як виявилося, бо вiн руйнуе не лише чутливого збудника сифiлiсу, але й велику кiлькiсть клiтин головного мозку людини).

Упродовж близько чотирьох столiть запропонована Фракасторо категорiя «зараження на вiдстанi» пов’язуватиметься з розмитим поняттям мiазмiв – «отруйних вiтрiв». Зокрема, вiра в мiазми мiцно закрiпилася в головах людей пiд час палюче спекотного лiта 1665 року, коли свое обличчя Лондону показала «чорна смерть» (бубонна чума). Щоб запобiгти рознесенню цих смертоносних «вiтрiв», мiстяни забивали гвiздками дверi тих, кого вона уразила, а проходячи повз, притискали до носа маленькi бутоньерки з квiтами, сильний аромат яких мав розiгнати отруйнi випари.

Справжнi ж носii зарази – щури та iхнi супутники блохи – масово плодилися серед побутових вiдходiв, якi бiднi робiтники вивалювали просто з вiкон, не маючи кращого варiанта. До кiнця лiта померло понад тридцять одна тисяча осiб (15 % населення Лондона), а король зi своiм двором та бiльшiсть тих, хто мав для цього кошти, повтiкали з мiста. Семюел Пiпс, секретар короля з вiйськово-морських справ, описав у своему щоденнику спустошення, що царювало навколо напередоднi його власного вiд’iзду, так: «Але як мало людей я бачу зараз, та й тi ледь ходять, немов уже залишили цей свiт».

Попри цi жахливi обставини, той самий рiк принiс iз собою видання першоi з багатьох наукових книжок, написаних «натурфiлософами» Лондонського королiвського товариства. Роберт Гук наповнив свою «Мiкрографiю» малюнками фантастичних структур, якi побачив пiд своiми збiльшувальними лiнзами: фасеток ока мухи, вошi, що вчепилася в людську волосину, окремих «клiтин» (термiн, вигаданий Гуком) на зрiзi корку.

Анi чума, анi вiйна з Англiею не змогли завадити потраплянню примiрникiв «Мiкрографii» до Нiдерландiв, де нею захопився торговець тканинами Антонi ван Левенгук. Вiн настiльки надихнувся цiею роботою, що навчився сам шлiфувати лiнзи й сконструював перший iз сотень мiкроскопiв, за допомогою яких згодом вiдкрив свiт мiкроскопiчних органiзмiв. Одними з перших вiдкриттiв Левенгука стали гiганти свiту мiкробiв: одноклiтиннi водоростi та найпростiшi, що вiльно плавали в болотах неподалiк його будинку. Однак за ефектом нiщо не могло дорiвнятися до вiдкриття Левенгука 1683 року, коли вiн спрямував своi дедалi потужнiшi мiкроскопи на самого себе. У листi, датованому 17 вересня, вiн описав той неспокiйний зоопарк, який виявив у сумiшi власного зубного нальоту та слини, додавши малюнок, що сьогоднi вважаеться просто-таки культовим у мiкробiологii:

Вiдтодi я майже завжди бачив, на свiй превеликий подив, що в згаданому матерiалi iснуе багато дуже дрiбних живих тваринок, що рухаються надзвичайно активно. Найбiльшi з них мали форму, як на рис. A. Вони рухались дуже потужно й швидко, пронизуючи воду (або слину), немов щука в рiчцi. Цих було майже завжди небагато… Другий рiзновид мав форму, як на рис. B. Цi весь час крутилися дзигою, рухаючись курсом на кшталт зображеного мiж точками C i D; iх було значно бiльше. Для третього рiзновиду я не змiг дiбрати жодного рисунка, бо вони то здавалися видовженими, то раптом ставали iдеально круглими. Цi були настiльки дрiбнi, що виглядали не бiльшими, нiж на рис. E: однак при цьому просувалися вперед так моторно i вкупi, що можна було уявити iх великим роем комарiв чи мух, що кружляють одне навколо одного. Цi останнi здалися менi настiльки численними, немов iх було кiлька тисяч у краплi води або слини, не бiльшiй за пiщинку.

Однак анi Левенгук, анi його шановнi лондонськi кореспонденти не вважали вiдкритих ним фантастичних «тваринок» хоч трохи шкiдливими, i здебiльшого вони такими й не були. Достатнiм свiдченням цього здавалися власне чудове здоров’я й бадьорiсть немолодого вже голландця. У нього навiть зуби не повипадали. Ба бiльше, сама iдея, що такi тендiтнi створiння здатнi комусь зашкодити, була би пiднята на глум. Адже, за спостереженнями самого Левенгука, навiть ковточок гарячоi кави чи винного оцту мiг змусити тваринок на поверхнi його зубiв «одразу ж попадати мертвими». Тому впродовж наступного столiття мiкробiологiя залишатиметься маргiнальною наукою – цiкавою лише натуралiстам, що мусили описувати й називати мешканцiв цього багатого нового царства живоi природи.

Друге народження мiкробноi теорii

Кiнец

XVIII столiття принiс вiдкриття перших у Європi пологових вiддiлень та будинкiв – велике досягнення у сферi охорони здоров’я, покликане служити як багатим, так i бiдним. Однак тi часи позначенi й особливо високою смертнiстю вiд пiсляпологовоi гарячки, що ширилася новими популярними закладами, вбиваючи тисячi людей. І не дивно, бо лiкарi й акушерки постiйно переходили вiд хворих до здорових породiль, засовуючи зараженi руки й iнструменти у вологi й роз’ятренi пологовi шляхи та матки. Але iдею про те, що медики можуть поширювати iнфекцiю, подiляли дуже небагато людей, тодi як багато хто на неi не зважав. Якщо розiбратися, це суперечливе уявлення пiзнiше знищить чимало кар’ер.

Першою стала кар’ера шотландського хiрурга Александра Гордона. У своему «Трактатi про абердинську епiдемiю пiсляпологовоi гарячки» 1795 року вiн писав:

Я маю незаперечнi докази, що причиною цiеi хвороби стало якесь специфiчне зараження (iнфекцiя)… [бо] ця хвороба оволодiвала лише тими жiнками, у яких проводили огляд чи приймали пологи лiкарi або яких доглядали медсестри, що перед тим мали справу з пацiентками, ураженими цiею хворобою.

Гордон також вiдзначив схожiсть мiж бiлуватою речовиною, помiченою в матках жiнок, якi померли вiд пiсляпологовоi гарячки, та вагiнальними видiленнями при бешисi чи ранових iнфекцiях. Вiн указував на те, що «якщо пiд час розтину путридного [гнiйного] тiла хiрург подряпае палець, це мiсце загноiться». Запропоноване Гордоном лiкування пiсляпологовоi гарячки було ледь не середньовiчним: пускати пiвтори пiнти кровi в жiнок, що в багатьох випадках i так уже втратили чимало кровi пiд час дiтонародження. Але його рецепт запобiгання ii поширенню був безпомилковим:

Одiж та постiльну бiлизну пацiенток слiд або спалювати, або ретельно вичищати, а медсестри й лiкарi, що мали справу з пацiентками, ураженими пiсляпологовою гарячкою, повиннi ретельно митися й належним чином окурювати свiй одяг [сiркою], перш нiж одягати його знову.

Аналогiчнi засоби вже використовували для зупинки спалахiв кору та вiспи, що, як вважалося, виникали через мiазми, а потiм поширювалися вiд людини до людини.

Гордон став першим iз цiлого ряду лiкарiв, якi своiм наполяганням на миттi рук та стерилiзацii образили значно бiльше людей, анiж переконали. Пiвстолiття потому змусити лiкарiв визнати iнфекцiйну природу пiсляпологовоi гарячки на iншому березi Атлантики безуспiшно намагався молодий Олiвер Венделл Голмс. Знехтуваний усiма як iще один божевiльний «контагiонiст», уже через чотири роки, у 1847-му, вiн вiдмовився вiд медичноi практики, ставши викладачем Гарварду й заживши мiжнародноi слави своiм лiтературним талантом, тодi як про його медичнi надбання свiт забув.

Того ж року, як Голмс облишив медичну практику, угорський лiкар Ігнац Земмельвайс надав чiткi докази контагiонiстських теорiй Гордона та Голмса. Працюючи у всесвiтньовiдомiй вiденськiй навчальнiй лiкарнi Allgemeine Krankenhaus, Земмельвайс зумiв розвернути у зворотний бiк захмарнi показники пiсляпологового сепсису, наполягаючи, аби мiж проведенням розтинiв i допомогою жiнкам пiд час пологiв лiкарi та iнтерни мили руки щiточками з хлорним вапном (порошковим вибiлювачем). Але в процесi цей вiчно набурмосений i непривiтний угорець так ображав своiх вiденських колег натяками на iхню неохайнiсть, що вони всi виступили проти нього. Позбавлений у 1850 роцi своiх дослiдницьких привiлеiв у Вiденськiй медичний школi, Земмельвайс усе покинув i повернувся до своеi рiдноi Угорщини, де в нього почався психiчнiй розлад. Коли ж iхнього потенцiйного рятiвника замкнули в психлiкарнi, вiденськi породiллi знову почали масово помирати. За жорстокою iронiею долi, опинившись у лiкарнi, Земмельвайс так само помер вiд загального зараження кровi, найiмовiрнiше, заражений через порiз пальця, отриманий пiд час одного з останнiх розтинiв у медичнiй школi.

До того часу европейськi та американськi лiкарi здебiльшого роздiлилися на два табори: контагiонiстiв, що обстоювали мiкробнi теорii, i санiтаристiв, або гiгiенiстiв, якi стояли на iдеi мiазмiв – iз доповненням, що цi «отруйнi вiтри» виникають вiд бруду та гниття.

З боку контагiонiстiв ряд дослiдникiв помiтили в ураженiй хворобою тканинi присутнiсть мiкроскопiчних органiзмiв. Але багато хто вважав: навiть якщо бактерii й iснують у кровi й тканинах хворих, вони не викликають хвороб, а радше просто виникають – спонтанно – з мертвоi та помираючоi тканини. Навiть видатний прусський зоолог Кристiан Ернберг, який у 1847 роцi вигадав слово бактерiя (вiд грецького бактрон – «паличка»), стверджував, що «несхвально дивиться на новомодну iдею, нiби мiкроби здатнi спричиняти хвороби».

Проте окремi медичнi дослiдники не полишали пiдозр, що за iнфекцiйними хворобами все ж можуть стояти якiсь рiзновиди мiкроскопiчних форм життя. У 1770 роцi англiйський лiкар Бенджамiн Мартен писав:

Первинною й основною причиною [туберкульозу], якою однi звикли називати серйозну диспропорцiю сокiв, другi – подразливiсть солей, третi – якийсь дивн

й фермент, а четвертi – злоякiсну рiдину, цiлком може виявитися певний вид тваринок – дивовижних дрiбних живих iстот, що через свою особливу форму або невiдповiднi частини шкiдливi для нашоi природи.

Далi Мартен визнае, що його нова теорiя «безперечно, здасться дивною дуже багатьом». По сутi, такi химернi iдеi стали тодi предметом популярних жартiв, про що свiдчить написана в 1768 роцi театральна комедiя Семюела Фута «Диявол на двох палицях». У тiй п’есi диявол в особi такого собi «д-ра Пекельного», новоприбулого президента Лондонського медичного коледжу, запрошуе лiкарiв та сановникiв подивитися в його мiкроскоп на «маленьких створiнь, схожих на жовтих мушок», яких вiн вiдкрив як причину всiх хвороб. І яке д-р Пекельний пропонуе лiкування?

Я даю кожному пацiентовi двi цiлих i одну п’ятдесяту аптекарськоi мiри яець павука, що травними силами закидаються в секреторнi органи, вiддiляються там вiд iстiвного, а потiм осаджуються в кровоносну систему, де пiсля пошукiв гнiзда виходять зi стану спокою, оживають, а оживши, розпiзнають цих мушок, свою природну iжу, i негайно накидаються на них, просто викорiнюючи iх у кровi та вiдновлюючи здоров’я пацiента.

Що ж до того, як позбутися потiм павукiв, д-р Пекельний запевняе лiкарiв:

Розумiете, вони помирають самi вiд браку харчу. Тодi я вiдправляю пацiента до приморського Брайтгельмстоуна, де пара занурень у солону воду вимивае з його кровi геть усе павутиння.

Контагiонiсти залишались об’ектами глузувань навiть через столiття, коли видатний нiмецький патологоанатом Якоб Генле поставив своiм студентам з Геттiнгенського унiверситету одне завдання. «Перш нiж мiкроскопiчнi форми можна буде вважати причиною зараження, – проголосив вiн, – треба виявити iхню постiйну присутнiсть у заразному матерiалi, видiлити з нього й протестувати iхню силу [здатнiсть до зараження]».

1876 року один зi студентiв Генле, Роберт Кох, почав виконувати одну за одною вимоги свого вчителя щодо доказiв (так званi постулати), що сьогоднi пов’язуються з iменем молодшого вченого. Зокрема, Кох працював iз Bacillus anthracis (збудником сибiрськоi виразки) та Mycobacterium tuberculosis (бактерiею, що викликае туберкульоз). Вiн неодноразово продемонстрував, що може видiлити iх iз кровi або мокротиння iнфiкованих людей i тварин, виростити у своiй лабораторii, а потiм ввести здоровим лабораторним тваринам, зробивши тих хворими.

Суперник Коха в науцi, французький хiмiк Луi Пастер, тодi вже показав, що мiкроорганiзми, якi переносяться повiтрям, можуть перешкоджати належному бродiнню вина та пива, i припустив, що цi мiкроби можуть аналогiчним чином викликати «загнивання» вiдкритих ран. Ідеi Пастера так вразили англiйського хiрурга Джозефа Лiстера, що в 1865 роцi вiн почав занурювати перев’язувальнi матерiали та хiрургiчнi iнструменти в дезiнфекцiйний розчин карболовоi кислоти – i навiть лити цю iдку рiдину безпосередньо на рани. Хоча Лiстеровi й бракувало технiчних умiнь найвидатнiших хiрургiв того часу, вiн швидко здобув мiжнародну славу через безпрецедентнi рiвнi виживання його пацiентiв. За наступне десятилiття спокiйний та ввiчливий Лiстер зумiв переконати велику частину захiдноi медичноi спiльноти почати використовувати антисептичнi й асептичнi технiки.

Пастер тим часом усвiдомив: перш нiж свiт зможе прийняти iдею, що мiкроби розносять хвороби, фiзично передаючись вiд людини до людини, хтось мае розвiнчати стiйке переконання щодо спонтанного виникнення мiкробiв. Один iз викладачiв Пастера, хiмiк на пенсii Антуан Балар, допомiг йому розробити експеримент саме для цього. Пастер частково наповнив низку скляних колб бульйоном (i колби, i бульйон вiн стерилiзував нагрiванням), а потiм за допомогою пальника вигнув шийки колб у тонку криву, що дозволяла надходити всередину повiтрю, але перешкоджала доступу частинок пилу з iхнiм невидимим вантажем мiкроорганiзмiв. Зображення «пастерiвськоi» колби з лебединою шийкою стало в бiологii одним iз найвiдомiших.

Як Пастер i передбачав, бульйон залишався прозорим, доки вiн не вiдламував скляну шийку, цим дозволяючи проникати всередину мiкробам, що переносяться з пилом. Вони дуже скоро робили заражений тепер бульйон каламутним. Так Пастер водночас спростував iдею, що мiкроорганiзми можуть виникати спонтанно зi стерильного матерiалу, i продемонстрував iхню невидиму присутнiсть у повiтрi навколо нас.

Пiсля цього Пастер показав, що нагрiвання здатне вбивати хвороботворнi бактерii в харчах та водi. Його метод пастеризацii молока негайно й рiзко знижував поширення туберкульозу вiд iнфiкованих корiв та доярок. Мiкробна теорiя разом iз появою розумiння iмунноi системи прискорили також розроблення вакцин. Пастер та iншi знайшли способи послабити, або «знизити заразнiсть», мiкробiв та вiрусiв настiльки, щоб вони залишалися всерединi людини достатньо довго для породження iмунiтету, але не серйозних хвороб. Так у 1881–1882 роках Пастер розробив успiшнi вакцини проти бактерii сибiрськоi виразки та вiрусу сказу. А 1890 року проте

е Коха Емiль фон Берлiнг розробив першi антитоксини, що налаштовували iмунну систему на швидке усування токсичних хiмiчних речовин, вироблених Corynebacterium diphtheriae та Clostridium tetani, бактерiями, що стоять за дифтерiею та правцем вiдповiдно.

Першi мисливцi на мiкробiв не змогли виявити глибокi вiдмiнностi мiж надзвичайно простою «прокарiотичною» клiтиною бактерii (предметом цiеi книжки) та бiльшою й складнiшою «еукарiотичною» клiтиною мiкроскопiчних паразитiв, таких як найпростiшi (збудники малярii, лямблiозу та амебноi дизентерii) i грибки (збудники молочницi та лишаю), що поширенi значно менше. Вони також дiйшли помилкового висновку, що вiруси е iнфекцiйними мiкроорганiзмами, надто крихiтними, аби вченi могли iх побачити в найпотужнiшi зi своiх мiкроскопiв. Сьогоднi ми знаемо, що вiруси е неживими частинками загорнутих у бiлок нуклеiнових кислот (ДНК або РНК), що проникають до наших клiтин i помилково копiюються там до нудоти, живлячи новий раунд iнфекцii. Але цi вiдмiнностi не мали великого значення з точки зору запобiгання iнфекцiям шляхом стерилiзацii, що не лише вбивае мiкробiв, але й руйнуе хiмiчнi властивостi вiрусiв. Вакцини виявились однаково ефективними проти живих органiзмiв та вiрусiв, бо вони працюють, приводячи в бойову готовнiсть iмунну систему, аби та була на сторожi контрольних бiлкiв чи iнших хiмiчних маркерiв, пов’язаних iз мiкробами, вiрусами чи будь-якими iншими потенцiйно небезпечними речовинами, на кшталт дифтерiйного токсину.

Санiтаристи

За iронiею долi, найбiльший крок у розривi цивiлiзацiйного кола смертоносних епiдемiй судилося зробити табору, що не вiрив у мiкроби. Велике санiтарне пробудження середини XIX столiття розпочалося, коли вищi класи Лондона, Парижа та Нью-Йорка занепокоiлися через дедалi бiльш переповненi нетрi iхнiх мiст, застiйнi вигрiбнi ями, вiдкриту каналiзацiю та смiття – усе це вони вважали розсадниками мiазмiв. Вони так i малювали в уявi, як отруйне повiтря буквально на очах збираеться в хмару з цiеi гнилизни й розкладу, а потiм уночi переноситься до iхнiх чистеньких районiв. Мунiципалiтети почали розгортати в усiх куточках мiст смiттезвалища та наймати iнженерiв для перепланування каналiзацiйних систем. До кампанii долучилося навiть духовенство, цитуючи теолога XVIII столiття Джона Веслi, який закликав своiх парафiян iз середнього класу «навчати всiх бiдних, яких ви вiдвiдуете… ще двох речей, з якими вони зазвичай мало знайомi, – чистоти й охайностi».

Свою найефективнiшу поборницю принцип охорони здоров’я «чистота веде до благочестя» знайшов пiд час Кримськоi вiйни в особi знаменитоi «ледi з лампою» Флоренс Найтiнгейл. 1854 року пiсля скандальних повiдомлень про жахливi умови у вiйськових шпиталях Найтiнгейл привезла до Скутарi (тепер це Стамбульський район Ускюдар на територii сучасноi Туреччини) близько тридцяти жiнок для догляду за пораненими англiйськими солдатами. Хоча вона пiдпорядковувалась безпосередньо британському вiйськовому мiнiстровi, Найтiнгейл описувала свою роботу як «куховарка, сестра-хазяйка, прибиральниця… та праля», а свою персональну мiсiю – як вигнання мiазмiв, що вбивали значно бiльше солдатiв, анiж кулi чи багнети.

У листi до матерi Найтiнгейл хвалилася тим, що звiльнила своi палати вiд холери, розкладаючи по всiх кутках мiшечки з хлористим вапном, немов сама присутнiсть дезiнфектанту якось очищувала повiтря вiд отрути. Вона також приписувала зниження рiвнiв iнфекцii своiй практицi «поховання мертвих собак та бiлення iнфiкованих стiн, двох основних причин гарячки». Хоча вона й неправильно визначала справжнього ворога у своiх шпиталях, цiлодобове наведення чистоти Найтiнгейл явно знизило рiвнi зараження, а тому ii мемуари 1859 року «Нотатки про догляд» стали мiжнародним бестселером.

Але якщо Англiя дала свiтовi ii героiню гiгiени, Сполученi Штати породили свого полковника чистоти – Джорджа Ворiнга iз зовнiшнiстю кайзера, який, на превеликий захват полiтичних карикатуристiв, навощував i тонко закручував своi довгi бiлi вуса. Цивiльний iнженер за освiтою, Ворiнг дорiс до звання полковника пiд час Громадянськоi вiйни, а потiм у роки повоенного вiдновлення був членом Нацiональноi ради з питань охорони здоров’я, вiдвiдуючи рiзнi мiста краiни й даючи поради щодо будiвництва герметичних бетонних лiнiй каналiзацii, що, за його твердженням, мали запобiгти витоку мiазмiв. По правдi кажучи, каналiзацiйнi системи Ворiнга дiйсно творили дива, але за рахунок того, що не давали людським вiдходам потрапляти в питну воду. Завдяки цьому вони забезпечили безпрецедентний захист вiд таких смертоносних дiарейних хвороб, як холера, дизентерiя та черевний тиф. Тому вони цiлком заслужено стали мiжнародною моделлю сучасного покращення санiтарних умов води.

І це не весь внесок Ворiнга в розвиток гiгiенiчних норм. 1895 року, пiд час недовгого правлiння мера-реформатора Вiльяма Л. Стронга, вiн узявся за розчистку Нью-Йорка. Ворiнг виявив, що вулицi мiста «майже скрiзь захаращенi. У вологу погоду вони вкривалися слизом, а в суху повi

ря було сповнене пилу… По вулицях валялися всi види мотлоху, смiття й зола, а в спеку мiсто неприемно вражало випарами напiврозкладеноi органiки… i звiдусiль проступала й смердiла чорна гнилизна».

Пiдтверджуючи опис Ворiнга, фотографii Мангеттена тих рокiв демонструють вулицi, де по колiна гною, прiлого смiття та дохлих тварин – i не лише котiв i собак, але й робочих коней, яких просто в запряжках гинуло десь iз п’ятнадцять тисяч щороку. Скрiзь роiлися мухи. А тi кiлька каналiзацiйних систем, що тодi iснували, скидали непереробленi вiдходи безпосередньо в гавань та рiчки, що оточували Мангеттен з усiх бокiв.

Хоча вiн i не надто полюбляв полiтикiв, Ворiнг знав, як завести публiку. Вiн зробив символом санiтарного департаменту мiста кадуцей (посох лiкаря), лiплячи його на сотнi блискучих новеньких смiттевозiв. Ще вiн зодягнув свою нову армiю з 7300 вуличних прибиральникiв у снiжно-бiлу унiформу, що бiльше нагадувала вбрання санiтарiв у лiкарнi, нiж смiттярiв. Коли Ворiнг очолив своi гарно вбранi «Бiлi крила» на iхньому першому мiському парадi, газети писали про натовп, що прийшов iз них посмiятись, а залишився аплодувати. «Його мiтла врятувала в переповнених нетрях бiльше життiв, анiж цiла купа лiкарiв», – напише згодом антикорупцiйний журналiст Джейкоб Рiз. Ворiнг навiть залучив до своеi кампанii мiських дiтлахiв, створивши молодiжну санiтарну лiгу. Пiд гаслом кампанii «Чистота захоплюе» Департамент охорони здоров’я Нью-Йорка роздавав значки, сертифiкати, бiлi кепки та рiзнi призи тисячам дiтей, що давали обiтницi, спiвали повчальних пiсень, чистили шкiльнi подвiр’я та пiдштовхували своiх рiдних у бiк «сучасного покращення санiтарних умов».

З поверненням до влади в мiстi демократiв у 1897 роцi Ворiнг пiшов у вiдставку. Але наприкiнцi свого короткого царювання на вулицях вiн мiг iз повним правом похвалитися: «Тепер Нью-Йорк абсолютно чистий у всiх його частинах». Мiсто стало одним iз найчистiших, якщо не найчистiшим у свiтi. Найважливiше, що у своему останньому звiтi Ворiнг мiг стверджувати:

Порiвняно з середнiм рiвнем смертностi 26,78 у 1882–1894 роках, у 1895-му вiн склав 23,10, у 1896-му – 21,52, а в першiй половинi 1897-го – 19,63. Якщо остання цифра збережеться до кiнця року, це означатиме на 15 тисяч смертей менше, нiж було б за середнього рiвня попереднiх 13 рокiв.

Системи водопостачання та каналiзацii також уможливили широке розповсюдження домашнiх водогонiв – чистоi води в кранi та змивного туалету в звичайних родинах. На той час уже поширенi на пiвночi Європи, домашнi водогони почали набувати популярностi вiд пiвнiчно-схiдних штатiв до пiвдня та заходу i вiд мiських районiв до сiльськоi мiсцевостi.

Диво сучасного покращення санiтарних умов здебiльшого розiрвало коло пов’язаних iз водою епiдемiй, що почалися ще зi скупченостi людей у результатi розвитку перших цивiлiзацiй. У поеднаннi з успiхами медичноi гiгiени (дезiнфекцiя хiрургiчних iнструментiв та перев’язувальних матерiалiв) воно привело до безпрецедентного збiльшення тривалостi життя майже вдвiчi в усьому розвиненому свiтi. У Сполучених Штатах середня тривалiсть життя зросла з тридцяти восьми рокiв у 1850-му, коли почалися першi реформи громадськоi гiгiени, до шiстдесяти шести в 1950-му, якраз напередоднi поширення антибiотикiв.

Пошук чудодiйних засобiв

Докази Коха й Пастера, що конкретнi мiкроби викликають конкретнi хвороби, дали поштовх новому поколiнню медичних дослiдникiв розпочати масштабну вiйну зi свiтом бактерiй з метою iх повного винищення. При цьому вченi зазвичай iгнорували менш однозначну думку Пастера, що не всi бактерii несуть шкоду i що багато з них, якщо не бiльшiсть, можуть бути корисними. Пастер показав, наприклад, що лабораторних тварин можна захистити вiд смертельно небезпечноi бактерii сибiрськоi виразки, якщо одночасно з нею ввести iм сумiш рiзних нехвороботворних бактерiй iз грунту та екскрементiв. Чи не доводить це, питав вiн, що деякi бактерii насправдi захищають вiд хвороб? Далi вiн припустив, що бiльшiсть бактерiй, виявлених на шкiрi, у ротi та кишковому трактi тварин i людей, не лише нешкiдливi, але й необхiднi для життя. Пастер навiть зайшов настiльки далеко, що заявив: бактерii, якi за нормальних умов живуть у нашому органiзмi, можуть виявитися необхiдними для нашого виживання. Вiн заохочував своiх студентiв перевiрити цю iдею, спробувавши виростити лабораторних тварин за абсолютно безмiкробних умов, такими словами: «Якби я мав час, то точно взявся б за це дослiдження, заздалегiдь знаючи, що в таких умовах життя неможливе».

Найвидатнiший протеже Пастера лауреат Нобелiвськоi премii Ілля Мечников вiдкрито насмiхався з того, що вважав наiвнiстю свого наставника. Мечников дивився на бактерii як на найгiрший рiзновид паразитiв. Вiн звинувачував «гнильне розкладання» бактерiй у людському кишечнику в старечому згасаннi, атеросклерозi та загальному скороченнi тривалостi життя. Вiн наполегливо радив не iсти сирi фрукти й овочi (щоб запобiгти проникненню «диких» мiкробiв) i передбачав, що о

ного дня хiрурги будуть планово видаляти весь товстий кишечник людини, щоб позбавити нас «хронiчного отруення його численною кишковою флорою». А доти, на його думку, «бiльш розважливо атакувати шкiдливi мiкроби товстого кишечника». Водночас його схильна до науки дружина Ольга прийняла виклик Пастера щодо перевiрки iдеi про життево важливу роль бактерiй: ii безуспiшна спроба зберегти життя пуголовкiв за стерильних умов явно породила в оселi Мечникових палкi дискусii. Але загалом у медичному свiтi перемiг усе ж погляд саме Іллi Мечникова, що найкращий мiкроб – мертвий мiкроб.

Першими успiхами у вiйнi проти iнфекцiйних хвороб стали, зокрема, вакцини. Коли вони дiяли, то часто дiяли блискуче, виробляючи стiйкий, iнодi довiчний iмунiтет до хвороб. Однак, як i покращення санiтарних умов, вакцини могли лише запобiгати хворобi, а не лiкувати ii. Для лiкування активноi iнфекцii медицина XIX столiття мало що могла запропонувати, крiм кiлькох високотоксичних антимiкробних препаратiв, таких як ртуть та миш’як, що ризикували вбити пацiента разом з усiм, що зробило його хворим.

1885 року нiмецький патолог Пауль Ерлiх дiйшов висновку, що сучасна медицина потребуе якогось «чудодiйного засобу», який знищував би бактерiальнi клiтини, але залишав людськi клiтини неушкодженими. Ідея Ерлiха походила з його власного спостереження, що бактерiальнi клiтини фундаментально вiдрiзняються вiд людських, i була не просто марним сподiванням. Рiч у тiм, що за рiк до того данський мiкробiолог Ганс Кристiан Грам продемонстрував свою класифiкацiю всiх бактерiй на двi основнi групи – сьогоднi вiдомi як грампозитивнi та грамнегативнi – на пiдставi того, яким чином iхнi клiтини поглинають та утримують кристалiчний фiолетовий барвник. Ерлiх усвiдомив, що ця класифiкацiя побудована на вiдмiнностях у структурi напiвтвердоi стiнки бактерiальноi клiтини – стiнки, не виявленоi навколо тонкоi оболонки, що оточуе клiтини тварин i людей.

Ерлiх припустив, що, якщо вiн зможе знайти якийсь токсичний барвник, який поглинають лише бактерii, це, можливо, i стане чудодiйним засобом його мрiй. Пiсля цього вiн протестував понад дев’ятсот барвникiв та подiбного роду хiмiкатiв. 1908 року його сполука 606, пiзнiше названа сальварсаном, довела свою ефективнiсть проти збудника сифiлiсу – грамнегативного мiкроба. Однак вона виявилась далеко не безпечною для пацiентiв. Окрiм того що цей токсичний хiмiкат викликав ушкодження печiнки, вiн подекуди призводив до ампутацii руки пацiента, коли випадково витiкав iз вени пiд час введення. Проте вiн урятував тисячi життiв i спонукав низку европейських хiмiчних компанiй стати спонсорами дослiджень iз пошуку iнших хiмiкатiв, що могли виявитися вибiрково токсичними для бактерiй. Цей розширений пошук принiс сульфанiламiднi препарати, що, як i сальварсан, походили вiд барвникiв. Сульфанiламiднi препарати виявились напрочуд ефективними проти розмаiття грампозитивних бактерiй, зокрема Streptococcus pyogenes – збудника гострого тонзилiту й скарлатини, та помiрно ефективними проти Staphylococcus aureus – ще однiеi грампозитивноi бактерii та головного винуватця заражень шкiри та кровi.

Тим часом свiт наблизився до отримання свого першого справжнього антибiотика – за визначенням, убивчоi для мiкробiв сполуки, що виробляеться iншим мiкробом. 1896 року французький студент-медик Ернест Дюшен, вивчаючи конкуренцiю серед мiкроорганiзмiв у лабораторних чашках для вирощування культур, продемонстрував, що грибок плiсняви Penicillium glaucum легко перемагае колонii кишковоi палички E. coli. Пiсля цього вiн показав: якщо ввести лабораторним щурам комбiнацiю цього грибка i, здавалося б, смертельноi для них дози бактерiй тифу, щури виживають. На жаль, самому Дюшену так не поталанило. Не встигнувши завершити свое дослiдження, вiн помер вiд туберкульозу.

У наступнi двадцять рокiв грибок Penicillium привернув до себе увагу кiлькох iнших дослiдникiв, найбiльше з яких уславився бiохiмiк Александр Флемiнг, який у 1928 роцi помiтив, що чашка з агаровим середовищем, де вiн вирощував колонii Staphylococcus aureus, забруднена плiснявою. Подейкують, що в одному з найвiдомiших випадкiв применшення в iсторii Флемiнг кинув своему асистентовi: «Це цiкаво». Хоча забруднення лабораторних чашок Петрi плiснявою було явищем нерiдкiсним, цей грибок повбивав геть усi бактерii стафiлококу навколо себе.

Наступним надзвичайно важливим кроком стало видiлення й очищення антибактерiальноi хiмiчноi речовини плiсняви в достатнiх кiлькостях. Пiд час Другоi свiтовоi вiйни хiмiки з Оксфордського унiверситету Говард Флорi та Ернст Чейн удосконалили цей процес, врятувавши життя сотням солдатiв вiйськ союзникiв. Мiж тим французько-американський грунтознавець Рене Дюбо вiдкрив ще бiльш плiдний шлях до вiдкриття антибiотикiв. Дюбо давно дивувався багатству й рiзноманiттю бактерiй, виявлених у грудцi бруду, та здатностi цих мiкроорганiзмiв псувати або руйнувати практично все. По сутi, вiн правильно здогадався, що, якби не переробнi здiбностi грунтових бактерiй, ми всi хо

или би вже по колiна в рослинних i тваринних рештках. Вiн також припустив, що грунтовi бактерii, мабуть, використовують одна проти одноi цiлий арсенал бiохiмiчноi зброi, борючись за простiр та поживнi речовини в iхньому тiсному пiдземному свiтi. А тому в 1930-х роках вiн почав перевiряти рiзнi види нешкiдливих грунтових бактерiй на предмет iхньоi здатностi вбивати своiх хвороботворних родичiв.

У 1939-му Дюбо видiлив з грунтовоi бактерii Bacillus brevis антибiотик грамiцидин – i це за десять рокiв до того, як до широкого вжитку ввiйшов пенiцилiн. Хоч i надто токсичний для внутрiшнього застосування, грамiцидин можна було сипати на вiдкритi рани для запобiгання зараженню чи припинення його. Як i у випадку з сальварсаном, частковий успiх грамiцидину викликав справжнiй бум у пошуках антибiотикiв. У наступнi двадцять рокiв – золоту еру вiдкриття антибiотикiв – грунтовi бактерii принесли сучаснiй медицинi бiльшiсть антибактерiальних лiкiв, що використовуються й досi. 1962 року лауреат Нобелiвськоi премii медичний мiкробiолог Макфарлен Бернет розпочав нове видання своеi знаменитоi книжки «Природознавство iнфекцiйних хвороб» ледь не з виправдань. Вiдзначаючи викликану антибiотиками революцiю, вiн визнав, що «часом з’являеться таке вiдчуття, що писати про iнфекцiйнi хвороби – це майже як писати про щось, що вже пiшло в iсторiю».

Частина. II. Життя на людинi

Усiх людей, що живуть у наших Сполучених Провiнцiях Нiдерландiв, не так багато, як живих iстот, яких я ношу у своему ротi цього дня.

    Антонi ван Левенгук (1683)

Тiло як екосистема

Екологiя як наука залишалась доволi туманним та маловивченим напрямом аж до початку 1960-х рокiв, коли загрозливi наслiдки руйнування довкiлля почали описувати такi бiологи, як Рейчел Карсон. Своiм бестселером 1962 року «Мовчазна весна» вона майже одноосiбно ввела слово «екологiя» до повсякденного лексикону людей. Того ж року бактерiолог iз Вашингтонського унiверситету Теодор Роузберi опублiкував трактат про екосистему, що була ще ближчою, однак значно менш знайомою нам, анiж позбавленi пташиного спiву поля й лiси Карсон. У своiх «Мiкроорганiзмах, природних для людини» Роузберi пiдбив пiдсумки всього, що було вiдомо на той час про бактерiальнi життевi форми, якi населяють простори людського тiла, та iхнi взаемодii з iхнiм «навколишнiм середовищем», як кориснi, так i шкiдливi. При цьому вiн дав науцi перший докладний перепис представникiв людськоi «мiкрофлори», разом з усiма небагатьма даними, наявними тодi, про iхню дiяльнiсть.

Хоча Роузберi написав свою працю якнайсухiшою науковою мовою, цей викладач iз цапиною борiдкою та вiчним пихканням люльки мав у кампусi дивну репутацiю через схильнiсть бентежити студентiв на лекцiях i семiнарах яскравими описами мiкроскопiчного ландшафту тiла – описами, що виходили за межi просто вiдразливого, створюючи враження якоiсь химерноi краси. Одна з його улюблених оповiдок подавала погляд очима мiкробiв на вакхiчну сцену в епiзодi оскароносного фiльму 1963 року «Том Джонс», яку часто називають найсексуальнiшим споживанням iжi, будь-коли показаним у кiно:

Додавши у своiй уявi до кольоровоi камери [Тонi] Рiчардсона мiкроскоп, я зумiв подумки збiльшити дрiбнi м’ясистi розщелини навколо зубiв Тома i Дженнi, коли вони iли, i побачити там круговерть мiкробного життя, шалений рух спiрохет, ковзання туди й назад товстiших закручених спiрил i вiбрiонiв, бiльш млявi й неповороткi ланцюжки, скупчення й колонii бацил та кокiв, що вештаються навколо чи вирують помiж вiдсталими лусочками епiтелiю, волокнами й залишками клiтин та часточок iжi. Як i великi красивi тварини, у ротi яких вони живуть, це теж органiзми, живi iстоти; i я зумiв уявити, як вони, абсолютно подiбно до Тома i Дженнi, насолоджуються несподiвано багатою трапезою пiсля довгого голодування.

Роузберi був радий, що iдея про людське тiло як мiкробну екосистему припала до смаку студентам коледжiв 1960-х рокiв. «Вiдкидаючи багато з наших цiнностей, у тому числi саму iдею охайностi, вони вважають чистоту частиною ошуканства лицемiрного свiту, – зазначав вiн. – Мiф про те, що мiкроби та бруд завжди е нашими ворогами, просто шкiдливий i дорого нам обходиться. Його треба позбутись». Тiсно згуртована спiльнота резидентних «мiкробiв» тiла, на думку Роузберi, е також найпотужнiшим бастiоном людства проти навали iхнiх не так добре пристосованих хвороботворних родичiв. Якщо коротко, бактерii е невiд’емною частиною екосистеми здоровоi людини.

Роузберi також описав народження людини як появу нового мiкробного помешкання, заселення якого передбачае злиття двох дуже рiзних царств живого. Якщо все йде добре в першi кiлька годин, днiв, мiсяцiв та рокiв життя, результатом стае формування захисних мiкробних сил. Ця «гвардiя» розгортаеться по всiй шкiрi та слизових оболонках дитини, вiд ii блискучоi макiвки до тунелiв дихальних i травних шляхiв i нижче, до пiтних промiжкiв мiж пальцями нiг. А е великi шанси, пiдкреслював Роузберi, що все якраз пройде добре. Ця дитинка буде чу

ово почуватись у свiтi, повному мiкробного життя, а iнстинкти спонукатимуть ii хапати руками та ротом усi обсидженi бактерiями поверхнi в межах досяжностi. Аналогiчне ж iнстинктивне розчулення, як вважае Роузберi, пiдштовхуе батькiв, братiв та сестер i домашнiх улюбленцiв додавати до цього iхнi мiкробнi поцiлунки, обiйми та облизування.

Приготування до союзу людини i мiкробiв починаються ще до народження. Посеред вагiтностi гормони командують клiтинам, що вистеляють пiхву жiнки, почати накопичувати цукристий глiкоген – улюблену iжу товстих, схожих на сосиски бактерiй пiд назвою лактобацили. Зброджуючи цукор у молочну кислоту, цi бактерii знижують кислотно-лужний баланс пiхви до рiвня, що перешкоджае росту потенцiйно небезпечних агресорiв. До такого роду загроз належать окремi кишковi бактерii, що можуть випадково потрапити до пiхви з анусу, а потiм розплодитися й поширитися в матку, викликаючи небезпечну для вагiтностi iнфекцiю. Крiм того, лактобацили, що видiляють кислоту, забезпечують частковий захист вiд бактерiй, що передаються статевим шляхом (Neisseria gonorrhoeae та Chlamydia trachomatis), здатних викликати слiпоту в новонароджених, iнфiкованих пiд час проходження через пологовi шляхи.

Деякi вагiнальнi лактобацили також виробляють перекис водню – по сутi, той самий шипучий дезiнфекцiйний засiб, який матерi ллють дiтлахам на подряпанi колiнця. Цi надзвичайно агресивнi лактобацили особливо ефективнi в боротьбi з розростанням Streptococcus agalactiae (стрептококiв групи B). Доволi поширенi в пiхвах жiнок, де вiдсутнi лактобацили, що виробляють перекис водню, стрептококи групи B залишаються основною причиною дитячоi смертностi. Щороку в Сполучених Штатах вони викликають тисячi небезпечних для життя випадкiв пневмонii, менiнгiту й зараження кровi переважно в дiтей у вiцi до мiсяця. Оскiльки природний захист лактобацил далеко не iдеальний, захiднi акушери в плановому порядку призначають породiллям iз позитивним тестом на стрептококи групи B антибiотики. За iронiею долi, попереднi курси антибiотикiв (прописанi з iнших причин) часто якраз i звинувачуються насамперед у дозволi стрептококам групи B потрапити в пологовi шляхи, бо цi препарати мають тенденцiю пiдривати лактобацильний захист жiнок.

До вуст немовляти

Протягом життя багатогранний Роузберi вивчав усе – вiд породжуваного бактерiями «фекального запаху тiла» (запаху кишкових газiв) до загрози бактерiй як бiологiчноi зброi. Однак посада викладача, яку вiн обiймав на стоматологiчному факультетi Вашингтонського унiверситету, передбачала зосередження основноi уваги на мiкробнiй екосистемi людського рота. Його глибокi знання в цiй сферi дали нам перший докладний опис заселення й дозрiвання мiкробноi спiльноти, виявленоi за губами здоровоi людини.

Зазвичай найперше занесення бактерiй у рот немовляти мiстить чималу порцiю лактобацил, присутнiх у пологових шляхах матерi. З першим ковтком грудного молока до цих лактобацил долучаються мiльйони бiфiдобактерiй – спорiдненоi групи кислототвiрних мiкробiв. Цi присадкуватi, роздвоенi мiкроби загадковим чином виникають усерединi й навколо соскiв набухлих грудей жiнки на восьмому мiсяцi вагiтностi. Там бiфiдобактерii видiляють потужну комбiнацiю кислот i антибiотикiв для вiдлякування таких потенцiйно небезпечних мiкробiв, як Staphylococcus aureus (з його бридкою звичкою заражати навiть дрiбнi ранки вiд прищикiв у немовлят). Їхня раптова поява на грудях пiд кiнець вагiтностi спантеличила Роузберi, бо цi бактерii анаеробнi, тобто iм шкодить кисень, вони не здатнi вижити на вiдкритому повiтрi. Виявилося, що вони ростуть глибоко у вiльних вiд кисню камерах молочних протокiв i витiкають назовнi з першими невидимими краплями молозива, або «первинного молока». Хоча самi бiфiдобактерii гинуть на вiдкритому повiтрi, вони залишають по собi кислоти, що годинами затримуються на грудях та в ротi немовляти. Вони долучаються до лактобацил, допомагаючи вiдiбрати перших постiйних мешканцiв ротовоi порожнини. Сюди входить стiйкий до кислот Streptococcus salivarius – схожi на намистинки бактерii, що виникають на язику немовляти впродовж першого ж дня життя. За допомогою сильних адгезинiв (бiохiмiчних абордажних гачкiв) цi «хорошi» стрептококи закрiплюють ланцюжки своiх колонiй на шорсткiй поверхнi язика й залишаються там як однi з основних видiв мiкробiв здоровоi ротовоi порожнини. Декiлька iнших стрептококiв, такi як Streptococcus oralis та Streptococcus mitis, оселяються в ротi пiсля першого тижня життя. Так само роблять i деякi види нейсерiй – бактерiй, що виникають як парнi кульки, розкиданi яснами, пiднебiнням та внутрiшньою поверхнею щiк. Якщо новонародженому пощастить, то популяцiя його нейсерiй матиме в собi пухнастi бурi круглячки Neisseria lactamica, що чудово почуваються на лактозi (молочному цукрi). Ранне заселення ротовоi порожнини цим видом мiкробiв виробляе мiцний iмунiтет проти його злочинного родича Neisseria meningitidis, найпоширенiшого збудника бактерiального менiнгiту – потенцiйно смертоносного запал

ння оболонок, що вкривають головний та спинний мозок.

Звiдки ж беруться всi цi першi поселенцi? Визначивши специфiчнi пiдтипи бактерiй у ротових порожнинах дiтей, дослiдники виявили, що переважна бiльшiсть iз них прослiдковуеться безпосередньо до ротiв iхнiх матерiв – завжди в межах легкоi досяжностi крихiтних пальчикiв немовляти. Додатково сприяти росту мiкробiв, якi вони сприймають як «власнi», можуть материнськi антитiла, що все ще циркулюють у кровi новонародженого (переданi пiд час вагiтностi). Друге мiсце серед джерел заселення немовляти бактерiями посiдають старшi дiти в родинi, особливо старшi брати – мабуть, через iхню неiдеальну власну гiгiену.

У мiру встановлення схеми годування дитини (грудьми чи сумiшшю) популяцiя бактерiй усерединi ii рота помiтно збiльшуеться i зменшуеться залежно вiд надходження молока. З кожним прийняттям iжi кiлькiсть резидентних мiкробiв зростае, а потiм знову падае. Бiльш стабiльним, але менш потужним джерелом харчування для бактерiй (водноi сумiшi бiлкiв, цукрiв та мiнералiв) е слиннi залози рота. Епiтелiальнi клiтини, що вистеляють iзсередини щоки й мигдалини, помалу видiляють муцини – слизовий рiзновид глiкопротеiнiв (так званий цукровий бiлок). Муцини пiдживлюють резидентнi бактерii, але не дають iм безпосередньо крiпитися до нiжного епiтелiю та ушкоджувати його.

Перша хвиля аеробних бактерiй рота споживае достатньо кисню для утворення зони пiд ними, де можуть чудово почуватись анаеробнi бактерii. До того часу як немовлятi виповниться два мiсяцi, розгляд його ясен пiд мiкроскопом покаже скупчення та ланцюжки рiзноманiтних бактерiй вейлонел i довгих розгалужених клiтин кiлькох видiв актиномiцетiв. Цi анаеробнi бактерii живляться бiохiмiчними вiдходами своiх мiкробних сусiдiв i тим допомагають стабiлiзувати iхню екосистему в мiру збiльшення ii скупченостi.

Допоки екосистема ротовоi порожнини не досягне зрiлостi, немовля залишаеться чутливим до молочницi – розростання грибка Candida albicans. Маючи вигляд вивищених кремоподiбних плям, колонii кандиди випускають гiфи (волокна), що проникають у тканини та запалюють iх, викликаючи появу вiдкритих ранок. У мiру збiльшення густоти й рiзноманiття бактерiй ротовоi порожнини популяцiя кандид зазвичай зменшуеться до розсипiв окремих клiтин. У випадку ж, коли щось порушить екологiчний баланс рота, цi розсипи можуть розростися в агресивнi колонii. Дуже часто цим «чимось» е курс антибiотикiв, прописаних дитинi або матерi, що ii годуе.

Ще одна хвиля iммiгрантiв прибувае, коли в дитини прорiзаються зубки. Першим е Streptococcus sanguis – бактерiя, неперевершена в здатностi прилипати до гладенькоi поверхнi емалi маленьких рiзцiв. Прорiзування перших кутнiх зубiв приносить iз собою Streptococcus mutans, сумновiдомий тим, що вiн спричиняе карiес. На щастя, Streptococcus mutans зазвичай легко видаляеться як антитiлами в слинi, так i просто механiчно, коли людина пережовуе тверду iжу або чистить зуби щiткою. Найчастiше вiн викликае проблеми, коли гнiздиться в глибоких трiщинах кутнiх зубiв або у вузьких мiсцях, що утворюються, коли зуби ростуть дуже тiсно. Є й iншi види зубних бактерiй, якi зазвичай крiпляться поверх налиплих на емаль стрептококiв. Разом вони формують шаруватi скупчення (бiоплiвки), що навiть пiсля добрячоi чистки вiдновлюються за лiченi години. До середини дитинства рiзноманiття бактерiй у здоровому ротi перевищуе сто видiв з можливих п’ятисот-семисот, а iхня загальна кiлькiсть iнодi сягае 10 мiльярдiв органiзмiв (бiльше за людське населення свiту).

Роузберi також вивчав бактерiальну екосистему носовоi порожнини, пов’язаноi з ротом через верхнi дихальнi шляхи. З першим же вдихом немовля втягуе носом тисячi пилових частинок iз бактерiями на борту. Цi бактерii вiдразу ж стикаються з токсичним варивом бiохiмiчноi зброi. Кожна краплинка носового слизу переповнена лiзоцимами й дефензинами – молекулами, що пробивають дiрки в стiнках бактерiальноi клiтини. Крiм того, клейкий слиз носа стае пасткою, яка вловлюе вхiднi пиловi частинки для передачi iх на поле з очисних вiйок. Цi вiйки, що нагадують мiкроскопiчнi пасма волосся, е виростами епiтелiальних клiтин, котрi вистеляють носову порожнину. Їхнi зазубренi кiнчики постiйно рухаються, проштовхуючи густий носовий слиз та просуваючи захоплених мiкробiв до задньоi стiнки горла, де немовля може iх або ковтнути, або викашляти через рот.

Попри цi засоби захисту, нiс дитини не залишаеться стерильним надовго. Не минае i двох днiв пiсля народження, як там оселяеться цiла група особливо чiпких та завзятих бактерiй. У перший мiсяць життя серед них часто переважае Staphylococcus aureus (золотистий стафiлокок), але вже до шести мiсяцiв у носовiй порожнинi зазвичай iснуе безлiч Streptococcus pneumoniae або Haemophilus influenzae. Пiд кiнець першого року з’являеться Moraxella catarrhalis. Хоч i нешкiдливi в самому носi, цi бактерii можуть викликати вушнi, пазушнi або легеневi iнфекцii, якщо раптом заблукають i розростуться там, де не треба. Якi саме з цих органiзмiв станут

постiйними мешканцями носового слизу немовляти, зазвичай визначають тонкi особливостi його протимiкробних засобiв. Усi чотири види залишаються жити в дуже небагатьох людей.

У 1960-х роках бактерiологи виявили в носових порожнинах деяких немовлят бiльш незвичайних порушникiв спокою. Ними стали неймовiрно дрiбнi, багнистi клiтини Mycoplasma pneumoniae, одного з найменших органiзмiв. Вони належать до химерноi родини бактерiй, вiдомих як молiкути. Найбiльшi з цих молiкутiв ледь сягають однiеi п’ятоi розмiру бiльш поширених бактерiй, таких як E. coli. Однак ще значнiшою iхньою вiдмiннiстю е вiдсутнiсть клiтинноi стiнки. Ця, здавалося б, уразливiсть, навпаки, робить молiкути несприйнятливими до багатьох антибiотикiв та хiмiкатiв iмунноi системи, нацiлених саме на клiтинну стiнку. Сьогоднi педiатри вже знають, що кiлькiсть M. pneumoniae в суспiльствi загалом загадковим чином збiльшуеться й зменшуеться п’ятирiчними циклами, викликаючи зимовi епiдемii болючих вушних iнфекцiй i так званоi ходячоi пневмонii, причому тi i другi зазвичай минають самi, без прийняття антибiотикiв.

Життя на поверхнi

1965 року новозеландський мiкробiолог Мерi Марплз опублiкувала свое доповнення до книжки Роузберi «Мiкроорганiзми, природнi для людини». Безпрецедентна у своiй детальностi, ii «Екологiя людськоi шкiри» розглядала, яким чином «клiматичнi» чинники визначають, що i де росте на шкiрi тiеi чи iншоi особи. Клiматом вона називала не лише такi впливи, як вологiсть i температура, але й одяг, який носять люди, iхню особисту гiгiену та навiть генетично зумовленi властивостi, на кшталт об’ему потовидiлення. Марплз розглядала людське тiло не як один ландшафт, а як багато – вiд справжньоi пустелi рук i нiг до лiсiв помiрноi зони шкiри голови й пишних вологих джунглiв пiд пахвами та в паху.

Як i у випадку з ротом та носом, заселення людськоi шкiри починаеться пiд час народження лактобацилами з пологових шляхiв матерi. Цi захиснi бактерii додають свою молочну кислоту та перекис водню до антибактерiальних ферментiв кремоподiбноi змазки, що вкривае новонароджену дитину. Подiбно до бiфiдобактерiй грудного молока, лактобацили не живуть довго на вiдкритому повiтрi. Але кислотний покрив, який вони по собi лишають, допомагае дiбрати iм спадкоемцiв iз числа бактерiй, що дощем проливаються на новонародженого з частинками пилу та лусочками шкiри iнших людей, якi переносяться повiтрям. Так само бактерii на шкiру дитини переносять руки й видихи батькiв та акушерiв.

Одними з переможцiв цього захоплення вiльних територiй майже завжди стають дебелi, кремового кольору сфери кислотолюбноi бактерii Staphylococcus epidermidis (бiльш дисциплiнованого родича Staphylococcus aureus). Уже через двi години пiсля народження, до часу зникнення вагiнальних лактобацил матерi, стартовий набiр Staphylococcus epidermidis немовляти зростае в геометричнiй прогресii. Якби ви могли дослiдити його шкiру пiд електронним мiкроскопом, то помiтили б вiд трьох до шiстнадцяти Staphylococcus epidermidis на кожну клiтину, схожих на розсипи пухнастих тенiсних м’ячикiв на кортi з грубого цементу.

До кiнця першого дня життя новонародженого до Staphylococcus epidermidis долучаються кiлька видiв коринебактерiй (булавоподiбних). Найбiльш киснезалежнi з цiеi групи – Corynebacterium jeikeium та C. urealyticum – розповсюджуються поверхнею шкiри. Краще здатнi до адаптацii C. amycolatum, C. minutissimum та C. striatum селяться у вiдносно безповiтряних глибинах волосяних фолiкулiв, а жиролюбна C. lipophilicus гнiздиться в схожому на вiск секретi сальних залоз, що вкривае шкiру голови дитини. Як Staphylococcus epidermidis, так i коринебактерii витримують рiвнi солi, яких вистачило би, щоб замаринувати бiльшiсть мiкробiв, а тому чудово почуваються за наявностi поту. Через добу пiсля народження заселення шкiри дитини заходить iще далi, нараховуючи вже понад тисячу бактерiй на квадратний сантиметр. І такий швидкий прирiст тривае впродовж усього другого дня, через двi доби перевалюючи за десять тисяч на квадратний сантиметр, а до шести тижнiв сягаючи вже ста тисяч. За такоi скупченостi здебiльшого аеробнi першi поселенцi шкiри починають вичерпувати обмеженi запаси кисню всерединi волосяних фолiкулiв, залоз та iнших заглибин, готуючи iх до другоi хвилi поселенцiв – розгалужених колонiй анаеробних пропiонових бактерiй. До середини дитинства мiкрофлора шкiри здебiльшого стабiлiзуеться. Хоча рiднi та друзi постiйно передають дiтям якiсь мiкроби, надовго з цих пiзнiших гостей затримуеться дедалi менше. Тiсно переплетена мiж собою спiльнота бактерiй шкiри, що перебувають у рiвновазi з довкiллям, ефективно заповнюе всi нiшi, лишаючи мало мiсця для новоприбулих, навiть нешкiдливих.

«Хоча патогеннi органiзми постiйно сiдають на шкiру, вона виявляеться для них вельми несприятливим середовищем, – зазначила Марплз у 1969 роцi. – Здатнiсть шкiри до “самостерилiзацii”, схоже, не е, як пiдказуе цей термiн, властивiстю самоi лише шкiри. Радше це характеристика, яку демонструють усi добре розвинен

екосистеми». Одними з найщiльнiших популяцiй, якi вивчала Марплз, були справжнi прерii коринебактерiй, що ростуть на схильних до вологи дiлянках паху, шиi та пальцiв нiг. Що бiльше коринебактерiй, то менше кандид, мiкроспор, трихофiтонiв та маласезiй – винуватцiв таких грибкових iнфекцiй шкiри, як попрiлостi, мiкоз, лишай та себорейний дерматит.

З настанням пiдлiткового вiку на поверхнi тiла починае дiяти збудник прищiв Propionibacterium acnes: вiн потрапляе в пастку й розростаеться всерединi надактивних сальних залоз. Приблизно в той самий час коринебактерii пахв знаходять собi зовсiм нове джерело iжi: видiлення стероiдних гормонiв, переважно андростенону в чоловiкiв та андростенолу в жiнок. Продукти iхнього травлення породжують вiдомий сморiд початку дорослого життя. Хоча споживачi щороку витрачають мiльйони доларiв на товари, що пригнiчують цю мiкробну дiю, бактерii наших пахв, мабуть, виконують роль, яку вiдiграють пахучi залози в iнших тварин: виробляють прегормони (статевi атрактанти) зi стероiдiв, що за iнших умов запаху не мають. Безумовно, породжуваний бактерiями запах пахв хлопчика-пiдлiтка може бути сильнiшим, нiж у дiвчинки (або когось iще). Але ii запах мае цiкаву схему посилення й послаблення пiд час щомiсячного менструального циклу, сягаючи пiку безпосередньо перед овуляцiею, тобто коли вона максимально здатна до народження дитини.

Високi рiвнi естрогену дiвчинки-пiдлiтка також прискорюють рiст вагiнальних лактобацил. Хоча на етапi статевого дозрiвання iхня популяцiя не така щiльна, як пiд час вагiтностi, iхнi рiвнi зазвичай достатньо високi для пригнiчення росту кишкових бактерiй та грибкiв, що заносяться до пiхви пiд час статевого акту. Дiвчинцi не треба бути сексуально активною, щоб випадково занести до своеi пiхви невеличку кiлькiсть цих надокучливих мiкробiв – вона може зробити це, наприклад, коли пiдтираеться пiсля випорожнення. Але вони рiдко викликають проблеми, поки ii популяцiя лактобацил залишаеться на мiсцi. Оскiльки антибiотики, особливо широкого спектра, мають тенденцiю порушувати цей екологiчний баланс, вони часто запускають в дiю «дрiжджовi» iнфекцii (спричинюванi грибком Candida albicans), бактерiальний вагiноз (що його викликають кишковi бактерii) або страшенно неприемнi цикли, коли одне змiнюеться iншим.

Як i працi Роузберi, iнтимнi дослiдження людського тiла Марплз громадськiсть сприйняла з неабияким захопленням. Стаття про ii роботу, що вийшла 1969 року в журналi Scientific American, надихнула англiйського поета В. Г. Одена написати оду мiкрофлорi його власного тiла, яку вiн опублiкував пiд назвою «Новорiчне вiтання». Зокрема, там iшлося:

З Новим роком я радо вiтаю
всiх, кому ектодерма моя
немов Середзем’я для мене.

Такого розмiру створiнням
дозволю вибирати я,
тож оселяйтеся в мiсцях,
якi найкраще вам пiдходять:
в басейнах пор моiх, лiсах тропiчних
промежини i пахв,
в пустелях передплiч
або лiсах тiнистих на шкiрi голови.

Будуйте там колонii: я дам
тепла й вологи вдосталь,
сала й жиру, вам необхiдних,
от тiльки за умови, щоб нiколи
не турбували ви мене присутнiстю своею,
але поводились, як добрим гостям личить,
не прориваючись нiде прищами,
мiкозами та чиряками.

Життя всерединi

Якби можна було скачати приблизно 100 мiльярдiв резидентних бактерiй шкiри в одну кульку, усi вони вмiстилися б у середнього розмiру горошинi. Для порiвняння, за оцiнками Роузберi, 15 трильйонiв з лишком клiтин бактерiй, що вистеляють порожнiй травний тракт людини, по вiнця заповнили б 300-грамову консервну бляшанку. Додайте до цього ще 100 трильйонiв бактерiй, якi зазвичай скупчуються в повному кишечнику, завжди готових звiльнити його в момент дефекацii.

Але попри цифри, якi справдi вражають, до того як Роузберi опублiкував свiй перепис 1962 року, кишковiй мiкрофлорi не придiляли особливоi уваги. Головною новиною, з нею пов’язаною, було видiлення в 1885 роцi нiмецьким педiатром Теодором Ешерiхом кишковоi палички пiд назвою Bacterium coli з випорожнень новонароджених. Перейменована на честь Ешерiха, Escherichia coli досi лишаеться найвiдомiшою з усiх кишкових бактерiй, а за часiв Роузберi вона вважалась основним видом мiкробiв, що мешкае в товстому кишечнику. Саме ця бактерiя незмiнно виявлялася в культурах випорожнень та забрудненiй каналiзацiйними стоками системi водопостачання. Насправдi ж E. coli було просто найлегше з усiх кишкових бактерiй виростити за межами людського тiла.

Мiкробiологи давно пiдозрювали, що кишечник мiстить у собi величезну кiлькiсть некультивованих та неiдентифiкованих органiзмiв. Адже коли вони дослiджували пiд мiкроскопом розведенi зразки випорожнень, то розумiли, що можуть нарахувати значно бiльше бактерiальних клiтин – еквiвалент 100 мiльярдiв на грам, – нiж будь-коли виростало в колонiях вiльного культивування в чашках Петрi. Як виявилося, для переважноi бiльшостi кишкових бактерiй контакт iз киснем смертельний. Вони е виключно анаеробними, на вiдмiну вiд унiверсальноi E. coli – фа

ультативного анаероба, що чудово почуваеться як за присутностi кисню, так i за його вiдсутностi. Схоже також, що харчовi вимоги бiльшостi кишкових бактерiй вiдрiзняються вiд звичайноi сумiшi бiлкiв та цукрiв, що складають меню в стандартному лабораторному поживному середовищi.

Хоч як спокусливо було iгнорувати цю вередливу й малозрозумiлу популяцiю, кiлька мiкробiологiв усе ж почали визнавати ii велику важливiсть завдяки iнформацii, отриманiй вiд гнотобiологii – вивчення лабораторних тварин, народжених та вирощених за безмiкробних умов. Без бактерiй кишковi тракти цих тварин залишаються недорозвиненими, з незвично тонкою й чутливою до травм вистилкою в одних мiсцях та сильно роздутою в iнших. Просте пiдтримування iхнього життя до дорослого вiку вимагае спецiальноi дiети з вiтамiнiв, необхiдних амiнокислот та додаткових калорiй замiсть тих, якi зазвичай постачають iхнi кишковi бактерii. Цi тварини також виявилися незвично чутливими до природних токсинiв у iжi, мабуть, через вiдсутнiсть у них одного чи бiльше видiв бактерiй, необхiдних для розщеплення цих отрут на нешкiдливi речовини. Найдраматичнiше з усього, що iмунна система безмiкробних тварин залишаеться в якомусь пасивному станi, що робить iх надзвичайно уразливими до смертоносних iнфекцiй, якщо раптом якийсь заблукалий мiкроб прослизне до iхнього стерильного середовища.

Загадка була цiкава, але фiнансування на видiлення та вивчення маловiдомих членiв екзотичноi екосистеми товстого кишечника майже не видiлялося. Державнi заклади охорони здоров’я просто не фiнансували вивчення нешкiдливих бактерiй. Вони щедро роздавали своi гранти на дослiдження хвороботворних агресорiв, таких як сальмонела, шигела та iншi головнi причини так званого харчового отруення. А потiм надiйшов запит iз NASA.

Мiкроби в космосi

Раптовий iнтерес космiчноi агенцii до мiкроскопiчного життя людського органiзму загалом та анаеробних кишкових бактерiй зокрема почався з чудернацькоi доповiдi, представленоi перед аудиторiею льотчикiв-випробувачiв i медичного персоналу NASA наприкiнцi квiтня 1964 року. Медичний керiвник польотiв NASA Чарльз Беррi вже, мабуть, думав, що з нього досить турбот через передбачення (на щастя, спростованi), що за нульовоi гравiтацii очнi яблука пiлотiв вибухнуть, а пiсля тривалих перiодiв невагомостi iхнi кiстки та м’язи перетворяться на кашу. Аж тут якийсь учений заявляе, що найбiльшою небезпекою для астронавтiв пiсля повернення додому можуть бути поцiлунки iхнiх дружин, коли цi чоловiки вийдуть зi своеi тривалоi iзоляцii вiд мiкробноi атмосфери Землi. «Мiкробний шок» – так назвав це Дон Лакi пiд час своеi презентацii на конференцii NASA «Харчування в космосi», що проходила в Унiверситетi Пiвденноi Флориди. «Смертельний поцiлунок Лакi» – з’явилося в газетних заголовках наступного дня.

Лакi, пiонер гнотобiологii, уже знав, що бувае, коли ти видiляеш невеличкi групи вирощених у спецiальних умовах щурiв усерединi герметично замкнених камер, а потiм годуеш iх стерилiзованою iжею й водою – у ситуацii, що не надто вiдрiзняеться вiд життя астронавтiв на виморожених i висушених продуктах та напоях пiд час космiчного польоту. Пiсля двох мiсяцiв такого життя нормальне розмаiття бактерiй у кишечнику тварин зменшувалось вiд майже ста рiзних видiв до лише одного чи двох.

«Зрозумiло, що в нормi наша мiкрофлора е не стiльки сталою, скiльки неперервним потоком нових прибульцiв», – пояснив Лакi. Без цього припливу багата своiм розмаiттям екосистема вироджуеться в бiк монокультури. Залежно вiд того, що вiзьме гору, ця втрата рiзноманiтностi може сама по собi виявитися смертельною. Наприклад, Лакi вирощував E. coli. За його словами, пом’якшена присутнiстю якогось iншого виду кишкових бактерiй, вона залишалася нешкiдливою, а наодинцi ставала смертельно небезпечною. Навiть якщо гору вiзьме якась зовсiм безневинна бактерiя, результатом цього може стати «лiнива» iмунна система. У своiх експериментах Лакi не раз спостерiгав, як легко тварини зi збiдненим мiкробним складом хворiли й помирали, знову потрапляючи до нормальноi колонii щурiв.

Ось як на сценi з’явився «смертельний поцiлунок» Лакi. Запланована експедицiя на Мiсяць мала тривати приблизно два тижнi. Додайте до цього мiсяць пiсляполiтного карантину (аби переконатися, що астронавти не пiдхопили якийсь небезпечний рiзновид мiсячноi зарази). Потiм цi люди вийдуть зi своеi iзоляцii – позбавленi багатьох бактерiй, з пiдiрваним iмунiтетом. Їхнi дружини кинуться iх обiймати й цiлувати. «Можна практично не сумнiватися, що на майбутнiх астронавтiв чекатиме проблема як мiнiмум одного мiкробного шоку, – дiйшов висновку Лакi. – Деякi можуть бути настiльки легкими, що становитимуть лише науковий iнтерес. Іншi ж можуть призвести до тяжкоi хвороби та смертi».

Передбачення Лакi перетворило «просто цiкаву» мiкрофлору людського тiла на питання життя i смертi. Чарльз Беррi з NASA швидко знайшов для Лакi фонди на дослiдження мiкрофлори приматiв, яких упродовж року тримали на дiетi зi зневодненого й опромiненого космiчного

харчування. Вiн провiв ранiше заплановане дослiдження на шести льотчиках-випробувачах, вивчаючи фiзичнi та психологiчнi наслiдки 34 днiв утримування iх у замкненому примiщеннi за майже космiчних умов, а також здiйснив вичерпний перепис мiкробiв. Цей перепис включав у себе мазки з горла, рота й шкiри, взятi десять разiв пiд час iзоляцii, разом зi щоденними випорожненнями; усi цi зразки передавалися через спецiальний коридор з подвiйними дверима, що вiддiляв льотчикiв-випробувачiв вiд мiкробiологiв Лоррейн Галл та Фiлiс Райлi. Пiд час дослiдження цi двi жiнки використали понад 150 тисяч чашок Петрi й пробiрок i понад 10 тисяч предметних скелець для мiкроскопа. Але iхнi дослiдження обмежувалися вiдомими мiкробами (тобто придатними для вирощування в лабораторних умовах), до яких налажала низка не дуже перебiрливих анаеробiв.

Як i очiкувалося, мiкробiологи виявили, що загальна чисельнiсть бактерiй на шкiрi астронавтiв пiд час утримування в закритому примiщеннi та за обмеженоi можливостi митися збiльшилась, причому домiнувати почали декiлька потенцiйно небезпечних видiв стафiлококiв i стрептококiв. Жодна з цих змiн не призвела до хвороб. Однак помiтний зсув у кишковiй флорi астронавтiв породив бiльшу проблему в замкненому повiтряному просторi дослiдницькоi камери: метеоризм, достатньо неприемний, аби видати термiнову директиву дiетологам NASA дослiдити вплив рацiону на газотвiрнi кишковi бактерii. Однак усi шестеро астронавтiв вийшли з iхньоi експериментальноi камери здоровими й залишалися такими весь наступний мiсяць. Це дослiдження залишило без вiдповiдi, якi бiльшi змiни, якщо такi е, могли б вiдбутися серед меншоi кiлькостi астронавтiв, що прожили б у тiснiшiй камерi протягом довших перiодiв часу.

1966 року NASA пiдвищила Беррi вiд «головного лiкаря астронавтiв» до голови Служби бiомедичних дослiджень. Окрiм захисту астронавтiв вiд мiкробного шоку, вiн також зiткнувся з необхiднiстю забезпечити, щоб iхнi власнi бактерii не завадили запланованим пошукам мiсячного життя. Адже вченi NASA не змогли б вiдрiзнити мiсячних мiкробiв (якщо тi iснують) вiд земних, не маючи повного перепису всiх органiзмiв, якi «забруднюють» астронавтiв, iхнi космiчнi скафандри, спорядження та все, чого вони торкаються. Беррi очолив першу систематичну каталогiзацiю з пiдрахунком мiкрофлори шкiри та рота, зробленими до i пiсля попереднiх двох польотiв корабля «Джемiнi». Вiн найняв на роботу мiкробiолога Джеральда Тейлора, аби той узяв на себе бiльш докладну каталогiзацiю мiкрофлори екiпажу для всiх польотiв «Аполлонiв».

Стосовно небезпечних змiн мiкрофлори астронавтiв Тейлор виявив, що першi польоти «Аполлонiв» проходили пiд знаком Candida, надокучливого дрiжджового грибка, що у великiй кiлькостi фiксувався в ротi та випорожненнях багатьох астронавтiв пiсля повернення. Тому, на його думку, за винятком легко вилiковного випадку молочницi, нiчого надто страшного вiд довшоi iзоляцii, яку передбачав майбутнiй полiт на Мiсяць «Аполлона-11», не буде. Коли астронавти Базз Олдрiн, Нiл Армстронг та Майкл Коллiнз вийшли зi свого тритижневого карантину пiсля польоту на Мiсяць у серпнi 1969-го, нiхто не забороняв дружинам iх цiлувати, хоча Беррi й подбав, аби вони уникли звичайноi штовханини репортерiв та фотографiв, вiдпустивши iх до рiдних пiзньоi ночi.

Проте мiкробiологи й лiкарi NASA не забували про можливiсть мiкробного шоку з огляду на те, що вже планувалися польоти «Скайлаб» тривалiстю в кiлька мiсяцiв. Початок розрядки напруженостi NASA з космiчною програмою СРСР тiльки посилив iхнi страхи, бо радянська сторона повiдомляла про значно рiзкiшi й потенцiйно проблемнi змiни в мiкрофлорi iхнiх космонавтiв, анiж виявленi в дослiдженнях NASA. Найзагадковiше, що радянськi вченi вiдзначали практично захоплення кишкового тракту невеликою жменькою резистентних до лiкарських засобiв i токсинотвiрних штамiв бактерiй.

Беррi активно домагався видiлення грошей на проведення повномасштабноi 56-денноi iмiтацii польоту «Скайлаб» у барокамерi Космiчного центру Джонсона. Але, щойно мiсячнi перегони було виграно, Конгрес скоротив щедрий щорiчний бюджет NASA на сотнi мiльйонiв доларiв. Беррi нашкрiб для Тейлора грошi, яких вистачило лише для проведення поверхневого огляду мiкрофлори екiпажу, пiсля чого залишилося ще трохи, щоб замовити глибше дослiдження кишкових бактерiй астронавтiв iншiй органiзацii. Хоч як дивно, цих залишкiв NASA вистачило, щоб дати поштовх безпрецедентному дослiдженню анаеробноi темноi матерii людського мiкрокосму.

Куди не зазирав ще жоден бiолог

Пег Голдман згадуе схвильований вираз на обличчi Еда Мура одного дня наприкiнцi 1971 року, коли вiн передав iй приголомшливу пропозицiю NASA щодо проведення дослiдницького проекту. Сто тисяч доларiв. «Для нас це була просто величезна сума грошей i, мабуть, вiдповiдь на нашi мрii про манну небесну», – каже Голдман. Довгi роки Голдман з Муром де тiльки могли вишукували фонди на вивчення неймовiрно примхливих анаеробних бактерiй, що домiнують на людинi (причому на е правильним сло

ом для опису внутрiшньоi поверхнi трубки нашого травного тракту, що вiдкриваеться назовнi). Вони познайомилися шiстьма роками ранiше, на конференцii Американського товариства мiкробiологii. У той час Голдман вiдповiдала за вирощування й iдентифiкацiю анаеробних бактерiй, якi управлiння охорони здоров’я штатiв присилали до Центру з контролю за епiдемiчними захворюваннями США (попередника Центрiв з контролю та профiлактики захворювань, ЦКПЗ). Хоча мало хто з медикiв тих днiв вважав, що анаеробнi бактерii здатнi викликати захворювання, деякi все ж прагнули iдентифiкувати загадкових мiкробiв, яких спостерiгали в кровi i тканинах iхнiх пацiентiв, – мiкробiв, культуру яких iм самим не вдавалося виростити. Голдман любила виклики, але вiдчувала свою неспроможнiсть зробити щось через брак обладнання та персоналу. У кращому разi ii лабораторiя могла iдентифiкувати лише невелику частину анаеробних бактерiй, якi iм присилали.

Тим часом Ед Мур, професор Вiрджинського полiтехнiчного iнституту, мав чималi фонди для вивчення анаеробних мiкробiв – ось тiльки не тих, що живуть усерединi людей. Пiсля вiдкриття в 1930-х роках, що саме анаеробнi бактерii живлять виробництво яловичини й молока, дослiдження анаеробiв щедро фiнансувались Мiнiстерством сiльського господарства США й тваринницькою галуззю. Зокрема, анаеробнi бактерii коров’ячого рубця, свого роду «передпокою» шлунка, розщеплюють не перетравлюванi нiчим iншим рослиннi волокна в кормi, даючи тваринi бiльшу частину калорiй, а також велику кiлькiсть вiтамiнiв та iнших поживних речовин. Розумiючи динамiку цього процесу, Мур та iншi дослiдники сподiвалися збiльшити його ефективнiсть – змушуючи худобу виробляти бiльше молока та м’яса з меншими витратами сiна й зерна. Вiн уже перейшов на напрочуд ефективну технiку культивування анаеробних бактерiй. Вона передбачала вирощування iх на спецiально збагаченому поживному середовищi всерединi герметичноi пробiрки, з якоi попередньо було викачано весь кисень. Інтерес Мура до кишкових бактерiй людини виник як нiким не фiнансований побiчний проект: один iз його аспiрантiв засiяв кiлька пробiрок з анаеробами не звичайною рiдиною рубця, а людськими випорожненнями. Пiд керiвництвом Мура цьому аспiрантовi вдалося культивувати близько 80 % бактерiй, помiчених у зразках випорожнень, – просто рекордну кiлькiсть. Але Мур не мав коштiв для фiнансування подальшого дослiдження. Тому багатство новокультивованих видiв залишились неописаними й безiменними.

На мiкробiологiчнiй конференцii 1965 року Мур розповiв про все це Голдман. Обое мiкробiологiв пiдозрювали, що 99 % кишкових бактерiй виявляться анаеробними i що ця бактерiальна спiльнота мае значний вплив на здоров’я людини, як хороший, так i поганий – останнiй, коли окремi ii представники опиняються не в тому мiсцi, наприклад заражаючи рани та хiрургiчнi шви. «Це було немов двi заблукалi душi знайшли одна одну, – згадуе мiкробiолог iз Вiрджинськоi полiтехнiки Роберт Смайберт. – [Ми] просто сидiли там i слухали iхню розмову. Не встигли ми й оком змигнути, як вони вже вирiшили, що хочуть працювати з анаеробами. Тож Пег залишила своi ЦКПЗ i перейшла до нас на кафедру ветеринарноi медицини». За словами Смайберта, це й було початком того, що згодом стане всесвiтньовiдомою Лабораторiею анаеробiв Вiрджинськоi полiтехнiки.

Однак пошук грошей на дослiдження малозрозумiлого свiту анаеробних бактерiй людського тiла виявився нелегким. Першим великим проривом якраз i став грант на вивчення кишковоi мiкрофлори астронавтiв, отриманий ними наприкiнцi 1971-го. Не минуло й мiсяця, як вони виграли ще один, бiльший грант вiд Нацiонального iнституту раку. Останнi дослiдження вказували на те, що вiдхилення кишковоi мiкрофлори вiд норми може сприяти розвитковi раку товстоi кишки, i це дозволило Голдман та Муру переконати грантодавцiв, що наука мае визначитися з поняттям цiеi «норми». Одночасний старт двох масштабних дослiджень задав просто божевiльний темп роботи новоствореноi Лабораторii анаеробiв Вiрджинськоi полiтехнiки. Коли Мур не летiв до Г’юстона, щоб забрати свiжi випорожнення астронавтiв, вони з Голдман iхали до Балтимора, щоб перепочити в дешевому мотелi, чекаючи на дзвiнок вiд судмедексперта. Адже велика частина iхнього дослiдження для Інституту раку передбачала пiдтвердження, що кишковi мiкроби, видiленi простим способом – зi зразкiв випорожнень, – такi самi, як тi, що живуть у безпосередньому контактi з товстою кишкою людини. Просити хiрурга брати кишковi зiскрiбки пiд час порожнинних операцiй не було варiантом, бо передоперацiйнi антибiотики вбивають кишковi бактерii просто мiльярдами (причому однi види знищують бiльше, нiж iншi). Їхнiм рiшенням стало брати зiскрiбки нещодавно померлих, але загалом здорових людей iз нетрiв Балтимора – переважно жертв убивств та дорожньо-транспортних пригод. Як виявилося, усi мiкроби, що росли в контактi з кишковою вистилкою, можна було знайти i в людських випорожненнях.

Приблизно в той самий час робота Голдман та Мура для NASA допомогла цiй космiчнiй агенцii

iдкинути страхи мiкробного шоку, принаймнi для навколоземних польотiв тривалiстю в мiсяцi, а не роки. Їхнi дослiдження мiкрофлори астронавтiв дали один цiкавий результат. За першi три тижнi iмiтацii польоту «Скайлаб» усi трое астронавтiв пережили рiзке збiльшення кишковоi популяцii воднетвiрного анаероба Bacteroides thetaiotamicron (B. theta). Чисельнiсть цього мiкроба пiдскочила з нормальних приблизно 2 трильйонiв (2 % кишковоi флори) аж до 26 трильйонiв (понад 25 %). За шiсть тижнiв рiвнi B. theta в астронавтiв Роберта Крiппена та Керол Бобко впали знову до нормальних, але в iншого члена екiпажу Вiльяма Торнтона лишилися захмарними. Мур питав себе, чи не сталося за цi першi шiсть тижнiв чогось незвичайного. У вiдповiдь на це лiкар екiпажу лише посмiявся. У першi шiсть тижнiв трое астронавтiв пiдняли ледь не бунт через обурення постiйною плутаниною зi спорядженням та недостатню, на iхню думку, спiвпрацю з боку Центру управлiння польотом. Одразу пiсля проходження позначки в три тижнi вiдбулася телеконференцiя щодо цих питань, iз якоi Бобко та Крiппен вийшли задоволеними, а от Торнтон залишився в гнiвi через нерозв’язану суперечку щодо розмiру отримуваних ним порцiй iжi. Мур та Голдман гадали: чи не могло це емоцiйне збудження якраз i викликати в нього рiзке збiльшення чисельностi B. theta? «Ми б вiдкинули цю iдею як притягнуту за вуха, якби не те, з чим зiткнулися пiзнiше», – згадуе Голдман. Вони з Муром спостерiгали аналогiчнi рiзкi збiльшення чисельностi B.theta у двох iнших випадках: уперше пiд час вивчення рацiону, коли в однiеi жiнки, яка була добровiльним об’ектом дослiдження, стався конфлiкт на роботi, через який ii ледь не звiльнили, а вдруге в кишковiй флорi 19-рiчноi мешканки Балтимора, жертви вбивства, яку пiсля тривалих побоiв та переслiдувань застрелив чоловiк.

Заiнтригованi, Голдман та Мур почали шукати аналогiчнi зсуви у студентiв в умовах стресу (збираючи зразки випорожнень в день iхнiх усних iспитiв), але не виявили жодних рiзких змiн. «Мабуть, для цього треба бути дуже, дуже, дуже злим чи наляканим, – розмiрковуе Голдман. – Але наглядова рада нашого дослiдження навряд чи дозволила б нам переслiдувати студентiв iз ножами». У будь-якому разi рiзкi пiдвищення чисельностi B. theta, що спостерiгалися в розгнiваних астронавтiв та офiсних працiвникiв пiд час конфлiкту, не спричиняли жодноi помiтноi шкоди.

І в NASA, i в Інститутi раку визнали iхню роботу корисною. Ще важливiшим для iхнiх довгострокових цiлей було те, що цi подвiйнi дослiдження дозволили Голдман та Муру видiлити вiд 150 до 200 нових видiв кишкових бактерiй людини. Вони iдентифiкували всi цi бактерii аж до роду, а потiм зосередили свiй час та грошi на завершеннi фiзичного й бiохiмiчного опису дюжини найбiльш поширених видiв. Серед цих бактерiй був i зовсiм новий рiд Coprococcus, представлений мiкробами, що розщеплюють токсичнi рослиннi хiмiкати пiд назвою флюроглiцини, а також розмаiття Rumenococcus – групи, ранiше невiдомоi в людей, але знайомоi своiм сприянням худобi в перетравленнi сiна.

До того часу як Голдман та Мур одружилися 1985 року, iхне робоче партнерство принесло науцi докладний огляд мiкробноi спiльноти товстоi кишки людини. За iхнiми оптимiстичними оцiнками, iм вдалося описати понад 90 % членiв цiеi спiльноти, причому всi основнi ii види. І хоча окремi ролi та взаемодii цих бактерiй лишалися загадкою, стало зрозумiло, що загалом ця спiльнота функцiонуе приблизно так, як i всерединi коров’ячого рубця. По сутi, наповнена бактерiями товста кишка людини е напрочуд ефективним центром бiоферментацii, де резидентнi мiкроби екстрагують калорii й поживнi речовини з не перетравлюваноi нiчим iншим рослинноi iжi, весь час вiддаючи велику порцiю цiеi поживи своему господаревi.

Внутрiшне коло життя

Хоча двое мiкробiологiв i подарували науцi майже повний перепис наших кишкових бактерiй, розумiння того, яким чином цi мiкроби заселяють iхне середовище iснування (i навiть пристосовують це середовище до своiх потреб), усе ще приходить доволi повiльно. Як i у випадку з ротовою порожниною та шкiрою, заселення травного тракту людини – домiвки для 99 % мiкрофлори нашого тiла – починаеться пiд час народження, з лактобацил, з якими немовля вперше стикаеться в пологових шляхах. Коли голiвка дитини з’являеться на свiт, вона стискае пряму кишку матерi, вичавлюючи невеличку кiлькiсть випорожнень. Хоча лiкарi й медсестри поспiшають стерти слiди цiеi неприемностi, iхня гидливiсть може суперечити цiлям природи – негайному й безпосередньому щепленню новонародженого власними кишковими бактерiями матерi. Якщо так, то первинне розташування голiвки новонародженого зазвичай обличчям до прямоi кишки матерi, а потiм збереження цього положення, доки наступнi перейми не вивiльнять плечi та решту тiла, е не збiгом, а радше результатом дii природного добору. Таке розташування гарантуе, що з усiх мiльярдiв мiкробiв, з якими немовля зустрiнеться в перший день свого життя, найпершими будуть тi, до яких iмунна система його матерi вже виробила захисн

антитiла. (Тимчасовий запас цих антитiл уже передано плоду через плаценту.) Другу хвилю – мiльйони бiфiдобактерiй – дитинi приносить порцiя грудного молока.

Усi вхiднi мiкроби, перш нiж вони досягнуть кишечника, мають пройти через передпокiй шлунка немовляти. У шлунках старших дiтей та дорослих протимiкробний бар’ер становить високий рiвень соляноi кислоти. Але суттеве видiлення кислот починаеться не ранiше приблизно тримiсячного вiку, поступово досягаючи дорослих рiвнiв за кiлька рокiв. Ця затримка лишае привiтно вiдчиненими дверi для заселення шлунка та кишкового тракту на початку життя. Наприклад, протягом цього перiоду немовля зустрiчаеться зi шлунковим мiкробом Helicobacter pylori. Зазвичай у дiтей це вiдбуваеться через руки або губи когось уже заселеного. Коли ii проковтнуть, ця вертка бактерiя вгвинчуеться в шар слизу, що захищатиме шлунок вiд майбутнього омивання соляною кислотою. У мiру дозрiвання кислототвiрних клiтин шлунка деякi штами H. pylori вводять у них бiлки, що спонукають цi клiтини знижувати кислотнiсть до рiвнiв, якi краще переносяться бактерiею, але все ще достатньо iдких, аби вбивати бiльшiсть iнших видiв мiкробiв. У такий спосiб H. pylori утримуе практично монопольну владу над людським шлунком уже близько шiстдесяти тисяч рокiв. Штам H. pylori, що переноситься конкретною родиною чи популяцiею, можна навiть використати, щоб прослiдкувати iхне походження аж до давнiх шляхiв мiграцii, яка почалася, коли Homo sapiens уперше вийшли з Африки.

З позитивного боку таке зниження кислотностi шлунка захищае вiд печii та раку стравоходу в дорослому вiцi. З негативного ж – у незначноi меншостi iнфiкованих осiб H. pylori запускае запалення, достатньо серйозне для розвитку в подальшому життi виразок та раку шлунка. Один iз цiкавих парадоксiв сучасноi медицини полягае в тому, що H. pylori не викликала виразки аж до початку, а то й середини XIX столiття – часу, коли вона почала зникати з людських шлункiв завдяки покращенню очистки води та використанню перших антибiотикiв, таких як препарати вiсмуту. Зокрема, у 1830-х роках ранiше здоровi молодi европейськi жiнки почали помирати вiд виразок настiльки страшних, що в стiнках шлунка з’являлися справжнi дiрки. Раптовiсть i болiснiсть смертей цих жiнок чiтко вказували на те, що це була якась нова хвороба, а не ранiше вiдома, але погано дослiджена. У мiру поширення недуги вiд жiнок до чоловiкiв та з Європи до Пiвнiчноi Америки вона залишалась переважно хворобою мiських мешканцiв, наводячи дослiдникiв на думку, що виразки спричиняються стресами сучасного життя. На початку XX столiття фахiвцi з медицини вважали фермерiв та iнших сiльських жителiв здебiльшого нечутливими до цiеi хвороби завдяки «життю на вiдкритому повiтрi та порiвнянiй свободi вiд турбот… що дае iм змогу перетравлювати продукти, згубнi для шлунка бухгалтера чи його роботодавця».

Лише у 1980-х роках австралiйськi патологи Робiн Воррен та Баррi Маршалл зумiли нарештi переконати скептично налаштований медичний свiт, що гнучкохвоста бактерiя, яку вони виявили в бiопсiях виразок, якось пов’язана з цим ураженням. Однак сьогоднi виразки шлунка залишаються практично невiдомими в слабкорозвинених районах свiту, таких як Африка, де бiльшiсть людей заселяються цiею бактерiею ще в ранньому дитинствi. Можливо, затримка або порушення заселення органiзму H. pylori через покращення очистки води чи антибiотики якось змiнила iмунологiчне «перемир’я», якого цей мiкроб досяг iз нашою iмунною системою за тисячi, а то й мiльйони рокiв спiльного життя.

У будь-якому разi H. pylori швидко вимирае в захiдному свiтi, можливо, залишаючи шлунок вiдкритим для заселення якимсь iншим мiкробом iз не такою довгою iсторiею спiвiснування з людьми. Сьогоднi носiями H. pylori у Пiвнiчнiй Америцi та Захiднiй Європi е менше нiж 10 % дiтей, хоча ii можна знайти приблизно у 30 % iхнiх батькiв та бiльшостi iхнiх дiдусiв i бабусь. Хорошою новиною е те, що цей спад принiс рiзке зменшення кiлькостi випадкiв як виразки, так i раку шлунка. Поганою – те, що ii зникнення може лежати в основi безпрецедентного збiльшення в останнi тридцять рокiв кiлькостi випадкiв гастроезофагеальноi рефлюксноi хвороби та раку стравоходу, настiльки, що останнiй уже став сьогоднi однiею з найшвидше поширюваних причин смертi людей у розвиненому свiтi.

Проходячи передпокiй шлунка, мiкроби, що вижили, потрапляють до закрученого лабiринту тонкого кишечника, де лiс пальчастих виростiв, що звуться ворсинками, максимiзуе площу поверхнi, через яку поживнi речовини можуть проникати в кровоплин. Низька кислотнiсть (нейтральний pH) тонкого кишечника виявляеться просто iдеальною для росту бактерiй. Але надовго в ньому затримуеться небагато мiкробiв, бо потужнi скорочення стiнок створюють стрiмкий потiк розрiдженоi iжi, що змивае всiх, крiм найчiпкiших.

Саме в тонкому кишечнику вхiднi мiкроби найбiльш безпосередньо стикаються з поки ще приспаною iмунною системою дитини. Мiсцями рухомi ворсинки розступаються, вiдкриваючи голi схили, поверхня яких вкрита моз

iкою з химерно сплющених та поцяткованих ямками клiтин. Названi пееровими бляшками (на честь швейцарського анатома XVII столiття Ганса Конрада Пеера, який уперше iх описав), цi куполоподiбнi структури розташованi поверх найважливiших навчальних центрiв iмунноi системи. Ямки на поверхнi цих сплющених клiтин – то кишенi, де постiйно затримуються бактерii (живi i мертвi). Подiбно до обертових дверей, цi кишенi змiщуються в бiк внутрiшньоi поверхнi клiтин, пропускаючи своiх мiкробних пасажирiв у лiмфатичну тканину нижче.

Внутрiшня будова пееровоi бляшки нагадуе лiмфовузли, що дозрiватимуть у шиi, паху та пахвах дитини. Але якщо лiмфовузли схожi на вiйськовi штаби, де iмуннi клiтини готуються атакувати, лiмфатична тканина пееровоi бляшки бiльше схожа на дипломатичний центр, де вхiднi мiкроби користуються презумпцiею невинуватостi – вони вважаються «дружнiми» чи принаймнi «мирними», доки не доведено iнше.

Проте сказати, що iмунна система вчиться iгнорувати кишковi бактерii, було б неправильно. Замiсть того щоб викликати протимiкробне запалення, взаемодiя з пееровою бляшкою радше запускае масштабне виробництво антитiла, вiдомого як iмуноглобулiн A (IgA). Як i всi антитiла, IgA прикрiплюеться до конкретноi мiшенi, у цьому випадку до певного виду кишковоi бактерii. Замiсть того щоб позначати мiкроб для знищення (як це робить бiльшiсть антитiл), IgA просто скупчуеться на його поверхнi, не даючи йому прикрiплюватися до кишковоi стiнки, немовби ввiчливо спонукаючи просуватися далi. Крiм того, зустрiч мiкробiв на нейтральнiй територii пееровоi бляшки приводить до розростання T-клiтин та B-клiтин, що пiдуть в атаку проти тих самих бактерiй, якщо тi опиняться на забороненiй територii, такiй як кров. А тому незрiла ще iмунна система дитини вчиться терпiти проковтнутi бактерii, водночас обачно тримаючи iх на безпечнiй вiдстанi. Щоб оцiнити надзвичайно важливу природу цiеi дипломатii, уявiть, що трапляеться, коли вона дае збiй. У випадках хвороби Крона та виразкового колiту iмунна система реагуе на дотик нешкiдливих кишкових мiкробiв шаленим, убивчим для тканин запаленням, породжуючи болючi кишковi виразки, що можуть переходити в смертельно небезпечнi прориви.

Протягом дитинства чисельнiсть пеерових бляшок, що вистеляють тонкий кишечник, зменшуеться з кiлькох сотень до приблизно тридцяти. Ця остання група скупчуеться вздовж нижнього сегмента тонкого кишечника якраз перед тим мiсцем, де вiн вiдкриваеться в просторi камери для утримання бактерiй товстого кишечника. У цих залишках сильно порiдiлий дипломатичний корпус iмунних клiтин продовжуе монiторити щоденне проходження мiльйонiв мiкробiв, розпiзнаючи переважну бiльшiсть як нормальнi та гiднi толерантного ставлення.

Як тiльки вони проходять крiзь потужнi скорочення та повз клiтини-мiкробовловлювачiв тонкого кишечника, бактерii потрапляють до вiдстiйника товстого кишечника. Хоча вiд народження той е стерильним, з часом вiн стае для мiкробiв справжнiми джунглями людського тiла. 1905 року французький мiкробiолог Анрi Тiсье став першим, хто дослiдив формування цiеi екосистеми, орiентуючись на те, що виходить з iншого боку.

Наприкiнцi першого дня життя народженоi звичайним шляхом дитини розсип бактерiй у ii випорожненнях вiдображуе мiкрофлору пiхви та кишкового тракту матерi. Натомiсть у дитини, народженоi за допомогою кесаревого розтину, там мiститься бiльш випадковий асортимент мiкробiв, що потрапили туди з рук акушерiв i загальнолiкарняного середовища. Та хоч яким е спосiб народження, на третiй день немовля на грудному вигодовуваннi видае майже монокультуру бiфiдобактерiй, що продовжуе домiнувати аж до початку харчування твердою iжею. Кишкова ж мiкрофлора немовляти на штучному вигодовуваннi теж мiстить бiфiдобактерii (з невiдомого джерела), але в значно менших кiлькостях i лише як невелику частину нестабiльноi сумiшi iнших мiкробiв.

Так само як на шкiрi та в ротi немовляти, у кишечнику бiфiдобактерii заважають росту потенцiйних порушникiв спокою, таких як стафiлококи, i допомагають вiдiбрати перших постiйних мешканцiв. Дослiдження також показують, що велика кiлькiсть кишкових бiфiдобактерiй сприяе пiдвищенню рiвня захисних антитiл у кровi дитини – антитiл, нацiлених не лише на проблемнi бактерii, але й на багато видiв дiарейних шлунково-кишкових вiрусiв. Це явище може допомогти пояснити, чому в краiнах «третього свiту» з поганим санiтарним станом води рiвень смертностi дiтей на грудному вигодовуваннi аж у шiсть разiв менший, нiж дiтей на штучному вигодовуваннi. Навiть у Сполучених Штатах, де смерть дитини вiд дiарейноi хвороби залишаеться рiдкiсним явищем, епiдемiологи вiдзначають на цiлих 20 % вищий рiвень виживання в дiтей на грудному вигодовуваннi, порiвняно зi штучним, протягом перших шести мiсяцiв життя, незалежно вiд статкiв чи рiвня освiти родини.

Перша хвиля кишкових мiкробiв також запускае дозрiвання вистилки товстого кишечника. Розташованi пiд нею кровоноснi судини пiдтягуються до поверхнi вистилки й формують там щiльну сiтку крихiтних капiлярiв,

необхiдних як для пiдтримування ii здоров’я, так i рознесення поживних речовин, вивiльнених резидентними бактерiями. Водночас перший дотик бактерiй пробуджуе мiльйони кишкових стовбурових клiтин. Одразу пiсля активацii цi клiтини починають весь час дiлитись, i iхне розмноження постiйно оновлюе нiжний шар поверхневих клiтин кишковоi вистилки. Поверхневi ж клiтини, у свою чергу, починають вiдпадати зi швидкiстю кiлька мiльярдiв на день. Ця неперервна замiна робить кишковий тракт стiйким до уражень, що неминуче вiдбуваються, коли дитина починае iсти тверду iжу, з ii великою кiлькiстю природних токсинiв, а також випадковими гострими предметами чи хвороботворними мiкробами.

Введення в рацiон твердоi iжi бiльш-менш вирiвнюе кишкову мiкрофлору дiтей на грудному та штучному вигодовуваннi, хоча, зрештою, не бувае двох людей з абсолютно однаковим вмiстом видiв i штамiв мiкробiв. У середньому в кишечнику зазвичай домiнують десь iз тридцять видiв бактерiй, а в менших кiлькостях присутнi близько ста. Одними з найчисленнiших та найпродуктивнiших серед них е анаероби-волокноперетравлювачi, на кшталт паличкоподiбних Bacteroides та Eubacteria. Причому Bacteroides, такi як B. theta, B. vulgatus та B. fragilis, складають вiд 20 до 30 % кишкових бактерiй людини, щодня виробляючи близько лiтра позбавлених запаху вуглекислого газу й водню. Eubacteria заявляють про себе шляхом виробництва бiльш пахучого сiрководню – вiдомого всьому свiтовi своiм запахом тухлих яець.

Крiм того, рано чи пiзно ми стаемо господарями асортименту кокiв – кулястих анаеробiв. До них належать роди Enterococcus, Peptococcus, Streptococcus та Peptostreptococcus, що розкладають низку складних бiлкiв та жирiв (глiкопротеiнiв i глiколiпiдiв) на простiшi цукри та жирнi кислоти, якi органiзм здатен засвоiти. У процесi цього вони виробляють iще один характерний запах – зiпсованого вершкового масла, яким вiдгонить масляна кислота.

Разом Bacteroides, Eubacteria та рiзного роду коки вивiльняють аж 30 % калорiй, якi людина засвоюе з iжi, особливо з таких високовуглеводистих продуктiв, як кашi та макароннi вироби.

Іншими головними представниками кишковоi мiкрофлори е клостридii, деякi з них виробляють токсини, i всi можуть потiм ховатись у резистентних спорах. Найбiльш сумновiдома Clostridium difficile мае пiдступну звичку викликати дiарею та запалення товстого кишечника, пiсля того як курс антибiотикiв усуне ii конкурентiв. Хоч як це дивно, бiльшiсть дiтей носить у собi C. difficile, не страждаючи вiд жодних шкiдливих впливiв. До початку дорослого життя, коли цей мiкроб може стали проблемним, нормальна мiкрофлора вже тримае його пiд суворим контролем.

Меншу частину членiв кишковоi спiльноти складають кiлька видiв лактобацил i розсип факультативних анаеробiв, на кшталт E. coli, здатнiсть яких виживати на вiдкритому повiтрi дозволяе iм блукати де не слiд й iнодi спричиняти проблеми в таких мiсцях, як жiночi сечовивiднi шляхи. Крiм того, приблизно кожен п’ятий iз нас е носiем помiтноi кiлькостi метанотвiрних кишкових мiкробiв, таких як Methanobrevibacter smithii та Methanosphaera stadtmanae. Цi метаногени харчуються воднем та вуглекислим газом, що виробляються iхнiми сусiдами-волокноперетравлювачами. Як i водень, метан не мае запаху, але легко займаеться (з останньоi якостi нiяк не натiшаться хлопчаки всього свiту).

Шкiра. Рот. Нiс. Травний тракт. До 1980-х рокiв мiкробiологи вже могли похвалитися базовим розумiнням того, що i де живе на людському тiлi, а також першими уявленнями як про переваги, так i про небезпеки цих мешканцiв. Однак чого наука не могла пояснити, то це як iмунна система терпить iхню присутнiсть – особливо численного населення наших кишок. Не менш загадковим було й те, як саме нашi резидентнi бактерii запускають глибокi змiни, якi iхня присутнiсть явно породжуе в клiтинах i тканинах. Окрiм задоволення наукового iнтересу, вiдповiдi на цi питання обiцяли прояснити, яким чином зрив хитромудрих домовленостей мiж мiкробами i людиною може призводити до хвороб.

Хто тут головний?

Гастроентеролог, що став мiкробiологом, Джеффрi Гордон очолюе блискучий новий Центр геномних наук Унiверситету Вашингтона в Сент-Луiсi. Простора, освiтлена промiнням сонця лабораторiя розташована над уславленим центром секвенування генiв, одним з основних учасникiв проекту «Геном людини», що 2003 року повнiстю розшифрував послiдовнiсть 20–25 тисяч генiв Homo sapiens.

«Настав час подивитися на людський геном ширше, – каже Гордон, – усвiдомлюючи, що мiкробних генiв наш органiзм, можливо, мiстить у сто разiв бiльше, нiж людських». 2005 року Гордон з колегами зi Стенфордського унiверситету в Калiфорнii та Інституту геномних дослiджень у Мерiлендi зiбрали разом багатомiльйоннi гранти вiд приватних фондiв та урядових установ, аби профiнансувати iхню «Інiцiативу мiкробiому кишок людини» – план видiлення, секвенування й аналiзу сукупностi мiкробних генiв, що роблять свiй внесок у здоров’я та добробут людського тiла, а подекуди й порушення його функцiй. Одним з ас

ектiв цього колосального проекту е розробка загального профiлю генетичних можливостей кишковоi мiкрофлори. Іншим е повне розшифрування послiдовностi геномiв сотнi основних представникiв бактерiальноi спiльноти товстого кишечника людини.

«Другий “Геном людини”» Гордона став лише одним iз понад десятка дослiдницьких проектiв, що розгортаються в його лабораторii повсякчас, усi з яких нацiленi на розумiння впливу кишкових мiкробiв на людське здоров’я та хвороби, i не лише в кишках, але й будь-де в органiзмi. Персонал його лабораторii складаеться з молодих та цiкавих до науки аспiрантiв i новоспечених докторiв зi знанням широкого спектра дисциплiн вiд бактерiальноi екологii до рентгеноструктурного аналiзу.

Інтерес Гордона до бактерiй товстого кишечника прослiдковуеться ще з рокiв його роботи гастроентерологом у 1970–80-х роках, коли вiн вивчав людськi гени, що контролюють подiл клiтин, завдяки якому постiйно оновлюеться кишкова вистилка. Ця постiйна замiна (клiтини вiдпадають, щойно iм виповниться три днi) не лише робить кишкову вистилку стiйкою до ушкоджень, але й гарантуе, що резидентнi бактерii товстого кишечника не поселяться надто глибоко й не розростуться надто рясно. Переважна бiльшiсть бактерiй видаляеться на борту злущених епiтелiальних клiтин iз повсякденним випорожненням кишечника. Гордон розумiе, що весь цей подiл дорого коштуе, адже народження кожноi новоi клiтини несе з собою ризик того, що якась випадкова мутацiя вiдключить гальма подiлу клiтин i призведе до розвитку раку. Як гастроентеролога, його геть не дивуе, що рак товстого кишечника посiдае друге мiсце серед основних причин смертi вiд раку в промислово розвиненому свiтi (зразу пiсля пов’язаного з курiнням раку легень).

Раннi дослiдження Гордона були присвяченi тому, яким чином рiзнi гени вмикаються й вимикаються в конкретний час розвитку клiтин кишечника, коли тi перемiщуються з розщелини до пiку вздовж кишковоi ворсинки. Вiн дiйшов висновку, що гени отримують для цього чiткi iнструкцii. Але звiдки? Загальноприйнятi мiркування скерували б Гордона шукати цi бiохiмiчнi сигнали в тканинах та органах, що лежать пiд кишковою вистилкою. Натомiсть вiн зацiкавився можливiстю того, що клiтини отримують своi «маршрутнi листи» вiд бактерiй, якi облiплюють iхню зовнiшню поверхню.

З огляду на сотнi рiзних видiв бактерiй та iнших мiкробiв, що живуть усерединi товстого кишечника в будь-який момент, Гордон розумiв, що для перевiрки його теорii потрiбна якась спрощена модель. Вiд мiкробiолога з Іллiнойського унiверситету Ебiгейл Сельерс персонал Гордона навчився вирощувати безмiкробних мишей. За iхньою допомогою вiн пiзнiше зумiв простежити, що вiдбуваеться, якщо повертати назад по одному представниковi мiкрофлори за раз. Як неофiцiйний керiвник лабораторii, Сельерс також дала Гордоновi стартовий набiр B. theta, видiленоi з випорожнень здоровоi людини-добровольця. Вона вже виявила, що B. theta однаково добре росте в кишечнику мишей i людей. Гордон пiшов ще далi, показавши, що цей мiкроб е доволi вимогливим кишковим мешканцем.

Наприклад, його команда спiймала B. theta за випрошуванням подачок, коли миша не отримувала своеi звичайноi iжi. Сельерс уже продемонструвала, що B. theta переживае такi голоднi часи, харчуючись цукристою речовиною (фукозою), що ii видiляють кишковi клiтини. Пiзнiше ж спiвробiтники лабораторii Гордона виявили, що кишковi клiтини виробляють цю поживу лише за наполяганням B. theta. Спочатку вченi продемонстрували, що кишковi клiтини безмiкробних мишей перестають виробляти фукозу через кiлька тижнiв пiсля народження. «Було схоже на те, що вони готувалися до прийому гостей, якi так i не прибули», – каже Гордон. Але достатньо впорснути в глотку дорослоi безмiкробноi мишi порцiю Bacteroides, як цукрове виробництво вiдразу ж поновлюеться. Пiсля цього його спiвробiтники використали три типи мутантiв B. theta (знову наданих Сельерс), аби розшифрувати, що ж саме там вiдбуваеться. Однiй групi безмiкробних мишей вони ввели штам B. theta, що не мiг безпосередньо прикрiпитися до кишковоi клiтини. Попри це клiтини почали виробляти фукозу. Іншу групу безмiкробних мишей вони заселили мутантами B. theta, що не могли споживати фукозу, однак кишковi клiтини все одно ii виробляли. Постачання цiеi iжi не почалося лише в мишей, що були заселенi моноколонiею штаму B. theta, нездатного видiляти конкретний бiлок, який, за пiдозрою дослiдникiв, був бiохiмiчним сигналом iз проханням про подачку. Іншими словами, цукрове виробництво клiтин виникало не просто у вiдповiдь на дотик бактерiй або вичерпування запасiв фукози. Ключем було повiдомлення «погодуй мене» вiд B. theta, що вмикало мишачий ген, який iнакше поринав би в сон пiсля перших кiлькох днiв життя. Це вiдкриття стало першим чiтким пiдтвердженням колись дуже дивноi iдеi Гордона, що кишковi бактерii можуть безпосередньо контролювати дiяльнiсть кишкових клiтин.

У 1990-х роках поява методу ДНК-мiкрочипiв (генних чипiв) дала Гордоновi потужний новий iнструмент для дослiджень. Геннi чипи дозволя

ть ученим сканувати активнiсть тисяч генiв одночасно. Вони використовують тисячi флуоресцентно позначених фрагментiв ДНК, розташованих у чiтко визначених мiсцях на решiтцi завбiльшки з предметне скельце мiкроскопа. 2002 року спiвробiтники лабораторii Гордона використали «мишачий чип», що мiстив десь iз двадцять тисяч вiдомих мишачих генiв, задокументувавши вмикання сотень цих генiв, коли ранiше безмiкробна миша отримуе свою першу порцiю B. theta. Як Гордон i очiкував, цi гени включали в себе багато з тих, що залученi в нормальному дозрiваннi кишковоi вистилки. Введення B. theta також вмикало мишачi гени, залученi у виробництвi конкретних транспортних молекул, необхiдних кишковим клiтинам для всмоктування й використання багатьох поживних речовин, наданих iм B. theta та спорiдненими бактерiями. Усе це посилило враження Гордона, що B. theta вiдiграе особливо важливу роль у сприяннi здоров’ю кишечника.

Команда Гордона завершила секвенування 4779 бiлкотвiрних генiв B. theta в 2003-му, у той самий рiк, коли й проект «Геном людини» завершив секвенування Homo sapiens. Було виявлено, що понад 100 з цих генiв B. theta призначае для пошуку неперетравлених рослинних цукрiв, а ще 170 – для розщеплення iх на компоненти, якi миша (або людина) здатна засвоiти. B. theta

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ИТ».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию: Купить