Читаем Микроб редко приходит один. Как микроорганизмы влияют на нашу жизнь онлайн бесплатно

Как-то раз моя жена сказала: «О том, что ты специалист по гигиене, я узнала из газет», — тем самым она намекнула, что я вовсе не склонен к порядку и соблюдению чистоты, хотя и профессор, изучающий микробиологию и гигиену.

Признаюсь, лично я не люблю возиться с ведром и тряпкой. На это есть простая причина. Слово «микроб» не вызывает у меня никакой паники. Когда я слышу о «бактериях», я думаю не о каких-то ужасах, а о замечательном сообществе живых существ.

Эта книга посвящена микроорганизмам, с которыми мы взаимодействуем каждый день, — бактериям, грибам и вирусам. И это история о самых сложных отношениях в принципе — об отношениях между человеком и микробом.

Люди чаще всего относятся к микробам (и иже с ними) как к своим врагам, которых необходимо уничтожать всеми доступными средствами, имеющимися в распоряжении каждого ревностного поборника чистоты. Но микробиологи только сейчас начали постигать мир микробов и сходятся в предположении, что невидимая и таинственная вселенная микробов настроена по отношению к нам более дружелюбно, чем считалось до сих пор.

Я расскажу вам о том, что стерильная — без микроорганизмов — жизнь в доме и в квартире попросту невозможна. Миллиарды одноклеточных организмов снуют везде и всюду каждую секунду. Они обитают на нашей коже и даже внутри нас: каждый человек — это дом для десяти триллионов микробов, просто невообразимое число! Вам будет интересно узнать, что мы можем заболеть из-за чрезмерного соблюдения гигиены и что в таком случае именно бактерии помогут нам встать на ноги.

Я вовсе не безумный ученый, обожествляющий предмет своего исследования. Нашу совместную с микроорганизмами жизнь невозможно представить без уничтожения этих милых маленьких существ. Ведь среди них есть настоящие проходимцы, которые хотят лишить нас самого дорогого и святого — жизни.

Антибиотики, средства для уборки и дезинфекции можно отнести к благам цивилизации, и они значительно продлили нашу жизнь. Но применять их следует с осторожностью. В противном случае пальба по микробам может срикошетить по нам. Но не только это: микробиологам становится все более ясно, что люди совершают ошибку, истребляя всех микробов, ведь ради уничтожения парочки плохих мы убиваем и много хороших микробов.

Микроорганизмы были первыми живыми существами на нашей планете. И совершенно точно станут последними через 2–3 миллиарда лет, когда Землю испепелит Солнце. Это были одноклеточные организмы, которые позаботились о том, чтобы создать условия жизни для нас на прекрасной голубой планете. Мы им многим обязаны!

Мне всегда казалось неправильным, что мы больше знаем о микробах в глубинах Марианской впадины или в сибирской тундре, чем о микроорганизмах, живущих с нами бок о бок. Я говорю о тех наших незаметных спутниках, которые притаились в стиральных машинах и на губках для мытья посуды.

Жизнь без микроорганизмов была бы довольно унылой: они производят такие продукты, как сыр, копченая колбаса, вино и пиво. Мы должны быть им благодарны за существование жизненно необходимых лекарств (например, инсулина) и важных химических веществ (например, лимонной кислоты и этанола).

Ни одна корова не смогла бы без помощи микробов переварить траву в своем желудке и нагулять жирок. И пускать газы без них мы тоже не смогли бы.

С помощью микробов на корнях многие растения получают жизненно необходимый азот из воздуха. В специальных сооружениях микробы поглощают нечистоты из сточных вод. В биогазовых установках они производят из отходов газ метан для получения энергии.

Многие микробы обладают теми же милыми качествами, что и мы: бактерии те еще болтушки и хорошо общаются огромными группами. Они охотно проводят время с себе подобными, да еще и противных родственников приводят — микроб редко приходит один!

Но охотнее всего они бы все время ели. По своей природе они довольно равнодушны к сексуальной стороне жизни, но, бывает, доходят до крайностей.

Пару лет тому назад отец спросил меня, чем таким важным, собственно, микробиолог занимается целый день. Я небрежно бросил: «Переливаем бесцветные жидкости из одной пробирки в другую», и мой ответ злит его до сих пор.

Конечно, лучше бы я рассказал ему о захватывающей жизни микроорганизмов. Свою невнимательность я надеюсь исправить этой книгой. Если вы, дорогие читатели, после моего рассказа посмотрите на наших крошечных сожителей другими глазами, значит, моя цель достигнута.

Свои лекции о домашней гигиене я обычно начинаю так: «Здравствуйте, меня зовут Маркус Эгерт, и я исследую вещи, о которых большинство людей говорит: „Я не очень-то хочу про это много знать“». Люди поначалу испытывают неприязнь к теме микробов и бактерий. Она кажется слишком неприятной, даже зловещей. Потому что она касается вещей, скрытых от наших глаз.

Но первоначальное отвращение улетучивается уже через несколько минут, ведь домашняя гигиена важна каждому из нас и никого не оставляет равнодушным. По моему опыту, большинство считает себя чистоплотными людьми, умеющими обращаться с тряпкой и моющими средствами. Насмешкам чаще подвергаются другие. Разве у вас нет знакомого, которому так и подмывает подарить на день рождения упаковку салфеток для уборки? И определенно есть подруга, которую вы посещаете реже, чем могли бы, потому что своей манией чистоты она действует на нервы.

То, что я, как микробиолог, занялся этой темой, произошло не само собой. Нельзя сказать, что я из кожи вон лезу, убираясь дома. Я защитил диссертацию по микробным сообществам в кишечнике личинок африканских бронзовок, личинок майских жуков и дождевых червей. Если сейчас вы решили, что микробиолог — редкая и ненужная профессия, поспешу вас успокоить. В наше время микробиолог никогда не останется без работы.

Микробиологи нужны по всему свету, чтобы мы могли продолжать жить так, как живем сейчас. Они следят за тем, чтобы в продукты и питьевую воду не попали опасные бактерии. Многие лекарства должны быть стерильными, то есть совсем без бактерий. Даже в погружных ваннах, используемых для покраски автомобилей, микробы могут присутствовать только в ограниченном количестве, иначе есть опасность, что микроорганизмы попадут на металл и краска не пристанет плотно.

То, что я посвятил себя домашней гигиене, не произошло случайно. В 2006 году я начал работать в дюссельдорфской компании Henkel, производящей бытовые товары. Для незлобивого ученого из университета такой карьерный шаг — все равно что переход на темную сторону силы. Там исследования ведутся не ради исследований, а ради роста продаж стиральных порошков, средств для мытья посуды и дезодорантов.

Я стал начальником лаборатории в отделе микробиологии. Сначала мы занимались главным образом запахами тела и исследованием дезодорантов. Чувство было такое, будто я попал на огромную игровую площадку для микробиологов! Один из моих пожилых шефов любил говорить о песочнице господина Эгерта, когда я представлял свои идеи для проектов, пользуясь университетскими методами.

Например, мы изучали влияние косметики на микрофлору кожи. Для этого мы изолировали микробов из подмышек коллег и исследовали, какие из них производят пахучие вещества. Потом мы занимались бактериями, производящими запахи в кондиционерах автомобилей, микрофлорой в стиральных машинах и воздействием чистящих средств на микробов в домашнем хозяйстве.

Кроме того, мы изучали ферменты из генетически модифицированных бактерий, которые могли поглощать пятна на белье при машинной стирке. Чем-то все это напоминало лабораторию доктора Франкенштейна. Но современной микробиологии под силу создать на чертежной доске по индивидуальному заказу микроорганизм, который делает ровно то, что нужно. Ну, почти.

При этом микробиологи работают с живыми микроорганизмами примерно также, как и Роберт Кох, открывший туберкулезную палочку 150 лет назад, — помещая в твердую или жидкую питательную среду. Потому что только живых микробов можно протестировать на то, как они реагируют на внешние раздражители; например, на чистящие средства или активные вещества в дезодорантах.

Легко забыть, что микроорганизмы — живые существа, обладающие собственным обменом веществ. Размером они всего в тысячную долю миллиметра, и чтобы их увидеть, нужен микроскоп. Впервые их смогли разглядеть почти 350 лет назад, и это был гигантский скачок вперед. Первым человеком, который увидел бактерии и описал их, был Антони ван Левенгук, голландский изготовитель линз и оптики. Но ему еще не было известно, с кем он имеет дело. Даже в XIX веке медики, не зная о существовании бактерий, считали, что болезни вызываются плохими запахами. И только упомянутый выше Роберт Кох открыл их истинную природу.

Все микробы — одноклеточные микроорганизмы. То, что они вообще могут существовать в такой форме, заслуживает особого внимания. Когда микробиологи хотят объяснить разницу между одноклеточными и высшими, многоклеточными, существами, они прибегают к крайне простому примеру: все, что можно перемешать в миксере, не убив, — это микроорганизмы. Причина: в многоклеточных организмах клетки так специализировались, что не способны выжить поодиночке в естественной среде. Когда их разъединяют, они не могут образовать полноценный организм.

Микроорганизмы, напротив, потенциально бессмертны. Микроорганизмы размножаются делением или, выражаясь научно, экспоненциальным ростом: из одной клетки получаются две новые, из двух — четыре, из четырех — восемь… Куда это может завести? Из одной клетки, которая будет делиться каждые 20 минут в течение 48 часов, возникнет биомасса, которая в 3000 раз тяжелее Земли.

К микроорганизмам, или микробам, относятся бактерии и археи — менее известная родственная группа бактерий, которые, например, производят метан для тепла в биогазовых установках. Далее, грибы, водоросли, одноклеточные живые организмы (простейшие) и вирусы — тоже микроорганизмы. Последние составляют обособленную группу, они не живые существа, а «только лишь» сложные молекулы без обмена веществ.

Лучше всех из микроорганизмов изучены бактерии. Они способны реагировать на химические раздражители и у многих из них есть нечто вроде моторчика, с помощью которого они передвигаются. Слова «микробы» и «возбудители болезней» часто используются как взаимозаменяемые. Это необоснованно! Большинство микробов совершенно безвредны для человека.

В отличие от клеток грибов, водорослей, простейших и других высших живых существ, у бактерий нет клеточного ядра. Их называют «прокариоты». И тем не менее наши клетки родственны бактериям. Точнее, мы от них произошли. Давным-давно бактерии и археи соединились в эукариоты: клетки с ядром, из которых, в конце концов, и состоит человек.

Самим своим существованием мы обязаны микроорганизмам! Вся жизнь на Земле произошла от них. Печально, что в истории сотворения мира об этих крошечных существах, невидимых человеческому глазу, нет ни слова. Хотя бактерии и микроорганизмы заслуживают отдельной толстой главы в каждой книге, повествующей о сотворении или эволюции человека.

Микробы стали первыми обитателями нашей планеты, когда та еще была непригодным для жизни адом, а не тем приятным местом, где розы источают аромат и поют песни соловьи, каким мы знаем его сегодня. Если бы микробы не обладали почти пугающей возможностью к приспособлению, наша Земля осталась бы безжизненной пустыней. Ни одно животное не выжило бы на ней, деревьев и цветов не существовало бы.

В быту мы думаем о микроорганизмах как о непрошеных гостях. Давайте не будем заниматься самообманом: мы живем у них, а не они у нас!

Признаюсь, нелегко питать уважение к организму, который в 40 раз меньше человеческого волоса и к тому же обладает дурной репутацией. И тем не менее от этого фундаментального постулата никуда не деться: вся жизнь на Земле восходит к одному супермикробу, который вышел на сцену около 4,3 миллиарда лет тому назад.

Ученые назвали первое клеточное живое существо на планете LUCA (last universal common ancestor — последний универсальный общий предок). Когда он возник, Земле было всего 100 миллионов лет.

Микробы не оставляют таких же впечатляющих следов своего существования, как, например, тираннозавр. Наличием доказательств их раннего существования мы обязаны, как ни странно, изменению климата. Из-за потепления обнажаются скальные породы, где никогда не ступала нога человека.

Недавно британско-австралийская команда исследователей обнаружила древние скалы у эскимосского поселка Нуввуагиттук (канадская провинция Квебек). Этому горному образованию, которое называют зеленокаменный пояс, 4,3 миллиарда лет, и в нем были обнаружены трубчатые структуры. Такие образования сегодня представляют собой естественный продукт метаболизма микроорганизмов, живущих на дне глубоких озер близ горячих вулканических источников, поскольку вода этих так называемых черных курильщиков очень богата питательными веществами.

Молодая Земля, на которой возник LUCA, была непригодна для жизни. Земной атмосферы, защищающей нас от смертельного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, в ее нынешнем виде еще не было. И кислорода, естественно, тоже не было. Кроме того, было очень жарко. LUCA зародился в воде.