Генофонд наших бактерий

Гены – это возможности. Гены – это информация. Гены могут навязывать качества или предлагать возможности. Прежде всего, гены – это планы. Многие из них не могут включаться в работу, пока их никто «не читает» или не использует. А многих из них никак не обвести вокруг пальца. Они решают, например, появляется на свет человек – или бактерия. Некоторые гены являются генами отсроченного действия (например, гены, регулирующие развитие старческой пигментации). Некоторые, возможно, и имеют место быть, но достоверные данные об их существовании отсутствуют (например, ген, отвечающий за размер груди). Для кого-то это плюс, а для кого-то – повод для расстройства.

Чтобы понять, как микробы кишечника воздействуют на здоровье и самочувствие человека, очень важно оценить их генетический потенциал.

У наших кишечных бактерий суммарно имеется в 150 раз больше генов, чем у человека. Этот генофонд называется микробиомом. Если бы мы могли отобрать для себя 150 различных живых существ, чьими генами мы хотели бы обладать, интересно, кого бы мы выбрали? Кто-то подумает о силе льва или преимуществе иметь крылья, как у птицы, идеальном слухе, как у летучей мыши, или возможности иметь практичный домик, как у улитки. Обзавестись генами бактерий целесообразнее из практических соображений. Бактерии легко заглатываются, раскрывают свои способности в кишечнике и приспосабливаются к нашему образу и стилю жизни. Никому не нужно постоянно таскать на себе домик, как улитка, никому не нужны пожизненно ферменты для переваривания молока, и они постепенно исчезают из нашего организма после окончания периода лактации. На сегодняшний день у нас нет возможности просмотреть все гены всех живущих в нас бактерий. Некоторые гены можно попробовать нацеленно выискивать, если знать об их существовании и молекулярном строении. Например, у малыша больше активных генов, ответственных за переваривание материнского молока, чем у взрослого человека.

По микрофлоре кишечника можно составить портрет человека!

В кишечнике человека, склонного к ожирению, присутствуют гены бактерий, ответственных за расщепление углеводов, у пожилых людей меньше бактериальных генов, способных бороться со стрессом, ген бактерии в Токио, например, отвечает за способность расщеплять морские водоросли, а тот же самый ген в Пфорцхайме (город на западе германской земли Баден-Вюртемберг) может выполнять уже другие функции. По бактериальному составу кишечника можно приблизительно определить наш возраст, конституцию или регион проживания.

Бактериальный состав также может рассказать о способностях нашего организма. Парацетамол для некоторых людей может стать настоящим ядом. Некоторые бактерии синтезируют вещества, помогающие нашей печени нейтрализовать яды. Можно ли конкретному человеку бездумно глотать таблетки от головной боли, также решают бактерии нашего кишечника.

Этого же совета следует придерживаться при выборе продуктов питания: защитное свойство сои против рака простаты, заболеваний сердечно-сосудистой системы и костной системы уже доказано. Более 50 % представителей азиатской расы извлекают из этого выгоду. У европейцев похожий эффект отмечен лишь в 25–30 %. И в основе данного феномена лежат вовсе не генетические и расовые различия. Все дело в определенных бактериях, которые преимущественно встречаются в кишечнике азиатов и перерабатывают компоненты сои в уникальные противоопухолевые вещества. Для ученых огромным достижением стал метод выделения единичных генов бактерий, которые регулируют это свойство.

Однако остается вопрос: «Как влияет бактерия на наше здоровье в целом?» В упомянутом примере мы уже получили один из ответов. Но нам же нужно знать больше. Мы хотим понимать процессы в совокупности. Если мы взглянем на многочисленные гены бактерий, среди них найдутся группы генов, перерабатывающие анальгетики или соевый субстрат. Но преобладают общие способности: каждый микробиом содержит гены, ответственные за процессы расщепления углеводов, белков или синтез витаминов.

В одной бактерии около тысячи генов. В кишечнике – тысячи биллионов бактерий. Первый результат анализа на идентификацию генов бактерий (картирование генов) представлен не столбцами или круговой диаграммой, а как целое произведение художественного искусства.

Однако при изучении микробиома возникает одна проблема. С той же проблемой столкнулись представители «поколения google». Мы ставим вопрос – и 6 миллионов источников готовы предоставить нам ответ одновременно. Но ведь нам нужен единственно верный ответ. Мы начинаем более точно формулировать вопрос, тщательнее сортировать и искать ключевые слова. Первым шагом в данном направлении было открытие трех энтеротипов в 2011 году.

Ученый Гейдельбергского университета (Германия) с помощью современной аппаратуры изучал бактериальный ландшафт. Он предполагал увидеть привычную картину: хаотичная смесь всевозможных бактерий, их скопление и незнакомые разновидности. Результат был ошеломляющим. Несмотря на разнообразие, в кишечнике однозначно царила строгая упорядоченность. Одно из трех семейств бактерий так или иначе находится в определенном типе кишечника в абсолютном большинстве. За счет этого в неразберихе из тысяч семей уже имеется какой-то определенный порядок.