Follow Your Gut

The Enormous Impact of Tiny Microbes

ROB KNIGHT

WITH BRENDAN BUHLER

Мы знаем, кто вы такой: человеческое существо, двуногое животное с бесконечными возможностями разума, наследник всего сущего, никогда не прочитавший до конца ни одного пользовательского соглашения – просто поставьте, где надо, галочку. А теперь знакомьтесь, это тоже вы: триллионы мельчайших существ, обитающих в ваших глазах, ушах и обширных поместьях, именуемых вашим кишечником. И этот внутренний микромир может перевернуть ваше понимание ваших болезней, вашего здоровья и самого себя.

Благодаря новым технологиям (многие из них были разработаны за последние несколько лет) ученые сегодня знают о микроскопических формах жизни внутри нас больше, чем когда-либо прежде. И то, что мы узнаём, поразительно. Эти одноклеточные организмы – микробы – оказались не только гораздо многочисленнее, чем мы думали, они в немыслимых количествах обитают почти в каждом уголке нашего тела и играют куда более важную роль, чем мы когда-либо могли себе представить: от них зависят очень многие стороны нашего здоровья и даже нашей личности.

Собрание микроскопических тварей, для которых наш организм служит домом, называется микробиотой человека (иногда также – микрофлорой и микрофауной), а совокупность их генов – человеческим микробиомом. И, как это часто бывает с научными открытиями, новые факты о микромире заставляют нас смирить наше эго. Астрономия уже объяснила нам, что наша планета – вовсе не центр Вселенной, эволюция научила нас, что человек – лишь один из видов животных. Составление человеческого микробиома учит нас, что в доме нашего тела наш собственный голос тонет в хоре независимых (и взаимозависимых) форм жизни с их собственными устремлениями и программами.

Сколько же всего внутри нас микроорганизмов? Вы состоите из приблизительно десяти триллионов человеческих клеток – но в вашем теле содержится около ста триллионов микробных клеток[1]. То есть вы – это в огромной степени не вы.

Но это не значит, что человек – всего лишь вместилище крошечных созданий, случайно попавших внутрь его тела и разносящих заболевания. На самом деле мы живем в равновесии со всем сообществом населяющих нас микроорганизмов. Их роль не сводится к роли пассивных пассажиров – они участвуют в фундаментальных жизненных процессах, включая пищеварение, иммунные реакции и даже поведение.

Совокупность микробов внутри нас представляет нечто вроде объединения различных сообществ. Разные части организма населяют различные группы видов, имеющие специализированные функции. Микробы, живущие во рту, отличаются от тех, которые живут на коже или в кишечнике. Мы не просто отдельные личности; каждый из нас – экосистема.

Разнообразие микроорганизмов помогает объяснить даже такие индивидуальные особенности, которые мы привыкли списывать на случайность или невезение. Скажем, почему некоторых из нас так любят комары? Например, меня эти маленькие демоны почти не кусают, в то время как на мою подругу Аманду они летят, как пчелы на мед. Оказывается, некоторые из нас действительно вкуснее с точки зрения комаров, и главная причина столь избирательной “аппетитности” – различия в составе микробных сообществ, обитающих на нашей коже (подробнее об этом – в главе 1).

И это еще не все: разнообразие микробов, которые живут на нас и внутри нас, просто потрясает. Вероятно, вам приходилось слышать, что если сравнивать ДНК, то все мы, люди, примерно одинаковы: наш геном на 99,99 % совпадает с геномом любого другого человека, например вашего соседа. Но это не касается микрофлоры вашего кишечника: здесь могут совпадать всего 10 % микробов.

Этим можно объяснить огромные различия между людьми – от разницы в весе до непохожих аллергий, от вероятности заболеть до уровня тревожности. Мы еще только начинаем систематизировать – и понимать – этот необозримый микромир, но выводы первых исследований уже ошеломляют.

Бесконечное разнообразие мира микробов особенно впечатляет, если учесть, что каких-то сорок лет тому назад мы понятия не имели, насколько многочисленны одноклеточные организмы и какое невероятное количество видов они насчитывают. До этого основные принципы классификации живых организмов основывались на книге Чарльза Дарвина “Происхождение видов”, увидевшей свет в 1859 году[2]. Дарвин изобразил древо эволюции, сгруппировав все организмы по общим физическим признакам: короткоклювые вьюрки, длинноклювые вьюрки и так далее; и в течение долгого времени этот принцип оставался основой классификации и систематики.

Традиционные представления о жизни базировались на том, что люди могли увидеть в окружающем их мире – невооруженным глазом или в микроскоп. Более крупные организмы были поделены на растения, животные и грибы. Оставшиеся одноклеточные организмы попали в две крупные категории: протисты (простейшие) и бактерии. Что касается растений, животных и грибов, мы были правы. Но вот наши представления об одноклеточных оказались абсолютно ошибочными.

В 1977 году американские микробиологи Карл Вёзе и Джордж Э. Фокс предложили новый вариант “древа жизни”, основанный на сравнении различных форм жизни на клеточном уровне с использованием рибосомной рибонуклеиновой кислоты – родственницы ДНК, которая присутствует в любой клетке и участвует в синтезе белков. Картина была ошеломляющей. Вёзе и Фокс обнаружили, что одноклеточные организмы более разнообразны, чем все растения и животные, вместе взятые. Как выяснилось, животные, растения, грибы; все люди, медузы, навозные жуки; любая нить водорослей, любой клочок мха, устремленные вверх калифорнийские секвойи; все лишайники и лесные грибы – все живое, что мы видим вокруг, – это всего лишь три отростка на конце одной ветви эволюционного древа. Основные же его обитатели – одноклеточные организмы: бактерии, археи (которые были впервые выделены в виде отдельной группы Вёзе и Фоксом), дрожжи и некоторые другие формы жизни.

Только за последние несколько лет в понимании микрожизни внутри нас произошел прорыв, которым мы обязаны новым технологиям, в первую очередь совершенствованию секвенирования ДНК и взрывному увеличению мощности компьютеров. Сегодня при помощи процесса, который называется секвенированием нового поколения, мы можем получать образцы клеток из различных частей организма, быстро анализировать содержащиеся в них микробные ДНК, сравнивать и объединять с информацией из других органов, чтобы идентифицировать тысячи видов микроорганизмов, которые считают наше тело своим домом. Таким образом мы обнаруживаем бактерии, археи, дрожжевые грибы и другие одноклеточные организмы (в частности, эукариоты), совокупный геном которых длиннее нашего собственного.

Ну а новые компьютерные алгоритмы, в свою очередь, значительно упрощают и облегчают интерпретацию этой генетической информации. В частности, теперь мы можем составить микробную карту тела, позволяющую сравнивать сообщества микроорганизмов в различных частях тела и у различных людей. Огромная часть этой информации получена в рамках проекта “Микробиом человека” (Human Microbiome Project), осуществленного под эгидой Национальных институтов здравоохранения США (US National Institutes of Health, NIH). Стоимость исследования составила 170 миллионов долларов, в нем участвовало более двухсот ученых, которые на сегодняшний день собрали и проанализировали не менее 4,5 терабайт данных. И это только начало; другие международные проекты, такие как “Исследование состава биоты желудочно-кишечного тракта человека” (Metagenomics of the Human Intestinal Tract Consortium, MetaHIT), постоянно добавляют и анализируют новые данные.

Стоимость этих анализов все время снижается, благодаря чему все больше людей могут сделать полную перепись живущих в их организмах микробов. Десять лет назад, чтобы проанализировать свой микробиом, вам пришлось бы заплатить сто миллионов долларов. Сегодня подобная информация обойдется всего лишь в сотню баксов – настолько дешево, что врачи скоро станут назначать такие исследования как рутинную медицинскую процедуру.

Но почему же врачам интересен состав вашего микробиома? Потому что появляются все новые и новые исследования, доказывающие связь между нашими микробами и многими нашими заболеваниями, включая ожирение, артрит, аутизм и даже депрессию. А эта связь, в свою очередь, сразу же открывает новые перспективы лечения.

Что только не влияет на наш микробиом – лекарства, диета, количество сексуальных партнеров, даже то, первый ли вы ребенок у своих родителей! Читая последующие страницы, вы убедитесь, что микроорганизмы глубоко включены практически во все аспекты нашей жизни. Они и впрямь заставляют нас по-иному взглянуть на вопрос: “Что же это значит – быть человеком?”

Итак, попробуем оценить, сколько же микробов обитает внутри нас.

Если считать по массе, то в теле взрослого человека их в среднем около полутора килограммов. Это делает вашу микробиоту одним из самых крупных органов, который по весу соперничает с мозгом и лишь немного уступает печени.

Мы уже знаем, что по абсолютному числу клеток микроорганизмы выигрывают у человека в соотношении десять к одному. А что, если мы сравним наши ДНК? У каждого из нас примерно двадцать тысяч человеческих генов. И в то же время мы несем от двух до двадцати миллионов микробных генов. Это означает, увы, что с точки зрения генетики мы по крайней мере на 99 % являемся микробами!

Чтобы вам было не так обидно, взгляните на это с точки зрения сложности устройства человека. В каждой клетке человека содержится гораздо больше генов, чем в микробной. Просто в вашем организме так много микробов, что в сумме все их гены перевешивают ваши.

Организмы, которые живут в нас и на нас, очень разнообразны. Большинство из них (но не все) – одноклеточные. Они представляют все три основные ветви эволюционного древа. В кишечнике живут представители царства археи – одноклеточные организмы, не имеющие ядер; самые распространенные из них – метаногены, которые существуют без кислорода, помогают переваривать пищу и выделяют газ метан (у коров они тоже есть).

Далее идут эукариоты: грибки микозов кожи и дрожжевые грибки, которые создают колонии в вагине и иногда в кишечнике. Но доминируют над всеми бактерии – например, эшерихия коли (Escherichia coli), кишечная палочка, которая у нас ассоциируется прежде всего с расстройством желудка, случающимся из-за плохо промытой зелени. Однако безвредные и полезные разновидности этой бактерии практически всегда присутствуют в наших внутренностях.

И каждый день благодаря новым технологиям мы узнаем, что этот мир еще разнообразнее, чем нам казалось раньше. Это как если бы мы прошли по океану с тралом с очень крупными ячейками, а потом, осмотрев улов, заключили бы, что в море водятся лишь киты и гигантские кальмары. Теперь же мы открыли, что жизнь у нас внутри гораздо более многообразна. Например, вы можете предположить, что любые две бактерии у вас в кишечнике, набросившиеся на ваш последний бутерброд, очень похожи друг на друга, как, скажем, анчоусы или сардины. Но на самом деле у них не больше общего, чем у морского огурца (голотурии) и большой белой акулы: это два существа с абсолютно разными поведением, пищей и экологической ролью.

Итак, где находятся все наши микробы и какова их роль? Чтобы узнать это, давайте совершим экскурсию по нашему телу.

Кожа

Говорят, Наполеон, возвращаясь из военного похода, писал императрице Жозефине: “Буду в Париже завтра вечером. Не принимай ванну”. Он предпочитал естественный запах своей обожаемой супруги, причем концентрированный. Но почему же, когда мы на какое-то время остаемся без мыла, дезодорантов, пудры и духов, от нас начинает так плохо пахнуть? Главным образом из-за микробов, которые питаются нашими выделениями и делают их еще более пахучими.

Ученые до сих пор пытаются, извините за каламбур, разнюхать, какой практической цели служит деятельность существ, обитающих на самом обширном нашем органе – коже. Одно известно точно: они вносят вклад в формирование запаха нашего тела, включая и те компоненты этого запаха, которые привлекают комаров[3]. Как уже отмечалось, кровососущие насекомые действительно предпочитают запахи одних людей другим, и виноваты в этом микробы. Они расщепляют вещества, которые выделяет кожа, на летучие соединения, которые могут нравиться или не нравиться комарам. Причем разные виды комаров предпочитают различные участки наших тел. Например, для Anopheles gambiae, одного из основных разносчиков малярии, наиболее привлекателен не запах подмышек, а запах рук и ног.

В этой связи возникает заманчивое решение: если втереть в кожу рук и ног антибиотик, можно предотвратить нападение этого вида комаров, потому что, убивая микробов, вы убиваете запах.

Микробы, живущие на нашей коже, – как и все остальные микробы, – необязательно существуют специально для нашего блага. Но они, будучи добросовестными жильцами, и в самом деле здорово нам помогают: уже тем, что они на нас живут, они мешают другим, вредным, микробам нас заражать. На различных участках кожи обитают различные микробы, причем разнообразие – количество видов – необязательно пропорционально количеству микробов, имеющихся на том или ином участке. Иногда бывает как раз наоборот. Если проводить аналогию с Америкой, представьте себе, что штат Вермонт (население 600 тысяч человек) этнически столь же разнообразен, как Лос-Анджелес (десять миллионов человек), а Лос-Анджелес стал таким же моноэтничным, как Вермонт. У вас на лбу и под мышками огромное количество микробов, но сравнительно немногих видов; и наоборот, на руках (ладонях и предплечьях) относительно немного микробов, зато весьма разнообразных[4]. Микробные сообщества на руках у женщин, как правило, более разнообразны, чем у мужчин, и эта разница сохраняется, несмотря даже на мытье рук, и это заставляет предположить, что причина, пусть еще и неизвестная, кроется в биологических различиях[5].

Более того, мы обнаружили, что микробы, живущие на вашей левой руке, отличаются от живущих на правой. Вы можете потирать руки, хлопать в ладоши и касаться обеими руками одних и тех же поверхностей – на каждой все равно развивается отдельное микробное сообщество. Этот факт вдохновил нас с профессором Ноем Фирером из Университета Колорадо в Боулдере на попытку воспроизвести одно из самых знаменитых открытий общей биологии. В свое время, пытаясь объяснить распространение и распределение организмов на изолированных островах и связь между разнообразием видов и занимаемой территорией, британский биолог и антрополог Альфред Рассел Уоллес вместе с другими учеными разработал сложную теорию биогеографии[6]. Уоллес, современник Дарвина, одновременно с ним и независимо от него разработавший учение о естественном отборе, нанес на карту линию, которая проходит через современные Индонезию и Малайзию и отделяет азиатскую фауну (обезьяны и носороги) от австралийской (какаду и кенгуру). Мы с Фирером заинтересовались, можно ли провести такую же “линию Уоллеса” на клавиатуре компьютера между клавишами G и H – эта линия, по идее, должна разделять половины клавиатуры с четко отличающимися микробными популяциями. Мы также хотели проверить, будет ли на клавише “пробел” больше видов микробов – просто потому, что она гораздо длиннее всех остальных.

Наши результаты подтвердили существование своего рода “линии Уоллеса”, но мы обнаружили нечто куда более удивительное: каждый палец и соответствующая ему клавиша характеризовались примерно одинаковым микробным сообществом. Мы также смогли по микробному профилю ладони с точностью до 90 % определить хозяев компьютерной мыши[7]. Микробное сообщество на вашей руке сильно отличается от аналогичных сообществ других людей (по разнообразию видов – в среднем на 85 %), что означает, что у каждого из нас, помимо обычных, есть еще и микробные отпечатки пальцев.

Мы пошли дальше и провели эксперименты, чтобы узнать, сколько раз нужно коснуться предмета, чтобы оставить отчетливый микробный след. Это исследование еще слишком неполное, чтобы использовать его результаты в суде. Но на телевидении приняты, скажем так, более упрощенные стандарты доказательств, поэтому вскоре после того, как мы опубликовали статью на эту тему, был показан очередной эпизод сериала “Место преступления: Майами”, где сюжет строился на судебно-медицинской экспертизе микробного отпечатка[8].

Тем временем криминалист-микробиолог Дэвид Картер перебрался из Небраски на Гавайи, чтобы устроить там “заповедник тел”. “Что это такое?” – спросите вы Перед криминалистами часто встает задача определить, как давно наступила смерть человека, труп которого они исследуют. В “заповеднике” Картера пожертвованные родственниками и различными институтами тела умерших хранятся в различных условиях[9], и ученые постоянно анализируют скорость их разложения. При этом наблюдается поразительная преемственность микробных сообществ. Так же как на голой скале вначале появляются колонии лишайников, затем, последовательно, мхи, травы, сорняки, кустарники и, наконец, деревья, процесс распада также идет в определенном порядке.

Джессика Меткалф, постдокторант в моей лаборатории в Университете Колорадо в Боулдере, устроила свой собственный “заповедник тел” в миниатюре, использовав сорок мертвых мышей (они умерли в процессе других экспериментов по созданию препаратов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний и рака). Джессика обнаружила, что может правильно определить время смерти с точностью до трех дней. Это примерно такая же погрешность, как и в применяемом в настоящее время методе с использованием насекомых[10]. Зачем же тогда нужен микробиологический метод?

Ответ: насекомые еще должны найти мертвое тело, в то время как микроорганизмы всегда тут как тут, а это может оказаться полезным в тех случаях, когда на месте преступления отсутствуют насекомые.

Нос и легкие

Следующим пунктом нашей экскурсии по телу будет нос. В ноздрях человека живут вполне определенные виды микробов, в том числе стафилококк золотистый (Staphylococcus aureus), который вызывает стафилококковые инфекции в больницах. Таким образом, здоровые люди, судя по всему, часто являются “домом” для опасных микробов. Мы считаем, что в данном случае объяснение может быть таким: другие бактерии, живущие у нас в носу, не дают золотистому стафилококку взять верх, точнее, захватить нос. Еще одно интересное наблюдение: окружающая среда сильно влияет на то, какие виды микроорганизмов поселяются у нас в носу. У детей с более разнообразным микробным населением носа, например у живущих в сельской местности, рядом с животными, в будущем меньше вероятность заболеть астмой и аллергией[11]. Получается, что повозиться в грязи иногда полезно.

Спускаясь ниже, в легкие, мы обычно обнаруживаем только мертвые бактерии[12]. Внутренняя поверхность легких, к которой есть доступ воздуха, содержит целый коктейль антимикробных пептидов: крошечных белков, которые мгновенно убивают попадающие туда бактерии. Однако в легких больных муковисцидозом или вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) иногда обнаруживаются опасные микроорганизмы, которые вносят вклад в развитие пульмонологических заболеваний[13].

Ученые до сих пор спорят о том, имеется ли в горле у каждого из нас отдельное сообщество микробов, или там присутствуют только те микробы, которые поступают изо рта[14]. Однако уже известно, что микробы из горла курильщиков отличаются от микробов некурящих людей, что, вероятно, говорит о том, что курение вредно не только для нас самих, но и для обитающих внутри нас существ[15].

Рот и желудок

Скорее всего, вам приходилось слышать только о вредных бактериях ротовой полости – тех, которые вызывают заболевания десен и зубов. Одна из них, стрептококк мутанс (Streptococcus mutans), – та самая тварь, которая разрушает наши зубы. Появилась она, по-видимому, в связи с развитием земледелия[16], когда рацион наших предков резко обогатился углеводами, особенно сахарами.

Так же как и невольно одомашненные нами и питающиеся нашими отбросами крысы, некоторые бактерии приучились жить в наших телах. К счастью, большинство из “одомашненных” бактерий полезны – они формируют биопленку, которая не пропускает “плохие” бактерии. Микробы ротовой полости могут даже помогать регулировать кровяное давление, расслабляя артерии при помощи выделяемого ими оксида азота (родственника закиси азота, с которым вы сталкивались, сидя в стоматологическом кресле).

Другой вид, палочка Плаута (Fusobacterium nucleatum), как правило, присутствует во рту здорового человека, однако может и способствовать развитию пародонтоза[17]. F. nucleatum представляет интерес, потому что этих бактерий находят внутри опухолей толстого кишечника[18], но мы пока не знаем, причина это или следствие: то ли F. nucleatum вызывает рак, то ли это просто реакция на условия, в которых развивается опухоль.

Микробное население рта также весьма разнообразно. Даже разные стороны одного и того же зуба могут быть заселены разными микробными сообществами, в зависимости от множества факторов, включая доступ кислорода и особенности жевания.

В желудке, где среда почти такая же кислая, как в автомобильном аккумуляторе, могут выжить лишь немногие виды организмов, но они играют огромную роль. Одна из этих бактерий, хеликобактер пилори (Helicobacter pylori, H. pylori), сосуществует с человеком уже так давно, что, изучая ее штаммы у представителей разных наций, можно узнать, какие народы находятся в родстве друг с другом и с кем они контактировали в процессе миграции[19].

H. pylori играет ключевую роль в возникновении язв желудка и тонкого кишечника, когда в результате разрушения слизистой оболочки желудочный сок начинает разъедать ткани. Первые симптомы включают дурной запах изо рта и жгучую боль в желудке, в дальнейшем развивается тошнота и кровотечение. Долгие годы врачи считали причиной язвы стресс и неправильное питание и рекомендовали пациентам отдых, покой, исключение острой пищи, алкоголя и кофе, прописывали молоко и антациды. Больные испытывали облегчение, но редко выздоравливали полностью.

В 1980-х годах австралийские врачи Барри Маршалл и Дж. Робин Уоррен показали, что в большинстве случаев язву вызывает бактерия H. pylori, поэтому лечение должно включать антибиотики или антибактериальные препараты, например содержащие висмут. Маршалл был настолько убежден в своей правоте, что лично выпил культуру H. pylori – и заработал гастрит (который быстро вылечил) и Нобелевскую премию (которую разделил с Уорреном).

Однако сегодня мы знаем, что более половины всего населения Земли являются носителями H. pylori. Почему же у подавляющего большинства из них нет язвы? Судя по всему, эта бактерия – лишь один из многих факторов риска данной болезни: необходимый, но недостаточный. Оказалось, что многие здоровые люди могут быть носителями H. pylori, как и ряда других бактерий, которых мы связываем с болезнями. Одна из задач и надежд науки о микробиомах – выяснение того, как и почему эти микроорганизмы иногда вдруг на нас набрасываются.

Кишечник

Далее мы переходим в кишечник. Мы считаем, что это самое большое и самое важное микробное сообщество в организме человека. Если вы – живущий в человеке микроб, то это ваша столица. Мегаполис длиной до десяти метров, полный извилистых улиц и укромных уголков. Микробам здесь раздолье: тепло, изобилие пищи и питья, да и канализация под боком. С точки зрения микроба наш кишечник похож одновременно и на Нью-Йорк, и на какую-нибудь восточную нефтяную столицу – бесчисленное население и доступная энергия.

Всасывание питательных веществ из пищи в кровь в основном происходит в тонком кишечнике. В толстом кишечнике всасывается вода, а также – при помощи ферментов, выделяемых полезными микроорганизмами, – происходит расщепление клетчатки, которая в непереваренном виде поступает из тонкого кишечника. При этом высвобождается еще больше энергии. Обитая в пищеварительном тракте, микробы кишечника в огромной степени руководят нашим метаболизмом. От них зависит, что нам можно есть, сколько калорий мы усваиваем, воздействию каких питательных веществ и токсинов подвергаемся, как на нас влияют лекарства.

С точки зрения науки имеет большое значение еще один факт, касающийся этого важнейшего микробного сообщества: отсюда очень легко получить образцы. Микробы, живые и мертвые, просто выбрасываются наружу, обычно после утреннего кофе. В основном в фекалиях содержатся микроорганизмы из последнего, дистального, отдела толстой кишки[20]. Несмотря на некоторую разницу в составе сообществ тонкого и толстого кишечника, эта разница в общем незначительна по сравнению с различиями между микробными сообществами двух разных людей[21]. То есть ваши испражнения – готовый портрет уникального микробного сообщества вашего кишечника.

Правда, до некоторой степени картина, которую мы получаем, анализируя фекалии, получается искаженной. Например, E. coli часто упоминается в заголовках как ужасно грозная бактерия, которая время от времени попадает в пищу из-за недостаточного уровня санитарии, но на самом деле она необязательно опасна сама по себе. Мы знаем о ней только потому, что ее находят в фекалиях (если в овощах или мясе обнаруживается E. coli, это признак фекального заражения). В действительности этих бактерий в кишечнике здорового человека не так уж много: всего одна клетка на десять тысяч клеток других микроорганизмов[22]. Своей известностью E. coli обязана тому факту, что среди других микроорганизмов она играет роль сорняка, вроде лебеды или одуванчика, и лучше их всех растет в чашке Петри. То же самое относится к ряду других бактерий, чью роль на протяжении десятилетий мы преувеличивали только по одной причине: их легко вырастить в лаборатории.

Большинство микробов в нашем кишечнике гораздо менее стабильны, и мы пока не знаем, как вырастить их in vitro (в данном случае – в лаборатории). В основном они относятся к двум крупным группам бактерий – фирмикуты (Firmicutes) и бактероиды (Bacteroidetes[23]) – и играют важную роль в переваривании пищи и усвоении лекарств. Кроме того, установлена их связь с рядом заболеваний, включая ожирение[24], воспалительные заболевания кишечника, рак толстой кишки, болезни сердца[25], рассеянный склероз[26] и аутизм[27]. Вот почему такое открытие, как секвенирование следующего поколения, произвело настоящую революцию. Мы наконец можем рассмотреть то, что до сих пор оставалось невидимым.

Гениталии

Прежде всего должен признаться в собственном невежестве: мы еще очень мало знаем о микробах, живущих снаружи и внутри пениса. Надо сказать, что микробиология – наука, которая началась с того, что голландский ученый Антони ван Левенгук рассматривал под микроскопом в числе прочего и сперму, – так и не изучила как следует мужские гениталии. Тем не менее определенный прогресс уже достигнут.

У меня есть коллега (который желает сохранить анонимность, чтобы не стать добычей телевизионщиков), изучающий распространение заболеваний, передающихся половым путем (ЗППП), среди подростков. Часть его работы связана с исследованием микробиома полового члена подростков. Для этого ему регулярно необходимы образцы спермы, причем полученные регулярно и сразу после полового акта. Итак, когда этому человеку звонит один из его “клиентов”, мой коллега в своем обычном прикиде – длинные волосы, кожаная куртка и золотая цепь вокруг шеи – садится в белый лабораторный микроавтобус и едет отбирать пробы с пенисов ваших сыновей. Конечно, все это исключительно ради науки. И находятся же такие сознательные родители, которые подписывают на это официальное согласие!

Так или иначе, в этой области до сих пор проводилось недостаточно исследований (возможно, отчасти из-за того, что слишком многие при описании темы начинают глупо хихикать), и поэтому работа моего коллеги может стать важной вехой по созданию микробиома пениса – в болезни и здравии.

Вагина, в отличие от пениса, изучена очень хорошо. В микрофлоре здоровой взрослой женщины европейского происхождения обычно доминирует всего несколько видов молочнокислых бактерий из рода лактобациллы (Lactobacillus). Не волнуйтесь, это не те бактерии, которые превращают молоко в йогурт, но все же их близкие родственники, которые также вырабатывают молочную кислоту, поддерживая в вагине кислую среду. Вот что показал в своих работах Жак Равель, профессор микробиологии и иммунологии в Университете штата Мэриленд: виды, доминирующие в вагинальном микробном сообществе конкретной женщины, могут с течением времени меняться, в том числе в разные периоды менструального цикла, когда благодаря поступлению крови развиваются перерабатывающие железо бактерии деферрибактер (Deferribacter[28]). Вагинальные бактерии женщины могут меняться даже при смене полового партнера.

До недавнего времени почти все исследования вагинальной микрофлоры были сосредоточены на борьбе с ЗППП. Ученые изучали роль вагинальных микробов в заболевании, которое называется бактериальный вагиноз, а также пытались установить, могут ли вагинальные микробы способствовать или препятствовать передаче различных половых инфекций, включая ВИЧ.

Однако выяснилось, что не все здоровые вагинальные микробиомы похожи друг на друга. Новые результаты заставляют предположить, что микробные сообщества здоровых женщин, в частности латиноамериканок, афроамериканок, белых и азиаток, сильно различаются в зависимости от происхождения. И, как мы увидим, до некоторой степени вагинальные микробы могут определить нашу судьбу.

Если вы – родитель, то хотите для своего ребенка всего самого лучшего. Если вы – ученый, то ваши представления о том, что такое “лучшее”, будут основаны на данных наблюдений и статистического анализа и могут оказаться весьма необычными. А уж если вы – один из моих коллег, изучающий роль микромира в нашей жизни, то эти представления могут проявиться, скажем так, очень специфическим образом.

Когда мы с моей подругой Амандой ждали нашего первого ребенка, мы разработали очень подробный план его появления на свет, включавший даже доулу – профессиональную помощницу при родах (иногда очень полезно, чтобы рядом был человек, стоящий на твоей стороне, а не защищающий интересы страховой компании). Но дети, даже до своего рождения, не очень-то беспокоятся о планах родителей. Второго ноября 2011 года команда проекта “Микробиом человека”, частью которой был я, наконец отослала две фундаментальных статьи с нашими результатами в ведущий научный журнал Nature. Эта работа потребовала неимоверных усилий и от меня, и от Аманды, и мы считали, что заслужили право на праздник. Но поскольку Аманда, как-никак, была беременна, мне пришлось пить за двоих – или даже за троих, включая ребенка. Неважно. Наша дочь должна была появиться на свет только через три недели. Нам еще многое предстояло сделать до ее рождения, но все это могло подождать до утра.

Около полуночи, когда мы ложились спать, на лице у Аманды вдруг появилось какое-то странное выражение. Наклонившись и пощупав ковер у себя под ногами, она сказала: “Кажется, у меня начали отходить воды”. Она позвонила в больницу, и нам велели немедленно приезжать. Поспешно одевшись, мы прыгнули в машину, и Аманда повезла нас в больницу, которая, к счастью, была всего в нескольких километрах от нашего дома. После осмотра гинеколог подтвердил, что роды начались. “Хорошо, – сказали мы, – но можно мы быстренько съездим домой и привезем все необходимое – ползунки, одеяльце, бутылочки, которые мы купили, но не успели захватить?” – “Нет, – сказали нам, – нам, Аманда уже никуда не поедет, пока не родится ребенок”.

Таким образом, возникла проблема: я не мог сесть за руль, хотя чувствовал, что с каждой минутой трезвею. Я вызвал такси, но водитель заблудился, никак не мог найти больницу (наши места с точки зрения доступности такси – далеко не Нью-Йорк), и даже через час он был еще где-то очень далеко. Тогда я сказал ему, что отменяю заказ, и, прихватив подробный список того, что нужно было принести, пошел пешком по сугробам. Мне удалось впихнуть все пункты списка в три имеющихся у нас рюкзака и даже дотащить эти рюкзаки до больницы.

Все шло хорошо. Во всяком случае, так нам казалось. Но к исходу первых суток нашего пребывания в больнице врачи начали заметно беспокоиться. Они сказали, что у ребенка развивается дистресс-синдром. Мы проконсультировались со своей доулой, и она согласилась, что настал момент, когда мы должны перестать надеяться на природу и положиться на современную медицину. Итак, наша дочь появилась на свет в результате экстренного кесарева сечения, и двадцать минут спустя я уже держал ее на руках. Но даже современные медицинские технологии не всесильны. Поэтому, чтобы обеспечить дочь необходимыми микробами, нам пришлось взять дело в свои руки: мы нанесли на кожу новорожденной мазки из вагины ее матери, и в этих мазках содержались те микробы, в которых нуждался ребенок.

Когда мы рассказываем эту историю, у слушателей обычно возникает три вопроса. На первый мы отвечаем, что таким образом репетируем свое выступление на выпускном нашей дочери.

На второй вопрос (“А как вы это сделали?”) ответ простой: установленной процедуры не существует, но мы брали мазки обычными стерильными ватными палочками, а затем касались ими различных частей тела ребенка: кожи, ушей, рта – всех тех мест, куда должны были попасть микробы, если бы он естественным путем прошел через родовые пути.

Но что касается третьего вопроса – почему мы вообще решили это сделать, – то тут нужны более подробные объяснения.

Первые микроорганизмы вы получаете от матери, проходя через ее родовые пути. Доказано, что материнский микробиом загодя к этому готовится. В течение беременности в вагинальном микробиоме матери начинают преобладать бактерии определенного вида Lactobacillus[29]. Микробное население кишечника тоже меняется: становится больше организмов, способных более эффективно извлекать из пищи энергию. К сожалению, эти микробы также могут способствовать возникновению воспаления, особенно в последнем триместре, – это сложный процесс, результатом которого, среди прочего, могут быть диарея и судороги.

Откуда мы знаем, что женский микробиом меняется во время беременности? Для ответа нам понадобится шприц, полный фекалий, а также наши верные помощники, вечные страдальцы – лабораторные мыши. Группа ученых из США, Финляндии и Швеции перенесла фекалии беременных женщин в организм мышей, выращенных в стерильных боксах, то есть не имеющих никаких собственных микробов. Мышей разделили на две группы: одна получила образцы от женщин, находящихся на первом триместре беременности, другая – от тех, которые были на последнем, третьем, триместре. Обе группы получали совершенно одинаковое питание. Тем не менее мыши “третьего триместра” набрали больший вес и приобрели ряд метаболических и иммунологических характеристик, которые часто наблюдаются у беременных[30].

Пересаживая мышам микробов, мы можем ответить на вопрос: являются ли изменения в популяции реакцией на беременность, или наоборот – микроорганизмы являются катализатором этих изменений. Микробные сообщества кишечника беременных изменяются таким образом, чтобы мать могла извлекать из пищи больше энергии и передавать ее плоду. Возможно также, что микроорганизмы кишечника готовятся к тому, чтобы перейти к ребенку. Мы знаем, что аналогичные процессы происходят у животных со специфическим рационом, например у коал, которым необходимы листья эвкалипта, и у летучих мышей-вампиров, питающихся кровью.

До сих пор остается неясным, есть ли микробы у плода в матке. Опубликованы работы, где наличие микробов в амниотической жидкости или в плаценте связывают с преждевременными родами[31]. Но эти результаты пока не получили широкого подтверждения. В настоящее время преобладает точка зрения, что у здорового плода нет никаких бактерий, – хотя, как это часто случается в науке, не исключено, что после получения новых данных эта точка зрения будет пересмотрена.

По всей вероятности, первых микробов мы получаем в процессе рождения, проходя по родовым путям, наполненным вагинальными бактериями. Несмотря на то, что микробные сообщества у разных женщин различны, во время беременности все они изменяются в одном и том же направлении[32]. И это вполне логично, если микроорганизмы, как мы полагаем, эволюционируют, чтобы обеспечить ребенку при его появлении на свет защитный слой. Это немного похоже на один из тех мультфильмов, в которых новорожденного приветствует хор бабочек и певчих птиц – только роль бабочек и птичек играют уродливые ворсистые существа, которые, барахтаясь в слизи, заползают в ребенка.

Итак, предположим, что первых микробов ребенок получает из родовых путей и вагины матери. Что происходит, если он появляется на свет иным способом? Во многих странах количество кесаревых сечений возрастает[33], потому что они, во-первых, позволяют избежать медицинских осложнений и, во-вторых, их проще планировать.

Мария Глория Домингес-Белло, научный сотрудник медицинского центра Лангона при Нью-Йоркском университете, изучает микробиом младенцев. В нашей совместной работе мы показали, что, в отличие от взрослых с их многочисленными специализированными микробными экосистемами, микробиомы новорожденных более или менее одинаковы. Если ребенок рождается естественным путем, его микробиом похож на вагинальное микробное сообщество матери; если в результате кесарева сечения – скорее на кожный микробиом взрослых, то есть на совершенно другое сообщество[34]. Кесарево сечение ассоциируется с повышенным риском ряда заболеваний, связанных с микробиомом или/и иммунной системой, включая астму[35], а также, возможно, ожирение[36], пищевые аллергии[37] и атопические дерматиты[38] (разновидность экземы). Но не нужно паниковать, если вы сами или ваш ребенок пришли в этот мир при помощи кесарева сечения. Скорее всего, с вами все будет в порядке: речь идет об относительно невысоких рисках.

Тем не менее предположение о том, что проблемы со здоровьем могут быть вызваны отсутствием контакта с микробным сообществом, к которому мы адаптированы, вполне обоснованно. Примерно до начала прошлого столетия все люди, доживавшие до зрелости, при рождении проходили через родовые пути и получали свое собственное сообщество микроорганизмов. Вот почему, когда наша собственная дочь появилась на свет в результате экстренного кесарева сечения, мы покрыли ее вагинальными микробами, которых она должна была получить естественным путем. А поскольку каких-либо признанных руководств по этому вопросу не существует, мы поступили по своему разумению.

Пока что мы не знаем, повлияло ли это на нашу дочь: вы не можете получить значимые статистические результаты, если размер выборки – “один ребенок”. Но моя лаборатория при участии доктора Домингес-Белло выполняет пилотный проект, чтобы проверить этот эффект в более широких масштабах. На момент написания книги мы смогли подтвердить, что “вагинальные” и “кесаревы” младенцы сразу после рождения имеют различные микробиомы (то же самое подтвердила канадская группа ученых в аналогичном исследовании[39]). Однако у нас пока нет достаточной информации, чтобы проследить, как это влияет на их здоровье в будущем.

Кроме того, очень трудно сравнивать далекие последствия кесарева сечения и естественных родов, потому что после рождения наши микробиомы быстро усложняются. В момент рождения все младенцы, проходящие через родовые пути, имеют очень похожие микробиомы. Но когда мы становимся взрослыми, разница между нами – точнее, нашими микробиомами – огромна.

Если мы, люди, можем так сильно отличаться друг от друга, то возникает вопрос: с кем же у нас больше всего сходства? С теми, кто ест то же, что и мы? С родственниками, которые живут вместе с нами? С жителями нашего города или континента? Оказывается, все эти факторы влияют на наш микробиом, и мы только стоим на пороге множества открытий, одно важнее другого.

Детство – один из наиболее важных периодов развития микробиоты человека (то есть самих микробов, в то время как слово “микробиом”, как уже говорилось, относится к совокупности генов). Профессор микробиологии Корнелльского университета Рут Лей вместе с сотрудниками моей лаборатории изучали стул одного и того же ребенка на протяжении первых 838 дней его жизни[40]. Мы обнаружили, что если в самом начале микробиом стул этого мальчика совпадал с влагалищным микробиомом взрослой женщины (чего и следовало ожидать, учитывая, что он родился естественным путем), то в конце он превратился в обычный кишечный микробиом взрослого человека. Какое огромное изменение между этими двумя временными вехами!

Что самое интересное, ежедневные различия между его микробными сообществами были больше, чем разница между фекальными сообществами двух здоровых людей. В некоторых случаях недельная разница была больше, чем у 250 взрослых, которых мы отслеживали в похожем проекте. Иными словами, если с точки зрения микробиологии в начале наблюдений малыш более или менее напоминал медведя (у медведей, благодаря их богатой мясом диете, очень простой кишечник), то в конце – обезьяну. Чрезвычайно интересным стал период, когда мальчика лечили антибиотиками от ушной инфекции: в это время его микробиом казался микробиомом не просто другого человека, но чуть ли не существа другого вида! Однако через несколько недель он вновь восстановился до состояния микробиома взрослого. Это к вопросу о том, как часто мы можем принимать и давать детям антибиотики.

Формирование нашего микробиома, даже в самые первые дни, зависит от диеты. Наблюдается заметная разница между результатами грудного и искусственного вскармливания. “Груднички” имеют доступ к особым микробам, содержащимся в материнском молоке, а также к особым сахарам, которые способствуют развитию полезных микробов. Затем, месяцев в шесть, когда мы начинаем есть твердую пищу, наш микробиом проходит следующую стадию развития, когда кратковременные пищевые вариации почти на него не влияют. Но в долгосрочной перспективе вы – это то, что вы едите: если брать период в один год, то наибольшее влияние на микробиом кишечника оказывает диета, от которой зависит баланс двух важнейших групп бактерий, переваривающих соответственно белок и пищевые волокна[41].

Эти две категории бактерий определяют малоизвестный аспект глобального разнообразия: различия в кишечных микробиомах. Все правильно: наряду с языковыми и культурными различиями народы различаются и своими микробами. У народов, которые едят много мяса, преобладает группа, которая называется бактероиды – Bacteroides (привет вам, США и Европа), в то время как в кишечнике людей, которые питаются в основном зерновыми, доминирует группа превотеллы – Prevotella[42].

Но на самом деле все еще сложнее. Например, микробиомы жителей США и Европы значительно различаются. Даже жителей отдельных регионов, например Дании и Испании, можно отличить друг от друга по их микробиомам[43], хотя различия между ними меньше, чем у людей из разных регионов, ведущих традиционный образ жизни. По сравнению с жителями США у сельских жителей Малави, питающихся в основном кукурузой, и фермеров Венесуэлы, чей рацион состоит главным образом из маниока, гораздо больше Prevotella – это следствие диеты с высоким содержанием клетчатки. Правда, возможно, что различия связаны также с генетикой и экологическими факторами[44].

Разница может проявляться и в меньших масштабах: например, в микробиоме японцев обнаружены гены морских разновидностей бактероидов, которые расщепляют в кишечнике водоросли, – возможно, таким образом они адаптировались к суши[45]. (Внимание: эти гены не были обнаружены у японцев, живущих в Сент-Луисе, которых изучала наша лаборатория[46]; единственное, что я могу сказать по этому поводу: если вы не пробовали суши в Сент-Луисе, то я вам и не советую.)

Вы можете спросить: каким же все-таки образом пищевой рацион управляет микробиомом? Вы удивитесь, узнав, что на сегодняшний день изучению механизма этого воздействия посвящено всего несколько работ, хотя уже обнаружена связь между диетой, с одной стороны, и расстройствами пищеварения, риском возникновения инфекций и угревой сыпью (акне) – с другой.

Далее мы сталкиваемся с влиянием окружающей среды на микробиом, особенно значительным в детстве, потому что, если вам когда-нибудь приходилось наблюдать за малышами, вы наверняка видели, как они лезут куда попало, а потом суют в рот грязные пальцы. Оказывается, это не так уж плохо.

Люди, которые в детстве контактировали с разнообразными микробными сообществами – благодаря братьям и сестрам, домашним животным, жизни на ферме, – как правило, имеют более здоровую иммунную систему по сравнению с городскими жителями[47]. Даже будучи взрослыми, мы делим многих микробов с другими членами семьи, в том числе четвероногими. Точно так же как микробиом позволяет определить, какой компьютерной мышью вы пользуетесь, можно по общим микробам с достаточной степенью точности проследить связь между вами и вашим партнером или вашей собакой[48].

Вне зависимости от наших занятий, в дальнейшем наш микробиом мало меняется, даже когда мы стареем, он остается уникальным. Разница между микробиомами вашим и вашего соседа будет одной и той же – как в день, когда вы оба впервые отправились в детский сад, так и в тот день, когда вы оба выйдете на пенсию. Я сделал видео, иллюстрирующее ежедневные вариации микробиома двух человек – себя и Аманды. В течение шести месяцев мы оба каждый день брали у себя пробы (ради микробиома Аманде пришлось со многим примириться). Потом она остановилась, но я упорствую уже больше пяти лет.

Видео показывает, как на протяжении шести месяцев микробиомы каждого из нас сохраняют свою идентичность[49] несмотря на то, что мы живем вместе и используем все чудесные возможности обменяться микробами. Микробиом каждого организма сохраняет свою уникальность, несмотря на ежедневные вариации. То, чем мы занимались на протяжении этих шести месяцев – путешествовали, ели экзотические блюда и прочее, – мало влияло на наши микробиомы в сравнении с сохраняющимися различиями между ними.

Более поздние этапы жизни человека, как правило, характеризуются большим разнообразием микробных сообществ кишечника. По крайней мере, это справедливо для здоровых пожилых людей; пониженное разнообразие микробиомов обычно ассоциируется со стационарными больными и с худшими последствиями для здоровья[50]. Правда, в одном отношении последние дни нашей жизни удивительно похожи на первые: протеобактерии, такие как E. coli и ей подобные, более распространены в кишечниках стариков и младенцев. Почему так, мы пока не знаем. Возможно, протеобактерии, эти быстрорастущие сорняки микробиома, распознают ослабленный кишечник пожилых и еще не развившийся детский.

Если вам нужно будет заменить ваш микробиом, предпочтете ли вы микробы долгожителя, ребенка или своего ровесника? Возможно, что у столетних особенно здоровые микробиомы, которые и позволяют им дожить до такого преклонного возраста. С другой стороны, не исключено, что их микробы, несмотря на долгую героическую службу, уже прощально машут жгутиками и поэтому их пересадка вряд ли целесообразна.

В таком случае пересадка молодого микробиома на первый взгляд представляется удачным способом заполучить юное, энергичное, бурно развивающееся сообщество. Но что, если такой микробиом оказывает благотворное влияние только в молодом возрасте, но пагубное – в старшем? Увы, в настоящее время по этому вопросу проведено так мало исследований, что наука нам не помощник. Так что лучше пока не торопиться с фекальной трансплантацией. (Подробнее об этом читайте в главе 5.)

И как ученый, и как человек я не устаю поражаться все новым и новым открытиям, доказывающим, насколько мы зависим от своих микробов. Но больше всего меня воодушевляет вполне реальная перспектива того, что когда мы научимся лучше понимать микробиом и даже влиять на него, он может начать нас исцелять.

Мы уже сегодня устанавливаем связь между нашими микробами и целым спектром заболеваний, начиная с очевидных – инфекций и воспалительных заболеваний кишечника – до таких неожиданных в этом списке, как рассеянный склероз, аутизм и депрессия.

Стоит уточнить: тот факт, что микроб играет роль в том или ином заболевании, еще не означает, что болезнь можно излечить, избавившись от этого микроба. Более того, такие действия могут привести к необратимым последствиям. Может оказаться, что определенная диета или ингибирование фермента (это белок, который ускоряет химическую реакцию) более эффективны, чем прямое нападение на микробов. Причина такого повышенного интереса к микробиому – перспектива открытия принципиально новых способов воздействия на болезни, не поддающиеся существующим методам лечения.

Но сначала зададимся вопросом: а откуда мы знаем, что конкретные микробы связаны с определенными болезнями?

Проще всего привести в пример те случаи, когда один специфический вид микроорганизма существенно влияет на здоровье, что, в сущности, охватывает последние 150 лет исследований в области инфекционных заболеваний. Если вы заразитесь такими микроорганизмами, как сальмонелла (Salmonella), лямблия (Giardia – паразит, вызывающий лямблиоз) или микобактерия туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis), то готовьтесь к тому, что заболеете. А потом, если будете лечиться нужными антибиотиками (или другими препаратами), можете ожидать, что выздоровеете.

Но погодите: разве мы всегда заболеваем, когда в нас попадают возбудители болезней?

Оказывается, наш риск заболеть является комбинацией факторов: подверженности воздействию, набора генов и других. Некоторые люди рождаются с природным иммунитетом к определенным болезням. Возможно, вы слышали о Тифозной Мэри, нью-йоркской кухарке начала XX века, которая была носителем бактерии, вызывающей тиф. Своей восхитительной стряпней, содержащей мельчайшие дозы ее отнюдь не восхитительных микробов, она заражала одно семейство за другим. Но сама Мэри никогда не болела. У нее был природный иммунитет к болезни, которую она носила внутри себя. Откуда он взялся? Что ж, именно в поисках ответа на этот самый вопрос мы экспериментируем на мышах: во-первых, заражать мышей мы считаем более этичным, чем людей, а во-вторых, мы умеем изменять геном мыши. Благодаря этим исследованиям мы узнали, что склонность практически ко всем видам инфекций в значительной степени зависит от генетики. В лаборатории достаточно легко можно создать мышиную версию Тифозной Мэри – животных, устойчивых не только к тифу, но и ко многим другим инфекциям. Это доказывает, что восприимчивость каждого из нас к тем или иным болезням во многом определяется нашими генами.

Постепенно мы начинаем осознавать, что таких болезней, при которых мы все подвергаемся воздействию одних и тех же микробов, а заболевают только некоторые из нас, может быть гораздо больше. Чтобы объяснить этот факт, нужны новые исследования.

А пока что предлагаю вам обзор нескольких важнейших заболеваний, в развитии которых, как мы подозреваем, играют роль микроорганизмы.

Под этим названием (сокращенно – ВЗК) скрывается группа воспалительных заболеваний желудочно-кишечного тракта, в том числе таких серьезных, как язвенный колит и болезнь Крона. Общее у них – разбалансировка связей между микробной и иммунной системами. Пытаясь справиться с атакующими вас патогенными микробами, ваш организм объявляет войну всему населению ваших внутренностей, а интенсивная боль, кровотечение и частые визиты в туалет – побочные эффекты этой войны.

Один из типичных признаков этих заболеваний – увеличение распространенности некоторых бактерий. Что особенно интересно – микробы в организме пациента перестают вести себя нормально: их метаболизм отключается, они теперь едят и выделяют иные химические вещества. Пока что мы не знаем, обусловлены ли эти изменения иммунной реакцией организма, или это микробы перестают понимать, что им делать. Наша иммунная система не делит микробов на “хороших” и “плохих”; она следит за их поведением. Другими словами, иммунная система – это не ФБР в погоне за Джоном Диллинджером, это скорее охранник в банке, который открывает огонь, лишь когда один из посетителей вдруг перепрыгивает через прилавок и начинает набивать мешок деньгами.

Также пока неясно, вызываются ли воспалительные заболевания кишечника изменениями микробиома, или в генах пациентов есть что-то, что вызывает разлад в отношениях организма с кишечной микрофлорой, и изменения в микробной популяции являются просто реакцией на это возмущение. Может быть, это некая комбинация обоих факторов?

Целиакия (глютеновая энтеропатия), также относящаяся к ВЗК, включает и аутоиммунный компонент: когда люди, страдающие этим заболеванием, едят продукты из пшеницы, природные клейковинные белки пшеницы активируют иммунную систему, которая атакует слизистую оболочку тонкой кишки, вызывая ее атрофию. Целиакия впервые была описана и названа в честь древнегреческих врачевателей Аретея из Каппадокии и Целия Аврелиана, живших в I–II веках нашей эры. Но широкую известность болезнь получила только после Второй мировой войны, когда нидерландский врач Виллем-Карел Дике во время “Голодной зимы” 1944–1945 годов заметил, что в отсутствие в их рационе пшеницы его страдающие целиакией пациенты стали чувствовать себя гораздо лучше. Дике стал пионером безглютеновой диеты.

Вопрос, связана ли целиакия с микробиомом, вызывает огромный интерес, однако на сегодняшний день, несмотря на более десятка проведенных исследований, не удалось установить достоверной связи микробов с этим заболеванием. Несмотря на то, что обнаружена разница между микробиомами здоровых и страдающих целиакией людей, данные по бактериальному составу микрофлоры у больных различаются. Очевидно, это трудная задача, и нужны новые исследования, чтобы понять, вносят ли кишечные бактерии вклад в развитие целиакии, или изменения микробиома – просто отклик на безглютеновую диету пациентов.

До нашей поездки в Южную Америку в 2008 году я весил гораздо больше. Побродив по Тропе инков, мы с Амандой провели неделю на Амазонке, где оба слегли с диареей – не самое подходящее приключение для туриста с палаткой. Не успели мы как следует выздороветь, как все пошло по второму кругу. Мы оба лечились одинаковыми дозами одних и тех же антибиотиков, а дома вернулись к обычной диете и привычному образу жизни – такому же, как до поездки. Тем не менее в течение последующих нескольких месяцев я сбросил почти сорок килограммов, перейдя от ожирения к нормальному здоровому весу. Разница была огромной. Мне пришлось купить новые брюки, а коллеги отзывали меня в сторонку и шепотом спрашивали, не болен ли я раком или чем-нибудь еще. В отличие от меня, Аманда совсем не похудела. Я считаю, что дело в радикальном изменении моего микробиома: каждый из нас по-разному прореагировал на одну и ту же инфекцию и одинаковое лечение.

Разумеется, история одной семейной пары – еще не основание для научных выводов, но мой опыт в данном случае только подтверждает то, о чем все чаще говорят ученые. Мы получаем все больше подтверждений тому, что огромную роль в ожирении играют микробы. Нормального размера мышь, свободная от бактерий, после пересадки ей фекального микробного материала от толстой мыши сама набирает вес. Причем это происходит во всех случаях, независимо от того, обусловлено ли ожирение мыши-донора перееданием[51] или генетической мутацией[52].

Вы можете спросить, дают ли этот эффект микробы или какие-то другие компоненты кала? Хороший вопрос. Чтобы ответить на него, Джеффри Гордон, директор Центра изучения генома и системной биологии Университета Вашингтона в Сент-Луисе, и его сотрудники поставили перед собой такую задачу: выделить каждый из сотен штаммов бактерий одного человека; вырастить колонию каждого штамма в лабораторных условиях (без остальных к омпонентов фекального материала); потом смешать эти штаммы в тех же пропорциях, что и в исходном образце, а потом “пересадить” новому хозяину новый вес, пересадив ему эту смесь бактерий. И действительно, они смогли это сделать, доказав тем самым, что именно микробы ответственны за прибавку в весе – а вовсе не вирусы, не антитела, не химические соединения и никакие другие из содержащихся в кале веществ. Самое замечательное во всем этом – тот факт, что, выделяя бактерии худых людей, мы можем создать микробное сообщество, которое не даст мыши набрать вес, который она набрала бы в обычных условиях (то есть если бы ее поместили в одну клетку с ожиревшей мышью, подвергнув тем самым воздействию “толстых” микробов своей новой соседки)[53].

У себя в лаборатории мы пока не смогли создать микробное сообщество, которое заставило бы похудеть мышь (или человека), хотя поставили такую цель. Но в ряде еще не опубликованных работ другие группы ученых сообщают об успехе: при точечном использовании антибиотиков против бактерий, бурно размножающихся на жирных продуктах, мыши похудели – даже несмотря на то, что продолжали неправильно питаться.

Многие из модных диет сегодня направлены на совершенствование нашего микробиома. Но пока что мало свидетельств в пользу того, что это работает. Для целенаправленного воздействия мы просто еще недостаточно знаем о том, как тот или иной микроорганизм влияет на переваривание и усвоение пищи. В 2011 году ученые из Гарвардского университета опубликовали в New England Journal of Medicine[54] статью, в которой утверждали, что одни продукты связаны с ожирением, другие – с потерей веса. Никого не удивит, что жирная жареная картошка в большей степени, чем другие продукты, приводит к набору веса. Странно другое: два продукта, ассоциируемых с потерей веса – йогурт и орехи, – также могут иметь высокое содержание жиров. Что же происходит на самом деле? Возможно, здесь играют роль микробы. Из лабораторных экспериментов на мышах нам известно, что определенные микробы или их комбинации связаны с потерей или набором веса. Возможно ли, что существует также связь между отдельными продуктами и микроорганизмами, которые делают нас стройнее?

Имеется множество доказательств того, что наша пища меняет наш микробиом, делая его более благоприятным для одних видов микроорганизмов и менее благоприятным для других. Гэри Ву, профессор гастроэнтерологии Университета Пенсильвании, показал устойчивую корреляцию между длительным – более года – рационом и составом микробиома. Это он и его сотрудники показали, что в микробиомах людей, потребляющих много углеводов (паста, картофель, сахар), преобладают бактерии группы Prevotella. И наоборот, у людей, которые едят много белка, особенно мяса (типичная западная диета), больше бактероидов. Эти две группы бактерий помогают нам переваривать и усваивать пищу, но они развиваются на разных продуктах. Нам еще предстоит выяснить, какое влияние бактероиды оказывают на такие типичные для западного образа жизни заболевания, как ожирение и диабет, хотя некоторая корреляция уже прослеживается. Надежда на то, что, меняя рацион, мы можем вырастить в себе – и для себя – более здоровый и “худощавый” микробиом, очень заманчива. Причем некоторые изменения в диете могут довольно быстро изменить состав наших микробов.

Системный биолог из Гарварда Питер Торнбо и его коллеги нашли несколько отважных добровольцев, половина которых перешла на веганскую диету, а вторая – на мясо-сырную. Веганство почти не вызвало немедленных изменений в кишечной микрофлоре этой группы. Зато мясо-сырная диета дала плоды уже буквально на следующий день: количество бактерий, которые связывают с сердечно-сосудистыми заболеваниями, таких, как билофила вадсвортия (Bilophila wadsworthia), резко возросло[55]. Ясно, что достаточно экстремальная диета быстро дает отрицательный эффект, однако вопрос о том, возможна ли диета, оказывающая столь же быстрое положительное воздействие, остается открытым.

Аллергия и астма

Впервые идею о том, что недостаточное микробное разнообразие приводит к астме и аллергии, высказал в 1980-х годах Дэвид Страчан из Лондонского университета. Он заметил, что в многодетных семьях младшие дети менее склонны к сенной лихорадке и другим подобным аллергиям, и предположил, что, заражаясь от старших братьев и сестер (особенно классическими детскими болезнями), младшие “натаскивают” свою иммунную систему на борьбу с реальными угрозами, а не с пылевыми клещами[56][57]. Идея эта, получившая название “гигиенической гипотезы”, по сути, сводится к тому, что излишняя чистота приводит к иммунным проблемам: когда наша иммунная система в детстве “простаивает”, не подвергаясь атаке бактерий и вирусов, которые миллионы лет коэволюционировали вместе с человеком, то потом она чересчур остро реагирует на малейшие раздражители.

Со времен Страчана фокус сместился в сторону от обычных инфекций, таких как корь, простуда, грипп, – их все-таки считают безусловно вредными. Вместо этого в центре внимания современной “гигиенической гипотезы” – детство в избыточно стерильных условиях, когда нас изолируют от разнообразных микробов из здоровых источников: почвы, листвы, диких и домашних животных. Чтобы понять, как это происходит, представьте иммунную систему в виде радио: если вы настроитесь на определенную волну, то услышите безупречно чистое звучание; но если вы попадете между станциями, то случайные сигналы создают громкий и режущий ухо шум. Аналогичным образом иммунная система, не обнаружив сигнала, может “вцепиться” во что-нибудь еще. И вам еще повезет, если “шумом” окажутся пыльца или арахисовое масло, вызывающие обычные аллергии. Но если не повезет, иммунная система может напасть на ваши собственные клетки, вызвав диабет, рассеянный склероз или другие аутоиммунные заболевания.

Перевод специально для родителей: вы по-прежнему не должны проверять на прочность иммунную систему вашего ребенка, поощряя его есть тухлое мясо, лизать больничный пол, близко подходить к бешеной летучей мыши – или еще каким-то образом подвергать его опасности заражения вредными микробами, вирусами и паразитами. Но при этом современная гигиеническая гипотеза утверждает, что контакт с непатогенными микробами в грязи и в пыли и общение с самыми разными здоровыми людьми и животными может быть хорошей профилактической мерой.

Какие есть тому подтверждения? Теория широко распространяется, в одном только 2014 году ей была посвящена каждая четвертая статья. Один из первопроходцев здесь – педиатр Эрика фон Мутиус из Университетской клиники Мюнхена. Она показала, что если ребенок в первые годы жизни часто бывает на ферме, это существенно снижает риск развития астмы и аллергии[58]. Частично этот эффект можно объяснить контактом с соломой, коровами, парным молоком, некоторыми видами бактерий и грибов[59][60][61].

А как насчет наших неизменно пыльных домов, которые содержат, кажется, все существующие виды раздражителей, несмотря на все наши упражнения с тряпкой и шваброй? Вопреки ожиданиям, фон Мутиус и другие показали, что контакт с такими аллергенами, как пылевые клещи и кошачья шерсть, не объясняет частоту случаев заболевания астмой[62][63].

Некоторые интригующие данные, полученные в последнее время, свидетельствуют о том, что контакт с микробами даже во время вынашивания плода, а не только в раннем детстве уже родившегося ребенка, может играть роль в снижении риска аллергических заболеваний (однако здесь необходима некоторая осторожность, потому что у мышей вирусная атака или даже симуляция вирусной атаки во время беременности может вызвать реакцию, сходную с аутизмом[64]). Другие многообещающие, хотя пока что лишь предварительные, результаты показывают, что:

• некоторые пробиотики могут облегчать атопическую болезнь (аллергии) и астму[65] (в частности, Lactobacillus salivarius LS01 может остановить проявления атопического дерматита у некоторых детей[66]);

• изменение микрофлоры животных под действием антибиотиков может вызвать аллергические заболевания[67];

• некоторые виды микроорганизмов могут вылечивать пищевые аллергии у мышей[68] или предотвращать развитие этих аллергий[69] – в то время как другие виды их вызывают[70].

Данные о том, что грудное вскармливание может снизить риск этих заболеваний, несколько двусмысленны: немногие надежные исследования, которые были проведены, как правило, показывают очень скромное влияние, если не его отсутствие[71][72]. Но что интересно: проживание в окружении разнообразных микробов (скажем, в доме с небольшим садом, а не в городской квартире в районе без единого парка) само по себе снижает риск аллергических заболеваний[73]. И понятно, что определенное природное окружение существует и в помещении, а не только на открытом воздухе. Ранний (особенно пренатальный[74] и в первый год жизни[75]) контакт с собаками, видимо, также в дальнейшем снижает риск аллергий. Как ни странно, но нам удалось показать, что у живущих вместе пар микробное разнообразие возрастает, если у них есть собака, но это разнообразие не зависит от того, есть ли у них дети[76]. Однако позднее, в подростковом возрасте, контакт с кошками и собаками, наоборот, повышает риск астмы и экземы[77].

Объединить все эти незавершенные результаты в один рецепт, который позволил бы вашему ребенку снизить риск астмы или аллергии, – непростая задача. Я бы рекомендовал следующее: заведите собаку (как можно раньше, лучше всего – еще до рождения ребенка); живите в деревне, где ребенок будет контактировать с соломой и коровами; избегайте антибиотиков в первые годы жизни ребенка; и, возможно, используйте пробиотики и грудное вскармливание (хотя что касается последних, это пока лишь предположения). Но в целом контакт с разнообразными микробами – неважно, посредством старших братьев и сестер, домашних животных, скота или просто старых добрых игр на воздухе, – судя по всему, идет на пользу, даже если ученые пока только пытаются разобраться, какие именно микробы в этом участвуют. Может быть, важнее всего разнообразие как таковое.

Квашиоркор

Вдали от развитых стран, увлеченных борьбой с ожирением, проводятся исследования, которые помогают нам лучше понять роль микробов в человеческих страданиях. Картина квашиоркора – этого печально знаменитого заболевания – известна нам по множеству фото: раздутый живот, выступающий из обтянутого кожей живого скелета. Долгое время квашиоркор считался формой хронического недоедания, связанного с недостатком белка.

Такое недоедание характерно для стран с низким уровнем продовольственной безопасности – технический термин, который означает, что у людей нет надежного доступа к полноценной пище, которую они могли бы себе позволить. Нельзя ли решить проблему тем, чтобы просто давать людям побольше еды? Не всегда. Увеличение количества потребляемых калорий в виде риса или кукурузы не работает. Исправить положение могла бы пищевая добавка на основе арахисового масла, обогащенная сахаром, витаминами и микроэлементами, – добавка, которая, как показывает одно исследование, может спасти 85 % страдающих от недоедания детей в Африке к югу от Сахары.

Но как быть с оставшимися 15 %? Как выяснилось, добавка на основе арахисового масла им не помогает. Причина, по всей вероятности, заключается в том, что квашиоркор – это болезнь не только недоедания, но и микробиома. Исследование показывает, что арахисовую добавку можно сделать более эффективной, если ввести в нее дозу антибиотиков, достаточную для того, чтобы убить вредных микробов в организме больного ребенка[78].

Еще более удивительно, что иногда микробы играют более важную роль, чем диета. Многие из таких исследований проводятся в Малави, в том числе в лаборатории Джеффри Гордона. Ученые брали образцы кала у однояйцевых близнецов, которые питались одинаково, но один был болен, а другой – здоров. Затем микробов из этих образцов переносили генетически идентичным, свободным от бактерий мышам.

Мыши, получившие микробов здорового близнеца, были в полном порядке. В то же время мыши, получившие микробов больного квашиоркором, в течение трех недель теряли треть своего веса и умирали, если не получали лечения. При этом спасти их можно было при помощи той же самой добавки на основе арахисового масла, которую давали больным детям, с соответствующей заменой их микробиома на здоровый[79]. Это дает все основания предполагать, что квашиоркор не вызывается дефицитом белка, как считали раньше: сама болезнь гнездится в микробиоме, а недоедание играет лишь роль спускового крючка.

Как ни парадоксально, но микробиом может наказать нас как устойчивой тучностью, так и хроническим истощением. Остается только надеяться, что осознание этого обстоятельства поможет решить проблемы как развитых, так и бедных стран.

Постепенно выявляются некоторые общие тенденции, характеризующие связь между отдельными заболеваниями и микробиомом. В частности, мы узнали, что кишечные микробные сообщества, отличающиеся низким разнообразием, связаны с ожирением[80], воспалительными заболеваниями кишечника[81] и ревматоидным артритом[82].

Изините, если вам кажется, что я говорю очевидные вещи, но я не устаю повторять: сила – в (микробном) разнообразии. Человек, который всегда слушает исключительно один и тот же музыкальный жанр или представителей только одной политической партии, оказывается не готов к широкой дискуссии о музыке или политике. Так и наш организм терпит поражение, если он не сталкивался с разнообразием микробов.

Мы также выяснили, что бактерии, которые вызывают воспалительные процессы – в особенности протеобактерии (E. coli и родственные ей виды) и некоторые разновидности фирмикут (Firmicutes) из класса клостридий (Clostridium), – связаны с такими проблемами, как хроническая диарея, воспалительные заболевания кишечника и (согласно результатам некоторых исследований) ожирение. Существуют индивидуальные патогенные организмы, вроде вызывающего холеру холерного вибриона (Vibrio cholera), которые тоже могут быть поводом для беспокойства. Тем не менее само по себе наличие у вас в организме определенного патогена необязательно означает, что в вашей индивидуальной микробной экосистеме возникнут проблемы.

Все это поднимает еще один интересный вопрос: распространяется ли влияние наших микробов за пределы нашего кишечника?

Допустим, что живущие внутри нас микробы в самом деле влияют на наше здоровье или объем талии. Но наши разум, настроение, поведение – то, что и определяет нашу личность, – уж эти-то явления наверняка имеют исключительно человеческую природу?

Может быть, и нет.

Пусть это звучит безумно, однако появляется все больше и больше свидетельств того, что микробы играют роль и в нашем характере, и в настроении. Каким образом микроорганизмы могут влиять на наше поведение? Оказывается, соответствующих механизмов гораздо больше, чем мы можем представить.

Из своего командного пункта внутри нашего тела микробы не только регулируют наше пищеварение, усвоение лекарств и выработку гормонов – взаимодействуя с нашей иммунной системой, они могут влиять и на наш мозг. Собирательное название всех путей, по которым микробы могут это делать, – “ось микробиом – кишечник – мозг”[83][84], и понимание того, как устроена эта ось, может оказаться чрезвычайно важным для изучения психических и нервных расстройств.

Например, сегодня уже известно, что в депрессии есть воспалительный компонент и многие полезные бактерии в кишечнике вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты, такие как бутират, способствующие питанию клеток, выстилающих кишечник, чтобы уменьшить воспаление. Микробиом связали с депрессией совсем недавно, когда было обнаружено, что бактерии Oscillibacter вырабатывают химическое вещество, действующее как естественный транквилизатор, имитирующий действие нейромедиатора ГАМК (этот нейродиметиатор – гамма-аминомасляная кислота – понижает нервную активность мозга и может привести к депрессии)[85]. Способность почвенных микробов, например микобактерии вакка (Mycobacterium vaccae), модулировать иммунную систему человека давно известна, и некоторые исследователи даже предполагают, что это свойство можно использовать для создания вакцины против стресса и депрессии[86]. В частности, Грэм Рук из Университетского колледжа Лондона утверждает, что недостаточный контакт с нашими старыми друзьями – почвенными микробами, воздействию которых мы подвергались на протяжении всей истории, но теперь, в своем неумеренном стремлении к чистоте, свели к нулю, – это причина распространения многих заболеваний, в том числе диабета, артрита и депрессии.

Более того, учитывая ту роль, которую микроорганизмы играют в химии нашего тела, можно предположить, что они влияют и на формирование нашего разума. В этом плане особый интерес представляет аутизм. В нескольких работах сообщается, что кишечные микробиомы детей с синдромом аутизма отличаются от микробиомов обычных детей (часто братьев и сестер)[87]. Тем не менее, поскольку аутизм часто сопровождается кишечными расстройствами, в частности диареей, которая сама по себе изменяет микробиом, трудно сказать, является ли причиной этих отличий аутизм или диарея.

Саркиз Мазманьян, настоящий волшебник и лауреат премии Макартура, преподаватель микробиологии в Калифорнийском технологическом институте, создал на основе микробиома фантастическое средство для лечения симптомов аутизма у мышей. И где же, спросите вы, он берет мышей-аутистов? Мазманьян их делает сам. Для этого он вводит беременной мыши двухцепочечную РНК, которая химически сходна с ДНК, но играет в клетке другую роль. Иммунная система матери воспринимает эту молекулу как вирус и резко активизируется: повышая температуру тела и уровень цитокинов (информационных молекул, определяющих выживаемость клеток), в пылу сражения погибает и часть нормальной микрофлоры. В результате иммунная система и микробиом у потомства таких мышей отличаются от нормы, причем проявляется набор симптомов, характерный для аутизма у человека, когнитивные и социальные расстройства: например, эти мыши предпочитают проводить время в одиночестве, а не в обществе других мышей. Они совершают повторяющиеся действия – например, как одержимые, закапывают шарики. И у них проблемы с желудочно-кишечным трактом.

Мазманьян обнаружил, что некоторые из этих симптомов, по-видимому, связаны с веществом 4-EPS (4-этилфенол), которое в избытке вырабатывается измененным микробиомом. Впрыскивание нормальным мышатам 4-этилфенола воссоздает аутизмоподобные симптомы. А если потом давать этим мышам пробиотический штамм бактериодов фрагилис (Bacteroides fragilis), то можно избавиться от части симптомов, включая желудочно-кишечные и когнитивные расстройства[88]. Однако прежде чем бежать в аптеку за B. fragilis, подумайте о том, что некоторые штаммы бактерий, полезные для одного вида, могут быть смертельно опасными для другого. Пока не будут проведены достоверные испытания на людях, применять пробиотик для лечения аутизма преждевременно и даже опасно.

Тем не менее идея выделить вещество, ответственное за определенное заболевание – пусть даже затрагивающее мозг, – а затем идентифицировать бактерию, которая либо производит, либо удаляет это вещество, звучит крайне заманчиво.

Наши микроскопические “пассажиры” могут также влиять на то, как мы себя ведем и как думаем. Иногда наши гены определяют, какие бактерии живут внутри нас, но потом эти бактерии, в свою очередь, определяют наше поведение. Это можно очень хорошо продемонстрировать на примере мышей, у которых отсутствует ген TLR5, что заставляет их переедать и, соответственно, толстеть. Микробиом мышей, лишенных этого гена, делает их постоянно голодными; они переедают и становятся жирными. Мы можем доказать, что за это ответственны микробы, и сделаем это при помощи двух отдельных экспериментов.

В первом мы переносим микробиом мышей, лишенных гена TLR5, другим, генетически нормальным мышам, которые после этого начинают переедать и толстеют. Во втором эксперименте мы при помощи антибиотиков убиваем микробов у мышей, лишенных гена TLR5, после чего у последних восстанавливается нормальный аппетит. Поразительно: генетический сдвиг создает микробиом, который влияет на поведение, и этот микробиом можно перенести в желудок другого существа и таким образом изменить поведение его еще недавно нормального нового хозяина[89].

Аппетит – далеко не единственный аспект поведения, который контролируют микробы. Еще один пример – тревожность. Обмен микробами между двумя генетически различными группами мышей вызывает и соответствующий “обмен поведениями” в тесте на тревожность. Менее тревожные мыши, получив микробов более тревожных, становятся более беспокойными, в то время как микробы от менее тревожных мышей успокаивающе действуют на более тревожных[90]. Свен Паттерсон, микробиолог из шведского Каролинского института, предложил красивый способ проверки этой реакции.

Он заметил, что не имеющие микробов (то есть выращенные “в пробирке”) мыши имеют более высокий уровень тревожности по сравнению с обычными мышами. Но если Паттерсон очень рано, в первые дни после рождения мышат, пересаживал им “обычные” бактерии, то, вырастая, эти мыши вели себя, как обычные. В то же время, если пересадка осуществлялась лишь спустя несколько недель после рождения, мыши продолжали вести себя так же беспокойно, как и их “безмикробные” собратья. Таким образом, мы видим, что, по крайней мере у мышей, действие микробов в раннем возрасте может необратимо изменить поведение[91].

Было также показано, что отдельные пробиотики изменяют поведение как людей, так и мышей. Уже опубликовано более пятисот статей, в которых прослеживается связь между пробиотиками и некоторыми аспектами поведения, в особенности уровнем тревожности и депрессией. Например, пробиотик Lactobacillus helveticus способствует снижению тревожности у мышей[92], а Lactobacillus reuteri снижает вероятность развития у мышей инфекций в условиях стресса[93].

Lactobacillus rhamnosus GG, как сообщается, снижает проявления обсессивно-компульсивных расстройств у мышей[94], таких как закапывание каменных шариков в опилки в известном эксперименте, и, как мы уже упоминали в разделе по аутизму, пробиотические штаммы Bacteroides fragilis могут излечить мышей от некоторых проявлений аутизма, в том числе когнитивных нарушений и повторяющегося поведения[95].

Лечение мышей – это, конечно, хорошо, но все же основная задача биомедицины – помогать людям. Клинические испытания некоторых пробиотиков увенчались успехом: примером может служить использование имеющихся в продаже пробиотиков VSL#3 и LCR35 для лечения синдрома раздраженного кишечника[96][97] и Bifidobacterium infantis natren – для ранневозрастной целиакии[98]. (Синдром раздраженного кишечника и целиакию часто связывают с депрессией и паническими атаками; по данным некоторых исследований, по крайней мере 40 % больных целиакией страдают также депрессией, что дополнительно подтверждает существование связи кишечник – мозг.)

Как минимум в одной работе сообщается об использовании пробиотиков для облегчения проявлений синдрома хронической усталости[99]. Смесь лактобацилл гельветикус (Lactobacillus helveticus) и бифидобактериум лонгум (Bifidobacterium longum), как утверждается, способствовала улучшению настроения у добровольных участников испытаний[100]. Хотя исследования в этой области пока находятся на начальной стадии, есть многообещающие свидетельства того, что изменения микробиома, в том числе у людей, могут иметь психологический эффект. Многие из нас по собственному опыту знают, что изменение рациона может влиять на настроение. Поскольку при изменении рациона меняется микробиом, очень возможно, что в этом эффекте присутствует микробная составляющая.

Но коль скоро микробы могут влиять на наше здоровье и настроение, то возникает следующий вопрос: можем ли мы изменить своих микробов так, чтобы с их помощью изменить себя?

Краткая история науки о микробах

Ни до, ни после голландский город Делфт не знал такого расцвета, как во второй половине XVII века. Здесь открылось новое и прибыльное производство имитации китайского фарфора – так называемого делфтского фаянса. Великий художник Ян Вермеер создавал свои полотна, которые через несколько сотен лет после его смерти станут одними из самых дорогих в истории живописи. Но важнее всего оказалось хобби торговца тканями по имени Антони ван Левенгук.

Сын мастера-корзинщика, ван Левенгук нанялся на работу в галантерейную лавку, где впервые увидел увеличительное стекло, с помощью которого выявляли дефекты товара. Это стекло заинтересовало молодого человека гораздо больше, чем сами ткани. Постепенно ван Левенгук научился сам выдувать стекло и шлифовать линзы, и это позволило ему заглянуть в самые потаенные уголки мира. В каплях воды он увидел крошечные существа, которых назвал “анималькули” – “маленькие зверушки”. Это стало началом микробиологии.

Одновременно был положен конец нескольким весьма пагубным заблуждениям медицины – пусть пройдет еще лет двести, пока это станет общеизвестным. Во времена Левенгука возникновение болезней приписывалось так называемым “телесным сокам” либо “дурным миазмам”. Телесные соки представляли собой нечто вроде комбинации химических элементов, гороскопа и диагностической диаграммы. Идея заключалась в том, что четыре основных элемента природы – земля, огонь, вода и воздух – напрямую соотносятся с четырьмя темпераментами и четырьмя телесными жидкостями: земля = черная желчь; огонь = желтая желчь; вода = флегма; воздух = кровь. Считалось, что недомогания и нервные расстройства вызываются дисбалансом этих соков. Следовательно, лечение заключалось в восстановлении баланса, назначении кровопускания, клизм, банок или (если кому повезет) диеты.

В то же время считалось, что болезни распространяются посредством миазмов, или “дурного воздуха”, наподобие того, который исходит от разлагающихся тел или от болот. По сравнению с идеями сверхъестественного вмешательства и божественного наказания теория о соках и миазмах не только звучала разумно, но и предлагала вполне практичные и полезные советы: например, рекомендацию избегать ночного ветерка с болот – и это работает, даже если вы не знаете, что болезни разносят комары. Слово “малярия” происходит от словосочетания mala aria: на средневековом итальянском это как раз и означает “дурной воздух”. К сожалению, теория все равно была ошибочной.

В 1670-х годах, вооружившись своим микроскопом, Левенгук открыл механизм распространения болезней. Одной из его первых идей было сравнить “маленьких зверушек” изо рта у тех, кто регулярно чистит зубы, и тех, кто никогда этого не делает. Вначале он исследовал соскобы со своих собственных зубов и с зубов двух женщин – как считалось, своей жены и дочери (сегодня ни один университетский наблюдательный совет наверняка не одобрил бы такой выбор). Затем он нашел на улицах Делфта двух мужчин, которые клятвенно заверили его, что ни разу в жизни не чистили зубы. На основании образцов, полученных от этих людей, был составлено первое в мире описание бактерий, живущих в человеческом теле. Примерно десять лет спустя Левенгук уже знал, что в разных частях тела обитают разные микробы и что микробы детей отличаются от микробов взрослых. Изучая свои испражнения во время приступов диареи, Левенгук даже сумел показать, что определенные микробы ассоциируются с определенными заболеваниями, и дал описание организма, который в дальнейшем был распознан как лямблия (Giardia) – род паразитов-эукариотов, вызывающих, как известно многим поколениям любителей природы Северной Америки, “бобровую лихорадку”, или лямблиоз. Левенгук также стал первым, кто рассмотрел в микроскоп человеческую сперму. Это было значительным достижением, хотя современники ученого относились к этому достижению неодобрительно – несмотря на все заверения Левенгука, что материал собран им с собственного супружеского ложа, а не добыт в результате “непотребных актов”.

Мысль о том, что болезни вызываются некими заразными веществами, которые могут передаваться от человека к человеку, высказывалась и до Левенгука. Почему же его открытие не привело к немедленному созданию микробной теории инфекции? Во-первых, при том уровне увеличения, который он использовал, было трудно отличить одних микробов от других. Во-вторых, Левенгук, может быть, и давал кому-то заглянуть в свои микроскопы, но он не продавал их и никому не открывал секрета изготовления самых сильных на то время в мире линз, который так и унес с собой в могилу.

Развитию микробной теории помешала другая распространенная и казавшаяся в то время убедительной теория: самопроизвольного зарождения жизни. Считалось, что жизнь может возникать из неживых материалов: черви самозарождаются из почвы, личинки – из мяса, и все это происходит с такой же легкостью, как на лепестке появляется капля росы. С точки зрения этой теории на микроорганизмы – при всех их различиях при разных заболеваниях – можно было не обращать внимания. Наоборот, их можно было считать не причиной, а результатом болезни, очередным симптомом, вроде сыпи или нагноения.

Прошло еще почти двести лет, прежде чем все элементы головоломки сложились в цельную картину – современную теорию инфекционных заболеваний.

В 1847 году венгерский врач Игнац Земмельвейс представил свое новаторское исследование лихорадки у детей, показав, что смертность новорожденных уменьшается в разы, если врач стерилизует руки между вскрытием и родовспоможением. Но коллеги Земмельвейса высмеяли его открытие, он потерял свою должность в акушерской клинике Вены и в конечном итоге оказался в психиатрической лечебнице, где его били и где он – ирония судьбы! – вскоре подцепил какую-то смертельную инфекцию.

Через семь лет после открытия Земмельвейса английский врач Джон Сноу обнаружил, что холера распространяется с питьевой водой, а вовсе не посредством “миазмов”, как считалось ранее. Сноу, проследил происхождение вспышки холеры в Лондоне, и эти поиски привели его к водоразборной колонке на Брод-стрит. Колонку закрыли, хотя – бюрократия всегда и везде бюрократия – произошло это уже в самом конце эпидемии. Позднее специальный комитет отверг все теории Сноу, заявив, что “невозможно сомневаться” в том, что вспышки холеры вызываются миазмами[101]. Французский химик и микробиолог Луи Пастер предложил механизм, который объяснял все предыдущие наблюдения. В 1859 году Пастер показал, что стерильный питательный бульон в герметичной колбе не может самопроизвольно генерировать жизнь: микробные колонии начали расти, только когда герметичность была нарушена и в колбу попал содержащий микроорганизмы воздух, – этот эксперимент дал нам микробную теорию болезней.

В 1865 году, познакомившись с трудами Пастера, британский хирург Джозеф Листер разработал антисептические методы, которые резко увеличили вероятность выживания его пациентов и в сочетании с антибиотиками – они будут открыты только в первой половине XX века – по сути, сделали возможной современную хирургию.

В 1877 году Роберт Кох впервые сформулировал правила, позволяющие связать конкретного микроба с конкретным заболеванием. Идея немецкого бактериолога заключалась в том, что для того, чтобы доказать микробную природу заболевания, нужно выделить микроорганизм, который всегда присутствует у больных и отсутствует у здоровых людей. После этого нужно вырастить чистую культуру “подозреваемого” микроба и использовать образец этой культуры, чтобы заразить здорового человека. Затем, для окончательной уверенности, следует взять образец у этого нового зараженного и вырастить из этого образца новую культуру, которая совпадала бы с исходным микробом.

Если вы можете подтвердить микробную природу болезни в соответствии со всеми правилами Коха, это неоспоримое доказательство. Но это не так-то легко сделать. Даже если вам удастся найти добровольцев, готовых заразиться, невозможно найти университет, наблюдательный совет которого разрешил бы вам такой эксперимент. Вот почему такое значение имеют современные технологии секвенирования ДНК. Они позволяют открыть множество обитающих в нас микроорганизмов без того, чтобы подвергать опасности добровольцев или выращивать культуры в пробирке.

Учитывая все, что наш микробиом делает с нами и для нас, хочется спросить: можем ли мы создать с его помощью улучшенную версию самого себя?

Мы просто обязаны это сделать. Ведь мы постоянно изменяем свой микробиом. Если вы меняете соотношение растительной и животной пищи в своем рационе, уменьшаете или увеличиваете потребление алкоголя, то тем самым вы уже его изменяете. Вы меняете свой микробиом, даже когда пользуетесь антибактериальным мылом или проходите курс лечения антибиотиками.

Но что, если делать это целенаправленно? Какой могла бы быть ориентированная на микробов медицина?

Попробуйте думать о микробиоме как о собственном газоне[102]. Пусть это будет нормальный, здоровый газон, с некоторым даже разнообразием – допустим, помимо травы, на нем растет немного клевера. Чтобы поддерживать газон в порядке и чтобы травы было больше, чем клевера, вы решите внести удобрение.

И здесь на сцене появляются пребиотики.

Вполне возможно, что вы никогда о них не слышали, но пребиотики – это те же удобрения для ваших микробов: они обеспечивают последних необходимыми питательными веществами, которые благоприятствуют определенным видам. В основном пребиотики – это растворимые углеводы, такие как фруктаны (например, инулин, лактулоза и – вкусное название! – галактоолигосахарид), входящие в состав некоторых фруктов и овощей. Эти углеводы ферментативно расщепляются бактериями толстого кишечника, такими как Ruminococcus gnavus, с образованием короткоцепочечных жирных кислот наподобие бутирата, которые обеспечивают питание клеток оболочки кишечника[103]. Считается, что, стимулируя развитие полезных микроорганизмов, пребиотики воспроизводят некоторые преимущества естественной диеты с высоким содержанием клетчатки, похожей на диету наших предков.

К сожалению, единого определения пребиотиков не существует. Согласно Международной научной ассоциации по пробиотикам и пребиотикам, пребиотики – это “неперевариваемые вещества, которые обеспечивают благоприятное физиологическое действие на организм хозяина путем селективного стимулирования преимущественного роста или активности ограниченного числа бактерий, присущих данному организму”[104].

Было выполнено несколько рандомизированных контролируемых клинических испытаний[105] пребиотиков (подобные исследования дают самые надежные результаты), и эти испытания показали определенный успех при лечении болезни Крона[106], запора[107], резистентности к инсулину[108]. Однако большинство клинических исследований на сегодняшний день еще находятся на стадии доказательства безопасности, и число участников обычно слишком мало, чтобы делать достоверные выводы.

Итак, ваш газон какое-то время выглядел прекрасно, но потом случилось что-нибудь ужасное: его залило водой или он зарос сорняками. Что делать? Скорее всего, предстоит его выборочно пересеять.

Пробиотики – в большинстве своем бактерии, которые естественным образом обитают в кишечнике человека или в таких ферментированных продуктах, как йогурт. В основном это разные виды молочнокислых и бифидобактерий родов бифидобактериум (Bifidobacterium) и лактобациллус (Lactobacillus). Пробиотиками называют живые организмы, которые при приеме в определенных количествах полезны для здоровья. Еще их называют “хорошими” или “полезными” бактериями. Пробиотики можно купить в виде пищевых добавок, молочнокислых продуктов или суппозиториев. Некоторые пробиотические продукты содержат один-единственный штамм бактерий, другие – целый коктейль из разных видов бактерий и грибков. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) пока не одобрило ни одной заявки на пробиотические продукты, поэтому в США они сейчас продаются как пищевые добавки.

Было проведено довольно много клинических испытаний пробиотиков, особенно в последние годы в связи с успехами в расшифровке микробиома. Наиболее надежными можно считать данные, доказывающие профилактические и терапевтические эффекты пробиотиков при лечении диареи у детей[109] и синдрома раздраженного кишечника у взрослых[110]. Есть также перспектива у профилактики и лечения острого кишечного заболевания недоношенных новорожденных – некротического энтероколита. Другие потенциальные сферы применения пробиотиков – лечение ожирения, снижение уровня холестерина, а также регулирование синдрома раздраженного кишечника.

Среди целого ряда возможных эффектов от применения пробиотиков можно назвать выработку антимикробных соединений и ограничение вредных бактерий путем конкуренции за питательные вещества и пребиотики. Что интересно, пробиотикам не обязательно выживать, чтобы добиться положительного эффекта, – иногда они изменяют бактерии, просто проходя по желудочно-кишечному тракту[111].

Сегодня основная проблема состоит в том, что шумихи и рекламы вокруг пробиотиков гораздо больше, чем надежных исследований.

Не приходилось ли вам заглядывать в последнее время в отдел пищевых добавок в вашем супермаркете? Возможно, магазин органических продуктов рядом с моим домом в Боулдере – нетипичный пример, но в нем целая стена отведена микробам, которые, как предполагается, способны улучшить состояние вашего кишечника. К сожалению, настоящих доказательств того, что какой-либо из этих штаммов будет работать, почти нет. Хотя принципы, согласно которым отбирали и выделяли эти штаммы, вполне убедительны (например, они производят короткоцепочечные жирные кислоты, такие как бутират), в большинстве случаев не было доказано, что они работают. Также неясно, остаются ли еще в препарате какие-то живые организмы после транспортировки, хранения и лежания на полке супермаркета; чтобы выжить, микроорганизмам необходимы очень специфические условия.

Самая большая проблема в другом: многие люди считают, что им подходит любой пробиотик. В любой другой ситуации мы никогда не бываем так легковерны. Представьте, что вы говорите своему другу или члену семьи: “Я плохо себя чувствовал. Но я слышал, что лекарства помогают.

И правда: я принял лекарство, и мне стало лучше”. Скорее всего, после этого вы услышите ряд уточняющих вопросов: “Какое именно лекарство? Почему именно это? Есть ли доказательства, что именно этот препарат нужно принимать при твоем заболевании?” Или даже: “Ты его случайно не у дилера на улице купил?”

Когда речь заходит о пробиотиках (или других основанных на изучении микробиома препаратах), такие вопросы, как правило, не задаются. Недавно у меня был очень похожий разговор с одной родственницей. Она пожаловалась, что безуспешно испробовала два типа пробиотиков, пытаясь вылечить синдром раздраженного кишечника (СРК), развившийся после большой дозы антибиотиков. Я спросил, по какому принципу она их выбирала, и услышал, что один препарат ей порекомендовал какой-то знакомый, а второй – фармацевт в аптеке. Я посоветовал родственнице попробовать препарат, действие которого на СРК подтверждено результатами рандомизированного контролируемого исследования[112]. Она возразила, что этот препарат стоит намного дороже, однако чуть ли не на следующий день позвонила и сказала, что новый пробиотик помог ей гораздо лучше, чем два предыдущих. Теперь, год спустя, этот препарат по-прежнему помогает моей родственнице справляться с СРК.

Конечно, один пример – это несерьезно, но он только подтверждает, что, прежде чем лечиться, нужно все-таки поинтересоваться научными данными. Стоит спросить у врача или фармацевта, могут ли они рекомендовать какой-нибудь пробиотик, который с успехом прошел рандомизированное контролируемое исследование (как уже говорилось, самое надежное и достоверное). Если такой возможности нет, вы можете попробовать самостоятельно покопаться в научных журналах (на момент написания данной книги не существовало ни одного ресурса для пациентов, где аккумулировались бы подобные данные). Если и это не получится, то уж свежий йогурт с живыми культурами точно не повредит. Правда, есть данные, что разные виды йогуртов тоже действуют очень и очень по-разному[113].

Возвращаясь к аналогии с газоном – иногда не остается ничего другого, как снять весь верхний слой и положить новый дерн.

Люди с тяжелыми заболеваниями желудочнокишечного тракта могут в буквальном смысле изгадить себе всю жизнь и даже умереть. Одно из таких заболеваний – псевдомембранозный колит, который вызывается спорообразующим анаэробным микробом Clostridium difficile и сопровождается постоянной диареей. Больному приходится ходить в туалет десятки раз в день, и зачастую возникает даже угроза его жизни. В США это одна из самых распространенных внутрибольничных инфекций, которая ежегодно поражает 337 000 человек и убивает 14 000 из них[114].

Многие люди пытаются бороться с этой болезнью антибиотиками, но чаще всего они не помогают. Дополнение или даже альтернатива антибиотикам – пересадка пациенту микробов от здорового человека. Один из радикальных экспериментальных способов лечения псевдомембранозного колита – фекальная трансплантация. Да, это именно то, что вы подумали: здоровый донор, чаще всего родственник, предоставляет образец кала, из него готовят вытяжку, которую затем вводят пациенту. Для этого существует два пути: верхний и нижний. Оба работают эффективно, излечивая 90 % пациентов[115].

Исследование, которое я провел в Университете Миннесоты вместе с микробиологом Майком Садовски и доктором Алексом Хорутсом, показало, что до начала лечения микробное сообщество в стуле пациентов с псевдомембранозным колитом радикально отличается от фекальных сообществ здоровых людей и напоминает скорее вагинальные или кожные сообщества. Однако через несколько дней после фекальной трансплантации кишечные сообщества больных приходят в норму и все симптомы исчезают.

Фекальные трансплантации позволяют полностью восстанавливать микробную экосистему кишечника. До сих пор этот метод применялся только для лечения псевдомембранозного колита. Однако успех был настолько ошеломляющим, что теперь ученые активно интересуются тем, в каких еще случаях он может помочь. Как уже упоминалось, лабораторные опыты показали, что фекальная трансплантация может избавить мышей от ожирения. Очень заманчиво было бы попробовать применить эти наблюдения к лечению людей.

Возвращаясь к садовой метафоре: а можем ли мы сделать так, чтобы газон вообще не болел?

Вакцинация – наиболее эффективный из известных нам методов охраны здоровья. Вакцины по меньшей мере на 90 % снижают риск заболеть соответствующей болезнью[116], и за время, прошедшее с начала их применения, они спасли больше человеческих жизней, чем любое другое нововведение в области медицины, за исключением очистки питьевой воды[117].

Вакцины – величайший триумф человечества в области общественного здравоохранения. Как правило, их достаточно ввести один или несколько раз в детстве, чтобы потом на всю жизнь защитить себя от данной болезни. Оспа была бичом человечества по крайней мере со времен фараонов[118], она убила или лишила зрения многие миллионы людей. Но сегодня она побеждена благодаря вакцинации[119].

Вакцины очень избирательны: они учат вашу иммунную систему реагировать только на определенный тип бактерий – обычно представителей конкретного штамма – и не нацелены на другие, “полезные” бактерии. До сих пор вакцины применялись в первую очередь для борьбы с конкретными патогенами, начав – по понятным причинам – с наиболее опасных. Но по мере того как список доступных вакцин расширяется, мишенью становятся менее смертоносные виды микробов, в том числе даже те бактерии и вирусы, которые могут убить нас лишь через несколько десятилетий после заражения (например, вирус папилломы человека, или ВПЧ, – доказанная причина рака шейки матки).

Поскольку мы сегодня начинаем узнавать о роли некоторых бактерий в заболеваниях, против которых обычно не делают прививок, то, может быть, стоило бы разработать вакцины и против них? Как было бы хорошо, например, если бы мы могли избавиться от бактерий, выделяющих химическое вещество под названием триметиламин-N-оксид, которое приводит к развитию сердечно-сосудистых заболеваний![120] Или от бактерий Fusobacterium nucleatum, которые обнаруживаются в опухолях толстого кишечника[121], или даже от тех видов кишечных организмов, которые способствуют очень эффективному – чересчур эффективному – извлечению энергии из вредных продуктов и таким образом помогают росту ожирения[122]. На сегодняшний день это лишь вопросы, но открывающиеся перспективы безграничны.

А как насчет вакцинации против депрессии или посттравматического стрессового расстройства (ПТСР)? По данным Всемирной организации здравоохранения, депрессия в настоящее время стала главной причиной потери трудоспособности в США и быстро распространяется в развивающихся странах. Распространение депрессии идет параллельно с ростом других заболеваний, традиционно считающихся “западными”, таких как воспалительные заболевания кишечника, рассеянный склероз и диабет (а мы уже знаем, что все они имеют как иммунную, так и микробную составляющую). Могут ли сыграть свою роль те почвенные бактерии, которые модулируют иммунную систему и контакта с которыми мы лишились? Экспериментально доказано, что почвенная бактерия Mycobacterium vaccae понижает уровень тревожности у мышей. Интересно, что в ситуации социального стресса (чаще всего мелкую мышь подсаживают в клетку к крупной доминирующей мыши, которая бьет новенькую) М. vaccae делает мышей более устойчивыми к стрессу, возможно, намечая модель для лечения стрессовых расстройств у людей[123].

Грэм Рук из Университетского колледжа Лондона вместе с Чаком Рэйсоном, психиатром из Университета Аризоны, и Крисом Лоури, преподавателем интегративной физиологии в Университете Колорадо, несколько лет назад предложили создать на основе M. vaccae вакцину для лечения депрессий[124]. Они уже получили обнадеживающие результаты на мышах.

Узнав, какую важную роль микроорганизмы играют во всех аспектах нашей жизни, мы должны спросить себя: стоит ли использовать антибиотики так часто, как мы это обычно делаем?

Мы с Амандой впервые принесли нашу дочь к врачу, когда ей было всего несколько дней. Педиатр сформулировала вопрос с дипломатичностью ветеринара, опасающегося, как бы льву, которому он собирается лечить зубы, не дали слишком маленькую дозу снотворного.

“Как вы знаете, – сказала она, – по поводу вакцинации существует большой разброс мнений. А как мы к этому относимся?”

Переглянувшись, мы ответили: “Мы хотим, чтобы наша дочь получила все полагающиеся прививки, большое спасибо”. Центры по контролю и профилактике заболеваний США издают рекомендованный график иммунизации детей.

Я не виню доктора. Она просто реагировала на (неадекватные) страхи общества, часть которого – пациенты педиатров. Меня поражает, как сильно люди беспокоятся из-за прививок и как мало – из-за антибиотиков.

Взять хотя бы обстоятельства рождения нашей дочери. Перед тем как сделать Аманде экстренное кесарево сечение, ей вкололи антибиотики. А через несколько минут после появления нашей дочери на свет доктор закапал малышке антибиотики в глаза. У нас никто ничего не спрашивал – они просто это сделали. Это стандартная процедура, направленная на защиту от передающегося половым путем заболевания – гонореи, которая может вызвать конъюнктивит у новорожденных[125].

Мы были абсолютно уверены, что у нас нет никакой гонореи. Но самое главное – об антибиотиках мы узнали уже постфактум. Сейчас применение антибиотиков стало настолько рутинным, что пациентов о нем даже не предупреждают. Люди с ума сходят из-за вакцинации, хотя почти все ужасы, которые о ней рассказывают, не имеют под собой научного основания или уже опровергнуты. Например, данные о том, что некоторые вакцины якобы вызывают аутизм, оказались полностью ложными, статья, в которой они были приведены, отозвана, а ее автору в его родной Англии запретили заниматься медициной[126]. Конечно, у прививок тоже есть риски, но эти риски хорошо изучены и относительно редки: серьезные реакции встречаются примерно в одном случае на миллион[127].

И при этом давно ли вам приходилось слышать об отказе от антибиотиков? А ведь они гораздо менее эффективны, чем вакцины. В то время как эффективность прививок против многих болезней составляет минимум 90 %, антибиотики становятся все менее эффективными (отчасти из-за их неправильного использования) и резистентность к этим препаратам встречается все чаще[128]. Все это очень красноречиво описал Марти Блейзер, врач-микробиолог из Университета Нью-Йорка, в своей книге[129] “Недостающие микробы: как чрезмерное использование антибиотиков провоцирует современные эпидемии”. (Печальный факт: более 70 % бактерий, вызывающих инфекции в больницах США, устойчивы по крайней мере к одному из антибиотиков, обычно используемых для их лечения[130].)

Блейзер утверждает – и многие с ним соглашаются – что антибиотики по действию можно сравнить с напалмом. Они действуют сразу на множество организмов внутри нас, уничтожая наше микробное наследие, и последствия этого для нашего личного и общественного здоровья мы еще только начинаем осознавать.

Антибиотики – это яды, просто они более токсичны для бактерий, чем для человека. Биохимически бактерии во многом отличаются от нас. Иногда эта разница проявляется в форме общих молекул, таких как рибосомы, которые вырабатывают белок. В других случаях это могут быть молекулярные механизмы, которые есть у них, но нет у нас: например, энзимы, синтезирующие клеточные стенки, не имеют аналогов в клетках млекопитающих. Антибиотики влияют на самые основы жизни бактерий: синтез белка; деление; синтез клеточной стенки; транспортировку питательных веществ в клетку и другие жизненно важные процессы. Иногда антибиотики проделывают дырку в клеточной стенке или мембране, из которой, как из прорванного пакета, вытекают необходимые клетке вещества[131].

Антибиотики относительно безопасны для нас, потому что они нацелены на процессы жизнедеятельности микробов и не затрагивают большую часть наших клеток. Но есть другие опасности: помимо нецелевого уничтожения как “плохих”, так и “хороших” бактерий, нам следует опасаться, что бактерии смогут перехитрить лекарства.

Патогенные микроорганизмы способны приспосабливаться к антибиотикам. Бактериальные популяции могут размножаться с огромной скоростью, что позволяет им быстро и гибко реагировать на эволюционное давление. Антибиотики – один из видов этого давления. И что еще страшнее, часто бактерии в этой гонке имеют фору, потому что уже сталкивались с антибиотиками. Мы не изобретаем антибиотики с нуля; скорее, мы находим их аналоги в окружающей среде. Многие из соединений, которые становятся основой для антибиотиков, уже используются микробами, особенно почвенными, для коммуникации во внешней среде[132]. Поскольку бактерии раньше уже сталкивались с этими веществами, многие виды микроорганизмов обладают некоторой, пусть низкой, устойчивостью к ним. Но при частом воздействии антибиотиков происходит селекция, и у видов бактерий, в том числе наиболее опасных, вырабатывается более высокий уровень устойчивости, или резистентность.

Причем беспокоиться надо не только о бактериях, связанных с человеком. Устойчивые к антибиотикам гены очень легко передаются при половом размножении бактерий. А бактерии невероятно плодовиты, они, выражаясь нашим языком, ведут чрезвычайно беспорядочную половую жизнь, причем скрещиваются как с ближними, так и с очень дальними родственниками. В итоге, если применять антибиотики в животноводстве, это может привести к тому, что резистентные к ним микробы окажутся в нашем организме[133].

Одно дело, если бы антибиотики использовались только для лечения заболевших животных, как для лечения больных людей. Но еще в 1950-х годах фермеры заметили, что низкие – ниже терапевтических – дозы антибиотиков способствуют быстрому росту и набору веса у животных. Поэтому в США домашний скот получает низкие дозы антибиотиков исключительно в целях стимулирования роста, а следовательно, повышения коммерческой ценности животных.

С точки зрения устойчивости к антибиотикам – это наихудший сценарий. В то время как высокие дозы антибиотиков убивают (почти) все бактерии, низкие дозы делают микроорганизм немного более устойчивым, и когда какая-то бактерия начнет по-настоящему угрожать нашей жизни, окажется, что мы сами научили ее бороться с нашим главным оружием. Хуже того, резистентные микроорганизмы выживают, распространяются по всем отраслям сельского хозяйства, могут переходить от одного вида к другому и в конце концов заражают человека[134]. Вот почему в 2006 году Евросоюз наложил запрет на использование антибиотиков для стимулирования роста животных.

Вы можете подумать: если низкие дозы антибиотиков заставляют животных набирать вес, то не действуют ли они аналогичным образом и на нас? В конце концов, следы антибиотиков в окружающей среде обнаруживаются повсюду, в том числе в питьевой воде.

Чтобы это выяснить, Блейзер и его коллеги проверили, увеличивается ли вес мышей, получавших низкие дозы антибиотиков, по сравнению с обычными мышами. Оказалось, что это действительно так и антибиотики действуют на мышей так же, как и на домашний скот[135]. Ученые также проверили, вызывают ли повторяющиеся курсы высоких доз антибиотиков (такие применяются, скажем, для лечения ушных инфекций у детей) рост массы тела у мышей. И вновь получили положительный ответ[136]. Второй этап исследования Блейзер проводил вместе с эпидемиологами, изучающими тенденции в изменении здоровья популяции в целом. Их интересовало, не набирали ли избыточный вес в течение жизни люди, которых в раннем детстве лечили антибиотиками. И снова ответ был “да”: получение антибиотиков в первые шесть месяцев жизни четко коррелирует с избыточным весом[137]. Как мы уже говорили во второй главе, антибиотики очень сильно влияют на развитие микрофлоры ребенка, и здесь может корениться связь с последующим ожирением.

Меня особенно беспокоит действие антибиотиков на микробиоту новорожденных. Даже короткое лечение их антибиотиками вызывает значительные изменения в составе кишечных бактерий. Самая большая опасность здесь, возможно, заключается в том, что антибиотики нарушают нормальный порядок заселения организма (его колонизацию) полезными бактериями Bifidobacterium. Эта колонизация играет важную роль в развитии иммунной системы ребенка. Тем самым применение антибиотиков на ранних этапах жизни повышает риск развития аллергии и астмы из-за уменьшения благотворного воздействия микробного сообщества. Одно крупное многоцентровое исследование показало связь между использованием антибиотиков в первый год жизни и симптомами астмы, риноконъюнктивита (сенной лихорадки) и экземы у детей в возрасте шести-семи лет[138]. Раннее применение антибиотиков, возможно, играет также роль в стремительном росте аллергий на различные пищевые продукты у американских детей. Группа исследователей из Университета Чикаго недавно показала, что молодые мыши, получавшие антибиотики, более склонны к развитию аллергии на арахис. Но им помогает внесение определенных видов распространенных микроорганизмов рода клостридий, которые, по всей вероятности, блокируют попадание арахисовых белков в кровь животного[139].

Это вовсе не означает, что антибиотики вообще не нужно принимать. Они спасли и спасают множество жизней и во многих случаях представляют собой единственное эффективное лечение. По иронии судьбы, одна из самых больших проблем с антибиотиками заключается в их быстродействии – во многих случаях вы почти сразу испытываете облегчение. Отчасти этим объясняется, почему люди относятся к антибиотикам гораздо лучше, чем к вакцинам. Прививки делают, когда человек здоров, и они уменьшают риск заболеть в отдаленном будущем – у них отложенный и неявный эффект. Другое дело – антибиотики: вы больны уже сейчас, вам плохо, вы принимаете лекарство, и очень скоро вам становится лучше. Но здесь-то и кроется опасность – вы начинаете чувствовать себя лучше, но в вас еще множество бактерий, которые смогли пережить первые дозы препарата. Если вы, как только вам станет чуть полегче, прекращаете принимать антибиотик, то тем самым вы даете оставшимся бактериям шанс не только выжить, но и выработать полную устойчивость к нему. То есть в следующий раз этот антибиотик может уже не сработать, и вы будете продолжать болеть и при этом заражать окружающих. Поэтому не прекращайте прием антибиотиков раньше, чем предписано врачом: если вы начали, то должны пройти полный курс.

Ко всему прочему, мы усугубляем проблему неправильным выбором препарата. Я столкнулся с этим, когда моей дочке было около года. У нее была повторяющаяся стафилококковая инфекция – сыпь в области паха. Очередное обострение случилось под Новый год, и мы повезли ее в больницу, где выяснилось, что ее педиатр в отпуске. Новый доктор, осмотрев девочку, сказал, что это похоже на стафилококк. Я сказал, что, видимо, он прав, потому что в предыдущих двух случаях это действительно был стафилококк – и вот опять. С другой стороны, предположил доктор, возможен и стрептококк. В любом случае первая помощь будет одна и та же: принять амоксициллин. Доктор сказал, что они возьмут пробу и посеют культуру, и через три дня мы узнаем точный ответ. Мы получили рецепт, дали дочери лекарство, и раздражение прошло. Антибиотики – потрясающая штука, когда они работают.

Третьего января в восемь утра нас разбудил телефонный звонок доктора. Вернувшись на работу после праздников и просмотрев результаты лабораторных анализов, он обнаружил, что стафилококк нашей дочери устойчив к пенициллину. Поскольку в этом случае амоксициллин должен был быть неэффективен, доктор беспокоился, не ухудшилось ли состояние нашей девочки. Но амоксициллин тем не менее сработал, а годовалые дети слишком простодушны для того, чтобы на них действовал “эффект плацебо”.

Узнав, что сыпь все же прошла, доктор объяснил это тем, что лаборатория проводила тест на пенициллин, а амоксициллин все-таки от него отличается, хотя эти антибиотики относятся к одной группе. Возможно также, что устойчивый к антибиотику стафилококк находился только на поверхности, но не в глубине пузырьков сыпи.

Вся эта история показывает, насколько примитивны сегодняшние диагностические методы по сравнению с теми потрясающими вещами, которые мы умеем делать в лаборатории. Аппарат секвенирования ДНК, который стоит в том же здании, где находится моя лаборатория, мог бы выполнить те же самые анализы гораздо быстрее и выдать гораздо более детальные результаты. Больница не виновата: приборы и методы, которые мы используем в лаборатории, еще не получили одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.

Поскольку бактериальные инфекции могут угрожать жизни и не могут быть быстро диагностированы, антибиотики часто прописывают даже в тех случаях, когда вероятность, что болезнь вызвали именно те бактерии, против которых направлен антибиотик, достаточно низка. Если добавить к этому требования обеспокоенных пациентов или их родителей, а также “эффект плацебо”, то понятно, что антибиотики выписывают гораздо чаще, чем это действительно нужно. В какой-то мере это объяснимо: если считать, что антибиотики относительно безопасны, потому что они не наносят нашим организмам немедленного и очевидного вреда, то почему бы не выписывать их просто на всякий случай?

Однако лечение антибиотиками может иметь коварные долгосрочные последствия: с каждым приемом они становятся все менее эффективными и при этом способствуют появлению штаммов устойчивых резистентных бактерий, которые угрожают населению в целом. Кроме того, антибиотики широкого спектра действия, такие как амоксициллин и ципрофлоксацин, нацеленные на обширный спектр видов, уничтожают весь наш микробиом, а не только патогенные микроорганизмы, от которых мы пытаемся избавиться.

Вырваться из этого круга поможет только более качественная и быстрая диагностика. Уже разработана технология так называемой полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая позволяет относительно быстро и с высокой достоверностью выявлять ряд патогенных микроорганизмов. Она особенно полезна в тех случаях, когда нужно отличить бактериальную инфекцию от вирусной, против которой антибиотики бессильны (вирусы имеют другую природу, чем бактерии, так что, если вы подхватили вирус, вам нужны соответствующие противовирусные препараты). Будем надеяться, что в ближайшем будущем эта технология перекочует из научно-исследовательских лабораторий в больницы.

Если у вас бактериальная инфекция, то для ответа на вопрос, насколько опасен данный штамм и устойчив ли он к антибиотикам, потребуется культивирование, антитела и анализ ДНК. Это займет несколько дней, а к тому времени может быть слишком поздно. Новые, более быстрые технологии, такие как лазерная масс-спектрометрия (использующая выгорание образца и очень точное взвешивание на молекулярном уровне) и усовершенствованное секвенирование ДНК, могут ускорить этот процесс и спасти многие жизни. Эти технологии уже на горизонте: пока что они имеются только в научно-исследовательских лабораториях, но уже через несколько лет можно будет провести клинические испытания и получить одобрение FDA. Пусть эти технологии не были доступны для моей дочери в начале ее жизни, но я настроен оптимистично: к тому времени, когда она вырастет, медицина станет гораздо умнее. Если мы сумеем использовать антибиотики только при необходимости и очень селективно, мы не только пролонгируем полезное действие антибиотиков, но и нанесем меньший ущерб своим микробиомам.

К тому времени, когда вы будете читать эти строки, мы будем знать о микробиоме уже гораздо больше, чем сейчас, когда пишется эта книга. Скорость, с которой развивается наука о микробах, столь же удивительна, как и те открытия, которые она совершает: открытия, которые обещают переосмыслить и углубить понимание того, как работают наши тела – и даже наш разум.

За какие-то несколько лет мы прошли путь от простой констатации того факта, что в нашем теле больше микробных клеток, чем человеческих, до открытия, что количество их генов во много раз превышает количество наших. И сейчас мы двигаемся еще дальше – к осознанию того, что скоро при помощи микробов мы сможем объяснить почти все неразгаданные до сих пор загадки нашего здоровья и наших болезней. Лишь в последние пару лет благодаря резкому удешевлению технологий каждый человек получил возможность при желании определить свое место на микробной карте и узнать, как он связан с другими людьми. Сегодняшний день – это необычайно интересное время для изучения микробов, и все, что нужно, чтобы начать это изучение, – взять у себя мазок ватной палочкой.

Новый передний край науки изучения микробов находится за пределами нашего организма. Мы начинаем исследовать всемирную связь микробов. Те же технологии, которые позволяют нам расшифровать микробиом человека, можно приложить к изучению домашних животных, скота, диких животных и планеты в целом. Вооруженные этими новыми знаниями, мы можем рассматривать микробов как сеть, соединяющую здоровье людей и животных и окружающую среду, – и, возможно, в конце концов мы сможем понять, как улучшить микроскопические экосистемы, в которых живем мы и которые живут в нас.

Нас ждет много интереснейших потенциальных прорывов. Вот чего можно ожидать:

• будут разработаны основанные на вашем микробиоме тесты, которые предскажут, как вы будете реагировать на те или иные обезболивающие и сердечные препараты и искусственные подсластители;

• мы будем лучше понимать, как наше тело, в том числе его микробы, реагирует на диеты и физические упражнения и что лично вы должны сделать, чтобы стать более здоровым;

• мы будем лучше понимать, как работает фекальная трансплантация: можно ли использовать кал любого человека, или нужно тщательно подбирать донора для каждого пациента? И можно ли использовать фекальную вытяжку в виде пилюль? (Хорошо-хорошо, я понимаю, что такая перспектива может вдохновить только микробиолога.)

А на горизонте уже маячат еще более провокационные вопросы:

• Можем ли мы создать микробные сообщества, которые будут предотвращать ожирение у людей, подобно тому, как мы уже умеем предотвращать его у мышей?

• Можем ли мы создать микробные сообщества, которые будут жить у нас на коже и отпугивать комаров? (У Аманды к этой проблеме свой, поистине шкурный, интерес.)

• Можно ли использовать микроорганизмы не только для диагностики, но и для лечения широкого круга заболеваний, к которым, как мы теперь знаем, они имеют самое прямое отношение?

Нам предстоит еще долгий путь в мир микробов, и на этом пути нас ожидает множество открытий. Мы уже очень хорошо умеем определять, какие микроорганизмы присутствуют в конкретной экосистеме, но мы еще очень мало знаем о том, чем именно они занимаются, как общаются между собой или с нами. Мы также не знаем, какими могут быть непредвиденные последствия нашего вмешательства, будь то использование антибиотиков с целью избавиться от вредных бактерий или введение в организм новых видов микробов (при изменении диеты, контактах с новыми людьми или животными, окружающей средой в целом). Сегодня проблема во многом состоит в том, что мы изменяем свой микробиом каждый день, однако делаем это произвольно и нецеленаправленно. Огромные возможности науки о микробах по-настоящему откроются, когда мы поймем, что нужно делать, чтобы достичь желаемого эффекта в существующей внутри нас экосистеме.

Чтобы приблизиться к ответу на эти вопросы, сотни ученых участвуют в проектах “Микробиом человека”, “Микробиом Земли” и “Нутро Америки” (American Gut) вместе с тысячами добровольцев, которые поддерживают эти исследования и денежными пожертвованиями, и предоставлением своих биологических материалов.

Проект “Микробиом человека” (так же, как и известный проект “Геном человека”) направлен на составление генетического реестра здорового микробиома и отклонений, которые характерны для определенных заболеваний. Проект “Нутро Америки” (American Gut) стремится расширить этот реестр, повышая разнообразие путем привлечения огромного количества участников, больных и здоровых. Проект “Микробиом Земли” надеется выйти за пределы человеческого организма и изучить микробные сообщества в экосистемах нашей планеты.

Все три проекта – это не только новаторские концепции, но и практические предприятия: они нацелены на то, чтобы мы поскорее смогли перейти от описания к предписанию, от научных статей к рецептам. Предстоящие исследования создадут не просто подробную карту микрофлоры человека, но также нечто вроде микробного GPS – руководства, которое подскажет, где мы находимся, куда хотим попасть и как туда добраться.

Вы хотите узнать больше подробностей о собственном микробиоме? Определить свое место на подробной карте микрофлоры? Тогда у меня для вас есть предложение.

В 2012 году, вскоре после Дня благодарения (когда очень многие по необходимости вспоминают о том, что у них есть кишечник), мы с микробиологом Джеффом Личем основали проект, который назвали “Нутро Америки” – American Gut[140]. Он открывает для широкой публики возможности тех технологий, которые мы уже прежде использовали в проекте “Микробиом человека”.

Прорыв, который произошел в последние годы в технологии ДНК-секвенирования, во много раз удешевил этот метод. Проект осуществляется в рамках “гражданской науки”, то есть с привлечением широкого круга добровольцев, которые необязательно должны иметь специальную подготовку. И сегодня мы можем предложить вам, заинтересованному гражданину и любознательному естествоиспытателю, возможность за весьма скромную плату принять участие в захватывающем исследовании. Пожертвовав проекту 99 долларов или более, вы можете проанализировать образец вашего микробиома. Если вы пожертвуете большую сумму, то вам будет доступна услуга, которую мы назвали “Неделя фекалий”. Цель проекта – разобраться, какие микробиомы существуют в каждом человеке.

Насколько нам известно, American Gut – наиболее крупный из краудфандинговых проектов “гражданской науки”. На момент написания этих строк в нем участвуют уже тысячи людей. Все данные становятся известны широкой публике – разумеется, на условиях анонимности каждого участника и максимально возможной защиты неприкосновенности частной жизни, – так что заинтересованные исследователи, преподаватели и просто любознательные люди могут воспользоваться этими данными. В отличие от обычных исследований, результаты которых очень долго, иногда годами, лежат под спудом в ожидании публикации, в нашем проекте все данные публикуются немедленно, что позволяет нам обнаруживать все новые виды различных взаимосвязей, и все они становятся предметом следующего, углубленного и тщательно контролируемого, исследования.

Масштабы проекта постоянно расширяются по мере того, как к нему присоединяется все больше и больше людей, желающих внести свои данные в картирование микробиома.

Так что не стесняйтесь, присылайте нам свои доллары (а также евро, йены или рубли – проект открыт для международных участников), мы вышлем вам набор для взятия образцов, и вы сможете отправить нам свои фекалии. Или просто подарите набор любимому человеку или коллеге – в конце концов, когда еще представится шанс узнать, из какого именно дерьма мы все состоим?

Если то, что вы слышали или читали о микробиоме, кажется вам слишком специальным или слишком противоречивым, то это потому, что микробиом и в самом деле не бином Ньютона. Он гораздо сложнее.

Причем одна из самых сложных задач – понять, а с чем, собственно говоря, мы имеем дело.

С точки зрения ДНК все люди, в сущности, одинаковы[141]. Но на микробном уровне наши сходства быстро превращаются в различия. В одном и том же органе или части тела двух человек часто содержатся совершенно разные микробные сообщества (и даже если общие виды имеются, то их количество и соотношение существенно разнятся). Возьмите любых двух человек и исследуйте по одной микробной клетке из стула каждого из них. Только в одном случае из десяти окажется, что обе клетки относятся к одному и тому же виду[142]. В то же время если вы сопоставите геномы этих же двух человек, то они совпадут на 99,9 %. Геном наших микробов не только гораздо разнообразнее, чем наш собственный, но и типы микроорганизмов у разных людей очень различаются.

На этом месте вы можете спросить: а откуда вы знаете, что наши микробы такие разные? Микроб – он и есть микроб. Lactobacillus – всегда Lactobacillus. Оказывается, не всегда.

Количество разновидностей микробов, которые удается обнаружить, зависит от способа исследования. Для определения разнообразия недостаточно простого подсчета отдельных видов. Дело в том, что количество видов, которые мы можем найти, тоже зависит от того, насколько старательно и тщательно мы ищем. Представьте себе, что вам нужно посчитать, сколько и каких именно рыб плавает в пруду. Если вам удалось выловить трех рыбок, это еще не дает вам оснований предполагать, что это и есть все население пруда. Если эти три рыбы – две форели и окунь, это еще не означает, что в пруду водятся только форели и окуни и что их соотношение непременно составляет два к одному. Ваш улов зависит от того, когда и как вы ловите и сколько раз вы забрасываете удочку или сеть.

Дело еще больше усложняется, когда мы пытаемся дать определение, что именно считать уникальным видом микроорганизмов. Когда речь идет о животных, это сравнительно легко: если два животных могут скрещиваться и давать способное к размножению потомство, то они по определению принадлежат к одному виду. Но микроорганизмы редко размножаются половым путем.

А когда это случается, то они могут обмениваться генетическим материалом не только между видами, но и еще гораздо шире: например, бактерии умеют скрещиваться и с другими бактериями, и с археями – и даже с эукариотами и вирусами. Это как если бы рыба могла скрещиваться с водорослями или с водомерками – насекомыми, живущими на поверхности воды! Тем не менее у бактерий нечто подобное происходит.

Есть еще одна проблема: очень немногие микроорганизмы готовы расти в лаборатории. Однако именно это требуется, чтобы вид получил официальное название и описание. Возвращаясь к рыбной аналогии: это все равно что выудить редкостную глубоководную рыбину, которая раздувается и лопается, прежде чем вы успеваете доплыть до берега и идентифицировать ее вид.

Правда, есть обходной путь. Пусть мы не можем вырастить многих микробов в лаборатории, но мы все равно можем выделить и проанализировать их ДНК и на основании этого решить, содержит ли их геном достаточно отличий, чтобы считаться отдельным видом. Мы также можем полностью отказаться от концепции вида и оценивать разнообразие по филогенетическому дереву – аналогу древа жизни, придуманному Дарвином и усовершенствованному Вёзе и Фоксом (см. стр. 8–9); микробное сообщество, которое занимает большую часть дерева, считается более разнообразным. Это полезный подход, потому что он позволяет назвать пруд, в котором обнаружено три вида форели, менее разнообразным, чем тот, в котором водятся форель, окунь и пескарь.

Наконец, вы должны решить, интересует ли вас только общее число видов, или вы хотите узнать, сколько особей каждого вида имеется в наличии в данной системе, и таким образом оценить количественное соотношение популяций. Почему это важно? Потому что если вы будете учитывать только количество видов, то пруд, в котором плавают одна форель, один окунь и тысяча пескарей, будет считаться таким же разнообразным, как тот, где насчитывается только по одному представителю каждого вида. В зависимости от того, какой аспект существования экосистемы вы рассматриваете, этого может быть и достаточно. Но в некоторых случаях – нет. Определяя, что считать разнообразием в конкретной экосистеме, приходится принимать множество решений.

Далее, вы можете захотеть сравнить между собой две экосистемы – два разных микробных сообщества. Для этого микробиологи используют метод уникального (индивидуального) фракционирования, или UniFrac[143], который позволяет изучить историю эволюционных изменений, разделивших эти два сообщества.

Кэти Лозьюпоун, одна из моих первых студенток, а ныне профессор медицинской школы Аншуц при Университете Колорадо, разработала этот метод и очень элегантно изложила его в своей докторской диссертации. Вначале мы наносим микробное сообщество на филогенетическое древо. Затем, используя статистический метод анализа главных компонент, вычисляем количество возможных вариантов отличия одних микробных сообществ от других.

Если вам это кажется китайской грамотой – или вы слишком давно изучали линейную алгебру (если вообще изучали), – не пугайтесь. Существуют компьютерные алгоритмы, которые делают эти вычисления за нас. Главное, что этот метод позволяет получить точную карту связей между микробными сообществами и выявить похожие сообщества, соседствующие на древе жизни.

Имея эту информацию, мы можем связать микробиом с конкретными заболеваниями. Чаще всего мы используем для этого кросс-секционный анализ: отбираем группу больных и группу здоровых людей и затем сравниваем их микробиомы. Кросс-секционные исследования позволили установить связь между кишечными микробами у людей и ожирением[144][145] диабетом первого[146][147][148] и второго[149][150][151][152] типов, воспалительными заболеваниями кишечника[153][154][155][156], синдромом раздраженного кишечника[157], раком толстого кишечника[158][159][160][161][162], заболеваниями сердца[163][164], ревматоидным артритом[165] и целым рядом других расстройств. Кросс-секционные исследования очень информативны, потому что когда мы выявляем значительные отличия между больной и здоровой группами, то понимаем, что за этим что-то кроется. Чтобы выяснить, действительно ли различные микроорганизмы вызывают определенные заболевания, необходимы дополнительные исследования.

“Золотой стандарт” кросс-секционных исследований – построение прогностической модели. Используя такую модель, можно взять данные некоторой выборки людей – больных или здоровых – и предсказать, больна или здорова остальная часть группы. Что и было успешно проделано для диабета[166][167], ожирения[168], воспалительных заболеваний кишечника[169]. Интересно, что конкретные биомаркеры (виды микроорганизмов или гены, связанные с болезнью) в разных популяциях отличаются, например шведские от китайских при диабете второго типа. Таким образом, было бы преждевременно связывать определенные организмы с определенными болезнями на основании того, что мы узнали из кросс-секционных исследований, потому что то, что мы считаем патогеном, в разных популяциях может варьироваться.

Уникальность проекта “Микробиом человека” состоит в том, что он направлен в большей степени на здоровых, чем на больных. Проект позволил выявить, что на удивление большое количество тщательно проверенных здоровых добровольцев – до 30 процентов – являлись носителями микробов, которые считаются опасными патогенами, в том числе Staphylococcus aureus – золотистого стафилококка. Эти люди были, без сомнения, здоровы, что заставляет предположить, что многие из нас являются носителями организмов, которые вызывают болезнь только при определенных условиях. Вспомните о сорняках: они представляют проблему, только если растут там, где не должны расти. И это подсказывает нам, что, может быть, стоит переключиться с вопроса “Какие микробы “плохие”, как избежать контакта с ними или избавиться от них?” на вопрос “Почему одни и те же микробы безвредны для одних людей, но смертельно опасны для других?”.

Получив некоторое представление о том, какие микробы могут быть связаны с теми или иными заболеваниями, мы можем планировать длительное (его еще называют динамическим или продольным – в отличие от кросс-секционного, то есть поперечного) исследование. В ходе подобного исследования мы наблюдаем за одними и теми же людьми в течение долгого времени. Исследователи используют длительные исследования, когда хотят изучить слабые влияния, которые вызывают изменения микробиома у одних людей и в то же время совершенно не влияют на других. На сегодняшний день существует на удивление мало динамических исследований микробиома. Тем не менее мы рассчитываем, что их количество будет возрастать по мере дальнейшего снижения стоимости секвенирования ДНК.

“Золотой стандарт” динамического исследования – это перспективный когортный метод. Он состоит в том, что для участия привлекаются люди либо здоровые, либо еще не начавшие лечиться (в противном случае исследование называется интервенционным). Вы спросите: разве можно предсказать, кто из них заболеет и на кого подействует лечение? На момент написания этих строк ни одно из этих исследований не было достаточно обширным, чтобы получить окончательные выводы, хотя проект TEDDY (изучающий факторы окружающей среды, которые определяют диабет первого типа у молодых) в настоящее время обрабатывает данные о тысячах детей с риском развития диабета[170].

Перспективные когортные исследования, особенно долговременные, помогают выяснить, создает ли определенный микробиом угрозу развития болезни и подействует ли лечение на конкретного больного.

Существует еще один вид исследований – изучение механизмов. Подобные исследования обычно проводятся на мышах (по причинам, которые сейчас станут понятны) и позволяют нам выяснить, как именно работает конкретный биохимический механизм. Обычная методика такова: мы изменяем гены мышей; вводим им препарат, который, как мы считаем, будет иметь определенный эффект; добавляем или удаляем бактерии; проверяем и анализируем последствия. К сожалению, необходимое условие этого метода – умерщвление мышей с последующим исследованием их внутренних органов.

Одна из наиболее успешных и информативных методик изучения механизма состоит в том, что мышей выращивают в стерильном боксе, где нет никаких микробов. Затем им можно ввести определенные микробы и проследить за изменениями. Благодаря этим так называемым гнотобиологическим мышам (от греческого слова “гносео” – “знать”, потому что мы точно знаем, какие микроорганизмы с ними взаимодействовали) мы узнали, какие микроорганизмы влияют на ожирение, демиелинизацию нейронов (эродирование защитной оболочки нервов) при рассеянном склерозе[171][172], а также вызывают поведенческие расстройства, напоминающие аутизм[173]. Правда, никогда не нужно забывать, что то, что действует на мышей, необязательно действует на людей. Тем не менее эксперименты на мышах все равно дают нам бесценную информацию.

Многое из того, что вы слышите о микробиоме и болезнях, может показаться вам запутанным, противоречивым, а иногда и преувеличенным. Чему верить? Стараясь разобраться, действительно ли микробы могут вылечить ту или иную болезнь, ищите положительные результаты, сопоставляя многие исследования, особенно такие, где проблема рассматривалась под разными углами. Результаты таких исследований с большей вероятностью окажутся правдивыми, так же как и результаты исследований с большим числом участников. В целом можно сказать, что пока у нас есть скорее корреляция между определенными микробами и определенными болезнями, подкрепленная пониманием предполагаемых механизмов (чаще всего эти результаты получены на мышах), а не четкая причинно-следственная связь.

Кроме того, результаты исследования в огромной степени зависят от методики его проведения. Например, если мы изучаем синдром раздраженного кишечника, в достаточной ли мере мы сузили круг участников? Мы ищем только больных СРК, страдающих от газов? Или от боли? Или тех, кто болезненно реагирует на определенные продукты? В случае изучения ожирения мы должны поинтересоваться резистентностью наблюдаемых к инсулину, тем, как именно жир распределяется на теле, и так далее.

Другие факторы, которые нужно принимать во внимание при сравнении результатов разных исследований: методы хранения проб; методы экстракции ДНК из образцов кала; какие именно фрагменты генома рассматриваются для идентификации; какой именно аппарат используется для секвенирования ДНК; какое программное обеспечение используется для анализа данных, и даже точные установки этих программ[174][175][176][177]. Чтобы не упустить возможные слабые влияния, необходимы высокие стандарты методов.

Если все это звучит сложно, то это потому, что микробиом – сложная штука. И поэтому его исследование требует вдумчивого и взвешенного подхода. Об этой сложности стоит вспоминать всякий раз, когда вы слышите головокружительные заявления по поводу микробиома или вам предлагают простые решения по его улучшению и исправлению. В таких случаях не забывайте спрашивать: а кто это утверждает и откуда он или она это знает?

В конце концов, вы же не станете доверять ученому-ракетчику, обещавшему доставить вас на Марс, если он даже не сможет сказать вам, на каком расстоянии находится Красная планета!

Я хотел бы выразить признательность многим сотрудникам моей лаборатории, среди которых Дэниел Макдональд, Джастин Дебелиус, Джессика Меткалф, Эмбриетт Хайд, Люк Урселла, Амнон Амир, Уилл Ван Треурен и Дана Уиллнер; своим коллегам по микробиомным проектам, в том числе Джайрам Ванамала, Марти Блейзеру, Марии Глории Домингес-Белло, Эду Йонгу, Рут Лей, Саркизу Мазманьяну, Дэну Найту, Греуг Капорасо, Джеку Гилберту, Оуэну Уайту, Питеру Дорештейну, Николаусу Корреллу, Аджай Шатрия, Андреа Эдвардсу и Дон Филд.

Мои родители Эллисон и Джон Найт, моя подруга Аманда Бирмингем также внесли ценный вклад в эту книгу и особенно в события, участниками которых они стали, и я отдельно хотел бы поблагодарить Аманду и нашу дочь Элис за их терпение и поддержку. Мои коучи из программы TED Майкл Вайц и Абигейл Тененбаум очень помогли мне при подготовке лекции и этой книги. Их взгляд со стороны оказался очень полезен. Они, а также Крис Андерсон, Джун Коэн и остальные участники команды TED действительно научили меня по-новому общаться с публикой.

Мишель Квинт, Майкл Бехар и Грейс Рубинштейн помогли книге преодолеть финишную черту. Меня вдохновляли мои примерно 800 коллег (если верить моему списку “Возможные конфликты интересов” в Национальном научном фонде), особенно Джеффри Гордон, студенты и сотрудники лаборатории, коллеги по BioFrontiers в Боулдере, которые создавали мне щадящие условия в работе по другим проектам, пока я писал эту книгу.

В финансировании наших работ участвовали такие организации, как Медицинский институт Говарда Хьюза, Национальные институты здравоохранения (включая проект “Микробиом человека”), Национальный научный фонд, Министерство энергетики США, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), Национальный институт юстиции (НИЮ), американо-израильский Межнациональный научный фонд, фонды В. М. Кека, Альфреда П. Слоуна, Джона Темплтона, Джейн и Чарли Батчер, Колорадский центр биотоплива и биоресурсов, Американский фонд борьбы с болезнью Крона и колитом, фонды Билла и Мелинды Гейтс, Гордона и Бетти Мур, а также тысячи представителей общественности.

Все ошибки и неточности, конечно, на моей совести, хотя в написании книги активное участие принимал Брендон.

Следует отметить, что последний доклад Американской академии микробиологии снижает это соотношение до 3:1 в основном за счет увеличения числа подсчитанных клеток человека. Но в любом случае численный перевес на стороне микробов. См.: http://academy.asm.org/index.php/faq-series/5122humanmicrobiome.

Доступно онлайн: проект “Гутенберг”, www.gutenberg.org/files/1228/1228-h/1228-h.htm.

N. O. Verhulst et al., “Composition of Human Skin Microbiota Affects Attractiveness to Malaria Mosquitoes,” PloS One 6, no. 12 (2011): e28991.

E. A. Grice et al., “Topographical and Temporal Diversity of the Human Skin Microbiome,” Science 324, no. 5931 (May 29, 2009): 1190–92; E. K. Costello et al., “Bacterial Community Variation in Human Body Habitats Across Space and Time,” Science 326, no. 5960 (December 18, 2009): 1694–97.

F. R. Blattner et al., “The Complete Genome Sequence of Escherichia Coli K-12,” Science 277, no. 5331 (September 5, 1997): 1453–62.

R. H. MacArthur and E. O. Wil-son, The Theory of Island Biogeography. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2001.

N. Fierer et al., “Forensic Identification Using Skin Bacterial Communities,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, no. 14 (April 6, 2010): 6477–81.

“Место преступления: Майами”: “CSI: Miami Season 9,” Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_CSI:_Miami_episodes#Season_9:_2010.E2.80.932011.

Для очень познавательного и развлекательного введения в “сад нашего тела” см.: Mary Roach, Stiff: The Curious Lives of Human Cadavers. New York: W. W. Norton, 2004.

Meagan B. Gallagher, Sonia Sandhu, and Robert Kimsey, “Variation in Developmental Time for Geographically Distinct Populations of the Common Green Bottle Fly, Lucilia sericata (Meigen),” Journal of Forensic Sciences 55, no. 2 (March 2010): 438–42.

O. S. Von Ehrenstein et al., “Reduced Risk of Hay Fever and Asthma Among Children of Farmers,” Clinical and Experimental Allergy: Journal of the British Society for Allergy and Clinical Immunology 30, no. 2 (February 2000): 187–93; E. von Mutius and D. Vercelli, “Farm Living: Effects on Childhood Asthma and Allergy,” Nature Reviews Immunology 10, no. 12 (December 2010): 861–68.

E. S. Charlson et al., “Assessing Bacterial Populations in the Lung by Replicate Analysis of Samples from the Upper and Lower Respiratory Tracts,” PloS One 7, no. 9 (2012): e42786; E. S. Charlson et al., “Topographical Continuity of Bacterial Populations in the Healthy Human Respiratory Tract,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 184, no. 8 (October 15, 2011): 957–63.

J. K. Harris et al., “Molecular Identification of Bacteria in Bronchoalveolar Lavage Fluid from Children with Cystic Fibrosis,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 51 (December 18, 2007): 20529–33.

E. S. Charlson et al., “Topographical Continuity of Bacterial Populations in the Healthy Human Respiratory Tract,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 184, no. 8 (October 15, 2011): 957–63.

A. Morris et al., “Comparison of the Respiratory Microbiome in Healthy Nonsmokers and Smokers,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 187, no. 10 (May 15, 2013): 1067–75.

O. E. Cornejo et al., “Evolutionary and Population Genomics of the Cavity Causing Bacteria Streptococcus Mutans,” Molecular Biology and Evolution 30, no. 4 (April 2013): 881–93.

J. Slots, “The Predominant Cultivable Microflora of Advanced Periodontitis,” Scandinavian Journal of Dental Research 85, no. 2 (January/February 1977): 114–21.

M. Castellarin et al., “Fusobacterium Nucleatum Infection Is Prevalent in Human Colorectal Carcinoma,” Genome Research 22, no. 2 (February 2012): 299–306; M. R. Rubinstein et al., “Fusobacterium Nucleatum Promotes Colorectal Carcinogenesis by Modulating E-Cadherin/BetaCatenin Signaling via Its FadA Adhesin,” Cell Host & Microbe 14, no. 2 (August 14, 2013): 195–206; A. D. Kostic et al., “Fusobacterium Nucleatum Potentiates Intestinal Tumorigenesis and Modulates the Tumor-Immune Microenvironment,” Cell Host & Microbe 14 (2013): 207–15; R. L. Warren et al., “Co-occurrence of Anaerobic Bacteria in Colorectal Carcinomas,” Microbiome 1, no. 1 (May 15, 2013): 16; L. Flanagan et al., “Fusobacterium Nucleatum Associates with Stages of Colorectal Neoplasia Development, Colorectal Cancer and Disease Outcome,” European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases: Official Publication of the European Society of Clinical Microbiology 33, no. 8 (August 2014): 1381–90.

D. Falush et al., “Traces of Human Migrations in Helicobacter Pylori Populations,” Science 299, no. 5612 (March 7, 2003): 1582–85.

P. B. Eckburg et al., “Diversity of the Human Intestinal Microbial Flora,” Science 308, no. 5728 (June 10, 2005): 1635–38.

M. Hamady and R. Knight, “Microbial Community Profiling for Human Microbiome Projects: Tools, Techniques, and Challenges,” Genome Research 19, no. 7 (July 2009): 1141–52.

Human Microbiome Project Consortium, “Structure, Function and Diversity of the Healthy Human Microbiome,” Nature 486, no. 7402 (June 13, 2012): 207–14.

Eckburg et al., “Diversity of the Human Intestinal Microbial Flora,” 1635–38.

R. E. Ley et al., “Microbial Ecology: Human Gut Microbes Associated with Obesity,” Nature 444, no. 7122 (December 21, 2006): 1022–23; P. J. Turnbaugh et al., “A Core Gut Microbiome in Obese and Lean Twins,” Nature 457, no. 7228 (January 22, 2009): 480–84; J. Henao-Mejia et al., “Inflammasome-Mediated Dysbiosis Regulates Progression of NAFLD and Obesity,” Nature 482, no. 7384 (February 1, 2012): 179–85; V. K. Ridaura et al., “Gut Microbiota from Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice,” Science 341, no. 6150 (September 6, 2013): 1241214; M. L. Zupancic et al., “Analysis of the Gut Microbiota in the Old Order Amish and Its Relation to the Metabolic Syndrome,” PloS One 7, no. 8 (2012): e43052; D. Knights et al., “HumanAssociated Microbial Signatures: Examining Their Predictive Value,” Cell Host & Microbe 10, no. 4 (October 20, 2011): 292–96; E. Le Chatelier et al., “Richness of Human Gut Microbiome Correlates with Metabolic Markers,” Nature 500, no. 7464 (August 29, 2013): 541–46; A. Cotillard et al., “Dietary Intervention Impact on Gut Microbial Gene Richness,” Nature 500, no. 7464 (August 29, 2013): 585–88.

R. A. Koeth et al., “Intestinal Microbiota Metabolism of L–Carnitine, a Nutrient in Red Meat, Promotes Atherosclerosis,” Nature Medicine 19, no. 5 (May 2013): 576–85; W. H. Tang et al., “Intestinal Microbial Metabolism of Phosphatidylcholine and Cardiovascular Risk,” New England Journal of Medicine 368, no. 17 (April 25, 2013): 1575–84.

Y. K. Lee et al., “Proinflammatory T-cell Responses to Gut Microbiota Promote Experimental Autoimmune Encephalomyelitis,” supplement 1, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108 (March 15, 2011): 4615–22; K. Berer et al., “Commensal Microbiota and Myelin Autoantigen Cooperate to Trigger Autoimmune Demyelination,” Nature 479 (2011): 538–41.

E. Y. Hsiao et al., “Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders,” Cell 155, no. 7 (December 19, 2013): 1451–63.

P. Gajer et al., “Temporal Dynamics of the Human Vaginal Microbiota,” Science Translational Medicine 4, no. 132 (May 2, 2012): 132ra52; J. Ravel et al., “Daily Temporal Dynamics of Vaginal Microbiota Before, During and After Episodes of Bacterial Vaginosis,” Microbiome 1, no. 1 (December 2, 2013): 29.

R. Romero et al., “The Composition and Stability of the Vaginal Microbiota of Normal Pregnant Women Is Different from That of Non-Pregnant Women,” Microbiome 2, no. 1 (Febuary3, 2014): 4.

O. Koren et al., “Host Remodeling of the Gut Microbiome and Metabolic Changes During Pregnancy,” Cell 150, no. 3 (August 3, 2012): 470–80.

K. Aagaard et al., “The Placenta Harbors a Unique Microbiome,” Science Translational Medicine 6, no. 237 (May 21, 2014): 237ra65.

Romero et al., “Composition and Stability of Vaginal Microbiota of Normal Pregnant Women Different from That of Non-Pregnant Women.”

Michelle K. Osterman and Joyce A. Martin, “Changes in Cesarean Delivery Rates by Gestational Age: United States, 1996–2011,” NCHS Data Brief, no. 124, June 2013: 1–8; Luz Gibbons et al., The Global Numbers and Costs of Additionally Needed and Unnecessary Cesarean Sections Performed per Year: Overuse as a Barrier to Universal Coverage. Geneva, Switzerland: World Health Organization, 2010.

M. G. Dominguez-Bello et al., “Delivery Mode Shapes the Acquisition and Structure of the Initial Microbiota Across Multiple Body Habitats in Newborns,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, no. 26 (June 29, 2010): 11971–75.

G. V. Guibas et al., “Conception via In Vitro Fertilization and Delivery by Caesarean Section Are Associated with Paediatric Asthma Incidence,” Clinical and Experimental Allergy: Journal of the British Society for Allergy and Clinical Immunology 43, no. 9 (September 2013): 1058–66; L. Braback, A. Lowe, and A. Hjern, “Elective Cesarean Section and Childhood Asthma,” American Journal of Obstetrics and Gynecology 209, no. 5 (November 2013): 496; C. Roduit et al., “Asthma at 8 Years of Age in Children Born by Caesarean Section,” Thorax 64, no. 2 (February 2009): 107–13; M. C. Tollanes et al., “Cesarean Section and Risk of Severe Childhood Asthma: A Population-Based Cohort Study,” Journal of Pediatrics 153, no. 1 (July 2008): 112–16; B. Xu et al., “Caesarean Section and Risk of Asthma and Allergy in Adulthood,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 107, no. 4 (April 2001): 732–33.

M. Z. Goldani et al., “Cesarean Section and Increased Body Mass Index in School Children: Two Cohort Studies from Distinct Socioeconomic Background Areas in Brazil,” Nutrition Journal 12, no. 1 (July 25, 2013): 104; A. A. Mamun et al., “Cesarean Delivery and the Long-term Risk of Offspring Obesity,” Obstetrics and Gynecology 122, no. 6 (December 2013): 1176–83; D. N. Mesquita et al., “Cesarean Section Is Associated with Increased Peripheral and Central Adiposity in Young Adulthood: Cohort Study,” PloS One 8, no. 6 (June 27, 2013): e66827; K. Flemming et al., “The Association Between Caesarean Section and Childhood Obesity Revisited: A Cohort Study,” Archives of Disease in Childhood 98, no. 7 (July 2013): 526–32; E. Svensson et al., “Caesarean Section and Body Mass Index Among Danish Men,” Obesity 21, no. 3 (March 2013): 429–33; H. T. Li, Y. B. Zhou, and J. M. Liu, “The Impact of Cesarean Section on Offspring Overweight and Obesity: A Systematic Review and Meta-Analysis,” International Journal of Obesity 37, no. 7 (July 2013): 893–99; H. A. Goldani et al., “Cesarean Delivery Is Associated with an Increased Risk of Obesity in Adulthood in a Brazilian Birth Cohort Study,” American Journal of Clinical Nutrition 93, no. 6 (June 2011): 1344–47; L. Zhou et al., “Risk Factors of Obesity in Preschool Children in an Urban Area in China,” European Journal of Pediatrics 170, no. 11 (November 2011): 1401–6.

T. Marrs et al., “Is There an Association Between Microbial Exposure and Food Allergy? A Systematic Review,” Pediatric Allergy and Immunology: Official Publication of the European Society of Pediatric Allergy and Immunology 24, no. 4 (June 2013): 311–20 e8.

J. Penders et al., “Establishment of the Intestinal Microbiota and Its Role for Atopic Dermatitis in Early Childhood,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 132, no. 3 (September 2013): 601–7 e8; K. Pyrhonen et al., “Caesarean Section and Allergic Manifestations: Insufficient Evidence of Association Found in PopulationBased Study of Children Aged 1 to 4 Years,” Acta Paediatrica 102, no. 10 (October 2013): 982–89; F. A. van Nimwegen et al., “Mode and Place of Delivery, Gastrointestinal Microbiota, and Their Influence on Asthma and Atopy,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 128, no. 5 (November 2011): 948–55 e1–3; P. Bager, J. Wohlfahrt, and T. Westergaard, “Caesarean Delivery and Risk of Atopy and Allergic Disease: Meta-Analyses,” Clinical and Experimental Allergy: Journal of the British Society for Allergy and Clinical Immunology 38, no. 4 (April 2008): 634–42; K. Negele et al., “Mode of Delivery and Development of Atopic Disease During the First 2 Years of Life,” Pediatric Allergy and Immunology: Official Publication of the European Society of Pediatric Allergy and Immunology 15, no. 1 (February 2004): 48–54.

M. B. Azad et al., “Gut Microbiota of Healthy Canadian Infants: Profiles by Mode of Delivery and Infant Diet at 4 Months,” CMAJ: Canadian Medical Association Journal 185, no. 5 (March 19, 2013): 385–94.

J. E. Koenig et al., “Succession of Microbial Consortia in the Developing Infant Gut Microbiome,” supplement 1, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108 (March 15, 2011): 4578–85.

G. D. Wu et al., “Linking Longterm Dietary Patterns with Gut Microbial Enterotypes,” Science 334, no. 6052 (October 7, 2011): 105–8.

G. D. Wu et al., “Linking Longterm Dietary Patterns with Gut Microbial Enterotypes,” Science 334, no. 6052 (October 7, 2011): 105–8.

J. Qin et al., “A Human Gut Microbial Gene Catalogue Established by Metagenomic Sequencing,” Nature 464, no. 7285 (March 4, 2010): 59–65.

T. Yatsunenko et al., “Human Gut Microbiome Viewed Across Age and Geography,” Nature 486, no. 7402 (May 9, 2012): 222–7.

J. H. Hehemann et al., “Transfer of Carbohydrate-Active Enzymes from Marine Bacteria to Japanese Gut Microbiota,” Nature 464, no. 7290 (April 8, 2010): 908–12.

P. J. Turnbaugh et al., “A Core Gut Microbiome in Obese and Lean Twins,” Nature 457, no. 7228 (Jan. 22, 2009): 480–4.

J. Genuneit et al., “The Combined Effects of Family Size and Farm Exposure on Childhood Hay Fever and Atopy,” Pediatric Allergy and Immunology: Official Publication of the European Society of Pediatric Allergy and Immunology 24, no. 3 (May 2013): 293–98.

S. J. Song et al., “Cohabiting Family Members Share Microbiota with One Another and with Their Dogs,” eLife 2 (April 16, 2013): e00458.

J. G. Caporaso et al., “Moving Pictures of the Human Microbiome,” Genome Biology 12, no. 5 (2011): R50.

M. J. Claesson et al., “Gut Microbiota Composition Correlates with Diet and Health in the Elderly,” Nature 488, no. 7410 (August 9, 2012): 178–84.

P. J. Turnbaugh et al., “DietInduced Obesity Is Linked to Marked but Reversible Alterations in the Mouse Distal Gut Microbiome,” Cell Host & Microbe 3, no. 4 (April 17, 2008): 213–23.

M. Vijay-Kumar et al., “Metabolic Syndrome and Altered Gut Microbiota in Mice Lacking Toll-like Receptor 5,” Science 328, no. 5975 (April 9, 2010): 228–31.

Ridaura et al., “Gut Microbiota from Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice.”

D. Mozaffarian et al., “Changes in Diet and Lifestyle and Long-term Weight Gain in Women and Men,” New England Journal of Medicine 364, no. 25 (June 23, 2011): 2392–404.

L. A. David et al., “Diet Rapidly and Reproducibly Alters the Human Gut Microbiome,” Nature 505, no. 7484 (January 23, 2014): 559–63.

D. P. Strachan, “Hay Fever, Hygiene, and Household Size,” British Medical Journal 299, no. 6710 (Nov. 18, 1989): 1259–60.

D. P. Strachan, “Is Allergic Disease Programmed in Early Life?”, Clinical & Experimental Allergy 24, no. 7 (July 1994): 603–5.

J. Riedler et al., “Exposure to Farming in Early Life and Development of Asthma and Allergy: A Cross-Sectional Study,” The Lancet 358, no. 9288 (Oct. 6, 2001): 1129–33.

S. Illi et al., “Protection from Childhood Asthma and Allergy in Alpine Farm Environments – the GABRIEL Advanced Studies,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 129, no. 6 (June 2012): 1470–7.

Braun-Fahrländer et al., “Environmental Exposure to Endotoxin and Its Relation to Asthma in School-Age Children,” New England Journal of Medicine 347, no. 12 (Sept. 19, 2002): 869–77.

J. Douwes et al., “Does Early Indoor Microbial Exposure Reduce the Risk of Asthma? The Prevention and Incidence of Asthma and Mite Allergy Birth Cohort Study,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 117, no. 5 (May 2006): 1067–73.

S. Lau et al., “Early Exposure to House-Dust Mite and Cat Allergens and Development of Childhood Asthma: a Cohort Study. Multicenter Allergy Study Group,” The Lancet 356, no. 9239 (Oct. 21, 2000): 1392–7.

M. J. Ege et al., “Exposure to Environmental Microorganisms and Childhood Asthma,” New England Journal of Medicine 364, no. 8 (Feb. 24, 2011): 701–9.

E. Y. Hsiao et al., “Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated With Neurodevelopmental Disorders,” Cell 155, no. 7 (Dec. 19, 2013): 1451–63.

N. Elazab et al., “Probiotic Administration in Early Life, Atopy, and Asthma: a Meta-Analysis of Clinical Trials,” Pediatrics 132, no. 3 (Sept. 2013): 666–76.

A. A. Niccoli et al., “Preliminary Results on Clinical Effects of Probiotic Lactobacillus Salivarius LS01 in Children Affected by Atopic Dermatitis,” Journal of Clinical Gastroenterology 48, supplement 1 (Nov-Dec 2014): S34–6.

M. C. Arrieta and B. Finlay, “The Intestinal Microbiota and Allergic Asthma,” Journal of Infection 4453, no. 14 (Sept. 25, 2014): 227–8.

A. Du Toit, “Microbiome: Clostridia Spp. Combat Food Allergy in Mice,” National Review of Microbiology 12, no. 10 (Sept. 16, 2014): 657.

A. T. Stefka et al., “Commensal Bacteria Protect Against Food Allergen Sensitization,” Proceedings of the National Academy of Sciences 111, no. 36 (Sept. 9, 2014): 13145–50.

M. Noval Rivas et al., “A Microbiota Signature Associated With Experimental Food Allergy Promotes Allergic Sensitization and Anaphylaxis,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 131, no. 1 (Jan. 2013): 201–12.

M. S. Kramer et al., “Promotion of Breastfeeding Intervention Trial (PROBIT): a ClusterRandomized Trial in the Republic of Belarus. Design, Follow-Up, and Data Validation,” Advances in Experimental Medicine and Biology 478 (2000): 327–45.

H. Kronborg et al., “Effect of Early Postnatal Breastfeeding Support: a Cluster-Randomized Community Based Trial,” Acta Pediatrica 96, no. 7 (July 2007): 1064–70.

I. Hanski et al., “Environmental Biodiversity, Human Microbiota, and Allergy Are Interrelated,” Proceedings of the National Academy of Sciences 109, no. 21 (May 22, 2012): 8334–9.

C. G. Carson, “Risk Factors for Developing Atopic Dermatitis,” Danish Medical Journal 60, no. 7 (July 2013): B4687.

E. von Mutius et al., “The PASTURE Project: E. U. Support for the Improvement of Knowledge About Risk Factors and Preventive Factors for Atopy in Europe,” Allergy 61, no. 4 (April 2006): 407–13.

S. J. Song et al., “Cohabiting Family Members Share Microbiota With One Another and With Their Dogs,” eLife 2 (April 16, 2013).

B. Brunekreef et al., “Exposure to Cats and Dogs, and Symptoms of Asthma, Rhinoconjunctivitis, and Eczema,” Epidemiology 23, no. 5 (Sept. 2012): 742–50.

I. Trehan et al., “Antibiotics as Part of the Management of Severe Acute Malnutrition,” New England Journal of Medicine 368, no. 5 (January 31, 2013): 425–35.

M. I. Smith et al., “Gut Microbiomes of Malawian Twin Pairs Discordant for Kwashiorkor,” Science 339, no. 6119 (February 1, 2013): 548–54.

Turnbaugh et al., “Core Gut Microbiome in Obese and Lean Twins.”

D. N. Frank et al., “MolecularPhylogenetic Characterization of Microbial Community Imbalances in Human Inflammatory Bowel Diseases,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 34 (August 21, 2007): 13780–85; M. Tong et al., “A Modular Organization of the Human Intestinal Mucosal Microbiota and Its Association with Inflammatory Bowel Disease,” PloS One 8, no. 11 (November 19, 2013): e80702.

J. U. Scher et al., “Expansion of Intestinal Prevotella Copri Correlates with Enhanced Susceptibility to Arthritis,” eLife 2 (November 5, 2013): e01202.

P. Bercik, “The MicrobiotaGut-Brain Axis: Learning from Intestinal Bacteria?”, Gut 60, no. 3 (March 2011): 288–89.

J. F. Cryan and S. M. O’Mahony, “The Microbiome-Gut-Brain Axis: From Bowel to Behavior,” Neurogastroenterology and Motility: The Official Journal of the European Gastrointestinal Motility Society 23, no. 3 (March 2011): 187–92.

A. Naseribafrouei et al., “Correlation Between the Human Fecal Microbiota and Depression,” Neurogastroenterology and Motility: The Official Journal of the European Gastrointestinal Motility Society 26, no. 8 (August 2014): 1155–62.

G. A. Rook, C. L. Raison, and C. A. Lowry, “Microbiota, Immunoregulatory Old Friends and Psychiatric Disorders,” Advances in Experimental Medicine and Biology 817 (2014): 319–56.

D. W. Kang et al., “Reduced Incidence of Prevotella and Other Fermenters in Intestinal Microflora of Autistic Children,” PLoS One 8, no. 7 (2013): e68322.

Hsiao et al., “Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders.”

Vijay-Kumar et al., “Metabolic Syndrome and Altered Gut Microbiota in Mice Lacking Tolllike Receptor 5.”

P. Bercik et al., “The Intestinal Microbiota Affect Central Levels of Brain-Derived Neurotropic Factor and Behavior in Mice,” Gastroenterology 141, no. 2 (August 2011): 599–609, 609 e1–3.

R. Diaz Heijtz et al., “Normal Gut Microbiota Modulates Brain Development and Behavior,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108, no. 7 (February 15, 2011): 3047–52.

C. L. Ohland et al., “Effects of Lactobacillus Helveticus on Murine Behavior Are Dependent on Diet and Genotype and Correlate with Alterations in the Gut Microbiome,” Psychoneuroendocrinology 38 (2013): 1738–47.

A. R. Mackos et al., “Probiotic Lactobacillus Reuteri Attenuates the Stressor-Enhanced Sensitivity of Citrobacter Rodentium Infection,” Infection and Immunity 81, no. 9 (September 2013): 3253–63.

P. A. Kantak, D. N. Bobrow, and J. G. Nyby, “Obsessive-Compulsive-like Behaviors in House Mice Are Attenuated by a Probiotic (Lactobacillus Rhamnosus GG),” Behavioural Pharmacology 25, no. 1 (February 2014): 71–79.

Hsiao et al., “Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders.”

S. Guandalini et al., “VSL#3 Improves Symptoms in Children with Irritable Bowel Syndrome: A Multicenter, Randomized, Placebo-Controlled, DoubleBlind, Crossover Study,” Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 51, no. 1 (July 2010): 24–30.

M. Dapoigny et al., “Efficacy and Safety Profile of LCR35 Complete Freeze-Dried Culture in Irritable Bowel Syndrome: A Randomized, Double-Blind Study,” World Journal of Gastroenterology 18, no. 17 (May 7, 2012): 2067–75.

E. Smecuol et al., “Exploratory, Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Study on the Effects of Bifidobacterium Infantis Natren Life Start Strain Super Strain in Active Celiac Disease,” Journal of Clinical Gastroenterology 47, no. 2 (February 2013): 139–47.

M. Fr mont et al., “HighThroughput 16S rRNA Gene Sequencing Reveals Alterations of Intestinal Microbiota in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome Patients,” Anaerobe 22 (August 2013): 50–56.

M. Messaoudi et al., “Beneficial Psychological Effects of a Probiotic Formulation (Lactobacillus Helveticus R0052 and Bifidobacterium Longum R0175) in Healthy Human Volunteers,” Gut Microbes 2, no. 4 (July/August 2011): 256–61.

Medical Council, General Board of Health, Report of the Committee for Scientific Inquiries in Relation to the Cholera-Epidemic of 1854 (London, England, 1855).

C. A. Lozupone et al., “Diversity, Stability and Resilience of the Human Gut Microbiota,” Nature 489, no. 7415 (September 13, 2012): 220–30.

S. H. Duncan et al., “Contribution of Acetate to Butyrate Formation by Human Faecal Bacteria,” British Journal of Nutrition 91 (2004): 915–23.

World Gastroenterology Organisation, World Gastroenterology Organisation Practice Guideline: Probiotics and Prebiotics (May 2008). www.worldgastroenterology.org/assets/downloads/en/pdf/guidelines/19_probiotics_prebiotics.pdf.

Чтобы вы могли получить представление о результатах клинических испытаний: в перекрестном, плацебоконтролируемом, двойном слепом исследовании потребление 30 граммов в день пребиотика под названием изомальт (смесь полиолов 1-О-Dглюкопиранозила-D-маннитола и 6-О-D-глюкопиранозила-Dсорбитаола) в течение четырех недель привело к увеличению доли бифидобактерий на 65 процентов и увеличению общего количества их клеток на 47 процентов по сравнению с потреблением сахарозы. Другими словами, этот пребиотик увеличил количество представителей вида бактерий, который считается полезным, хотя прямое его воздействие на функции кишечника не изучалось. В другом исследовании, где двенадцать добровольцев принимали по 10 граммов инулина в день в течение шестнадцати дней, доля бактерий вида Bifidobacterium adolescentis увеличилась с 0,89 до 3,9 процента от общего количества микробов по сравнению с контрольным периодом без каких-либо пищевых добавок. A. Gostner, “Effect of Isomalt Consumption on Faecal Microflora and Colonic Metabolism in Healthy Volunteers,” British Journal of Nutrition 95, no. 1 (January 2006): 40–50; C. Ramirez-Farias et al., “Effect of Inulin on the Human Gut Microbiota: Stimulation of Bifidobacterium Adolescentis and Faecalibacterium Prausnitzii,” British Journal of Nutrition 101, no. 4 (February 2009): 541–50.

H. Steed et al., “Clinical Trial: The Microbiological and Immunological Effects of Synbiotic Consumption – A Randomized Double-Blind Placebo-Controlled Study in Active Crohn’s Disease,” Alimentary Pharmacology & Therapeutics 32, no. 7 (October 2010): 872–83.

D. Linetzky Waitzberg, “Microbiota Benefits After Inulin and Partially Hydrolized Guar Gum Supplementation: A Randomized Clinical Trial in Constipated Women,” Nutricion Hospitalaria 27, no. 1 (January/February 2012): 123–29.

Z. Asemi et al., “Effects of Synbiotic Food Consumption on Metabolic Status of Diabetic Patients: A Double-Blind Randomized Crossover Controlled Clinical Trial,” Clinical Nutrition 33, no. 2 (April 2014): 198–203.

J. A. Applegate et al., “Systematic Review of Probiotics for the Treatment of Community-Acquired Acute Diarrhea in Children,” supplement 3, BMC Public Health 13 (2013): S16.

A. P. Hungin et al., “Systematic Review: Probiotics in the Management of Lower Gastrointestinal Symptoms in Clinical Practice – An Evidence-Based International Guide,” Alimentary Pharmacology & Therapeutics 38, no. 8 (October 2013): 864–86.

N. P. McNulty et al., “The Impact of a Consortium of Fermented Milk Strains on the Gut Microbiome of Gnotobiotic Mice and Monozygotic Twins,” Science Translational Medicine 3, no. 106 (October 26, 2011): 106ra106.

H. J. Kim et al., “A Randomized Controlled Trial of a Probiotic Combination VSL# 3 and Placebo in Irritable Bowel Syndrome with Bloating,” Neurogastroenterology and Motility: The Official Journal of the European Gastrointestinal Motility Society 17, no. 5 (October 2005): 687–96.

D. J. Merenstein, J. Foster, and F. D’Amico, “A Randomized Clinical Trial Measuring the Influence of Kefir on Antibiotic-Associated Diarrhea: The Measuring the Influence of Kefir (MILK) Study,” Archives of Pediatrics & Adolescent Medicine 163, no. 8 (August 2009): 750–54; R. S. Beniwal, “A Randomized Trial of Yogurt for Prevention of Antibiotic-Associated Diarrhea,” Digestive Diseases and Sciences 48, no. 10 (October 2003): 2077–82.

“Clostridium Difficile Fact Sheet,” Centers for Disease Control and Prevention, accessed September 2014, www.cdc.gov/hai/eip/pdf/Cdiff-factsheet.pdf.

I. Youngster, “Fecal Microbiota Transplant for Relapsing Clostridium Difficile Infection Using a Frozen Inoculum from Unrelated Donors: A Randomized, Open-Label, Controlled Pilot Study,” Clinical Infectious Diseases: An Official Publication of the Infectious Diseases Society of America 58, no. 11 (June 1, 2014): 1515–22; Z. Kassam et al., “Fecal Microbiota Transplantation for Clostridium Difficile Infection: Systematic Review and MetaAnalysis,” American Journal of Gastroenterology 108, no. 4 (April 2013): 500–508.

“How Well Do Vaccines Work?”, Vaccines. gov, US Department of Health and Human Services, accessed October 11, 2014, www.vaccines.gov/basics/effectiveness.

“Vaccines • Disease,” Immunization Healthcare Branch, accessed October 11, 2014, www.vaccines.mil/Vaccines.

Y. Li et al., “On the Origin of Smallpox: Correlating Variola Phylogenics with Historical Smallpox Records,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 40 (October 2, 2007): 15787–92.

Rob Stein, “Should Last Remaining Known Smallpox Virus Die?”, Washington Post, March 8, 2011.

Z. Wang et al., “Gut Flora Metabolism of Phosphatidylcholine Promotes Cardiovascular Disease,” Nature 472, no. 7341 (April 7, 2011): 57–63.

A. D. Kostic et al., “Genomic Analysis Identifies Association of Fusobacterium with Colorectal Carcinoma,” Genome Research 22, no. 2 (February 2012): 292–98.

Ley, “Microbial Ecology.”

C. A. Lowry et al., “Identification of an Immune-Responsive Mesolimbocortical Serotonergic System: Potential Role in Regulation of Emotional Behavior,” Neuroscience 146, no. 2 (May 11, 2007): 756–72.

G. A. Rook, C. L. Raison, and C. A. Lowry, “Can We Vaccinate Against Depression?”, Drug Discovery Today 17, nos. 9–10 (May 2012): 451–58.

“Conjunctivitis (Pink Eye) in Newborns,” Centers for Disease Control and Prevention, accessed October 11, 2014, www.cdc.gov/conjunctivitis/newborns.html.

J. F. Burns, “British Medical Council Bars Doctors Who Linked Vaccine with Autism,” New York Times, May 24, 2010.

“Possible Side Effects from Vaccines,” Centers for Disease Control and Prevention, accessed October 11, 2014, www.cdc.gov/vaccines/vacgen/side-effects.htm.

New York Times editorial board, “The Rise of Antibiotic Resistance,” New York Times, May 10, 2014.

M. J. Blaser, Missing Microbes: How the Overuse of Antibiotics Is Fueling Our Modern Plagues. New York: Henry Holt, 2014.

“Battle of the Bugs: Fighting Antibiotic Resistance,” US Food and Drug Administration, last modified August 17, 2011, www.fda.gov/Drugs/ResourcesForYou/Consumers/ucm143568.htm.

G. D. Wright, “Mechanisms of Resistance to Antibiotics,” Current Opinion in Chemical Biology 7, no. 5 (October 2003): 563–69.

V. J. Paul et al., “Antibiotics in Microbial Ecology: Isolation and Structure Assignment of Several New Antibacterial Compounds from the Insect-Symbiotic Bacteria Xenorhabdus Spp,” Journal of Chemical Ecology 7, no. 3 (May 1981): 589–97.

“Use of Antimicrobials Outside Human Medicine and Resultant Antimicrobial Resistance in Humans,” World Health Organization, accessed October 12, 2014, http://web.archive.org/web/20040513120635/, http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs268/en/index.html.

R. M. Lowe et al., “Escherichia Coli O157: H7 Strain Origin, Lineage, and Shiga Toxin 2 Expression Affect Colonization of Cattle,” Applied Environmental Microbiology 75, no. 15 (August 2009): 5074–81.

I. Cho et al., “Antibiotics in Early Life Alter the Murine Colonic Microbiome and Adiposity,” Nature 488, no. 7413 (August 30, 2012): 621–26.

Blaser, Missing Microbes.

L. Trasande et al., “Infant Antibiotic Exposures and Early-Life Body Mass,” International Journal of Obesity 37, no. 1 (January 2013): 16–23.

S. Foliaki et al., “Antibiotic Use in Infancy and Symptoms of Asthma, Rhinoconjunctivitis, and Eczema in Children 6 and 7 Years Old: International Study of Asthma and Allergies in Childhood Phase III,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 124, no. 5 (November 2009): 982–89.

A. T. Stefka et al., “Commensal Bacteria Protect Against Food Allergen Sensitization,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111, no. 36 (September 9, 2014): 13145–50.

См. сайт American Gut, www.americangut.org.

E. S. Lander et al., “Initial Sequencing and Analysis of the Human Genome,” Nature 409, no. 6822 (February 15, 2001): 860–921.

Human Microbiome Project Consortium, “Structure, Function and Diversity.”

C. Lozupone and R. Knight, “UniFrac: A New Phylogenetic Method for Comparing Microbial Communities,” Applied and Environmental Microbiology 71, no. 12 (December 2005): 8228–35.

Turnbaugh et al., “Core Gut Microbiome in Obese and Lean Twins”; M. Hamady et al., “A Core Gut Microbiome in Obese and Lean Twins,” Nature 457, no. 7228 (January 22, 2009): 480–84.

Le Chatelier et al., “Richness of Human Gut Microbiome Correlates with Metabolic Markers.”

J. L. Dunne, “The Intestinal Microbiome in Type 1 Diabetes,” Clinical and Experimental Immunology 177, no. 1 (July 2014): 30–37.

E. Soyucen et al., “Differences in the Gut Microbiota of Healthy Children and Those with Type 1 Diabetes,” Pediatrics International: Official Journal of the Japan Pediatric Society 56, no. 3 (June 2014): 336–43.

M. E. Mejia-Leon et al., “Fecal Microbiota Imbalance in Mexican Children with Type 1 Diabetes,” Scientific Reports 4 (2014): 3814.

N. Larsen et al. “Gut Microbiota in Human Adults with Type 2 Diabetes Differs from Non-Diabetic Adults,” PloS One 5, no. 2 (2010): e9085.

F. H. Karlsson et al., “Gut Metagenome in European Women with Normal, Impaired and Diabetic Glucose Control,” Nature 498, no. 7452 (June 6, 2013): 99–103.

J. Sato et al., “Gut Dysbiosis and Detection of ‘Live Gut Bacteria’ in Blood of Japanese Patients with Type 2 Diabetes,” Diabetes Care 37, no. 8 (August 2014): 2343–50.

J. Qin et al., “A Metagenomewide Association Study of Gut Microbiota in Type 2 Diabetes,” Nature 490, no. 7418 (October 4, 2012): 55–60.

Frank et al., “MolecularPhylogenetic Characterization of Microbial Community Imbalances.”

Tong et al., “Modular Organization of Human Intestinal Mucosal Microbiota and Its Association with Inflammatory Bowel Disease.”

E. Li et al., “Inflammatory Bowel Diseases Phenotype, C. Difficile and NOD2 Genotype Are Associated with Shifts in Human Ileum Associated Microbial Composition,” PloS One 7, no. 6 (2012): e26284.

D. Gevers et al., “The TreatmentNaive Microbiome in New-Onset Crohn’s Disease,” Cell Host & Microbe 15, no. 3 (March 12, 2014): 382–92.

C. Manichanh et al., “Anal Gas Evacuation and Colonic Microbiota in Patients with Flatulence: Effect of Diet,” Gut 63, no. 3 (March 13, 2014): 401–8.

Castellarin et al., “Fusobacterium Nucleatum Infection Prevalent in Human Colorectal Carcinoma.”

Rubinstein et al., “Fusobacterium Nucleatum Promotes Colorectal Carcinogenesis by Modulating ECadherin/Beta-Catenin Signaling via Its FadA Adhesin.”

Kostic et al., “Fusobacterium Nucleatum Potentiates Intestinal Tumorigenesis and Modulates Tumor-Immune Microenvironment.”

Warren et al., “Co-occurrence of Anaerobic Bacteria in Colorectal Carcinomas.”

Flanagan et al., “Fusobacterium Nucleatum Associates with Stages of Colorectal Neoplasia Development, Colorectal Cancer and Disease Outcome,” 1381–90.

Koeth et al., “Intestinal Microbiota Metabolism of L–Carnitine.”

Tang et al., “Intestinal Microbial Metabolism of Phosphatidylcholine and Cardiovascular Risk.”

Scher et al., “Expansion of Intestinal Prevotella Copri Correlates with Enhanced Susceptibility to Arthritis.”

F. H. Karlsson et al., “Gut Metagenome in European Women With Normal, Impaired and Diabetic Glucose Control,” Nature 498, no. 7452 (June 6, 2013): 99–103.

J. Qin et al., “A MetagenomeWide Association Study of Gut Microbiota in Type 2 Diabetes,” Nature 490, no. 7418 (Oct. 4, 2012): 55–60.

D. Knights et al., “HumanAssociated Microbial Signatures: Examining Their Predictive Value,” Cell Host & Microbe 10, no. 4 (Oct. 20, 2011): 292–6.

D. Gevers et al., “The TreatmentNaive Microbiome in New-Onset Crohn’s Disease,” Cell Host & Microbe 15, no. 3 (March 12, 2014): 382–92.

H. S. Lee et al., “Biomarker Discovery Study Design for Type 1 Diabetes in the Environmental Determinants of Diabetes in the Young (TEDDY) Study,” Diabetes/Metabolism Research and Reviews 30, no. 5 (July 2014): 424–34.

Lee et al., “Proinflammatory T-Cell Responses to Gut Microbiota Promote Experimental Autoimmune Encephalomyelitis.”

Berer et al., “Commensal Microbiota and Myelin Autoantigen Cooperate to Trigger Autoimmune Demyelination.”

Hsiao et al., “Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders.”

C. A. Lozupone et al. “Metaanalyses of Studies of the Human Microbiota,” Genome Research 23, no. 10 (October 2013): 1704–14.

Hamady and Knight, “Microbial Community Profiling for Human Microbiome Projects.”

Z. Liu et al., “Accurate Taxonomy Assignments from 16S rRNA Sequences Produced by Highly Parallel Pyrosequencers,” Nucleic Acids Research 36, no. 18 (October 2008): e120.

Z. Liu et al., “Short Pyrosequencing Reads Suffice for Accurate Microbial Community Analysis,” Nucleic Acids Research 35, no. 18 (September 2007): e120.