Парадоксально, але ті ж самі бактерії, які становлять більшу частину цієї системи, є одними з найбільших ворогів людства, з якими воно бореться, починаючи з винайдення першого антибіотика. Сучасні ж дані доводять, що певні бактерії, які належать до нашої власної системи (або, як її ще називають, мікробіоти), можуть викликати хвороби та інфекції. Важливим чинником розвитку акне, карієсу, циститу та деяких інших хвороб є бактерії, що спокійно співіснують з мільярдами людей щодня. То навіщо людський організм терпить такі «аб’юзивні» стосунки, дозволяючи купі бешкетників із зовсім іншим генетичним кодом встановлювати власні правила та бунтувати?
Неминучість симбіозу
Еволюційна пастка, що створила і розкинула бактерії в кожен куточок світу, зробила сучасну планету Земля такою, якою ми бачимо її зараз. Ґрунт, яким ми ходимо, кисень, яким ми дихаємо, та озоновий шар, який захищає нас від згубної дії ультрафіолету, первинно були створені саме бактеріями. Мільярди років тераформування дозволили життю відкривати нові ланки еволюції, що мало свої наслідки для мікроорганізмів. Разом із виникненням еукаріотичних клітин та багатоклітинності паралельно еволюціонували й бактерії, підлаштовуючись під нових сусідів. Усюди, де б не простягали свої корені давні рослини, за ними слідували мікроорганізми.
Таке співіснування неминуче призвело до вимушеної взаємодії, а яка саме взаємодія це буде вирішувала еволюція. З одного боку, великі організми були звичайною поверхнею для існування, як-от каміння або морське дно: мікроорганізми формували біоплівку на будь-якій доступній ділянці. Для рослин це було додатковим шаром захисту, який не вимагав жодних дій. З іншого боку, будь-який багатоклітинні організми були поживним бульйоном з усіма необхідними речовинами для життя і росту - спробуй втриматися не зачерпнути й собі трохи.
Поступово давні рослини та тварини вчилися протистояти нападам мікроорганізмів і виробляли власні імунні системи, що реагували на молекули, з яких складаються бактерії. З цієї точки розпочалася найдовша та найвигадливіша гонитва озброєнь, яка триває вже мільйони років. Але як щодо тих самих «нейтральних» бактерій, які спокійно жили на поверхні організмів або навіть допомагали їм? Яка їхня роль у цій історії?
Знищити усе! Або чому сильніше не означає краще
Насправді імунна система доволі сліпа щодо мікроорганізмів: насамперед вона розпізнає саме молекули, властиві певним бактеріям, а не всю бактерію цілком. Отже, потенційно під атаку може потрапити будь-хто: як шкідливий патоген, так і звичайний фотосинтезувальний планктон. Здається, що на цьому питання вирішено: загарбники подолані, непрохані гості вигнані, абсолютна стерильність. Проте справжня ситуація виявилася значно складнішою.
Згадайте себе під час будь-якої ГРВІ. Кашель, температура, озноб, постійна слабкість - бодай один із перелічених симптомів кожен із нас відчував у такі часи. Під час інфекцій організм витрачає величезну кількість енергії на боротьбу з патогеном, поступаючись власною продуктивністю. Уявіть, що в цей момент імунна система починає одночасну боротьбу з мільйонами нешкідливих бактерій, які потрапили транзитом через їжу, брудні руки або банальне дихання. Такий сценарій виглядав би як справжній кошмар для й без того виснаженого організму, який уже кинув усі ресурси на боротьбу з однією проблемою.
(Chaenophryne longiceps).
Фото Стіва Геддока
З цієї аналогії виникає одне просте правило: сильніше не означає краще. Надто чутлива імунна система, яка боролася б проти будь-якого мікроорганізму, занадто сильно виснажувала б власний організм. Саме тому багатоклітинні істоти вигадали такий трюк, як імунотолерантність, який робить “виняток” для бактерій, що не намагаються подолати бар’єри свого співмешканця. З часом такі мікроорганізми ще більше пристосовуються до спільного існування, роблячи макроорганізм залежним від їхньої присутності. Бактерії починають передаватися у спадок - з тіла батьків до нащадків, а особини з надто сильною імунною системою знищуються за законами еволюції.
На сьогодні бактерії виконують найрізноманітніші функції у тілах інших організмів: від створення власного світла у глибоководних риб до формування мушлі в устриць. Крім того, мікроорганізми є найпершими сапротрофами, які у випадку смерті господаря розпочинають справжній бенкет, що значно пришвидшує природні процеси гниття. При вадах імунітету або інших органів вони виступають як інструмент природного добору, сприяючи смерті особини. Перераховувати цей список можна до нескінченності, проте ключовим висновком залишається те, що ніякої моральної доброчесності між людиною і бактерією не існує. Кожна сторона користується перевагами іншої для примноження власного загального блага - чистої води прагматизм.
Співзалежність чи легітимний союз?
Джерело: Американська Спілка
Мікробіології
Виходить, що найбільш успішною стратегією для бактерій виявилося не швидке паразитарне захоплення, а компенсаторне співіснування: сьогодні я тиха, спокійна бактерія, яка сидить у фолікулі та харчується шкірним салом, а завтра - агресивний патоген, що викликає висипання та імунну відповідь. Усе ж більшість мікроорганізмів так само залежні від свого господаря, як і він від них: мікробіота та її хазяїн еволюціонують не всупереч, а паралельно один одному, і як ми не можемо повноцінно функціонувати без неї, так і багато бактерій швидко гинуть в принципово відмінних від кишківника умовах. А чи вважати їх незамінними суперпомічниками, чи найхитрішими паразитами-симбіонтами залишається на власний розсуд кожної людини.
Література:
- A. Unzueta-Martínez, J.A. Delaney, K. Morkeski, A. Ross, Z.A. Wang, & P.R. Girguis, Coexpression among eastern oyster host and microbiome genes suggests coordinated regulation of calcifying fluid chemistry, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (11) e2521539123, https://doi.org/10.1073/pnas.2521539123 (2026).
- Lydia J Baker, Lindsay L Freed, Cole G Easson, Jose V Lopez, Danté Fenolio, Tracey T Sutton, Spencer V Nyholm, Tory A Hendry (2019) Diverse deep-sea anglerfishes share a genetically reduced luminous symbiont that is acquired from the environment eLife https://doi.org/10.7554/eLife.47606
- Jacob Wilde et al. , Host control of the microbiome: Mechanisms, evolution, and disease. Science385,eadi3338(2024). DOI: 10.1126/science.adi3338
Ілля Кузьменко
Засновник та видавець