Микробиом. То, что убивает, и то, что делает нас сильнее - Игорь Олегович Стома
Рис. 6. Все многообразие микроорганизмов, проживающих в кишечнике у человека, определяемое с помощью молекулярно-генетических методов. Картина «Карнавал Арлекина», Жоан Миро, 1925 год.
1.5. Как рисуют «живые картины» (чашки Петри)
Тот, кто когда-нибудь видел, как выглядят колонии микробов на чашках Петри, обратил внимание, что нередко эти микробы при росте формируют узоры, подобные тому, как двигалась рука бактериолога при «засевании» чашки специальной петлей.
Ученые, как люди творческие, начали рисовать на чашках Петри узоры, а потом и «живые картины» из микробов. Это требует не только знания характеристик микробов, их условий культивирования и питательных сред, но и творческого подхода и даже точности движения кисти. Термин, которым стали называть это направление, – агаровое искусство или агар-арт.
Более того, ряд профессиональных сообществ учредили конкурсы среди ученых, как молодых, так и состоявшихся, в области этого оригинального направления, на стыке науки и искусства. Это конкурсы Американского общества микробиологов, конкурс «Красота микромира» (Россия) и другие. Лучшие работы российских микробиологов вы сможете увидеть, набрав в интернете название конкурса «Красота микромира», а мы представим то, что изобразили микробами на чашке Петри совсем не профессионалы, а всего лишь студенты второго курса Гомельского медицинского университета на занятиях по микробиологии (Рис. 7).
Рис. 7. Результаты посева микробов на чашку Петри студентом 2-ого курса (2025 год, Гомельский государственный медицинский университет)
Рис. 8. Рисунок на питательной среде с помощью штамма кишечной палочки, победитель конкурса агар-арта (ASM, 2023). Автор Svenja Ries.
По материалам: https://asm.org/Events/ASM-Agar-Art-Contest/Winners.
Один же из победителей конкурса агар-арта от Американского общества микробиологов в 2023 году смог изобразить с помощью генно-инженерного флуоресцентного штамма кишечной палочки целую картину, на которой космонавт смотрит в окуляры микроскопа (Рис. 8).
1.6. Сложное общество микробов
Многие годы, начиная с открытия первым микробных клеток, о бактериях, как об одноклеточных существах, предпочитали думать как о примитивных созданиях с индивидуальным циклом жизни и гибели. Вроде бы и клетка бактерий не содержит ядра (прокариоты), в отличие от клеток млекопитающих, да и человек привык считать себя венцом творения и не склонен даже в мыслях наделять другие формы жизни разумом[3].
Но ведь бактерии существуют гораздо дольше людей[4], пережили множество катаклизмов, способны выжить при экстремальных температурах, при воздействии высоких доз радиации. А человек – существо очень слабое, да и человечеству, по меркам бактерий, совсем немного лет, чтобы делать положительные выводы о нашем коллективном разуме. Ведь в конечном итоге, как в группе туристов, скорость в походе определяется по самому медленному из ходоков, так и в успешном выживании часто коллективный разум важнее индивидуальных успехов.
Кстати, что касается способности бактерий выживать в экстремальных условиях. Совсем недавно был выделен микроб, претендующий на рекорд по выживаемости в сложных условиях. Бактерия Deinococcus radiodurans способна выжить при воздействии огромных доз радиации, в 28 тысяч раз превышающих смертельные дозы для человека. Эта бактерия уже даже внесена в книгу рекордов Гиннеса, и способна успешно выдерживать холод, воздействие кислотами и высушивание. Уже известно, что она способна выжить в открытом космосе, за пределами международной космической станции (МКС) на протяжении более трех лет. Научная работа, опубликованная в 2022 году, утверждает, что в состоянии заморозки в условиях нахождения на планете Марс, эта бактерия смогла бы сохраниться на протяжении миллионов лет. Особые свойства выживания этого микроба обусловлены комплексом антиоксидантов и белков, позволяющим «ремонтировать» поврежденную почти в любых объемах ДНК бактерии. Сейчас ученые пробуют выделить эти полезные вещества из бактерии, с целью создать эффективное лекарство-радиопротектор, то есть препарат, способный защитить человека от воздействия радиации.
Вообще, эта история с «супер-устойчивым микробом» очень хорошо вписывается в гипотезу панспермии, допускающей возможность переноса живых существ (микробов) через космическое пространство вместе с метеоритами, астероидами или кометами. Гипотеза предлагает рассматривать процесс зарождения жизни на Земле в связи с заносом микроскопических существ из космоса. Есть и обратная история. Существует мнение, что можно случайно занести земные микробы на космические корабли, вывести их в открытый космос и таким образом «заселить» микробами другие космические объекты.
Более того, сейчас бактерии способны выжить и выдержать разные воздействия человека. На протяжении всего ХХ века человек пытался победить бактерии. Открытие антибиотиков позволило успешно бороться с опасными инфекциями, но и вселило ложную уверенность в скорой победе над инфекциями. Помню, как один из моих коллег, вступая в профессию фтизиатра-пульмонолога в 1960-х годах, услышал от старших коллег фразу: «Вам придется переучиваться, туберкулез будет побежден в ближайшие годы». Как мы хорошо знаем, туберкулез сегодня не только не побежден, но и является актуальной проблемой во многих регионах мира. Бактерии научились обходить антибиотики, выработали механизмы устойчивости, более того, научились передавать эти механизмы устойчивости в своих сообществах. Стараясь выжить под воздействием антибиотиков, бактерии общаются между собой и формируют биопленки – специальные микросообщества, позволяющие им выжить. Инфекционные агенты научились изменяться, адаптироваться. Забытые, старые, вакциноуправляемые бактериальные инфекции подняли свою голову (коклюш, дифтерия), но также и новые штаммы «супербактерий», неподвластных антибиотикам, уже нередко встречаются в наших больницах.
А теперь, скажите, разве неразумные существа были бы способны на такую сложную деятельность?
1.7. Социомикробиология и биопленки
Разум бактерий проявляется не на индивидуальном, а на коллективном уровне. А ведь многие годы в микробиологии никто не рассматривал всерьез общение между бактериями. Каждая клетка бактерий считалась существом с независимым от других бактерий поведением. И впервые в 1994 году, в работах Эверетта Питера Гринберга был предложен термин «чувство кворума» у бактерий. Можно сказать, «чувство плеча», при котором с помощью особых молекул бактерии могут общаться, обмениваться информацией, понимать актуальную плотность их сообщества и, таким образом, регулировать экспрессию определенных генов (увеличивать или уменьшать скорость размножения). Более того, появилось весьма любопытное научное направление «социомикробиология». Как мы хорошо знаем, социология изучает общество и законы его функционирования. Социомикробиология изучает законы взаимодействия в рамках обществ микробов. Это научное направление детально исследует вопросы «чувства кворума», биопленок и передвижений колоний бактерий по поверхности.
Нередко для понимания общества микробов внутри нас, то есть нашего с вами микробиома, ученые используют аналогию со средневековой деревней. Там все жители взаимосвязаны горизонтальными пересечениями: в процессах торговли, защиты от внешних пришельцев, оказания взаимных услуг. При этом жители деревни
