Как микробы управляют нами

Бессчетное количество путей, по которым микробы попадают от одного животного к другому, создано для одной цели: хозяева должны передавать микробов из поколения в поколение. Щитники и коалы, пчелиные волки и бабуины – животные находят способы сделать так, чтобы у следующих поколений партнеры не менялись. Иногда речь идет о строгом вертикальном наследовании от родителя к потомству – тогда одни и те же микробы остаются у хозяев на протяжении многих поколений. А иногда – о более свободном горизонтальном переносе через сожителей или среду обитания: он гарантирует некоторую продолжительность, позволяя при этом животным меняться симбионтами более вольготно и даже получать новых. Но даже тогда животные не перестают быть разборчивыми. Для поиска партнеров у них есть целый мир, и танцевать с кем попало они не станут.

В пруду неподалеку от вашего дома проживает восхитительное и на удивление харизматичное существо, которое вы, возможно, и не видели никогда. Хотя найти его нетрудно: соберите из пруда немного ряски (впрочем, подойдет любое плавающее растение), положите в баночку, налейте туда воды… и ждите. Внимательно разглядев растение, вы, возможно, найдете под листьями или на корнях небольшой зеленый или коричневый шарик размером всего в несколько миллиметров. При достаточном освещении он вскоре превратится в длинный увенчанный щупальцами стебелек. Когда этот стебелек раскрывается полностью, он напоминает тонкую студенистую руку, растопырившую длинные пальцы.

Это гидра – родственница актиний, кораллов и медуз. Назвали ее в честь обитающей в болоте устрашающей многоглавой змеи, той самой, что в греческой мифологии накостыляла Гераклу. Из-за крошечного размера существа такое название кажется до смешного абсурдным, но все же оно на удивление подходящее. Гидра-чудовище своим ядовитым дыханием и не менее ядовитой кровью наводила ужас на деревни, а гидра-животное убивает дафний и прочих мелких ракообразных ядовитыми гарпунами, выстреливающими из стрекательных клеток. У чудовища вместо одной отрубленной головы вырастало две новых, настоящая гидра – тоже мастер регенерации. Ей отрезали конечность? Да не вопрос. Вывернули наизнанку? Она управится.

А особенно гидра нравится биологам, исследующим развитие и рост животных. Ее легко поймать, с уходом и разведением тоже никаких сложностей. А еще она почти полностью прозрачна, так что устройство ее организма можно рассмотреть через оптический микроскоп. До того как специалист по биологии развития Томас Бош наткнулся на нее в 2000 году, ученые исследовали гидру на протяжении веков. Сам Левенгук как-то зарисовал ее в одной из своих записных книжек. Другие выведали, как она из одной клетки превращается во взрослую особь, как она заново отращивает поврежденные части тела. Бош, как только ее увидел, был пленен. «Я никогда не позволяю студентам говорить, что какой-либо организм примитивен, – утверждает он. – Гидра уже 500 миллионов лет ведет изящный и успешный образ жизни».

Но даже Бош задумался: как гидры умудрились столько прожить с таким простым строением тела? Человеческий организм устроен настолько сложно, что большая его часть скрыта от внешнего мира – с ним контактируют только клеточные слои, покрывающие кишечник, легкие и кожу. Это – эпителий. Помимо всего остального он преграждает микробам путь и не дает им пробраться в организм глубже. А вот у гидры никакого «глубже» нет. Она состоит всего из двух клеточных слоев, полость между которыми заполнена студенистым веществом, так что и внешняя, и внутренняя части гидры постоянно контактируют с водой. У нее нет барьера, отделяющего ткани ее организма от внешней среды, – ни кожи, ни раковины, ни какой-либо другой оболочки. Гидра настолько обнажена, насколько только возможно для животного. «Она ж просто кусок склизкого эпителия во враждебной среде», – описывает гидру Бош. Так почему же такое незамысловатое существо не подвержено инфекциям? Как оно умудряется оставаться здоровым?

Чтобы это узнать, Бошу сначала понадобилось выяснить, какие микробы живут в гидре и окружают ее. Себастьян Фрауне, подопечный Боша, для этого перемолол их тела, выделил из получившейся массы бактериальную ДНК и все секвенировал. Проанализировав два родственных вида гидры, он с удивлением обнаружил, что микробиомы у них совершенно разные – будто фауна на разных континентах.