«Если вы не любите бактерии, вам не повезло с планетой. Земля — это планета бактерий». Эти слова американского генетика Крейга Вентера, известного своими успехами в расшифровке генома человека, весьма образно, но очень убедительно подчеркивают значимость микроорганизмов в поддержании жизни на Земле. Действительно, основу живого мира нашей планеты составляет удивительное и таинственное многочисленное сообщество микроорганизмов, которое управляет глобальными жизненными процессами в биосфере Земли. Сегодня микробы (бактерии, археи, грибы, вирусы, простейшие) составляют около 80% земной биомассы. Количество клеток только прокариот (простейших безъядерных микроорганизмов — бактерий и архей) в биосфере Земли оценивается в 4–6х1030, а их суммарная биомасса составляет 350-550 млрд. тонн.
Согласно данным палеонтологической науки, прокариоты были единственными обитателями нашей планеты в течение 2/3 времени эволюции биосферы, не менее 2,5 млрд. лет. Таким образом, историческое существование микроорганизмов несоизмеримо больше, чем эволюционный путь животных и человека. Отметим, что «венец» эволюции – человек, Homo sapiens, имеет исторический возраст, не превышающий 200 тыс. лет.
Микробная клетка – это уникальное творение природы. В мельчайший живой организм, природа сумела вместить широкий спектр биологических процессов, направленных на непрерывное самопроизводство, что позволяет микроорганизмам успешно выживать в различных условиях, даже тех, которые представляются несовместимыми с жизнью.
Длительное время исследователи биосферы даже не подозревали, насколько многообразной и масштабной является деятельность микроорганизмов в формировании и поддержании устойчивости всей планетарной системы. Сегодня хорошо известно, что микробы катализируют уникальные и важнейшие реакции живого мира. Они расщепляют мертвую органическую биомассу; осуществляют фотосинтез; участвуют в глобальных циклах основных элементов; минерализуют микро- и макроэлементы, необходимые растениям и животным; катализируют процессы образования и трансформации природных минералов; принимают активное участие в формировании месторождений полезных ископаемых; в качестве симбионтов поддерживают жизнь растений, животных и человека. Роль микроорганизмов настолько велика, что их исчезновение равнозначно прекращению жизни на нашей планете.
К сожалению, антропоцентризм человеческого сообщества не сразу позволил осознать особую роль микроорганизмов в поддержании жизни на Земле в целом и человека, в частности. Изобретая все новые методы борьбы с микрофлорой и изменяя в результате техногенной цивилизации природную среду, человек грубо вмешивается в эволюционно сформировавшиеся процессы и механизмы, обеспечивающие гармоничное, мирное сосуществование микробов с сообществами высших организмов, в том числе и человечеством. Формировавшаяся на протяжении длительного времени парадигма, базирующаяся на тотальной борьбе с микроорганизмами с использованием сильнодействующих противомикробных средств, глубоко укоренилась в сознании людей. Вместе с тем на фоне глобальных неблагоприятных микроэкологических изменений, наблюдающихся в биосфере, в научном мире уже давно пришло понимание позитивной роли микрофлоры в поддержании жизни на Земле и необходимости перехода от неравной, заведомо проигрышной, борьбы с «несокрушимым» микробным миром к поиску оптимальных способов восстановления мирных отношений, определенных эволюцией.
Следует отметить, что болезнетворный потенциал микроорганизмов длительное время сильно преувеличивался. На самом деле, преобладающая часть микробов относительно безопасна для других организмов и, наряду с этим, обладает колоссальным оздоровительным потенциалом. Еще задолго до открытия микроорганизмов люди активно, хотя и неосознанно, использовали микробную активность при получении различных продуктов питания (кисломолочных продуктов, сыра, хлеба, квашеных овощей и фруктов, вина, пива и т.д.), а также в лечебно-профилактических целях. Стремительно развивающиеся в последние десятилетия микробиология, биотехнология, генетическая и метаболическая инженерии предлагают множество способов получения разнообразных продуктов микробного синтеза (аминокислот, ферментов, витаминов, антибиотиков, белков, полисахаридов, биодеструкторов вредных веществ, антиоксидантов, спиртов, ацетона, гормонов, интерферонов и др.), широко используемых в различных областях медицины и промышленности.
Возрастание в окружающей среде спектра болезнетворных микробов – это закономерный защитный ответ микробного мира на прямую или косвенную агрессивную активность человечества. Сегодня пришло время признать, что неадекватное отношение к микрофлоре приводит к глобальным микроэкологическим нарушениям во внешней среде, повышению концентрации в биосфере и широкому распространению потенциально патогенной микрофлоры, увеличению ее болезнетворных свойств и резистентности к средствам медикаментозной терапии, особенно антибиотикам.
Человек как биологический вид возник в биосфере, колонизированной микроорганизмами, которые появились на несколько миллиардов лет раньше Homo sapiens. В процессе совместной эволюции симбиотические микроорганизмы заселили слизистые оболочки и кожные покровы человека, что впоследствии привело к формированию уникального дополнительного органа человека, который сравнительно недавно получил название «микробиом».
Микробиом тесно ассоциирован с иммунной системой, обеспечивает защиту организма от неблагоприятных воздействий внешней среды, активно участвует в регуляции многочисленных метаболических процессов и функционировании других органов и систем, управляет существенной частью пищеварения. На каждую клетку человеческого тела приходится 10-100 микробных клеток, а на каждый ген – не менее 100 генов микробного происхождения.
Оказалось, что в организме человека практически отсутствуют органы и ткани, лишенные прямого или косвенного воздействия микроорганизмов. Недавнее открытие микробиомов плаценты, легких и крови явилось кульминацией в понимании степени участия симбиотической микробиоты в жизнедеятельности организма человека на протяжении всей его жизни.
Уникальность микробиома заключается в строгой индивидуальности для каждого человека. Предполагается, что в будущем это может позволить проводить идентификацию личности по последовательностям ДНК микробиоты подобно снятию отпечатков пальцев. Можно ожидать, что расшифровка межиндивидуальных микробиомных вариаций различных участков тела и идентификация изменений микробиома человека в момент начала или развития различных заболеваний сыграют важную роль в разработке персонифицированной медицины, связанной с микробиотой.
Физиологическая значимость микробиома человека не ограничивается внутренней средой макроорганизма-симбионта, он еще играет роль своеобразного посредника между биосферой в целом и человеком, как ее частью.
Изучение микробиома позволило значительно изменить традиционные взгляды на причинные факторы многих заболеваний человека. Лица с изменениями в составе и функциональной активности микробиома характеризуются большей уязвимостью к развитию болезней, причем не только инфекционного, но и соматического характера. Как показали результаты многочисленных исследований, диабет, ожирение, нейропсихологические расстройства, аллергия, аутоиммунная и сердечно-сосудистая патология, язвенная болезнь, гастрит, гепатит, рак и многие другие болезни имеют связь с состоянием микробиома.
Процесс формирования микробиома начинается задолго до рождения ребенка. В этом процессе задействованы многочисленные механизмы, связанные со здоровьем матери, в особенности состоянием ее микробной системы, условиями протекания родов, формой вскармливания ребенка, а также влиянием окружающей среды. По мере взросления и старения организма наблюдаются заметные изменения состава микробиома, которые становятся наиболее отчетливыми в пожилом и старческом возрасте. Физиологические изменения, которые происходят в теле человека с возрастом, в первую очередь выражаются в снижении биологических функций и способности приспосабливаться к стрессовым воздействиям. Все эти возрастные процессы протекают на фоне серьезных изменений в составе и функциональной активности микробиома. Человек в позднем возрасте характеризуется большей подверженностью болезням, многие из которых связаны со снижением эффективности микробиома в пожилом возрасте. Поэтому поддержание физиологического состояния микробиома на всех этапах жизни человека, начиная с внутриутробного развития плода и до глубокой старости, имеет огромное значение для улучшения здоровья населения всех возрастных категорий.
Лавина научных исследований, результаты которых убедительно доказывают исключительно важную роль микробиома человека в поддержании его здоровья, свидетельствуют о необходимости активизации работ в области создания широкого ассортимента средств оздоровления микробиома и разработки методов их эффективного клинического применения. Современный уровень знаний в этой области свидетельствует, что перспективы микробиомной терапии, при условии рационального использования этого метода, очень велики. Не последнее место в решении этой проблемы должны занять препараты и продукты пробиотического действия, механизмы влияния которых интенсивно изучаются.
Прогнозируется, что в скором будущем натуральные средства оздоровления микробиома в значительной степени потеснят на рынке традиционные и небезопасные для организма сильнодействующие лекарства, особенно те из них, которые применяются с профилактической целью. Уже в настоящее время широко обсуждаются возможности применения пробиотиков вместо отдельных групп лекарственных препаратов, не лишенных серьезных побочных эффектов.
Таким образом, истинным «хозяином» биосферы является не человеческое сообщество, а уникальный мир микроорганизмов, который по своей биомассе, многообразию видов, жизнестойкости, вездесущности несоизмеримо превосходит всех остальных представителей живого мира и, кроме того, формируя с ними специфические симбиотические системы, является их неотъемлемой частью, а также вселяет жизнь в абиотические системы в результате их активной колонизации. Многовековая борьба человечества с микроорганизмами, победителем в которой оказался микробный мир, убедительно это продемонстрировала. Сегодня стало полностью очевидным, что человечество должно отказаться от утопической агрессивной идеи уничтожить микроорганизмы, но направить максимальные интеллектуальные возможности на поиск методов приспособления к мирному взаимополезному сосуществованию с микробным звеном биосферы. Научный прогресс современной цивилизации уже достиг того уровня, который позволяет осуществить реальные шаги в этом направлении, что будет способствовать существенному оздоровлению как окружающей среды, так и населения.