Ми живемо в світі мікробів

microbes-1200-ua

«Якщо ви не любите бактерії, вам не пощастило з планетою. Земля – це планета бактерій». Ці слова американського генетика Крейга Вентера, відомого своїми успіхами в розшифровці генома людини, вельми образно, але дуже переконливо підкреслюють значущість мікроорганізмів в підтримці життя на Землі. Дійсно, основу живого світу нашої планети становить дивовижне і таємниче численне співтовариство мікроорганізмів, яке управляє глобальними життєвими процесами в біосфері Землі. Сьогодні мікроби (бактерії, археї, гриби, віруси, найпростіші) складають близько 80% земної біомаси. Кількість клітин тільки прокаріотів (найпростіших без’ядерних мікроорганізмів – бактерій і архей) в біосфері Землі оцінюється в 4-6х1030, а їх сумарна біомаса становить 350-550 млрд. тон.

Згідно з даними палеонтологічної науки, прокаріоти були єдиними мешканцями нашої планети протягом 2/3 часу еволюції біосфери, не менше 2,5 млрд. років. Таким чином, історичне існування мікроорганізмів незрівнянно більше, ніж еволюційний шлях тварин і людини. Відзначимо, що «вінець» еволюції – людина, Homo sapiens, має історичний вік, що не перевищує 200 тис. років.

Мікробна клітина – це унікальне творіння природи. В дрібний живий організм природа зуміла вмістити широкий спектр біологічних процесів, спрямованих на безперервне самовиробницство, що дозволяє мікроорганізмам успішно виживати в різних умовах, навіть тих, які представляються несумісними з життям.

Тривалий час дослідники біосфери навіть не підозрювали, наскільки різноманітною і масштабною є діяльність мікроорганізмів у формуванні та підтримці стабільності всієї планетарної системи. Сьогодні добре відомо, що мікроби каталізують унікальні і найважливіші реакції живого світу. Вони розщеплюють мертву органічну біомасу; здійснюють фотосинтез; беруть участь у глобальних циклах основних елементів; мінералізують мікро- і макроелементи, необхідні рослинам і тваринам; каталізують процеси утворення і трансформації природних мінералів; беруть активну участь у формуванні родовищ корисних копалин; в якості симбіонтів підтримують життя рослин, тварин і людини. Роль мікроорганізмів настільки велика, що їх зникнення рівнозначно припиненню життя на нашій планеті.

На жаль, антропоцентризм людської спільноти не відразу дозволив усвідомити особливу роль мікроорганізмів в підтримці життя на Землі в цілому і людини зокрема. Винаходячи все нові методи боротьби з мікрофлорою і змінюючи в результаті техногенної цивілізації природне середовище, людина грубо втручається процеси і механізми, що еволюційно сформувалися і які забезпечують гармонійне, мирне співіснування мікробів зі спільнотами вищих організмів, в тому числі і людством.

Сформована протягом тривалого часу парадигма, що базується на тотальній боротьбі з мікроорганізмами з використанням сильнодіючих протимікробних засобів, глибоко вкоренилася в свідомості людей. Разом з тим, на тлі глобальних несприятливих мікроекологічних змін, що спостерігаються в біосфері, в науковому світі вже давно прийшло розуміння позитивної ролі мікрофлори в підтримці життя на Землі і необхідність переходу від нерівної, явно програшної, боротьби з «незламним» мікробним світом до пошуку оптимальних способів відновлення мирних відносин, визначених еволюцією.

Слід зазначити, що хвороботворний потенціал мікроорганізмів тривалий час сильно перевищувався. Ще задовго до відкриття мікроорганізмів люди активно, хоча і несвідомо, використовували мікробну активність під час отримання різних продуктів харчування (кисломолочних продуктів, сиру, хліба, квашених овочів і фруктів, вина, пива і т.д.), а також в лікувально-профілактичних цілях. Мікробіологія, біотехнологія, генетична і метаболічна інженерія, які стрімко розвиваються в останні десятиліття, пропонують безліч способів отримання різноманітних продуктів мікробного синтезу (амінокислот, ферментів, вітамінів, антибіотиків, білків, полісахаридів, біодеструкторів шкідливих речовин, антиоксидантів, спиртів, ацетону, гормонів, інтерферонів та ін. ), широко використовуваних в різних областях медицини і промисловості.

Зростання в навколишньому середовищі спектру хвороботворних мікробів – це закономірна захисна відповідь мікробного світу на пряму або опосередковану агресивну активність людства. Сьогодні прийшов час визнати, що неадекватне ставлення до мікрофлори призводить до глобальних мікроекологічних порушень у зовнішньому середовищі, підвищення концентрації в біосфері і широкого поширення потенційно патогенної мікрофлори, збільшення її хвороботворних властивостей і резистентності до засобів медикаментозної терапії, особливо антибіотиків.

Людина як біологічний вид виникла в біосфері, колонізованій мікроорганізмами, які з’явилися на кілька мільярдів років раніше Homo sapiens. В процесі спільної еволюції симбіотичні мікроорганізми заселили слизові оболонки і шкірні покриви людини, що згодом призвело до формування унікального додаткового органу людини, який порівняно недавно отримав назву «мікробіом».

Мікробіом тісно асоційований з імунною системою, забезпечує захист організму від несприятливих впливів зовнішнього середовища, активно бере участь в регуляції численних метаболічних процесів і функціонуванні інших органів і систем, управляє істотною частиною травлення. На кожну клітину людського тіла припадає 10-100 мікробних клітин, а на кожен ген – не менше 100 генів мікробного походження.

Виявилося, що в організмі людини практично відсутні органи і тканини, позбавлені прямого або непрямого впливу мікроорганізмів. Нещодавнє відкриття мікробіому плаценти, легенів і крові стало кульмінацією в розумінні ступеня участі симбіотичної мікробіоти в життєдіяльності організму людини протягом усього її життя.

Унікальність мікробіома полягає в суворій індивідуальності для кожної людини. Передбачається, що в майбутньому це може дозволити проводити ідентифікацію особи за послідовністю ДНК мікробіоти подібно на зняття відбитків пальців. Можна очікувати, що розшифровка міжіндивідуальних мікробіомних варіацій різних ділянок тіла та ідентифікація змін мікробіому людини в момент початку або розвитку різних захворювань відіграють важливу роль в розробці персоніфікованої медицини, пов’язаної з мікробіотою.

Фізіологічна значимість мікробіому людини не обмежується внутрішнім середовищем макроорганізму-симбіонта, він ще грає роль своєрідного посередника між біосферою в цілому і людиною, як її частиною.
Вивчення мікробіому дозволило значно змінити традиційні погляди на причинні фактори багатьох захворювань людини. Особи зі змінами в складі і функціональній активності мікробіому характеризуються більшою вразливістю до розвитку хвороб, причому не тільки інфекційного, але і соматичного характеру. Як показали результати численних досліджень, діабет, ожиріння, нейропсихологічні розлади, алергія, аутоімунна і серцево-судинна патологія, виразкова хвороба, гастрит, гепатит, рак і багато інших хвороб мають зв’язок зі станом мікробіому.

Процес формування мікробіому починається задовго до народження дитини. У цьому процесі задіяні численні механізми, пов’язані зі здоров’ям матері, особливо станом її мікробної системи, умовами протікання пологів, формою вигодовування дитини, а також впливом навколишнього середовища. У міру дорослішання і старіння організму спостерігаються помітні зміни складу мікробіому, які стають найбільш виразними в похилому і старечому віці. Фізіологічні зміни, які відбуваються в тілі людини з віком, в першу чергу виражаються в зниженні біологічних функцій і здатності пристосовуватися до стресових впливів. Всі ці вікові процеси протікають на тлі серйозних змін в складі і функціональній активності мікробіому. Людина в пізньому віці характеризується більшою схильністю до хвороб, багато з яких пов’язані зі зниженням ефективності мікробіому в літньому віці. Тому підтримка фізіологічного стану мікробіому на всіх етапах життя людини, починаючи з внутрішньоутробного розвитку плода і до глибокої старості, має величезне значення для поліпшення здоров’я населення всіх вікових категорій.

Лавина наукових досліджень, результати яких переконливо доводять виключно важливу роль мікробіому людини в підтримці її здоров’я, свідчать про необхідність активізації робіт в області створення широкого асортименту засобів оздоровлення мікробіому і розробки методів їх ефективного клінічного застосування. Сучасний рівень знань в цій області свідчить про те, що перспективи мікробіомної терапії, за умови раціонального використання цього методу, дуже великі. Не останнє місце у вирішенні цієї проблеми повинні зайняти препарати і продукти пробіотичної дії, механізми впливу яких інтенсивно вивчаються.

Прогнозується, що в недалекому майбутньому натуральні засоби оздоровлення мікробіому в значній мірі потіснять на ринку традиційні і небезпечні для організму сильнодіючі ліки, особливо ті з них, які застосовуються з профілактичною метою. Уже в даний час широко обговорюються можливості застосування пробіотиків замість окремих груп лікарських препаратів, не позбавлених серйозних побічних ефектів.

Таким чином, істинним “господарем” біосфери є не людська спільнота, а унікальний світ мікроорганізмів, який за своєю біомасою, різноманітністю видів, життєстійкості, повсюдності незрівнянно перевершує всіх інших представників живого світу і, крім того, формуючи з ними специфічні симбіотичні системи, є їх невід’ємною частиною, а також вселяє життя в абіотичні системи в результаті їх активної колонізації. Багатовікова боротьба людства з мікроорганізмами, переможцем в якій опинився мікробний світ, переконливо це продемонструвала. Сьогодні стало цілком очевидним, що людство має відмовитися від утопічної агресивної ідеї знищити мікроорганізми, але направити максимальні інтелектуальні можливості на пошук методів пристосування до мирного взаємно корисного співіснування з мікробною ланкою біосфери. Науковий прогрес сучасної цивілізації вже досяг того рівня, який дозволяє здійснити реальні кроки в цьому напрямку, що сприятиме істотному оздоровленню як навколишнього середовища, так і населення.