До 1880-х годов люди считали, что они заражаются болезнями от ядовитого воздуха в домах, канализации или часто посещаемых местах. К счастью, немецкий ученый Роберт Кох представил «микробную» теорию и сопоставил бактерии определенным болезням, таким как холера. С тех пор мы узнали, что не все бактерии вредны. По мере того как новые технологии становятся более доступными, ученые находят микробы повсюду: на нашей коже, в нашем кишечнике, на листьях растений, в слюне собаки, даже внутри вашей кофемашины. Микробы, которых мы знаем, являются и хорошими, и плохими – я бы сказал, что большинство из них на самом деле хорошие парни. Бактерии функционируют в нашем пищеварительном тракте, чтобы расщепить пищу и дать нам необходимые витамины. Микроорганизмы в корнях растений защищают их от болезней.
Бактерии также встречаются в океанах, как свободно плавающие, так и обитающие в морских организмах. В том числе и в коралловых рифах, где разнообразные бактерии играют важную роль как в поддержании здоровья кораллов, так и в некоторых болезнях.
То, что коралл болен, можно определить с помощью визуальных признаков, таких как черные полосы, темные пятна и белые высыпания, которые отличаются от типичной однородной ткани коралла. Внутри этой ткани существует несколько тысяч видов бактерий, взаимодействующих с ним. Одно из исследований аспиранта Университета Джорджии Мейта Бучера было основано на изучении стержнеобразных бактерий рода Vibrio, которые иногда вызывают заболевания. Однако не все больные кораллы обладали большим количеством этих бактерий в своей системе. Также были найдены абсолютно здоровые кораллы с микробами Vibrio внутри.
С подобными расхождениями сталкивались и другие учёные, не только Бучер. Из пораженных кораллов извлекали множество бактерий и вирусов, но причастность микроорганизмов к возникновению определённых заболеваний была доказана у ничтожно малого процента. Достаточно быстро стало понятно, что поиск только одной бактерии, которая вызывает специфическое заболевание, не имеет смысла, тем более, что в здоровых и больных полипах всегда очень много бактерий.
Именно это я и собираюсь изучить для своего диплома: разница в наборе бактерий, характерном для здоровых и больных кораллов. Вопросы, на которые я пытаюсь ответить, - это вопросы, аналогичные тем, на которые отвечают исследователи пищевой системы человека: какие микробы присутствуют у здоровых людей, какие микробы присутствуют у больных людей и какие роли играют эти микробы при развитии болезни?
Микробиологи-анатомы обнаружили, что некоторые недуги, такие как синдром раздраженной толстой кишки (СРТК), не вызваны бактериальной инфекцией, а уменьшением количества хороших бактерий в кишечнике. Общий стресс и неправильные диеты также могут изменить микрофлору вашего кишечника и потенциально вызвать СРТК.
Бактерии в вашем рту тоже поддерживают здоровый баланс между различными типами микроорганизмов, которые работают вместе для поддержания здоровья полости рта. Недостаточный уход за зубами и потребление большого количества сахара или фаст-фуда увеличивает ваши шансы на периодонтальные заболевания, потому что вы не удаляете «плохих парней», которые процветают между зубами и под деснами.
Существует большая вероятность того, что кораллы, которые болеют, испытывают изменения в их микрофлоре, подобно тому, как это делают любители быстрого питания: внешние факторы (в случае с человеком – вредные привычки) смещает микробиом в нездоровое состояние. Что, если кораллы заболевают, потому что естественный баланс микробов нарушается определенными экологическими явлениями? Вместо того, чтобы смотреть на наличие или отсутствие потенциально патогенных бактерий, таких как Vibrio, стоит обратить внимание на всё сообщество бактерий, которые живут внутри здоровых и больных кораллов.
Применяя исследование микрофлоры человека к исследованиям заболеваний полипов, Бучером были выявлены три модели связанных с микробиомом заболеваний, которые схожи у людей и кораллов:
1. Болезнь десен может быть изучена путем анализа полного списка бактерий, выявленных у здоровых людей и у больных. Ученые даже обнаружили, что определённая зависимость есть у микробов на здоровых дёснах зараженных людей. Это означает, что периодонтальное заболевание характеризуется постепенной сменой в типах бактерий. Это многообещающий способ изучения болезней кораллов, поскольку в нескольких документах было проведено сравнение всего микробного сообщества между здоровыми, почти здоровыми и больными кораллами, и было установлено, что все три состояния имеют разные микробные сообщества.
2. Наблюдалось, что количество Proteobacteria аномально растёт у людей с нарушениями обмена веществ, воспалением и раком. Этот расцвет Proteobacteria ставит под угрозу способность поддерживать сбалансированную микрофлору кишечника. Попытка описать коралловые бактерии таким образом также многообещающая – существуют наблюдения увеличения числа бактерий Vibrio во Флориде после песчаных бурь в Сахаре. Быстро распространяющийся Vibrio не конкурирует с полезными бактериями и может сделать кораллы более склонными к заболеваниям.
3. У людей с гайморитом могут отсутствовать основные бактерии, которые поддерживают баланс внутри носовой области. Это приводит к тому, что микробное сообщество становится разрозненным, и в результате микробы не могут выполнять свою работу слаженно. Некоторые лаборатории проводили следующее наблюдение: в здоровых кораллах есть большое число бактерий Endozoicomonas, которые почти отсутствуют в больных представителях. Видимо, именно эти микроорганизмы выполняют роль «стража порядка» в полипах.
Пятьдесят процентов мировых кораллов были потеряны за последние 30 лет, а шокирующие 80-90 % рифов Флориды уже опустошены из-за экологических процессов, таких как потепление воды и загрязнение химическими веществами. Чтобы спасти коралловые рифы от дальнейшего уничтожения, биологам необходимо использовать творческий подход в их научных изысканиях. Применяя исследования человеческой микрофлоры и проецируя их на сообщества внутри кораллов, учёные могут спасти от полного вымирания такую невероятно важную для морской жизни экосистему, как коралловые рифы.
