Несколько дней назад я сопровождал двух охотников на хадза к ряду просачиваний или источников, где они устроили охотничьи заросли из высокой травы, чтобы устраивать засады на измученных жаждой животных. В Танзании поздний засушливый сезон, и истощающиеся источники воды вынуждают животных, рассеянных в других местах, собираться вместе, и если вы охотник-собиратель, это хорошо. За неделю до этого охотник убил зебру с одного из этих жалюзи стрелой с отравленным наконечником (неожиданная добыча в размере > 400-500 фунтов белка и жира, которые были бы съедены менее чем за 72 часа!). На обратном пути в лагерь мы наткнулись на другого Хадзу, который за несколько мгновений до этого убил взрослую импалу. После того, как я помог поднять умершего на низко нависшее дерево – подвесить за голову для перевязки в полевых условиях, – я стал свидетелем того, что до этого момента я не в полной мере осознавал значение совместной эволюции человека и наших микробов и ее потенциально глубоких последствий для нашего здоровья в так называемом современном мире.
Я приехал в Танзанию в рамках сотрудничества исследователей из США, Канады и Танзании, чтобы попытаться понять, как может выглядеть микробиом кишечника в группе, которая все еще охотится и добывает 95-100% своей пищи, и, что более интересно, насколько выраженные сезонные изменения в ресурсах – между влажным и сухим сезонами – могут повлиять на композиционные и функциональные изменения в микробиоте. Один насущный вопрос в исследованиях микробиома – по крайней мере, то, что общественность и многие чиновники общественного здравоохранения хотят знать (не говоря уже о производителях продуктов питания и крупных фармацевтических компаниях) – существует ли оптимальный состав кишечных микробов, к которому мы должны стремиться, и в каком возрасте, и какая диета и образ жизни позволят нам обрести этот микробный источник здоровья. Это, конечно, сложный вопрос.
Хадза могут дать некоторое интересное представление об этом вопросе, поскольку они обитают в той части Африки, которая предположительно дала начало нашему роду (Homo) и нашим более отдаленным предкам, обнимавшим деревья. Хадза по-прежнему охотятся и добывают многих животных и растения, на которых полагались наши предки, растут на той же почве, пьют ту же воду и ведут более или менее сезонный образ жизни охотников-собирателей, который доминировал на протяжении последних двух с лишним миллионов лет эволюции человека. Хотя важно понять, как жили люди после того, как они покинули Африку и заселили другие части планеты за последние ~ 60 000 лет, огромные промежутки времени, которые наш вид провел в Африке, эволюционируя в направлении формирования львиной доли нашей нынешней физиологии (и текущего адаптивного иммунитета), потенциально более интересны, когда дело доходит до понимания взаимоотношений человека и микробов – как хороших, так и плохих.
Важно отметить, что хадза не выращивают домашний скот или какую-либо растительную пищу и имеют ограниченный доступ к современным лекарствам, таким как антибиотики (по крайней мере, к более отдаленным лагерям хадза, которые мы изучаем). Хотя некоторые могут возразить, что Хадза не является идеальным аналогом того, что было когда-то, это зависит от вопросов, которые вы задаете. Для наших целей изучалось, как люди приобретают микробы с рождения на протяжении всей жизни (от других людей и от более крупного метасообщества микробов в природе) в группе, где все дети все еще рождаются естественным путем (без кесарева сечения), находятся на грудном вскармливании в среднем более 2 лет, где дети все еще спят со своими матерями спустя годы после отлучения от груди, не принимают антибиотиков, не пьют воду, обработанную хлором и фтором, где несколько поколений живут вместе (не разделяя пожилых людей в дома престарелых ), не употребляют обработанные пищевые продукты, а новорожденные и старшие в обществе по-прежнему покрыты природным покровом из всего, что дает жизнь на свежем воздухе 24/7 и тесное взаимодействие со 100 видами растений и животных.
Возвращаемся к Импале.
Прежде чем двое мужчин Хадза, с которыми я был рядом, приступили к работе, чтобы помочь освежевать и выпотрошить импалу, я быстро взял мазки с рук каждого из них (и через 1 час, через 3 часа и так далее), чтобы оценить, как меняется микробиота кожи (ладоней) в течение дня / недели типичной хадзы (на данный момент мы взяли образцы рук [и кала] более чем 150 мужчин, женщин и детей хадза). Медленно и методично расчленяя животное, они осторожно поместили желудок и его еще дымящееся содержимое на мясистую сторону недавно снятой шкуры. В отдельном месте они сложили жировые внутренние органы (которые, кстати, разрешается есть только мужчинам). После того, как животное было более или менее обработано, я был поражен, увидев, что все трое мужчин взяли по горсти частично переваренного растительного сырья из недавно удаленного желудка, чтобы смыть обильное количество крови, которая теперь покрывала их руки и руки формана. За этим последовала заключительная “чистка” сухой травой для пущей убедительности.
Дезинфицирующее средство для рук Hadza - содержимое желудка от Impala.
Хотя я был очарован кишащим микробами содержимым желудка, которое использовалось в качестве средства для мытья рук - предположительно, для переноса необычайного разнообразия микробов из кишечника импалы в руки Хадзы, – я не был готов к тому, что они сделали дальше. После того, как они вычистили – вручную – содержимое желудка (“почистили” - это мягко сказано), они нарезали кусочки желудка на небольшие кусочки и съели их в стиле суши. Я имею в виду, что они в любом случае не готовили ее и не пытались убить или устранить микробы из кишечника импалы. И если этого беспрецедентного переноса микробов с кожи, крови и желудка другого млекопитающего было недостаточно, они обратили свое внимание на толстую кишку импалы.
После удаления гранул какашек (образцы которых мы также собираем), они бросили толстую кишку в наспех разведенный костер. Тем не менее, оно оставалось на огне в лучшем случае минуту и явно недостаточно долго, чтобы покончить со зверинцем невидимых микробов, цепляющихся за внутреннюю стенку толстой кишки. Они разрезали толстую кишку на куски и ели более или менее сырой. Что касается меня, то я любезно отклонила предложения попробовать либо сырой желудок, либо частично приготовленную толстую кишку, но съела несколько вкусных ребрышек импала, которые я тщательно прокрутила на палочке над огнем до состояния "хорошо прожарено" без микробов.
Хадза объяснили, что это то, что они всегда делают (хотя я подозреваю, что поедание внутренностей в стиле суши - это не обязательный ритуал уничтожения). Но ....). Будь то импала, Дик-Дик, зебра, кустарниковая свинья, куду или любое другое из множества млекопитающих, на которых они охотятся и которых едят, слияние с микробами умершего любыми способами является обычным делом – то же самое касается более чем 700 видов птиц, на которых они охотятся (за вычетом обильного количества содержимого желудка для дезинфицирующего средства для рук!). Хотя перенос микробов был менее очевиден, чем на “месте убийства”, он продолжался и в лагере, когда женщины, дети и другие мужчины прикасались к только что доставленному сырому мясу, внутренним органам и коже. Передача продолжалась, пока охотники занимались (прикасались) к другим членам лагеря.
Захватывающий дух обмен (горизонтальный перенос) микробов между хадза и окружающей средой более или менее соответствует тому, как это происходило на протяжении веков, пока люди не начали отгородиваться от мира микробов с помощью многих аспектов глобализации. Вместо того, чтобы думать о себе как об изолированных островках микробов, Хадза учат нас, что о нас лучше думать как об архипелаге островов, когда-то плавно соединенных друг с другом и с большим метасообществом микробов посредством микробиологической магистрали, которая проходит через кишечник и кожу / перья каждого животного и источника воды в ландшафте (для тех из вас, кто не отстает от домашнего задания, это Макроэкология 101). То же самое можно сказать о растениях и их необычайном разнообразии микробов над (филлосферой) и под землей (ризосферой), с которыми хадза, а когда-то и все люди, взаимодействовали почти непрерывно.
Гигиеническая гипотеза – или гипотеза старых друзей, если хотите, – утверждает, что очень многие заболевания (особенно аутоиммунные) являются результатом разрыва с миром природы и его мириадами микроскопических организмов. Микробы и другие крошечные организмы, которые когда-то научили нашу иммунную систему отличать друга от врага и даже себя. Наши дети больше не рождаются в грязи, богатой микробами, а в сверхстерильных помещениях, где даже воздух очищается механическими системами. Кроме того, все большее число наших детей рождается через разрез, а не через богатые микробами родовые пути, и процент тех, кто все еще потребляет богатое микробами материнское молоко в возрасте 2 или даже 1 года, может исчисляться маленькими однозначными цифрами в зависимости от того, где вы живете и вашего жизненного пути. Наши дети – большинство из них, да и взрослые, если уж на то пошло, - не взаимодействуют с обширными микробными сетями, которые когда-то были у хадза и наших предков. Для нас микробиологическая магистраль, которая когда-то соединяла всех людей с большим метасообществом микробов, теперь заканчивается тупиком у закрытых окон в доме в конце улицы, где во дворе очень мало видов растений и совсем мало животных – за исключением пары собак – и на каждом шагу влажные салфетки и что-нибудь противомикробное.
Все образцы замораживаются в полевых условиях в жидком азоте.
Никто не спорит с тем, что наш современный образ жизни и чудеса современной гигиены, санитарии и медицины спасли огромное количество жизней за предыдущие поколения - особенно среди самых молодых в наших рядах, которые особенно уязвимы к диарее и респираторным заболеваниям (которые все еще являются проблемой в условиях плотного проживания людей во многих развивающихся странах). Но поскольку мы превозносим триумф современной продолжительности жизни над более жестокой жизнью былых времен, нам нужно помнить, что нашей точкой отсчета являются грязь и мор перенаселенных городов последних тысячелетий или около того, а не кочевой образ жизни, который доминировал на 99% эволюции человека / гоминин до того, как мы вспахали землю и прижали избранных животных. Да, ~ 20% детей Хадза умирают молодыми, но те, кто доживает до зрелого возраста, имеют хорошие шансы дожить до 60, 70 и 80 лет. Предполагать, что мы не можем узнать о самих основах мутуализма между людьми и микробами, комменсализма, вертикальной / горизонтальной передачи и микробной преемственности в обществе, не обремененном препятствиями так называемой современной жизни из-за уровня детской смертности, который по современным медицинским стандартам считается экстремальным, - значит выплескивать ребенка вместе с водой из ванны. Хадза и очень ограниченное количество групп, подобных им, быстро исчезают - и этот потенциальный микробный Ноев ковчег скоро будет потерян.
То, что мы могли бы узнать из непосредственного участия хадза в микробиологической супермагистрали мира природы, становится еще интереснее, если учесть серию экспериментов, недавно опубликованных в престижном журнале Science. В ходе серии элегантных экспериментов исследователи взяли образцы помета у нескольких пар близнецов, страдающих ожирением, и ввели их мышам без микробов. Другими словами, один из близнецов был худощавым, в то время как другой немного коренастым. Как и в предыдущих экспериментах, пересадка какашек от тучных близнецов привела к ожирению мышей-реципиентов, а какашки от худых близнецов привели к появлению тощих мышей, демонстрируя, что фенотип хозяина (тучный или тощий) является трансмиссивным. Я, по общему признанию, только что проглядел очень подробное исследование с множеством интересных движущихся частей – если у вас есть доступ к этому журналу, я бы настоятельно рекомендовал прочитать статью полностью. Тем не менее, один аспект исследования заслуживает дополнительного внимания, а также является частью многогранного исследования, которое привлекло наибольшее внимание средств массовой информации.
После того, как взяли мышей без микробов и привили им микробиоту худых или коренастых близнецов – и, таким образом, сделали зараженных мышей толстыми или тощими, – они поместили худых и толстых мышей вместе в одну клетку и кормили их одним и тем же рационом. Поскольку мыши копрофагичны, то есть они едят какашки, исследователям было любопытно посмотреть, что произошло. Во время совместного содержания худых и тучных мышей исследователи собирали образцы фекалий (тщательно разделяя, какие гранулы от какой мыши) каждый день более или менее в течение нескольких недель. Они также следили за составом тела.
Примечательно, что анализ свежих гранул мышиного помета показал, что несколько видов бактерий от худых мышей успешно проникли в кишечник тучных мышей, но не наоборот (помните, мыши ели какашки друг друга и, следовательно, микробы друг друга). Другими словами, микробиота кишечника тучных мышей изменилась, чтобы быть более похожей на мышей худощавого типа - однако, как упоминалось, микробиота мышей худощавого типа оставалась стабильной и не поглощала никаких бактерий мышей с ожирением, несмотря на то, что они ели какашки жирных мышей. Кроме того, инвазия видов от худых мышей к тучным мышам существенно остановила дальнейшее увеличение веса у мышей с ожирением. Интересно, что диета была с низким содержанием жиров, высоким содержанием растительных полисахаридов и питалась ad libitum (все, что вы можете съесть).
Используя потрясающее аналитическое искусство, исследователи смогли точно отследить, какие виды успешно проникли в кишечник тучных мышей, съев экскременты худых мышей. Из нескольких видов, которые проникали в кишечник тучных мышей от худых товарищей по клетке, Bacteroides spp. из типа Bacteroidetes, были в значительной степени ответственны за защиту от повышенного ожирения у тучных мышей.
Поскольку оказалось, что различные Bacteroides spp. поскольку они не только успешно захватили организм, но и придали ему некоторую худобу, исследователи приготовили коктейль из нескольких видов Bacteroides spp. и нескольких других (всего 39 видов) и повторили эксперимент заново. На этот раз они поместили тучных мышей в клетку – сделали тучных из микробиоты chunky twins – и поместили их в когорту с мышами, изначально лишенными микробов, которые получали только коктейль из 39 видов. На этот раз тощие мышиные экскременты 39 определенных видов не смогли защитить мышей с ожирением от увеличения массы тела. Этот эксперимент продемонстрировал, что не один штамм или несколько штаммов вызывают меньшее ожирение и большую худобу у мышей с ожирением, а более сложные взаимодействия лежат в основе защиты от ожирения.
В одном из последних экспериментов они привили мышам полную микробиоту от худощавого или страдающего ожирением человеческого близнеца и поместили их в ту же клетку – так же, как и раньше. Однако на этот раз они изменили рацион на диету с высоким содержанием насыщенных жиров, низким содержанием фруктов и овощей, то есть с низким содержанием клетчатки. Как и в предыдущем эксперименте, мыши поедали экскременты друг друга, но на этот раз бактерии худых мышей не смогли успешно проникнуть в кишечник мышей с ожирением. Это наводит на мысль, что лежащий в основе механизм защиты от ожирения в данном конкретном эксперименте более сложный, возможно, в нем участвует гораздо больше членов сообщества, чем всего лишь горстка видов, зависящих от рациона.
В контексте экспериментов, обсуждаемых в статье Science, я не могу не думать, что мы, “современные люди”, живущие своей безупречно чистой жизнью – зацикленные на каждом кусочке пищи, который мы едим, – возможно, о, совсем немного страдаем от объезда или полноценного съезда с микробной супертрассы, которая когда-то доминировала на большей части нашей эволюционной истории. Хотя хадза и, предположительно, наши предки не употребляли фекалии друг друга напрямую или животных в ландшафте преднамеренным образом на регулярной основе, очевидно, что наши предки-охотники-собиратели были более тесно вовлечены в общее микробное метакоммуникативное сообщество окружающей среды, в которой они обитали, чем мы в бетонных джунглях, которые мы называем домом.
Мучительно думать, что, будучи частью этой микробной сети, наши предки каким-то образом не получали пользы от почти ежедневного отбора проб и обмена микробами с такими разнообразными животными, как зебра, импала, птицы или даже плотоядные животные, такие как львы (которых, кстати, едят хадза), или от головокружительного количества растений, прорастающих из почвы, изобилующей бактериями (и их генами), которые стоит отобрать и, возможно, использовать для нашей взаимной выгоды. Это не только правдоподобно, но и весьма вероятно.