Коеволюція людини та бактерій

Коеволюція людини та бактерій
Helicobacter pylori — збудник виразки та раку шлунка. Тим не менш, бактерія допомагає знижувати кислотність шлунку, запобігати печії та раку стравоходу, захищати нас від алергії та астми.

Протягом всієї історії людство боролось з різними захворюваннями, зокрема, бактеріологічними. Існують документальні свідоцтва про те, що декілька тисяч років тому багато із тих хвороб, які ми знаємо сьогодні, вже були з нами. Звідки ж взялись ці патогени?

Існують дві гіпотези: перша — що людство в ході свого поширення по планеті стикалось з бактеріями, які, наприклад, заражали тварин, характерних для тієї чи іншої зони; потім ці хвороби, властиві тваринам, якимось чином передавались людям. Друга — що деякі збудники бактеріальних хвороб просто притаманні нам як виду, і, можливо, ситуація якраз протилежна: домашні тварини або ті тварини, які з нами спілкуються найбільш тісно, від нас ці захворювання і «підхопили».

По суті, це два абсолютно різні сценарії. Розвиток геноміки — науки та технології, яка дозволяє визначати повні геномні послідовності різноманітних живих істот, включаючи бактерії, — дозволив дати відповіді на такого роду питання, і результат виявився доволі несподіваним. Зрозуміти що відбулось можна уявивши як протікало розселення людей по планеті.

Людина як вид виникла в східній Африці. Згодом відносно невеликі частини вихідної популяції залишали «колиску людства» та відправлялись в Європу, Малу Азію, Азію, потім в Америку, Австралію і т.д. Такий сценарій підтверджується зокрема аналізом геномів сучасних людей. Як з’ясувалось, найбільш різноманітні з генетичної точки зору популяції людей знаходяться як раз в тому місці, де й виник наш вид, а саме у східній Африці. Там знаходиться 95-98% всього генетичного різноманіття людини як виду Homo sapiens. І чим більше ми віддаляємось від цієї «колиски», тим менш різноманітними стають люди. Це пов’язано з тим, що чим далі від вихідного місця, тим менша кількість людей здатна зробити ще один крок.

Це можна побачити на рівні так званих генетичних поліморфізмів. Кожна людина відрізняється від іншої невеликими та відносно незначними ділянками ДНК, які можна каталогізувати — існують спеціальні місця, так звані сніпи або поліморфізми, які особливо характерні для нас, — і побудова такого роду карт поліморфізмів показує, зокрема, як людство поширювалось по планеті протягом останніх 40-50 тисяч років.

Таким чином, ми маємо певні уявлення про історичне виникнення генетичного різноманіття людей. Тепер перед нами вималювалась більш-менш цілісна картина того, як протікав цей грандіозний вихід з Африки, куди направлялись ті чи інші групи людей і де вони зараз опинились. Паралельно з’явилась технічна можливість та інтерес з’ясувати, що в цей час відбувалось з мікробами, які нас населяють.

Як відомо, нас населяє маса мікроорганізмів. Більшість з них — вкрай корисні, в той час як деякі — навпаки шкідливі. Останні цікавлять нас набагато більше, хоча це й не обов’язково правильно. Зокрема, починаючи приблизно з 2005 року, був проведений аналіз трьох важливих в медичному сенсі бактерій, які заражають популяцію людей: Mycobacterium tuberculosis — туберкульозна паличка, яка викликає туберкульоз, Mycobacterium leprae — бактерія, яка викликає проказу, та Helicobacter pylori — бактерія, яка живе у шлунках приблизно третини всіх людей та у багатьох викликає виразку та інколи рак шлунку.

Так само, як можна дивитись на поліморфізм, або зміни, характерні для якихось груп людей, можна дивитись і на зміни в бактеріях, які знаходяться в цих людях. Тут ми можемо очікувати різні сценарії. У нас є можливість визначити геномні послідовності різних ізолятів бактерій, зібраних у різних груп людей, а потім побудувати або спробувати побудувати карту, або філогенію того, як саме виникла існуюча різноманітність цих бактерій.

Виявляється, що різноманітність бактерій ніяким чином не накладається і не відображає різноманітність нині живучих людей. Фактично, це означає, що бактерії еволюціонують в нас (ми для них являємось просто певним субстратом) не в зв’язку з нашою власною еволюцією.

Можна, наприклад, уявити, що вже після того як людство в значній мірі поширилось по Землі та винайшло одомашнення тварин, ми могли, приміром, підхопити від корів туберкульозну паличку і захворіти. Багато істориків вважає саме так, пояснюючи це тим, що скупченість та зміни в способі життя, які виникли після доместикації тварин, призвели, зокрема, до поширення туберкульозу, який ми підхопили від великої рогатої худоби.

Але як показують дослідження (принаймні на тих трьох збудниках, про які розповідалось вище), карта світового генетичного різноманіття бактеріальних патогенів на диво точно співпадає з різноманіттям людей. Таким чином, ті люди, які жили у східній Африці, в тій «колисці», з якої вийшло людство, вже були заражені туберкульозом, вони вже являлись носіями прокази і в них вже був Helicobacter pylori. Потім люди розійшлись по Землі, разом з цими бактеріями, якими, до речі, не особливо обмінювались між собою. Бактерії еволюціонували, люди еволюціонували і в результаті ми отримали таку карту.

Якщо це так, це означає що принаймні ці три патогени виникли відносно недавно — кожен з них являє собою окремий вид, який різко відрізняється від будь-яких інших бактерій, але виходить, що вони з’явились разом з нами, вони дуже молоді в біологічному сенсі, це бактерії нам притаманні — вони живуть лише в нас.

А, наприклад, той факт, що корови хворіють на туберкульоз (дуже важливе в економічному сенсі захворювання) зумовлений не тим, що в них живе туберкульозна паличка, а тим, що ми їх нею заразили. Як у Кіплінга — і корова була дикою, і все було диким... Так ось коли корови були дикими, вони туберкульозом не хворіли. А хворіти почали лише після того, як людина їх одомашнила і заразила.

На сьогодні прикладами такої коеволюції мікробів та людей являються саме ці три патогени: збудник виразки Helicobacter pylori, збудник туберкульозу Mycobacterium tuberculosis та Mycobacterium leprae, яка викликає проказу. Але так як на нас і в нас живе величезна кількість бактерій і більшість з них корисні, більше того, з’являється все більше даних про те, що багато з них визначають нас більше, ніж нам би цього хотілось (наприклад, багато людей, які мають зайву вагу, швидше за все мають її не тому, що дуже багато їдять, а тому що ті бактерії, які в них живуть, не дуже добре засвоюють ту їжу, якою ці люди харчуються), виникає новий напрям — антропологічна мікробіологія.

Ті мікроби, які в нас живуть, називаються мікробіомом — це величезна кількість найрізноманітніших живих істот. Вони дійсно живі і нічим не гірші за нас — вони просто живуть на нас. Нові методи дозволяють вивчати ці мікробіоми, визначати послідовності всіх бактерій, які специфічні для того чи іншого місця проживання людини: слизові, шкіра, кишечник і т. д. Найближчим часом з'являтиметься все більше і більше робіт, в яких буде досліджуватись мінливість цього мікробіому у зв'язку з різноманітністю людей і будуть робитись спроби якимось чином корелювати різноманітність людей, їх історію, з тими мікробами, які на них живуть.

За матеріалами лекції Костянтина Северінова

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.
Читайте також

Про екологічну культуру, безкоштовну природу і міські екосистемні ініціативи.

X

Вхід

Завантажую...