Не один дома. Естественная история нашего жилища от бактерий до многоножек, тараканов и пауков - Роб Данн

Конечно, то, что справедливо для млекопитающих и золотарника, может не работать в мире микробов. Самый красивый способ проверить правило Элтона применительно к микроорганизмам — это создать микробные сообщества, различающиеся по числу входящих в них видов. Такое разнообразие отражало бы естественные различия в составе микробного сообщества на коже у разных людей или на разных поверхностях в доме. Затем потребовалось бы внести в такие сообщества какой-нибудь чужеродный вид, чтобы узнать, будет ли он менее эффективно проникать в более разнообразные сообщества и существовать в них. При жизни Элтона, умершего в 1991 г., никто не провел подобного исследования. Но мы можем перенестись поближе к нашим дням и рассмотреть недавние исследования. Несколько лет назад в Голландии группа ученых во главе с экологом Яном Дирком ван Элсасом осуществила подобную работу. За время, прошедшее с 1960-х гг., этические стандарты в науке сильно изменились, поэтому ученые проделывали все это не на коже новорожденных, а в чашках Петри.

Элсас и его сотрудники наполняли емкости обеззараженной почвой с питательной средой для бактерий, а затем засевали их одинаковым количеством клеток с разным числом штаммов. Все штаммы бактерий были выделены из луговых почв в Нидерландах[307]. В одном образце было использовано 5, в другом — 20, в следующем — 100 различных штаммов. В последнем образце исследователи использовали необработанную почву с ее диким, свирепым биоразнообразием, насчитывающим многие тысячи видов. В контрольных чашках Петри бактерий не было вообще — только питательная среда. Затем ван Элсас и его коллеги внесли в каждое из сообществ непатогенный штамм Escherichia coli (то есть печально известной кишечной палочки) и наблюдали за происходящим в течение 60 дней. Как и 80/81, E. coli была инвазивным видом. Исследователи предполагали, что чем разнообразнее микробное сообщество, тем сложнее будет для E. coli проникнуть в него и обосноваться там. Предстояла бы конкуренция за пространство, за ключевые ресурсы и даже за ресурсы, производимые самими бактериями. Кроме того, чем разнообразнее сообщество, тем больше вероятность, что некоторые бактериальные штаммы смогут произвести антибиотики, которые убьют любого незваного гостя, не дав ему ни единого шанса. Ниши в таком сообществе должны быть либо полностью заняты другими микробами, либо защищены с помощью токсинов.

Когда ван Элсас и его сотрудники выращивали кишечную палочку в отсутствие других видов, она процветала, как оно и бывает на стерилизованной поверхности у вас дома, куда потом попадает пригодная для бактерий пища, будь то крошки печенья, отшелушенные кожные чешуйки или что-нибудь еще. В течение всех 60 дней эксперимента численность E. coli в контроле оставалась на стабильно высоком уровне. Но, когда исследователи поместили кишечную палочку в среду, где уже жили и размножались пять других штаммов, ее численность увеличивалась медленнее, а вскоре E. coli вообще исчезла. Еще быстрее она исчезала из сообществ, где были 20 и 100 конкурирующих штаммов. Наконец, в образце с настоящей почвой со всем ее микробным разнообразием, они не смогли обнаружить даже следов E. coli. Итак, чем разнообразнее бактериальное сообщество, тем сложнее для кишечной палочки проникнуть в него. Среди прочего ван Элсас сумел показать: это происходит из-за того, что в более разнообразных сообществах многочисленные штаммы используют различные виды ресурсов эффективнее, чем немногие виды в бедных сообществах[308]. В первом случае кишечной палочке достается совсем мало пищи. Еще очевиднее этот эффект проявился в другом эксперименте, в котором им удалось создать условия, еще больше напоминающие то, что реально происходит в почве. Они создали сообщества, в которых присутствовали не только тысячи видов почвенных микробов, но и вирусы, убивающие бактерий.

Если логически экстраполировать результаты, полученные ван Элсасом, на условия, существующие в организме человека или в его жилище, то можно предположить: чем менее разнообразна бактериальная среда и чем более стерильны поверхности, тем больше шансов на успех у патогенных микробов (тем меньше у них конкурентов). Надо сделать оговорку, что это касается тех случаев, когда для микробов есть пища (а она есть всегда) и дом не полностью безжизнен (таких домов не бывает). Какая радикальная идея! Подход Шайнфилда и Айхенвальда можно распространить на весь окружающий нас мир. Мы могли бы предотвращать инвазии патогенных видов, способствуя биоразнообразию на коже человека и в наших домах. Это относится не только к микробам, но, конечно, и к членистоногим — поддерживая высокое разнообразие пауков, паразитических ос или многоножек в вашем доме, вы защищаете его от вредных видов, таких как прусаки или блохи. Еще одной выгодой, которую мы получим от более широкого контакта с биологическим разнообразием, станет улучшение работы нашего иммунитета (в соответствии с «гипотезой биоразнообразия»). В этом заключалось практическое применение экологических идей Чарльза Элтона.

НО ЕСЛИ «ЭЛТОНОВСКИЙ» экологический подход, реализованный Шайнфелдом и Айхенвальдом, работает так хорошо и успешно использовался не только в клиниках, но и в домашних условиях, разве не удивительно, что вы с ним незнакомы? Вы можете недоумевать, что не слышали раньше о «засевании» организмов новорожденных и домов микробами. Все дело в том, что за последние полвека современная медицина решила пойти другим путем.

Сначала, на волне первого успеха, идея Шайнфелда и Айхенвальда приобрела большую популярность. За ней видели будущее! Позднее, однако, все закончилось крахом. Однажды по случайности «хороший» штамм 502А попал в кровь новорожденного через иглу шприца. Любая бактерия, попавшая в кровяное русло, вызывает заражение; в таких случаях деление бактерий на хорошие и плохие не имеет значения. Кроме того, изредка (один эпизод на 100) инокуляции «хорошего» стафилококка приводили к кожным инфекциям. Хотя их удавалось излечить с помощью антибиотиков, факт остается фактом. Вопрос был не в том, насколько проблемны эти случаи, а в том, не оказывалось ли лечение хуже болезни. Нет, это было не так.

Довольно скоро Айхенвальд понял, что их с Шайнфелдом подход — не единственный из возможных. Можно вводить полезные штаммы, которые будут мешать патогенам селиться в организме. Можно также воссоздать природное состояние организма и способствовать его заселению теми многочисленными видами микробов, которые, вероятнее всего, покрывали тело наших предков (исключая, конечно, болезнетворные виды). А еще можно, «используя радикальные меры», уничтожать стафилококк (или другой патоген) при обнаружении инфекции. Выбор был между культивированием, воссозданием «природного состояния» и истреблением. Как отмечал Айхенвальд, третий подход был чреват проблемами двоякого рода. Патогенные микробы рано или поздно вырабатывают устойчивость к любым радикальным мерам. Кроме того, всякая попытка уничтожения патогена ведет к умерщвлению всех бактерий, и полезных и вредных, причем в этом случае создаются благоприятные условия для повторной инвазии[309]. Это ситуация, в которой мы нередко оказываемся, пытаясь решить, как нам быть с окружающими нас живыми существами.