Экосистемы бывают разные. Наша планета – экосистема. Лес, город, озеро – тоже экосистемы, но поменьше. И – как стало принято думать с недавнего времени – экосистемой может быть даже отдельное живое существо. Например, человек. Наш организм имеет около 20 000 генов; а микроорганизмы, живущие в нас и на нас, – в сумме около 20 000 000 генов. Так что мы – лишь крошечная (0,1%) часть собственного биологического разнообразия.
Даже больше – нас тоже можно разбить на несколько экосистем. Например, наши волосы – это целый отдельный мир.
Представьте себе поверхность нашего тела с точки зрения микроба. Это обширное, безбрежное пространство, пересеченное каньонами, пестрящее глубокими кратерами и сюрреалистичными отростками, уходящими куда-то в небесную высь. Время от времени по этому лунному ландшафту проносятся валы (настоящие цунами) разнообразных жидкостей; случаются и резкие перепады температур. Иногда происходят катастрофические столкновения с другими телами из окружающего пространства – бывает, что эти тела даже заселены инопланетными микробными культурами. К счастью, не каждое поколение микробов становиться жертвой разрушительных воздействий – срок жизни микроорганизма составляет от десяти с лишним минут до суток.
Мир нашего тела вмещает разные природные зоны – так же как Земля вмещает тропические леса, тундры, горы и мангровые болота. Одно дело – жизнь на кончиках пальцев, испещренных глубокими параллельными каньонами; совсем другое – во влажных и жарких тропиках подмышек (среднегодовая температура – 36,6⁰С). И вовсе уж третье дело – леса уходящих куда-то в безбрежную высь кератиновых отростков. Причем, леса неизведанные: мы до сих пор не знаем всех тех, кто живет у нас на волосах – в каждом соскобе ученые обнаруживают до 10-15% до сих пор неизвестных им организмов. И мы очень смутно представляем образ жизни, функции и значение всей той живности, что живет на нас (не вспоминая уж о тех, кто живет внутри нас).
Так что нас ждет настоящая экспедиция в гигантский неисследованный лес. Пусть это будет умеренный лес нашей головы. Вполне сравнимая с путешествиями первооткрывателей по амазонским лесам или джунглям Конго.
Итак, представьте себе, что вы ростом раз в десять больше бактерии (это чтобы они не решались на вас напасть) – около 50 μm (одна двадцатая миллиметра). И вы входите в лес, состоящий из огромных чешуйчатых стволов (понадобиться 2-3 человека, чтобы такой ствол обхватить), уходящих куда-то далеко ввысь. Между этими деревьями довольно просторно. Но иногда вам придется продираться через заросли грибов-дерматофитов. Грибы – практически вездесущи. Они могут жить при pH от 2,2 до 9,6. Несмотря на то, что самая предпочтительная для грибов температура – 20-35⁰С, они успешно существуют в горячих источниках и могут переносить даже минусовые температуры. Они питаются практически любыми органическими веществами – включая кератин, из которого состоят наша кожа и волосы, и кожное сало. На человеке обитают две большие группы грибов-дерматофитов: трихофиты («волосяные растения») и эпидермофиты («эпидермные растения», растения верхнего слоя кожи). Питаются они, как уже сказано, кератином – кожными или волосяными чешуйками (как правило – отмершими). Своеобразные «санитары кожи», которые в режиме 24х7 удаляют отходы нашей жизнедеятельности и проводят ежедневный естественный пилинг. Размера грибы-дерматофиты бывают разного – при вашем нынешнем микроскопическом росте некоторые из этих грибов будут вам по щиколотку, а некоторые – выше вашей головы, как небольшие деревья (только без веток и листьев – но зато разноцветные). Обычно грибы, которые живут на нас, безобидные; но при нарушениях «экологического баланса» они могут быть причиной проблем. Например, стригущего лишая – его вызывает трихофитон красный (Trichophyton rubrum), который создает симпатичные, белые и пушистые, колонии с красной подложкой. Если вы забредете в его заросли в нашем путешествии, вы почувствуете себя как в густом кустарнике (будет красиво – белые побеги-«булавы» на темно красных «стволах»). Но дерматофиты могут вызывать не только кожные заболевания – есть, например, подозрение, что вещества, которые эти грибы выделяют, могут провоцировать астму. К счастью, проблемы со здоровьем из-за грибов – явление нечастое: мы обладаем врожденной системой контроля над грибковыми зарослями. Клетки нашей кожи выделяют пептиды, которые обладают как противомикробным, так и противогрибковым действием.
Продолжим нашу экспедицию (она не будет слишком утомительной – при росте в одну двадцатую миллиметра на то, чтобы пройти медленным шагом ото лба до затылка, нам понадобится около полутора-двух часов). Подготовленный путешественник в некоторых зарослях, вероятно, распознает Malassezia restricta: этот грибок живет на головах как минимум у двух третей здоровых людей. Он – безвреден. А возможно, даже полезен – учеными обнаружена корреляция между количеством этого грибка и перхотью: на головах людей, страдающих от перхоти, количество Malassezia restricta значительно меньше, чем у здоровых особей. Но не все малассезии так безобидны. Близкие родственники Malassezia restricta – Malassezia furfur и Malassezia dermatis связаны с себорейным дерматитом. Эти грибы питаются кожным салом. И когда наши железы начинают выделять больше кожного сала, чем необходимо – вредные Malassezia furfur и Malassezia dermatis начинают бесконтрольно размножаться и раздражать кожу. Кожа (в ответ на раздражение) начинает шелушиться – и появляется перхоть.
Живут на нас и самые настоящие животные. Если повезет, мы встретим, например, клещей демодексов (они живут на каждом третьем ребенке и на каждом втором взрослом). Их два вида: Demodex folliculorum живет в фолликулах волос, а Demodex brevis – в сальных железах. При вашем нынешнем росте они будут размером с кабана; но можете их не опасаться: они питаются кератином, гормонами и секрецией сальных желез. Но если вы все-таки побаиваетесь этих крупных животных (а зря; они передвигаются по коже с «головокружительной» скоростью 16 сантиметров в час, тогда как вы спокойным шагом можете преодолеть 30 сантиметров за то же время) – путешествуйте по волосяным джунглям днем. Клещи-демодексы не любят света и являются тварями ночными.
Демодексы совершенно безобидны. Но некоторые другие клещи, живущие на коже, могут вызывать проблемы. Например, чесоточный зудень вызывает чесотку. Правда, на голове он обычно не встречается – он предпочитает кисти рук, промежность или подмышечные впадины.
Можем мы встретить и вымирающие виды, своеобразных динозавров нашего тела. Например, головную вошь. При вашем воображаемом росте в 50 μm вошь будет возвышаться над вами, как девятиэтажный дом. И она питается кровью: только вообразите вампира размером с синего кита! Счастье, что насекомые не могут вырастать крупнее нескольких десятков сантиметров (максимум – это размах крыльев в 65 сантиметров для ископаемой стрекозы-меганевры). Можем мы наткнуться и на блоху. Если она прыгнет – это будет незабываемое зрелище: вам понадобиться часовая прогулка для того, чтобы преодолеть то же расстояние, которое блоха преодолела менее чем за секунду. Представьте существо, длинною с футбольное поле, одним скачком перемахивающее Днепр. Увы, вероятность увидеть этих восхитительных животных близка к нулю. Гигиена убила их всех: шанс встретить в нашем путешествии вошь приблизительно равен шансу встретить тираннозавра по дороге на работу. Хотя, возможно, где-то во Вселенной ещё существует несколько планет, заселенных динозаврами…
Вот кого мы встретим точно – это микробов. Они так же вездесущи на нашем теле, как насекомые на нашей планете. При вашем нынешнем росте они будут самого разного размера – от жука до собаки. Почти обязательно мы наткнемся на золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) – красивые желто-оранжевые шарики размером с кошку копошатся на коже у каждого жителя Земли (и, возможно, даже трутся, мурлыча, о ноги случайных путешественников – таких как вы). Золотистые стафилококки обитают на всей поверхности кожи и на слизистых. В среднем треть всех бактерий, обитающих у нас на голове и четверть обитающих на лобке – это стафилококки. Пока они не проникают внутрь нас – они безвредны. Но если они попадут под кожу – они вызывают раздражения (дерматиты и т. п.), воспаления и нагноения (фолликулит, фурункулы). А попав к нам в пищеварительный тракт вместе с едой, стафилококки вызывают серьезное пищевое отравление. Именно поэтому мы моем руки перед приготовлением и перед приемом пищи. Безвредные на коже бактерии легко могут превратиться в смертельный яд в желудке или в кишечнике. Такие микроорганизмы (обычно безобидные, но способные вызвать болезнь, оказавшись в ненужное время в ненужном месте) называют условными патогенами.
Две трети обитающих в наших волосяных лесах бактерий относятся к четырем родам. Это уже знакомые нам стафилококки; Corynebacterium, бесцветные палочки; Finegoldia (о тех представителях этого рода, которые живут на нашей поверхности известно очень мало); и безвредные шарики Micrococcus, вырастающие до размеров хомячка. А небольшие желтые Micrococcus luteus, возможно, даже защищают нас от ультрафиолета – они способны впитывать UV-излучение; сейчас даже исследуют возможности их включения в состав солнцезащитных кремов.
По большому счету мы точно не знаем, кто живет у нас на коже. Мы знаем, что если увеличить поверхность нашего тела – она будет выглядеть очень оживленным местом: бактерии и вирусы будут копошиться на нас как муравьи, скакать как белки, выглядывать из пор как сурки, ползать по волосам как жуки по деревьям… Но около 10-15% микрофлоры и микрофауны каждого человека даже неизвестны ученым; ещё для такой же доли наших обитателей можно определить только род, к которому они относятся (представьте, что вы не можете отличить хомячка от крысы и единственное, что вы можете о них сказать – это то, что это какие-то грызуны). Мы можем распознать только две трети организмов, являющихся, по сути, неотъемлемой частью нас; но зная их, мы практически ничего не знаем о них. И нас ещё ждет множество открытий – и некоторые из них, возможно, изменят нашу жизнь не в меньшей мере, чем появление антибиотиков.
Учитывая то, что наше тело включает в себя не меньше «природных зон», чем наша планета, количество неизвестных видов «животных» составляет сотни, а может и тысячи. Высокие и густые леса головы; влажные джунгли подмышек и паха; пустыни, степи, лесостепи и редколесья остальной кожи; заливные луга и болота слизистых; мангровые леса ресниц; пещеры ушей и носа; кислотные моря желудка; реки крови; безвоздушный и лишенный света мир кишечника… И даже не имеющие аналогов на Земле миры бронхов, легких, других внутренних органов. Мы уже довольно смутно представляем, кто живет на нас и в нас; но мы ещё не знаем точно, какова роль этих живых существ в экосистеме нашего тела. Ещё относительно недавно считалось, что бактерии, клещи, грибы и прочие организмы, обитающие на нас или в нас – безусловно, вредны и от них нужно избавляться. Сейчас мы начинаем понимать, что наш микробиом – это тонкий и сбалансированный симбиоз, выработавшийся за многие тысячи лет эволюции. Наша персональная фауна и флора помогает нам усваивать питательные вещества, защищает нас от внешних факторов и от вторжения чуждых и агрессивных микроорганизмов, удаляет токсичные или бесполезные продукты нашей жизнедеятельности и вообще делает для нас массу полезных вещей. Есть, конечно, у нас и паразиты; есть и организмы, не приносящие нам ни пользы, ни вреда; есть и условно патогенные микроорганизмы – но они вредят нам, если в нас что-то разлаживается – и обычно не являются непосредственной причиной неприятностей. Но, в общем, мы с нашим микробиомом – уникальная, уравновешенная и эффективная система, прекрасно приспособленная к выживанию в нашем далеко не всегда уютном мире.
Значит ли вышесказанное, что нам нужно переставать мыться, следить за собой и что нам следует срочно возвратиться в первобытно-дикое состояние? Конечно же, нет. Выработанные нами способы ухода за собой разумны (при соблюдении меры) и вполне естественны – животные тоже чистятся, купаются, избавляются от грязи и от паразитов. Соблюдение необходимых правил гигиены оберегает нас от нежеланных и вредоносных пришельцев и не дает нашим обычным обитателям попадать не в то место и не в то время. Поэтому чистота – критически важна для нашего здоровья. Мыло или шампунь, конечно, не уничтожают микроорганизмы (исключая специальные, антибактериальные или лечебные средства). Они просто смывают микробов, клещей и прочую живность с нашей кожи или с наших волос (так в бактериальных культурах возникают легенды о всемирном потопе). Да и то не всех: многие организмы, спрятавшиеся под чешуйками кератина или в безднах волосяных фолликулов, уцелевают и продолжают жить и размножаться на бескрайних просторах homo sapiens. И помогать нашему виду (и себе, конечно) в безжалостной борьбе за выживание.
«Microbiology : an introduction», Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case; Boston : Pearson, 2019.
«Microbiology demistyfied», Tom Betsy, Jim Keogh; New York : McGraw-Hill, 2005.
«Welcome to the microbiome», Rob DeSalle and Susan L. Perkins; New Haven : Yale University Press, 2015.
«Prescott’s Microbiology», Joanne M. Willey, Linda M. Sherwood, Christopher J. Woolverton; New York : McGraw-Hill, 2017.
«Skin Fungi from Colonization to Infection», Sybren de Hoog, Michel Monod, Tom Dawson, Teun Boekhout, Peter Mayser, Yvonne Graser; in «The Fungal Kingdom»; Washington : ASM Press, 2018.
«Spatial and Environmental Variation of the Human Hair Microbiota», Lauren Brinkac, Thomas H. Clarke, Harinder Singh, Chris Greco, Andres Gomez, Manolito G. Torralba, Bryan Frank & Karen E. Nelson; www.nature.com, 2018.
