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

Илл. 5.1. На карте показана частотность легочных заболеваний, вызываемых нетуберкулезной микобактерией, в США в период 1997–2007 гг. у лиц старше 64 лет. Среди штатов с наибольшим распространением микобактериальных инфекций в пересчете на душу населения — Гавайи, Флорида и Луизиана. Во многом это напоминает историю Сноу, составившего карту заболеваемости холерой, только для нас картирование случаев инфицирования, связанных с NTM и Mycobacterium, стало ключом к микобактериальной загадке. (Данные взяты из статьи J. Adjemian, K. N. Olivier, A. E. Seitz, S. M. Holland, and D. R. Prevots, «Prevalence of Nontuberculous Myco bacterial Lung Disease in U. S. Medicare Beneficiaries», American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 185 [2012]: 881–886.)

До этого, в 2014 г., я завершил сбор данных для одного исследования, которое проводил совместно с коллегами из Дании. По нашей просьбе датские дети брали пробы воды из кранов и питьевых фонтанчиков, расположенных в их школах. Так что кое-какие сведения о живых организмах в питьевой воде я уже имел, хотя они не распространялись на душевые насадки. В воде датских водопроводов мы встретили тысячи разных видов бактерий, что показывают аналогичные исследования в Соединенных Штатах, да и вообще по всему миру. Кроме того, и мы, и другие ученые находили в водопроводной воде амеб, нематод и даже мелких длинноногих рачков. Впрочем, биомасса всех этих живых существ, как правило, невелика. В водопроводной воде не так уж много чего-то, что можно расценивать как источник питания (даже для бактерии). В этом отношении ее можно назвать «жидкой пустыней», так что многие виды пытаются там выжить, но безуспешно. Другое дело — биопленки, образующиеся в душевых насадках.

Вода, протекающая через них, обычно имеет высокую температуру, что способствует размножению бактерий. Кроме того, в перерывах между использованием душа влага в насадках сохраняется (что защищает микробы от высыхания). Одним словом, как только бактерии и другие микробы поселяются в биопленке внутри душевой лейки, у них есть подходящая среда обитания. Здесь они, подобно морским губкам, извлекают из проходящей через трубу воды питательные вещества, и чем чаще вы пользуетесь душем, тем их добыча больше. В отдельной капле ресурсы ничтожные, но в тысячах литрах водопроводной воды, проходящих через головку душа, они немалые. Поэтому биомасса микробов в душевой насадке может в два или более раз превышать биомассу, содержащуюся в водопроводной воде. Важно и то, что разнообразие видов в составе биопленки значительно меньше, чем число видов в водопроводе, это не тысячи, а сотни или даже десятки различных микробов[102]. Они формируют особую устойчивую экосистему, где каждый вид играет определенную роль. Например, в биопленках есть свои хищники — свободноплавающие бактерии, которые, как мог бы выразиться Левенгук, «снуют туда-сюда подобно щукам». Да, в насадке вашего собственного душа встречаются такие миниатюрные хищники, которые присасываются к другим бактериям, пробуривают отверстия в их клеточных стенках и впрыскивают внутрь пищеварительные ферменты. Но и на этих «щук» находятся охотники покрупнее. Это простейшие, которых, в свою очередь, поедают круглые черви. Есть там и грибы, делающие свою грибную работу. Образуется пищевая цепочка, участники которой сваливаются вам на голову, когда вы принимаете душ. Ежедневно на вас обрушивается поток из живых существ — мечущихся и обалдевших от неразберихи — в самый разгар обеда (их, не вашего, хотя и это возможно).

СРЕДНЕСТАТИСТИЧЕСКАЯ ДУШЕВАЯ НАСАДКА в Соединенных Штатах содержит биопленку, в которой присутствуют триллионы отдельных организмов, образующих слой толщиной примерно в полмиллиметра. Загадка состояла в том, почему в одних случаях эти биопленки изобилуют микобактериями, а в других их совершенно нет. Когда мы начинали свой проект, никто не мог объяснить это. Слишком мало было известно о подобных экосистемах. В таких ситуациях моя интуиция почти всегда предлагает мне один и тот же первый шаг. Как и у большинства других ученых, интуиция отражает не только мои профессиональные умения и навыки, но и мои личные склонности и предпочтения. Прежде всего я стараюсь понять, насколько жизнь со всеми ее характеристиками (численность, видовое разнообразие и другие показатели) различается в разных регионах. Применительно к душевым насадкам я хотел узнать, сколько видов бактерий вообще можно обнаружить в самых разных насадках, где эти насадки наиболее разнообразны, а потом уже применительно к микобактериям выяснить, как особенности и количество определенных видов меняются от одного места к другому. Пока это не сделано, нет смысла двигаться дальше, хотя бы потому, что мы просто не знаем, что нам предстоит объяснить. (Есть, впрочем, ученые, считающие, что этот описательный этап вообще не имеет отношения к науке; это говорит лишь о том, что ученые отличаются друг от друга не меньше, чем душевые насадки.)

Итак, сначала нам предстояло убедить жителей разных стран взять у себя дома пробу из душевой насадки и отправить нам образцы собранной грязи. Мои сотрудники зафиксируют все сведения о человеке, взявшем пробу, а потом перешлют ее в лабораторию Ноя, где его лаборанты и постдоки займутся расшифровкой последовательностей ДНК. Так будет получен хотя бы приблизительный список бактерий и протистов, представленных в каждой пробе, включая, конечно, микобактерии и другие потенциально опасные виды, например Legionella pneumophila — возбудителя так называемой болезни легионеров. Идентификация отдельных видов рода Mycobacterium, присутствующих в пробах, была возложена на Мэтта Геберта, студента, работавшего под началом Ноя. Он должен был расшифровывать особый ген (hsp65), позволяющий отличить один вид микобактерий от другого. Потом пробы достанутся другим участникам проекта, чтобы каждый выполнил свою часть работы, например расшифровку полного генома культивируемых видов микробов, обитающих в душевых насадках. Одним словом, мы задумали провести глобальную инвентаризацию всех живых организмов, населяющих эти специфические местообитания. Но для начала нам предстояло убедить людей высылать нам пробы из своих душевых насадок.

Чтобы привлечь к участию в нашем проекте жителей разных стран мы использовали социальные сети. Мы завели особый блог, мы писали в «Твиттер», мы обращались к коллегам и друзьям. Размещали все новые твиты. Так нам удалось найти немало потенциальных участников. Мы уже приготовились рассылать им наборы для взятия проб, как вдруг на нас со всех сторон посыпались вопросы. Многие, прочитав протокол предполагаемого исследования, захотели узнать больше подробностей. Общение с тысячами потенциальных сотрудников дает вам прекрасную возможность быстро выяснить степень своей осведомленности в конкретной теме, а также понять, насколько ясен и прост для восприятия протокол вашего исследования. Тысячам людей предстояло взглянуть по-новому на привычные для них вещи. На этом первом этапе работы нам тоже открылось кое-что новое, но не совсем то, чего мы ожидали. Например, мы очень быстро поняли, как плохо представляем себе географию душевых насадок. Мы начали свое исследование в Соединенных Штатах. Здесь обычно достаточно открутить верхнюю часть душевой насадки, как вся накопившаяся внутри грязь немедленно предстанет перед вашими глазами (или, если у грязи есть глаза, вы предстанете перед ними), и взять пробу. Мы предполагали, что в Европе все обстоит точно так же. Однако выяснилось, что люди в разных странах предпочитают душевые насадки разной конструкции.