Планета бактерій

1. Головні мешканці Землі
2. Як еволюціонують мікроби
3. Зоопарк всередині людини
4. Про що мікроби говорять один з одним
5. Війна з мікробами: антибіотики і бактеріофаги

Оточені з усіх боків бактеріями, ми сидимо в кафе Сколтеха, підгодовуємо кави з тістечками бактерій, які проживають в нашому тілі, і говоримо про бактеріях, з кожним сказаним словом вдихаючи і видихаючи їх. Костянтин Северинов - один з тих вчених, хто, добившись міжнародної популярності, повернувся робити науку в Росію. Випускник біофаку МГУ, зараз він завідує лабораторіями в Інституті біології гена РАН і в Інституті молекулярної генетики РАН, є професором Сколковского інституту науки і технологій і професором Університету Ратгерса (США). Втім, для нас головне - що він вивчає цих маленьких невидимих істот, які першими заселили Землю.

- Мені цікаво, щоб було цікаво, - знизує плечима Северинов. - Інтереси, звичайно, змінюються, але я вирішив зайнятися біологією років в шість-сім і з тих пір не шкодую. Я точно знаю, що мені нецікаво: робити корисні речі заради користі.

До речі, я абсолютно переконаний, що самі корисні додатки в біомедицині виникають не тому, що ви, наприклад, вирішили перемогти рак і будете з ним боротися. Наука не боксерський матч. Відгадка, як правило, знаходиться зовсім не там, де її шукають.

Зараз мені цікавіше за все, як відбувається експресія генів, - як на молекулярному рівні приймається рішення, щоб ген почав або зупинив свою роботу. Ці процеси універсальні, зрозуміти їх дуже важливо - вони лежать в основі розвитку організму або захворювань, таких як рак. А ще мені цікава екологія мікробів, взаємодія мікробів і вірусів один з одним і з вищими організмами. Адже основна форма життя на Землі - це мікроби. Вона не тільки найдавніша, а й найрізноманітніша, хоч ми і вважаємо себе вінцем творіння, найважливішими мешканцями Землі. У реальності це, звичайно, не так.

Головні мешканці Землі

[Кот Шредінгера] Та це ж ми - багатоклітинні, такі різноманітні і несхожі один на одного! А мікроби хоч і існують на мільярди років довше, не надто відрізняються один від одного, принаймні для неспеціаліста.

[КС] Все рівно навпаки: це ми дуже нудні і однакові, а вони дуже навіть різні! Критерій різноманітності - НЕ ручки-ніжки або колір очей, а різноманітність генетичне. Адже все живе - це просто генетичний текст, послання, закодоване у вигляді послідовностей нуклеотидів ДНК. Оцінити різноманітність життя можна просто порівнявши ці тексти. Точно так само можна оцінити, наприклад, різноманітність групи східнослов'янських мов, порівнявши російський, український і білоруський і підрахувавши, скільки відмінностей вони накопичили.

Бактерії - мікроорганізми, клітини яких не містять ядра (прокаріоти). Ще прокариотами є археї, але їх значно менше. На сьогодні описано близько 10 тисяч видів бактерій, але передбачається, що їх понад мільйон. Втім, поняття «вид» у бактерій досить умовне.

Біоінформатика - дуже модна наука. Вона вивчає, як передається і обробляється інформація в живих клітинах і між ними. У вузькому сенсі - математичні методи аналізу геномів, що дозволяють порівнювати їх.

Геном - записана за допомогою ДНК спадкова інформація, копія якої міститься в кожній клітині організму. Роботу генома як організованого цілого вивчає геноміка.

Уявіть собі універсальне древо життя - величезне дерево, на якому кожна гілочка - це якийсь генетичний текст, відповідний якому-небудь організму. Це дерево дуже велике, і походимо ми з одного кореня: все життя виникла на планеті раз. Точніше, вся сучасна життя. Так ось, на цьому дуже розлогому, гіллястому дереві все чоловічки, тварини, рослини і рептилії - це лише одна невелика гілочка, а всі інші дуже різні гілки - якраз мікроби. Вони для нас одноманітні, тому що ми їх не бачимо. Але з молекулярної точки зору вони становлять 90-95% різноманітності життя на планеті.

[КШ] Як це генетична різноманітність проявляється в житті мікробів?

[КС] Я недавно готував конференцію під назвою «Екстремофіли», і ми спілкувалися з шефом департаменту науки в Міносвіти. Так він спочатку думав, що екстремофили - це люди, які катаються на гірських лижах поза підготовлених трас. Екстремофіли - це і правда любителі екстремальних умов, але тільки мікроби. Умови життя на планеті дуже різноманітні: від вічної мерзлоти до гарячих джерел, в яких може бути 110-120 градусів, а ті з них, що на дні океану, знаходяться ще й під гігантським тиском. Є місця з шаленою концентрацією солі, як Мертве море. Або з величезною кількістю кислоти. І всюди кипить життя, але єдині, хто там живе, - ті самі мікроби-екстремофили. Відбувається це тому, що вони мають дивовижну генетичною мінливістю і адаптивністю. І в землі вони є, і в стратосфері. Вся планета, в дусі вчення Вернадського, жива.

[КШ] Ось тут, навколо нас, повітря весь ними заповнений?

[КС] Що значить «заповнений»? Он мікроб пролетів, бачите? Так, їх багато: в кубічному метрі повітря мікробів приблизно стільки, скільки людей в Москві. А в кубічному сантиметрі снігу в Антарктиді від 10 до100 бактеріальних клітин. Вони можуть не жити активно, а просто сидіти, немов пасажири, і чекати, коли який-небудь айсберг відвалиться і відвезе їх в Африку.

Як еволюціонують мікроби

[КШ] Бактерії еволюціонують швидше за інших істот?

[КС] Просто вони швидко діляться, і їх дуже багато. Вони немов самим Господом Богом створені для ефективного природного відбору. Кишкова паличка ділиться за 15 хвилин. Якщо ви посадили одну бактерію кишкової палички в чашку, то через 8 годин виявите колонію її нащадків розміром з шпилькову головку - в ній буде 10 мільйонів бактерій, це знову-таки - стільки, скільки людина живе в Москві.

Щоб спробувати виробити у москвичів стійкість до радіації, доведеться підірвати над столицею атомну бомбу і чекати потомства від тих, що вижили. З бактеріями все набагато простіше - виростили колонію за 8 годин, опромінили її, і ось вже можна вивчати потомство найбільш життєздатних особин. З ними зручно працювати! Швидше вони еволюціонують? Ні, просто швидше розмножуються.

Горизонтальний перенос генів - передача генетичного матеріалу іншого організму, яка не є нащадком.

Мітохондрія - органела (орган клітини) розміром з бактерію, запасающая і вивільняє при необхідності енергію. У неї є свій геном. Вважається, що мітохондрії - це колишні бактерії, які проникали в клітини більш просунутих організмів.

Ретровіруси - віруси, генетична інформація яких міститься в на молекулі РНК. Після проникнення ретровірусу в клітку його РНК переписується в ДНК, яка транспортується в ядро ​​і вбудовується в ДНК клітини. Найвідоміший представник - ВІЛ.

[КШ] У них, здається, є спеціальний механізм, що дозволяє обмінюватися генами різних видів бактерій?

[КС] Є, дійсно. Генетика дарвінізму передбачала тільки вертикальну передачу ознак - у спадок. Все древо життя здавалося такий розгалужених структурою, що росте з одного кореня і поступово ускладнюється. Нагорі, звичайно ж, завжди була людина. Передбачалося, що у кожного виду своя еволюційна траєкторія, що йде від загального кореня, і ці траєкторії не перетинаються.

Але у бактерій широко поширений горизонтальний перенос генів, коли один вид обмінюється генами з іншим. Ось уявіть собі: пішли ви в зоопарк, побачили слона - вам сподобався його хобот, ви обмінялися зі слоном відповідними генами і пішли вже з хоботом. Бактерії так роблять часто - для одноклітинних це просто. І виходить, що гілки на еволюційному древі не ізольовані, а утворюють мережу.

[КШ] Обмін генами випадковий або бактеріям дійсно може сподобатися чужий «хобот»?

[КС] Чи випадковий, ніхто нічого не вибирає. Припустимо, сидять собі бактерії, і тут раптом стає дуже погано - середовище змінилося. Більшість бактерій вмирає, і вся їх ДНК випливає назовні. А деякі виживають і вбудовують в себе частини цієї ДНК. Більшості це нічого не дає, а хтось отримує нові можливості - він росте, і йому стає зовсім добре, тому що все навколо загинули: їжі купа, ніхто не заважає.

[КШ] У людей досить велика частина ДНК вірусного походження. Значить, тут теж йдеться про горизонтальному перенесенні. Чи можливий перенос генів від бактерій до людей?

[КС] Ні, у нас з бактеріями різні віруси. У нас немає бактеріальних генів, крім тих, що ми колись отримали від бактерій, які стали мітохондріями в клітинах нашого організму. Пам'ятайте, як виникли клітини, від яких відбулися ми і все, кого ми бачимо в зоопарку? Наш одноклітинний предок захопив якусь давню бактерію і змусив її кашу варити - енергію виробляти. Але щоб ця бактерія не прибило нашого предка, більшість генів з неї було перенесено в ядро.

А гени вірусів, про які ви говорите, дійсно складають у нас солідну частину генома. Це залишки ретровірусів, які прилаштувалися в різні місця нашої ДНК. Вони умонтувалися так, щоб заважати роботі наших генів, але зіпсувалися потихеньку. Деякі з них, правда, ще можуть стрибати по ДНК, і коли вони стрибають, то можуть виникати неприємні речі типу раку. До речі, цікаво, що ми досить сильно відрізняємося від мавп по «вірусного геному», а ті 30 тисяч генів, які кодують білки, відрізняються від мавпячих набагато менше.

Це рік, коли людина вперше побачив бактерії. Це був голландський натураліст Антоні ван Левенгук, удосконалив мікроскоп. Як і всіх інших мікроскопічних істот, він назвав їх «анімалькулі».

[КШ] Чи здатні бактерії успадковувати придбані ознаки?

[КС] Кілька назад досліди показали, що таки да, у бактерій може бути так звана ламарковскую спадковість, пов'язана з горизонтальним переносом генів. Наприклад, у бактерій відкрили якусь нову імунну систему. У людей, які займаються оптимізацією штамів для молочної промисловості, є велика проблема: віруси вбивають ферментацію, і мільярди доларів губляться через зіпсованого молока. Якщо вірус заражає бактерію, все бактерії дохнуть, але іноді виникають бактерії, стійкі до вірусу. Чому?

Виявилося, зовсім не тому, що в популяції спочатку були резистентні бактерії. Механізм виникнення стійкості виявився такий: невеликий шматочок ДНК вірусу потрапляє в геном бактерії і робить її стійкою до вірусу. Цей захоплений фрагмент ДНК, приміряється до вечірнього вірусу, і якщо виявляється повна відповідність, бактерія вірус вбиває. Це як пам'ять, яка передається у спадок. Але така імунна система не дуже ефективна: вона працює тільки за умови, що чужорідна ДНК точно відповідає захопленому шматку. Навіть одна відмінність не дозволить вбити вірус.

Але з точки зору генних інженерів і вчених, які хочуть лікувати всякі генні хвороби, цим механізмом ціни немає - на його основі зовсім недавно був створений метод редагування генома CRISPR, який зараз не використовує тільки ледачий. Я думаю, перше справді ефективні ліки від раку виникне саме завдяки цій технології. Є, наприклад, хворий з лейкемією, у нього в ДНК змінена лише одна буква з трьох мільярдів. До недавніх пір не було технології, що дозволяє знайти і змінити єдину помилку. А ця система здатна гарантовано дізнатися неправильну копію і знищити її. Тобто бактеріальну імунну систему фактично навчилися інсталювати в людську клітину, і вона працює як годинник. Тепер ми можемо замінити будь-яку букву в нашому генетичному коді.

[КШ] Чи скоро методи редагування генома дозволять нам самим створювати корисних мікробів?

[КС] Молекулярна інженерія існує давно - з 1973 року, і змінити бактерію не така складна задача. У моїх студентів в Сколтехе завтра починається практикум: вони всі будуть це робити. Але що вийде, ми не знаємо. Передбачити, як зміна гена або внесення додаткового гена вплине на кінцевий результат, ми поки не можемо.

Зараз в моду входить системна біологія, яка намагається передбачити наслідки генетичних змін в організмі, намагається конструювати якісь нові генетичні мережі з необхідними властивостями. Щоб кишкова паличка, наприклад, їла нафту, їй потрібно ввести якийсь комплекс генів, який, на думку дослідників, пов'язаний зі здатністю переробляти нафту. Ця завдання дуже важко вирішити - ми занадто мало знаємо. Змінити ген легко, але, швидше за все, те, що вийде, не працюватиме: ви просто зіпсуєте генетичний механізм, і паличка помре або стане крива або коса.

Зоопарк всередині людини

[КШ] Якщо вони так добре пристосовуються, що не приречені ми на програш в гонці озброєнь з мікробами? Рано чи пізно з'явиться смертельна інфекція, з якою неможливо буде впоратися ...

[КС] Ці страхи виникли ще в XIX столітті з подачі Пастера, коли раптом з'ясувалося, що ми знаходимося в стані війни з підступним противником - мікробами. Але реальна ситуація зовсім не така. Більшість мікробів про нас знати не знають, вони займаються своїми справами, і ми їм глибоко байдужі. Ідея, що мікроби - це щось дуже погане, надіслане богом за наші гріхи, абсолютно невірна. Ми залежимо від мікробів набагато більше, ніж вони від нас. Наше тіло складається з трильйонів клітин - нащадків єдиної заплідненої яйцеклітини. При цьому всередині нашого організму перебуває 10 трильйонів бактеріальних клітин! Велика частина з них живе в кишечнику і становить величезний орган, який зараз називають мікробіом.

Зазвичай кажуть, що найбільший орган людини - печінку: вона важить більше мозку. Але насправді це, звичайно, мікробіом. Він виконує масу абсолютно необхідних для нас функцій. Наприклад, наші клітини раптом втратили можливість виробляти ряд вітамінів, необхідних для життя. Ми можемо собі це дозволити, тому що в нас живуть бактерії, які виробляють ці вітаміни. Вони вносять величезний вклад і в роботу імунної системи, захищаючи нас від шкідливих бактерій, яких абсолютна меншість.

Метагеном - сукупний геном співтовариства організмів, що живуть разом. Нещодавно, наприклад, китайські вчені прочитали метагеном мікробів, виявлених в смогу Пекіна. Їх там виявилося дуже багато, більше тисячі.

Мікробом людини - спільнота бактерій, що живуть в нашому кишечнику. Ми ніколи не будемо самотні!

Секвенування - визначення послідовності нуклеотидів, з яких складається ДНК, тобто прочитання генетичного коду.

[КШ] Бактерії, які всередині нас живуть, добре вивчені?

[КС] Вчені зовсім недавно зрозуміли всю ступінь їх різноманітності, що у нас всередині цілий зоопарк, величезна «темна матерія» мікробів. Раніше мікробіологи вивчали тільки ті бактерії, які їм вдавалося виростити в чашці Петрі. Але переважна їх більшість - 99,99% - просто не хочуть на наших чашках рости, їм не подобається живильне середовище, яку ми їм пропонуємо. А сучасні методи геномного секвенування дозволяють читати геноми навіть бактерій, культивувати які не виходить.

Ось ви можете походити по кімнаті з пилососом і засмоктати повітря, а потім за допомогою сучасних машинок виділити з пилу все ДНК і визначити так званий метагеном кімнати. Метагеном - це набір генів всіх організмів, які були присутні в аналізованому зразку. І в ньому ви виявите величезну кількість генетичних слідів різноманітних невідомих бактерій. Якщо мова йде про метагеноме кишечника, то ви можете знайти кореляції між якимись шматками цих генетичних текстів і якимись властивостями людини - наприклад, тривалістю його життя або якимись патологіями.

[КШ] Метагену кожної людини унікальний?

[КС] Людина несе в собі унікальний набір мікробів, всередині сім'ї вони зазвичай схожі. Це важливо для діагностики та персональної медицини найближчого майбутнього, наприклад для розробки правильної дієти. Дієта має великий вплив на що завгодно. Але коли я їм шоколадку, мої клітини отримують не какао, цукор і масло, а продукти їх глибокого розкладання живуть в моєму травному тракті бактеріями. Є така чудова річ, як пересаджування калу, - цей метод в США пройшов клінічне випробування на людях і вже використовується. Виявляється, найкращий спосіб схуднути - це пересадити собі какашку худого людини, яка, як відомо, в основному складається з його бактерій.

Надалі можна буде на своїй сторінці в соцмережах виставляти не тільки геном, але і метагеном. І якщо який-небудь Цукерберг або Брін матимуть доступ до цієї інформації, вони зможуть проводити дослідження, наприклад, про зв'язок певної бактерії з бажанням, я не знаю, купити айфон. А медики, скажімо, з'ясують, що всі, хто їв огірки і мав таку-то бактерію, рано померли. Тобто бактерії можуть служити діагностичними маркерами захворювань або якогось поведінки.

Такий розмір найбільшої бактерії Thiomargarita namibiensis. Більшість же бактерій мають розмір 0,5-5 мкм.

[КШ] Зараз що можна сказати про людину, проаналізувавши його метагеном?

[КС] Так почти Нічого. До речі, проаналізувавші геном, теж почти Нічого поки нельзя Сказати. На жаль, це складно. Будь-яка людина з точки зору геномікі - це, в загально, одна и та ж книжка. Якщо ви візьмете «Війну і мир» і збільшите її в тисячу разів, там буде три мільярди букв. Кожен з нас - твір, що містить три мільярди букв ДНК, але при цьому відрізняємося один від одного лише на 0,1% цієї послідовності - на три мільйони літер. Ці «помилки» забезпечують нашу індивідуальність і схильність до хвороб. Є дуже прості захворювання, як гемофілія у Романових, причиною якої служить одна-єдина помилка. Але на виникнення шизофренії або раку впливають десятки і сотні помилок - поки вичленувати всі впливу не представляється можливим. З мікробіома те ж саме.

[КШ] А як же антибіотики? Виходить, вони руйнують все наше унікальне співтовариство бактерій?

[КС] Таке відчуття, що, хоча на короткий час антибіотики різко все змінюють, потім мікробіом відновлюється в колишньому вигляді. Можливо, це пов'язано з апендиксом. Деякі вчені стверджують, що апендикс - це такий резервуар, маленький будиночок для нашої мікрофлори.

Про що мікроби говорять один з одним

[КШ] Чому різні страшні епідемії зазвичай приходять з Африки?

[КС] Думаю, це не зовсім правильне твердження, - впевнений, наприклад, що туберкульоз не звідти. В Африці просто різноманітні умови і біорізноманіття дуже велике. Це така гігантська лабораторія, в якій можна обкатувати всякі нові варіанти. І одна з причин, чому Африку так важко було завоювати або підкорити. Європейська цивілізація розвивалася в схожих кліматичних умовах. А коли ви рухаєтеся з півночі на південь, виникають нові кліматичні зони з новими мікробами. Те ж саме в витягнутої з півночі на південь Америці: майя, інки, ацтеки майже не спілкувалися один з одним, тому що не могли пройти цей бар'єр - в нових природних умовах їх вбивали незвичні для їх організму мікроби.

[КШ] Самі бактерії якось спілкуються між собою?

[КС] Безумовно, за допомогою хімічних сигналів. Антибіотики ж не люди винайшли - це речовини, за допомогою яких мікроби спілкуються один з одним. Вчені завжди вивчали бактерій в чистій культурі певного виду, але в природі такого не буває: у будь-якого місця проживання свій мікробіом, співтовариство різних мікробів, де все залежать один від одного. У них складні відносини, все як у людей, хоча кінцева мета кожного виду - перемогти, все захопити. Але інші бактерії не дають - виникає якийсь баланс.

Найважливіша інформація для бактерій - це є їжа, скільки навколо інших представників твого вигляду і інших видів. Визначають вони це за допомогою механізму, який по-англійськи називається quorum sensing, - деякі переводять це як «відчуття ліктя». У невеликому обсязі середовища кожна бактерія випускає назовні якусь речовину, яке її побратими можуть відчути. Якщо бактерій багато, то і речовини буде багато - вони зрозуміють, що тут тісно і, замість того щоб розмножуватися як скажені, утворюють спори або біоплівку. Так, наприклад, відбувається в легенях хворого на муковісцидоз - мікроби кажуть одному: «Нам тут стало дуже тісно» і утворюють плівки, а хворий при цьому вмирає. Для таких повідомлень їм і потрібні антибіотики.

[КШ] Тобто антибіотик - це сигнал типу «убий себе», а не якийсь отрута, який, припустимо, мембрани руйнує?

[КС] Так, антибіотик - це інформація, сигнальна молекула, яка змінює експресію генів. У природі антибіотики, як правило, не досягають такої концентрації, при якій вбивають. А оскільки антибіотики були винайдені бактеріями для спілкування між собою, то і гени стійкості до антибіотиків виникли давним-давно, задовго до всяких лікарів. Саме тому перемогти стійкість до антибіотиків все одно ніколи не вдасться. Гени стійкості з'явилися не тому, що злі бактерії раптом вирішили наступити на горло нашої пісні. Якщо ви візьмете зразки бактеріальної ДНК зі свердловини, пробуреної у вічній мерзлоті, то, звичайно, знайдете гени стійкості до всіх антибіотиків. Адже бактерія, яка їх виробляє, за визначенням до них стійка, тобто сама є джерелом антигенів.

Війна з мікробами: антибіотики і бактеріофаги

[КШ] Щось в останні десятиліття нічого не чути про нові антибіотики.

[КС] Вони не з'являються з кінця 80-х років. По-перше, до недавнього часу антибіотики, які були, і так працювали добре. По-друге, нові знайти дуже непросто. Золотий вік антибіотиків закінчився. Ось я, наприклад, працюю в Інституті мікробіології Ваксмана [підрозділ Університету Ратгерса - КШ], а Ваксман - це людина, яка отримала Нобелівську премію за стрептоміцин, яким спочатку лікували туберкульоз. Так ось, він відправляв своїх друзів і співробітників по містах і селах за зразками землі, тому що більшість антибіотиків проводиться ґрунтовими бактеріями: їх там дуже багато живе - змушені спілкуватися. В інституті, побудованому на його Нобелівську премію, ці грунтові бактерії досі бовтаються - працювати там неможливо, тому що вони все перезаразілі. Великі фармкомпанії теж збирали зразки грунту по світу і потім зі знайдених в ній бактерій виділяли антибіотики. Виділяли-виділяли - так виникло більшість антибіотиків, але поступово нові перестали з'являтися. Тому що кількість культивованих бактерій невелика.

Для того щоб виділяти нові антибіотики, мабуть, буде використовуватися той самий геномика, яка дозволяє дивитися генетичну інформацію «темної матерії» невідомих бактерій. Біоінформатика може виділити кластери генів, які потенційно можуть кодувати антибіотики, потім генні інженери будуть створювати спеціальні штами-продуценти.

Власне, цим і я займаюся - ми робимо прогнози: мовляв, така-то бактерія, такі-то гени можуть бути відповідальні за виробництво таких-то речовин. Потім ми цю речовину повинні отримати, зловити, охарактеризувати, виявити його структуру, показати, що ця речовина діє на клітину, зрозуміти, як саме діє, чому воно проходить в клітку, чому вбиває клітини і при цьому не вбиває ту клітку, яка його виробляє , як речовина робиться.

[КШ] Тобто у вас в лабораторії є претенденти на нові антибіотики?

[КС] У нас є певна кількість нових, ще не описаних речовин з цікавими функціями. Але ми вивчаємо їх з точки зору механізмів дії, а не з точки зору практичного застосування.

Розумієте, знайти якусь речовину, яка вбиває бактерію, нескладно, таких речовин десятки тисяч. Проблема в тому, що антибіотик не повинен викликати в клітинах людини ніяких руйнувань. Ще ви повинні будете довести, що, якщо він потрапить в кров, то буде поглинатися і доставлятися до джерела інфекції в необхідної концентрації. Він повинен бути досить стабільний, його потрібно зробити в великих кількостях, і це повинно бути економічно вигідно. З точки зору промислового виробництва все це набагато важливіше, ніж просто знайти антибіотик.

Стільки різновидів бактерій живе у вас в роті (приблизна оцінка). При середньому поцілунку партнери обмінюються приблизно 80 мільйонами бактерій.

[КШ] Так все-таки, чи не знищать нас мікроби, поки ми будемо вирішувати всі ці питання? З'являються нові хвороби, бактерії швидко набувають стійкості до антибіотиків ...

[КС] Це, звичайно, жах, але не жах-жах-жах. Прямо зараз ніхто не вимирає. Нових хвороб трохи, а ось маса захворювань, які до недавніх пір сприймалися як генетичні або пов'язані з будь-якими дефектами, як з'ясовується, мають бактеріальну природу: від діабету до колітів та навіть шизофренії - виявляється, щоб завелися таргани в голові, потрібні дещо які бактерії в животі.

[КШ] Чи зможемо ми коли-небудь перемогти все інфекції, знайти засіб від усіх шкідливих мікробів?

[КС] Ні, вилікувати все і вся, звичайно ж, не вийде. Взяти ті ж антибіотики: якщо вони очищають від мікробів якусь нішу, де ті спокійно жили, там обов'язково заводиться хто-небудь інший. Все-таки життя існує вже 3,5 мільярда років і навчилася пристосовуватися до будь-яких різниць. Особливо враховуючи, що бактерії постійно обмінюються своїми генами і вірусами. А ми - те середовище, в якій відбувається їх відбір. Коли середовище змінюється, змінюються і вони.

[КШ] Крім антибіотиків у нас є ще одне суперзброю - бактеріофаги.

[КС] Бактеріофаги - це віруси бактерій, їх величезна кількість. Бактеріям в цьому сенсі жити набагато важче, ніж нам. Оскільки кожен бактеріофаг специфічний до тієї бактерії, на якій паразитує, вони можуть бути більш ефективними, ніж антибіотики. Бактеріофаги відкрили років сто тому, і спочатку саме їх планували використовувати проти бактерій. Але відкриття антибіотиків дозволило на час забути про бактеріофагів.

Проте в колишніх соцкраїнах бактеріофаги широко застосовувалися, тому що, з одного боку, з антибіотиками у нас були проблеми, а з іншого - людина, що відкрила бактеріофаги, Фелікс Д'Ерелль, великий любитель подорожей і екзотичних жінок, приїхав в середині тридцятих готовий в Грузію, знайшов там все, що любив, і створив інститут бактеріофагів. Потім, правда, втік, кажуть, не поділив жінку з якимось енкаведистів. Але інститут залишився, там же був завод, де робилися таблетки, такі заводи і зараз є в Нижньому Новгороді і Пермі. У радянського солдата в особистому пакетику завжди була таблетка інтестіфага. До речі, більшість воєн сьогодні програється, як і за часів Римської імперії, не через поразок, а через проносів.

[КШ] Чим бактеріофаги гірше антибіотиків?

[КС] За ідеєю, бактеріофаг дуже зручний, тому що вбиває саме ту бактерію, під яку заточений. Але він сам по собі викликає імунну відповідь організму. Ще одна проблема - конструювання нових бактерій: бактеріофаги часто переносять ДНК від однієї бактерії до іншої. І маса нових патогенів - це звичайні бактерії, які просто підчепили вірус. Тому є сильна підозра, що широке використання бактеріофагів могло б привести до розвитку нових небезпечних патогенів.

Точних відповідей ніхто не знає, занадто мало було надійних досліджень. На Заході інтерес до цієї теми зараз зріс: наприклад, бактеріофагами лікують «ніжки Буша», на яких розвивається сальмонела, - обприскують їх, як спреєм, і збільшують термін придатності.

У бактеріофагів є гени, які дозволяють вбити клітину. І якщо ви вмієте читати геноми бактеріофагів і визначати потрібні гени, то можете просто застосовувати їх як інструмент для виділення генів, продукти яких можуть бути використовуватися як кандидати в антибіотики.

Опубліковано в журналі «Кот Шредінгера» №4 (06) за квітень 2015 р

підписатися на «Кота Шредінгера»