Wydawca: Bukowy Las Kategoria: Nauka i nowe technologie Język: polski

Uzyskaj dostęp do tej
i ponad 25000 książek
od 6,99 zł miesięcznie.

Wypróbuj przez
7 dni za darmo

Ebooka przeczytasz w aplikacjach Legimi na:

e-czytniku (w tym Kindle) kup za 1 zł
tablecie  
smartfonie  
komputerze  
Czytaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Czytaj i słuchaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Liczba stron: 462 Przeczytaj fragment ebooka

Odsłuch ebooka (TTS) dostępny w abonamencie „ebooki+audiobooki bez limitu” w aplikacji Legimi na:

Androida
iOS
Czytaj i słuchaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?

Ebooka przeczytasz na:

Kindlu MOBI
e-czytniku EPUB kup za 1 zł
tablecie EPUB
smartfonie EPUB
komputerze EPUB
Czytaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Czytaj i słuchaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Zabezpieczenie: watermark Przeczytaj fragment ebooka

Opis ebooka Cicha władza mikrobów - Alanna Collen

Jak i dlaczego drobnoustroje w ciele człowieka wpływają na zdrowie i szczęście

W człowieku jest tylko 10% człowieka. Na każdą z komórek ludzkiego ciała przypada dziewięć uzurpatorskich obcych komórek, nie składamy się więc tylko z mięśni i kości, ale także z bakterii i grzybów. Jesteśmy chodzącymi koloniami drobnoustrojów!

Do niedawna uważano, że te mikroby prawie nie mają znaczenia, ale odkrycia naukowe dowodzą, że one tak naprawdę zarządzają naszymi organizmami, a bycie zdrowym człowiekiem jest bez nich niemożliwe.

W swej odkrywczej, przełomowej książce brytyjska biolog Alanna Collen omawia najnowsze badania naukowe, ukazując, jak drobnoustroje zasiedlające ciało człowieka wpływają na wagę, układ odpornościowy, zdrowie psychiczne, a nawet życiowe wybory! Twierdzi, że wiele współczesnych chorób, i to nie tylko schorzeń jelit, ma źródła w tym, że nie potrafimy pielęgnować najbardziej podstawowej i trwałej relacji, tej, która łączy nas z osobistą kolonią mikrobów. Dobra wiadomość jest taka, że w przeciwieństwie do komórek ludzkich, możemy modyfikować żyjące w nas mikroby.

Opinie o ebooku Cicha władza mikrobów - Alanna Collen

Fragment ebooka Cicha władza mikrobów - Alanna Collen

TYTUŁ ORYGINAŁU: 10% Human. How Your Body’s Microbes Hold the Key to Health and Happiness

Copyright © Nycteris Ltd 2015 All rights reserved. Wszelkie prawa zastrzeżone

Copyright © for the Polish edition and translation by Wydawnictwo Bukowy Las Sp. z o.o., 2016

ISBN 978-83-8074-062-4

PROJEKT OKŁADKI: Sylwia Szyrszeń REDAKCJA: Katarzyna Kondrat KOREKTA: Iwona Gawryś REDAKCJA TECHNICZNA: Adam Kolenda

WYDAWCA: Wydawnictwo Bukowy Las Sp. z o.o. ul. Sokolnicza 5/76, 53-676 Wrocławwww.bukowylas.pl, e-mail: biuro@bukowylas.pl

WYŁĄCZNY DYSTRYBUTOR: Firma Księgarska Olesiejuk Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.j. ul. Poznańska 91, 05-850 Ożarów Mazowiecki tel. 22 721 30 11, fax 22 721 30 01

Benowi i jego mikrobom. Mojemu ukochanemu superorganizmowi

W sercu nauki leży podstawowa zasada równowagi pomiędzy dwiema pozornie sprzecznymi postawami: otwartością na nowe idee, bez względu na to, jak są dziwaczne lub sprzeczne z intuicją, i najbardziej bezwzględnym sceptycznym analizowaniem wszystkich idei, starych i nowych. Jest to sposób na oddzielenie głębokich prawd od głębokich nonsensów.

Carl Sagan (przekład Filipa Rybakowskiego)

Prolog   Zapeklowana

Pewnej letniej nocy w 2005 roku wracałam przez las, taszcząc na szyi dwadzieścia nietoperzy w bawełnianych workach. Otoczona przez chmary najrozmaitszych owadów, zlatujących się do latarki na moim czole, nagle poczułam, że swędzą mnie kostki. Moje spodnie, nasączone środkiem odstraszającym insekty, były wsunięte w przeciwpijawkowe skarpety, pod którymi, na wszelki wypadek, miałam włożoną drugą parę. Wilgoć, zalewający mnie pot, błotniste ścieżki, strach przed tygrysami i komary całkowicie mi wystarczały, kiedy krążyłam w ciemnościach lasu deszczowego, wyciągając nietoperze z pułapek. Ale najwyraźniej coś się przedarło przez barierę tkanin i chemikaliów chroniących moją skórę. Coś swędzącego.

Mając dwadzieścia dwa lata, spędziłam trzy miesiące w sercu rezerwatu Krau, w tej części Malezji, która leży na Półwyspie Malajskim. Jak się okazało, ten okres miał całkowicie zmienić moje życie. Gdy studiowałam biologię, zafascynowały mnie nietoperze, więc kiedy pojawiła się oferta pracy w charakterze asystentki brytyjskiego chiropterologa pracującego w terenie, natychmiast z niej skorzystałam. Możliwość spotkań z langurami, gibonami i niezwykłą rozmaitością nietoperzy sprawiała, że perspektywa spania w hamaku i mycia się w rzece zamieszkiwanej przez warany wcale nie wydawała mi się odstręczająca. A jednak, o czym miałam się przekonać, udręki życia w tropikalnym lesie potrafią trwać znacznie dłużej niż samo przebywanie w nim.

Po powrocie do obozu rozłożonego na polanie nad rzeką zdarłam z siebie ochronne warstwy, aby sprawdzić, co jest źródłem moich dolegliwości. Okazało się, że to nie pijawki, tylko kleszcze, około pięćdziesięciu – jedne wbite w skórę, inne pełzające po moich nogach. Strąciłam te, które nie zdążyły się wbić, i powróciłam do nietoperzy, mierząc je i zapisując dane, najszybciej jak potrafiłam. Później, po wypuszczeniu ich w ciemności rozbrzmiewające odgłosami cykad, zapięłam swój hamak, tworząc coś w rodzaju kokonu, i za pomocą pęsetki, w świetle mojej czołówki, usunęłam kleszcze co do jednego.

Kilka miesięcy później, już po tym, jak powróciłam do domu w Londynie, rozwinęła się u mnie tropikalna infekcja, którą zafundowały mi kleszcze. Moje ciało odmawiało posłuszeństwa, a do tego puchły mi palce u stóp. Dziwaczne objawy pojawiały się i znikały, a szpitalni specjaliści poddawali mnie różnorakim badaniom krwi. Niespodziewane ataki bólu, zmęczenia i zamętu umysłowego zatrzymywały moje życie na kilka tygodni lub miesięcy, po czym wszystko wracało do normy jak gdyby nigdy nic. Kiedy kilka lat później zostałam wreszcie zdiagnozowana, infekcja zdążyła się już we mnie zakorzenić. Przepisano mi więc serię antybiotyków, tak długą i intensywną, że mogłaby wyleczyć stado bydła. W końcu miałam znowu być sobą.

Jednakże, wbrew oczekiwaniom, ta historia nie zakończyła się na tym. Owszem, wyleczono mnie, ale nie tylko z infekcji wywołanej przez kleszcze. Wyglądało na to, że zostałam zapeklowana jak kawałek mięsa. Antybiotyki dokonały swej magii, lecz zaczęłam doznawać nowych objawów, tak samo różnorodnych jak wcześniejsze. Moja skóra była przekrwiona, układ pokarmowy grymasił i łapałam wszelkie infekcje, jakie tylko mogłam. Podejrzewałam, że antybiotyki wypleniły nie tylko bakterie, które mnie nękały, lecz także te, które do mnie należały. Miałam wrażenie, że stałam się niegościnna wobec mikrobów, i zrozumiałam, że bardzo potrzebuję tych 100 bilionów maleńkich, przyjaznych stworzeń, które do niedawna uznawały moje ciało za dom.

Jesteśmy zaledwie w 10 procentach ludźmi.

Na każdą z komórek tworzących to, co nazywamy swoim ciałem, przypada dziewięć obcych komórek, które się na nas „wożą”. Nie jesteśmy tylko mięśniami, kośćmi, krwią, mózgiem i skórą, lecz także bakteriami i grzybami. Jesteśmy bardziej „nimi” niż „sobą”. Same jelita goszczą ich 100 bilionów! 100 bilionów bakterii przypominających rafę koralową rosnącą na chropowatym dnie, którym są ludzkie wnętrzności. Około 4000 różnych gatunków znajduje własne małe nisze pośród fałdów jelita grubego o długości półtora metra i powierzchni dwuosobowego łóżka. W ciągu swojego życia człowiek jest gospodarzem dla maleńkich żyjątek o łącznej wadze pięciu afrykańskich słoni. Nasza skóra roi się od drobnoustrojów. Na czubku palca jest ich więcej niż ludzi w Wielkiej Brytanii.

Obrzydliwe, prawda? Z pewnością jesteśmy zbyt wyrafinowani, zbyt higieniczni, zbyt w y e w o l u o w a n i, żeby dać się zasiedlać w ten sposób. Czyż nie powinniśmy odrzucić mikrobów, tak jak odrzuciliśmy futra i ogony, kiedy wychodziliśmy z lasów? Czy współczesna medycyna nie ma narzędzi, które pomogłyby nam je eksmitować, abyśmy mogli prowadzić czystsze, zdrowsze, bardziej niezależne życie? Od chwili odkrycia drobnoustrojowego środowiska naszego ciała tolerowaliśmy je, bo wyglądało na to, że nie czyni nam ono żadnej szkody. Lecz, inaczej niż z rafami koralowymi, albo lasami deszczowymi, nie myśleliśmy o tym, żeby je chronić, a tym bardziej pielęgnować.

Jako biolog ewolucyjny zostałam nauczona tego, by szukać pożytków, z n a c z e n i a w anatomii i zachowaniu dowolnego organizmu. Wiem, że naprawdę szkodliwe cechy oraz interakcje są zazwyczaj zwalczane lub tracone w procesie ewolucji. Doszłam zatem do wniosku, że te 100 bilionów mikrobów nie mogłoby nazywać nas swoim domem, gdyby niczego do naszego życia nie wnosiły. Nasze układy odpornościowe zwalczają zarazki i leczą nas z infekcji, więc dlaczego miałyby tolerować taką inwazję? Po wielomiesięcznej wojnie chemicznej przeciwko moim własnym najeźdźcom, zarówno dobrym, jak i złym, chciałam dowiedzieć się czegoś więcej na temat drugorzędnych spustoszeń, które wywołałam.

Okazało się, że zadaję to pytanie w najwłaściwszym momencie. Po całych dziesięcioleciach ślamazarnych prób poszerzenia naszej wiedzy o tych drobnoustrojach poprzez hodowanie ich na szalkach Petriego technologia naukowa dogoniła wreszcie naszą ciekawość. Większość mikrobów, które w nas żyją, umiera w kontakcie z tlenem, ponieważ są przystosowane do beztlenowej egzystencji w naszych wnętrznościach. Hodowanie ich poza organizmem jest trudne, a eksperymentowanie z nimi jeszcze trudniejsze.

Jednak dzięki projektowi poznania genomu ludzkiego (Human Genome Project – HGP), który umożliwił rozszyfrowanie wszystkich ludzkich genów, pojawiła się możliwość sekwencjonowania ogromnych ilości DNA wyjątkowo szybko i tanio. Obecnie można identyfikować nawet martwe mikroby usuwane z ludzkiego ciała wraz ze stolcem, ponieważ ich DNA pozostaje nietknięte. Sądziliśmy, że nasze drobnoustroje nie mają znaczenia, ale nauka zaczyna ujawniać całkiem odmienną historię – taką, w której nasze losy są splecione z życiem tych autostopowiczów. Co więcej, okazuje się, że to one zarządzają naszymi ciałami i że bez nich nie da się być zdrowym człowiekiem.

Moje własne kłopoty zdrowotne okazały się czubkiem góry lodowej. Z kolejnych artykułów naukowych dowiedziałam się, że zaburzenia drobnoustrojów organizmu są przyczyną dolegliwości żołądkowo-jelitowych, uczuleń, chorób autoimmunologicznych, a nawet otyłości. I tu nie chodzi tylko o zdrowie fizyczne, ale także umysłowe: od lęków i depresji po zaburzenia obsesyjno-kompulsyjne i autyzm. Jak się wydaje, wiele chorób, które uznajemy za normalną kolej rzeczy, nie sprowadza się do wad naszych genów ani tego, że zawodzi nas organizm, tylko wynika z faktu, że nie pielęgnujemy czegoś, co stanowi przedłużenie ludzkich komórek, czyli mikrobów, które nam towarzyszą.

Liczyłam na to, że poprzez swoje poszukiwania dowiem się nie tylko, jakich spustoszeń dokonały antybiotyki w mojej kolonii mikrobów, lecz także co mogę zrobić, aby przywrócić ich równowagę sprzed tamtej przygody z kleszczami, od której minęło już osiem lat. Aby poszerzyć swą wiedzę, postanowiłam poddać się najwyższej formie samopoznania – sekwencjonowaniu DNA. Zamiast jednak rozszyfrowywać własne geny, miałam zamiar zlecić odczytanie sekwencji mojego osobistego zbiorowiska drobnoustrojów, czyli mikrobiomu. Wiedząc, które gatunki i szczepy bakterii posiadam, miałabym punkt wyjścia do naprawy sytuacji. Wykorzystując najnowszy stan wiedzy na temat tego, co p o w i n n o  we mnie żyć, mogłabym stwierdzić, jakich szkód dokonałam, i próbować je naprawić. Wykorzystałam obywatelski program naukowy American Gut Project (AGP), prowadzony w laboratorium profesora Roba Knighta na Uniwersytecie Kolorado w Boulder. Jest dostępny dla każdego na całym świecie, w zamian za dotację pieniężną, i polega na sekwencjonowaniu próbek drobnoustrojów z ludzkiego ciała. Celem AGP jest lepsze poznanie gatunków, które nas zamieszkują, oraz ich wpływu na nasze zdrowie. Po wysłaniu próbki stolca, zawierającej mikroby z moich jelit, otrzymałam obraz ekosystemu uznającego moje ciało za swój dom.

Poczułam ulgę, gdy dowiedziałam się, że po latach zażywania antybiotyków w ogóle żyją we mnie j a k i e ś bakterie. Miło było stwierdzić, że zamieszkujące mnie organizmy przynajmniej z grubsza przypominają mikrobiomy innych uczestników AGP i nie są czymś w rodzaju drobnoustrojowych mutantów błąkających się po toksycznym pustkowiu. Ale, czego zapewne można się było spodziewać, wyglądało na to, że różnorodność moich bakterii doznała uszczerbku. Na najwyższym poziomie hierarchii taksonomicznej to zróżnicowanie było stosunkowo niskie w porównaniu z jelitami innych ludzi – przypominało coś w rodzaju systemu dwupartyjnego. Ponad 97 procent moich bakterii należało do dwóch głównych grup, podczas gdy u przeciętnego uczestnika programu te grupy stanowiły około 90 procent bakterii. Być może antybiotyki, które zażywałam, wybiły część mniej licznych gatunków, pozostawiając tylko największych twardzieli. Byłam ciekawa, czy ta strata mogła mieć wpływ na moje niedawne problemy zdrowotne.

Jednakże podobnie jak porównywanie tropikalnego lasu deszczowego i dębowej kniei opierające się na stosunku liczby drzew do liczby krzewów czy też ptaków do ssaków niewiele mówi o funkcjonowaniu obu ekosystemów, tak samo ustawianie moich bakterii na tak szerokim spektrum nie musiało dostarczyć mi zbyt wielu informacji o zdrowiu tej społeczności. Na drugim końcu hierarchii znajdowały się rodzaje i gatunki, które w sobie miałam. Co mogła mi powiedzieć o moim obecnym stanie tożsamość bakterii, które albo przetrwały leczenie, albo powróciły po jego zakończeniu? A może bardziej stosowne byłoby pytanie: jakie znaczenie miała dla mnie w tym momencie nieobecność gatunków, które padły ofiarą rozpętanej przeze mnie wojny chemicznej?

Przystępując do zdobywania wiedzy o nas – mnie samej i moich mikrobach – postanowiłam wykorzystać w praktyce to, czego się nauczę. Chciałam ponownie znaleźć się po dobrej stronie i wiedziałam, że muszę dokonać w swoim życiu zmian, aby odtworzyć kolonię, która mogłaby harmonijnie współdziałać z moimi ludzkimi komórkami. Jeśli moje najnowsze objawy były wywołane drugorzędnymi spustoszeniami, które nieumyślnie spowodowałam w swoim mikrobiomie, to może zdołałabym to odwrócić i uwolnić się od alergii, problemów skórnych i niemal bezustannych infekcji? Moje obawy dotyczyły nie tylko mnie samej, ale także dzieci, które pragnęłam urodzić w nadchodzących latach. Ponieważ miałam im przekazać nie tylko swoje geny, ale także drobnoustroje, chciałam mieć pewność, że posiadam coś, co warto ofiarować.

Postanowiłam umieścić swoje mikroby na pierwszym miejscu, zmieniając dietę tak, by lepiej odpowiadała ich potrzebom. Zamierzałam przesłać do sekwencjonowania drugą próbkę, kiedy już zmiany mojego stylu życia będą zauważalne, w nadziei, że moje starania zaowocują zwiększoną różnorodnością i równowagą gatunków, których jestem gospodarzem. A przede wszystkim liczyłam na to, że poczynione przeze mnie inwestycje w te maleńkie stworzonka przyniosą dywidendę w postaci lepszego zdrowia i szczęścia.

Wprowadzenie   Pozostałe 90 procent

W maju 2000 roku, na kilka tygodni przed ogłoszeniem pierwszego szkicu ludzkiego genomu, pośród naukowców siedzących w barze laboratorium Cold Spring Harbor w stanie Nowy Jork zaczął krążyć notes. Narastała ekscytacja związana z następną fazą tego projektu, w ramach której sekwencja DNA miała zostać rozbita na swe funkcjonalne elementy, czyli geny. Ów notes zawierał zakłady, domysły najlepiej poinformowanych ludzi na świecie co do intrygującej kwestii: ile potrzeba genów, żeby zbudować człowieka?

Lee Rowen, badaczka kierująca grupą rozszyfrowującą chromosomy 14 i 15, pociągnęła łyk piwa, zastanawiając się nad tym pytaniem. Geny produkują białka, cegiełki życia, więc sama złożoność ludzi kazała sądzić, że ta liczba będzie raczej wysoka. Z pewnością wyższa niż u myszy, o których było wiadomo, że posiadają 23 000 genów. Prawdopodobnie wyższa także niż u pszenicy, mającej 26 000 genów. A już z pewnością znacznie większa niż u „Robala”, ulubionego gatunku laboratoryjnego biologów rozwoju, wyposażonego w 20 500 genów.

Choć domysły krążyły na ogół wokół 55 000 genów, a ich największa wartość sięgnęła 150 000, doświadczenie pani Rowen skłaniało ją do skromności. W tamtym roku obstawiła 41 440 genów, co rok później skorygowała do zaledwie 25 947 genów. W roku 2003, kiedy prawdziwa liczba genów zaczęła wyłaniać się z prawie już ukończonej sekwencji, Rowen wygrała zakład. Obstawiła najskromniej spośród wszystkich 165 uczestników, a najnowsze obliczenie spadło właśnie poniżej najniższej wartości, jaką przewidział którykolwiek z typujących naukowców.

Ze swoimi 21 000 genów ludzki genom jest niewiele większy niż u „Robala” (C. elegans). Jest o połowę mniejszy niż genom ryżu, prześciga go nawet skromna dafnia, mająca 31 000 genów. A żaden z tych gatunków nie potrafi mówić, tworzyć ani snuć inteligentnych myśli. Można by sądzić, tak jak naukowcy przystępujący do genowego zakładu, że ludzie będą mieli znacznie więcej genów niż trawy, robaki i rozwielitki. W końcu geny produkują białka, a białka tworzą organizmy. Organizm tak złożony i wyrafinowany jak człowiek z pewnością potrzebuje więcej białek, a tym samym więcej genów niż robak.

Lecz te 21 000 to nie jedyne geny, które sterują naszym ciałem. Nie jesteśmy sami. Każdy z nas jest superorganizmem, kolektywem gatunków żyjących ramię w ramię i wspólnie sterujących ciałem, które utrzymuje nas wszystkich. Nad naszymi własnymi komórkami, aczkolwiek znacznie większymi i cięższymi, mają dziesięciokrotną przewagę liczebną komórki drobnoustrojów żyjących na nas i w nas. Te 100 bilionów mikrobów – nazywanych mikrobiomem – to głównie bakterie, mikroskopijne żyjątka, z których każde składa się z zaledwie jednej komórki. Oprócz bakterii są też inne istoty: wirusy, grzyby i archeony. Wirusy są tak małe i proste, że podważają nasze poglądy na temat tego, czym jest „życie”. Aby móc się rozmnażać, są całkowicie zależne od komórek innych organizmów. Żyjące na nas grzyby to częstokroć drożdże. Są bardziej skomplikowane od bakterii, ale nadal stanowią maleńkie, jednokomórkowe organizmy. Archeony to grupa, która wydaje się podobna, ale różni się od nich ewolucyjnie w tym samym stopniu, co bakterie od roślin lub zwierząt. Ogółem mikroby zamieszkujące ludzki organizm zawierają 4,4 miliona genów – tyle wynosi kolektywny genom ludzkiego mikrobiomu. Te wszystkie geny współpracują w sterowaniu naszymi organizmami z 21 000 ludzkich genów. Licząc w ten sposób, jesteśmy ludźmi zaledwie w połowie procenta.

Uproszczone drzewo filogenetyczne ukazujące trzy domeny oraz cztery królestwa domeny eukariotów.

Wiemy dziś, że złożoność ludzkiego genomu wynika nie tylko z liczby genów, które on zawiera, ale także z licznych kombinacji białek, które te geny potrafią tworzyć. Podobnie jak inne zwierzęta, jesteśmy w stanie „wycisnąć” z naszych genomów więcej funkcji, niż na pierwszy rzut oka jest w nich zaszyfrowanych. Jednak geny naszych mikrobów przydają tej mieszaninie jeszcze więcej złożoności, świadcząc ludzkiemu organizmowi usługi, które ewoluują szybciej i są wykonywane łatwiej przez te proste organizmy.

Jeszcze do niedawna badanie tych mikroorganizmów wiązało się z możliwością hodowania ich na szalkach Petriego wypełnionych wywarami z krwi, szpiku kostnego bądź cukrów zawieszonych w żelu. To trudne zadanie. Większość gatunków żyjących w ludzkich jelitach umiera w kontakcie z tlenem, bo ewoluując, po prostu nie nauczyły się go tolerować. Co więcej, hodowanie mikrobów na tych płytkach oznacza, że trzeba zgadywać, jakich składników odżywczych, temperatur i gazów potrzebują, żeby przetrwać, a jeśli nie zdołamy tego dokonać, nie dowiemy się niczego o danym gatunku. Hodowanie drobnoustrojów przypomina sprawdzanie listy obecności na lekcji – jeśli kogoś nie wyczytasz, nie wiesz, czy pojawił się w klasie. Dzisiejsza technologia – sekwencjonowanie DNA, które stało się tak szybkie i tanie dzięki staraniom naukowców pracujących nad projektem poznania ludzkiego genomu – przypomina raczej sprawdzanie dowodów tożsamości przy wejściu; możesz uwzględniać nawet tych, których się nie spodziewałeś.

Kiedy projekt poznania ludzkiego genomu zbliżał się do końca, oczekiwania były wysokie. Sądzono, że to klucz do naszego człowieczeństwa, największe dzieło Boga i święta biblioteka skrywająca tajemnice chorób. Gdy w czerwcu 2000 roku, na kilka lat przed terminem, był gotowy pierwszy szkic, który pochłonął 2,7 miliarda dolarów, amerykański prezydent Bill Clinton ogłosił:

Poznajemy dziś język, w którym Bóg stworzył życie. Ogarnia nas tym samym jeszcze większy podziw dla złożoności, piękna i cudu najświętszego z Bożych darów. Wraz z tą gruntowną, nową wiedzą ludzkość staje na skraju uzyskania nowej mocy uzdrawiania. Poznanie genomu wywrze prawdziwy wpływ na nasze życie – a w jeszcze większym stopniu na życie naszych dzieci. Zrewolucjonizuje diagnozowanie, profilaktykę i leczenie większości, jeśli nie wszystkich ludzkich chorób.

Jednak w następnych latach dziennikarze naukowi z całego świata zaczęli wyrażać rozczarowanie wkładem, jaki znajomość kompletnej sekwencji DNA wniosła w medycynę. Choć rozszyfrowanie naszej „instrukcji użytkowania” jest niezaprzeczalnym osiągnięciem, które zmieniło sposób leczenia kilku ważnych chorób, to na temat przyczyn wielu częstych dolegliwości nie dowiedzieliśmy się tyle, ile oczekiwaliśmy. Poszukiwanie genetycznych odmienności, wspólnych dla osób z określoną chorobą, nie ukazało tylu bezpośrednich związków, ilu się spodziewaliśmy. Częstokroć stany chorobowe były słabo powiązane z dziesiątkami lub setkami wariantów genów, a tylko sporadycznie zdarzało się, że posiadanie pewnej odmiany genu prowadziło wprost do danej choroby.

Tym, czego nie zdołaliśmy pojąć na przełomie stuleci, był fakt, że nasze 21 000 genów nie stanowi pełnej historii. Technika sekwencjonowania DNA, wynaleziona podczas projektu poznania ludzkiego genomu, umożliwiła przeprowadzenie innego ważnego, choć mniej nagłaśnianego przez media programu tego typu, a mianowicie projektu poznania mikrobiomu ludzkiego (Human Microbiome Project – HMP). Poświęcono go w całości badaniu genomów drobnoustrojów żyjących w organizmie człowieka – mikrobiomu – aby zidentyfikować obecne w nim gatunki.

Uzależnienie od szalek Petriego oraz nadmiar tlenu nie miały już wstrzymywać badań nad naszymi sublokatorami. HMP, pięcioletni program sekwencjonowania DNA, z budżetem wynoszącym 170 milionów dolarów, miał rozszyfrować tysiące razy więcej informacji niż HGP. Dotyczył drobnoustrojów zamieszkujących 18 różnych siedlisk w ludzkim organizmie. Miało to być znacznie bardziej rozległe badanie genów czyniących z osoby zarówno istotę ludzką, jak i mikrobową. Po zakończeniu pierwszej fazy HMP w 2012 roku żaden ze światowych przywódców nie wygłosił tryumfalnego oświadczenia i tylko garstka czasopism poinformowała o tym fakcie. Ale Human Microbiome Project miał trwać nadal, dostarczając więcej wiedzy o tym, co to znaczy być człowiekiem, niż kiedykolwiek uczynił to nasz własny genom.

Odkąd pojawiło się życie, gatunki wykorzystywały się nawzajem, a drobnoustroje okazały się szczególnie sprawne w zasiedlaniu najdziwniejszych miejsc. Przy ich mikroskopijnych rozmiarach ciało innego organizmu – zwłaszcza dużego kręgowca takiego jak człowiek – daje im nie tylko jedną niszę, ale cały świat, pełen siedlisk, ekosystemów i możliwości. Ludzkie ciało, równie zmienne i dynamiczne jak nasza wirująca planeta, posiada chemiczny klimat z hormonalnymi przypływami i odpływami oraz skomplikowanymi krajobrazami, które zmieniają się z wiekiem. Dla mikrobów to raj.

Ewoluowaliśmy ramię w ramię z drobnoustrojami, jeszcze zanim staliśmy się ludźmi, a nawet zanim nasi przodkowie stali się ssakami. Każde zwierzę, od najmniejszej muszki owocówki po największego walenia, jest kolejnym światem dla mikroorganizmów. Pomimo negatywnych ocen, na które wiele z nich zasługuje, wywołując choroby, rola gospodarza tych maleńkich form życia może być wyjątkowo opłacalna.

Kałamarnica Euprymna scolopes – wielkooka i kolorowa jak postać z filmu wytwórni Pixar – minimalizuje czyhające na nią zagrożenia, zapraszając pewien gatunek bioluminescencyjnej bakterii do życia w specjalnym zagłębieniu swego podbrzusza. Jest to narząd świetlny, w którym owa bakteria, Aliivibrio fischeri, zamienia pożywienie w światło, dzięki czemu oglądana z dołu kałamarnica się jarzy. Ten blask sprawia, że jej sylwetka zlewa się z oświetloną przez księżyc powierzchnią oceanu, co utrudnia jej dostrzeżenie drapieżnikom nadpływającym z głębin. Kałamarnica zawdzięcza tę ochronę żyjącym w niej bakteriom, a one zawdzięczają jej dom.

Takie utrzymywanie mikrobowego źródła światła może się wydawać bardzo pomysłowe, ale Euprymna scolopes nie jest bynajmniej jedynym zwierzęciem zwiększającym szanse przeżycia dzięki drobnoustrojom w swoim ciele. Strategie przetrwania są liczne i zróżnicowane, a kooperacja z mikroorganizmami była siłą napędową ewolucji, odkąd 1,2 miliarda lat temu na Ziemi po raz pierwszy pojawiły się istoty złożone z więcej niż jednej komórki.

Im większa liczba komórek składa się na jakiś organizm, tym więcej mikrobów może na nim żyć. Prawdę mówiąc, duże zwierzęta, takie jak krowy, są dobrze znane z gościnności dla bakterii. Krowy jedzą trawę, ale korzystając z własnych genów, mogłyby wydobyć bardzo niewiele składników odżywczych z tej włóknistej diety. Potrzebowałyby do tego specjalistycznych białek zwanych enzymami, które potrafią rozbijać twarde cząsteczki tworzące ściany komórek trawy. Wytworzenie na drodze ewolucji genów produkujących takie enzymy mogłoby trwać tysiąclecia, bo ewolucja wykorzystuje przypadkowe mutacje kodu DNA, które mogą się przydarzać tylko w kolejnych pokoleniach.

Szybszym sposobem uzyskania dostępu do substancji odżywczych zamkniętych w trawie jest podzlecenie tego zadania specjalistom – mikrobom. Cztery komory krowiego żołądka zawierają liczone w bilionach populacje bakterii rozkładających włókna roślinne. Kłąb tych włókien, wędrując tam i z powrotem, podlega na przemian mieleniu w krowim pysku i rozkładowi chemicznemu przez enzymy, produkty drobnoustrojów żyjących w krowich wnętrznościach. Uzyskanie odpowiednich genów jest dla mikrobów łatwe, bo czas ich życia, a tym samym możliwość wystąpienia mutacji, częstokroć nie przekracza jednego dnia.

Skoro kałamarnice i krowy potrafią czerpać korzyści ze współpracy z mikroorganizmami, to czy my, ludzie, też możemy to robić? Wprawdzie nie jemy trawy i nie posiadamy czterokomorowych żołądków, ale mamy własne specjalizacje. Nasze żołądki są małe i proste; ich rola polega na wymieszaniu jedzenia, dorzuceniu kilku enzymów trawiennych i dodaniu odrobiny kwasu w celu zabicia niepożądanych zarazków. Lecz wędrując dalej, przez jelito cienkie, w którym pożywienie jest rozkładane przez kolejne enzymy i wchłaniane do krwiobiegu za pośrednictwem kobierca palcowatych wyrostków, nadających mu powierzchnię kortu tenisowego, dociera się do zaułka wielkości piłki tenisowej, który wyznacza początek jelita grubego. Ten kapciuch, położony w prawej dolnej części tułowia, nosi nazwę jelita ślepego i jest centrum społeczności mikrobów ludzkiego organizmu.

Na końcu jelita ślepego dynda narząd uważany wyłącznie za źródło bólu i infekcji – wyrostek. Jego pełna nazwa – wyrostek robaczkowy – wynika z robakowatego wyglądu, choć równie dobrze można by go porównać do czerwia albo węża. Wyrostki miewają różną długość: od skromnych, mierzących 2,5 cm, do zdecydowanie długich, 25-centymetrowych. Zdarza się, choć rzadko, że ktoś ma aż dwa wyrostki albo nie ma żadnego. Jeśli wierzyć popularnej opinii, byłoby nam lepiej bez wyrostka, bo od ponad stu lat uważa się, że ten narząd nie spełnia żadnej funkcji. Karol Darwin, w książce O pochodzeniu człowieka, kontynuacji dzieła O powstawaniu gatunków, zaliczył wyrostek do narządów „pierwotnych”. Porównawszy go z większymi wyrostkami wielu innych zwierząt, uznał, iż jest to szczątek, który bezustannie więdnie od czasu, gdy ludzie zmienili dietę.

Ponieważ niewiele wskazywało na to, żeby miało być inaczej, szczątkowy status wyrostka raczej nie był kwestionowany przez następne sto lat, a pogląd o jego bezużyteczności ugruntowała tendencja tego narządu do sprawiania kłopotów. Medyczny establishment uznał wyrostek za coś tak niepotrzebnego, że do lat 50. XX wieku jego usunięcie stało się jedną z najczęstszych procedur medycznych przeprowadzanych w krajach rozwiniętych. Często dokonywano tego dodatkowo, przy okazji innych operacji brzusznych. W którymś momencie prawdopodobieństwo usunięcia wyrostka wynosiło jeden do ośmiu u mężczyzn, a u kobiet jeden do czterech. 5–10 procent ludzi miało w którymś momencie życia usuwany wyrostek, zazwyczaj zanim mieli dzieci. Bez leczenia prawie połowę czekałaby śmierć.

I tu powstaje zagadka. Gdyby zapalenia wyrostka były naturalną chorobą, często prowadzącą do śmierci w młodym wieku, to szybko zostałyby wyeliminowane przez dobór naturalny. Ci, którzy mieliby wyrostki wystarczająco duże, by doznać infekcji, umieraliby, najczęściej nie doczekawszy się potomstwa, a tym samym nie mogliby przekazać swych genów formujących wyrostki. Z czasem miałoby je coraz mniej ludzi, aż w końcu człowiek utraciłby wyrostek. Dobór naturalny preferowałby tych, którzy go nie mają.

Treść dostępna w pełnej wersji eBooka.

Podziękowania

Uważam, że nauka stanowi źródło najprawdziwszych, nowych i wspaniałych opowieści, jakie świat ma do zaoferowania. Uznanie roli, jaką 100 bilionów mikrobów odgrywa w zdrowiu i szczęściu każdego z nas, i dostrzeganie zniszczeń, na które nieświadomie je narażamy, jest jedną z takich opowieści. Zawiłości tej historii były, i będą nadal, ujawniane i udowadniane przez setki naukowców, wobec których mam dług wdzięczności za dostarczenie mi tak bogatej i fascynującej narracji. Starałam się przedstawić ich odkrycia i spostrzeżenia jak najwierniej, a wszelkie przeinaczenia to wyłącznie moja wina.

Dwoje badaczy mających na swoim koncie wybitny wkład w naukę o mikrobiomie udzieliło mi ogromnej pomocy w gromadzeniu materiałów. Patrice Cani i Alessio Fasano opowiadali mi o swojej pracy, czytali moją i odpowiadali na moje pytania chętnie i szczegółowo. W szczególny sposób dziękuję Derrickowi MacFabe’owi, Emmie Allen-Vercoe, Tedowi Dinanowi, Ruth Ley, Marii Glorii Dominguez-Bello, Nikhilowi Dhurandharowi, Garry’emu Eggerowi,  Alison Stuebe, Danielowi McDonaldowi i Tony’emu Waltersowi, którzy bardzo mi pomogli, poświęcając swój czas, którego nie mają zbyt wiele. Podziękowania otrzymują także Gita Kasthala, David Margolis, Stuart Levy, Jennie Brand-Miller, Tom Borody, Peter Turnbaugh, Rachel Carmody, Fredrik Bäcked, Paul O’Toole, Lita Proctor, Mark Smith, Lee Rowen, Agnes Wold, Erin Bolte, Eugene Rosenberg, Franz Bairlein, Jasmina Aganovic, Jeremy Nicholson, Alexander Khoruts, Maria Carmen Collado, Richard Atkinson, Richard Sandler, Sam Turvey, Sydney Finegold, William Parker, Curtis Huttenhower i Petra Louis, którzy czytali wstępne wersje tekstu, odpowiadali na pytania i podchodzili entuzjastycznie do tej książki. Dziękuję również bardzo licznym badaczom, których prace opisywałam, choć nie wymieniłam ich z imienia i nazwiska. Ogromne dzięki dla Ellen Bolte za to, że rozmawiała ze mną przez wiele godzin i podzieliła się historią swoją oraz Andy’ego – Ellen, jesteś źródłem inspiracji. No i pięknie dziękuję Peggy Kan Hai za to, że pozwoliła mi opisać swoją historię i była tak pozytywnie nastawiona.

Jestem niezwykle wdzięczna cudownemu zespołowi wydawnictwa HarperCollins po obu stronach Atlantyku. Arabella Pike i Terry Karten od początku były pełne entuzjazmu i rozumiały, że Cicha władza mikrobów jest książką o człowieczeństwie, a nie (tylko) o mikrobach – dziękuję wam. Jo Walker, Kate Tolley, Katherine Patrick, Matt Clacher, Joe Zigmond, Katherine Beitner, Steve Cox i Jill Verrillo też otrzymują moje wyrazy wdzięczności. Wielkie dzięki dla Patricka Walsha, mojego agenta, a także dla całego zespołu agencji Conville & Walsh, zwłaszcza dla Jake’a Smitha-Bosanqueta, Alexandry McNicoll, Emmy Finn, Carrie Plitt i Henny Silvennoinen, których e-maile tak często organizowały mi cały tydzień. Dziękuję twórcom oprogramowania Scrivener, którzy w jakiś sposób potrafią sprawić, że człowiek panuje nad swoją rozrastającą się książką.

Dziękuję członkom grupy Ampthill Writers, szczególnie Rachel J. Lewis, Emmie Riddell i Philipowi Whiteleyowi, za to, że przynajmniej raz w miesiącu wyciągali mnie z domu. Moim przyjaciołom dziękuję za to, że nie obrażali się za moją nieobecność i uparcie sprawdzali, czy żyję, a profesorowi Watsonowi i pannie Adenine za podniety intelektualne. Jen Crees – moja kumpelko z wirtualnego biura – dziękuję ci raz jeszcze za skłaniające do refleksji dyskusje i pozytywne reakcje na początku pracy. Dziękuję moim rodzicom, którzy wspierali mnie, kiedy chorowałam, i nigdy we mnie nie wątpili, a zwłaszcza mamie – za to, że wysłuchiwała moich niekończących się prób różnych sformułowań. W szczególny sposób dziękuję mojemu najlepszemu przyjacielowi i bratu, Matthew Maltby’emu, znakomitemu gawędziarzowi, za to, że poświęcił mi tyle czasu i wciąż mówił mi prawdę, pomimo moich reakcji. I wreszcie dziękuję Benowi za jego niezachwianą wiarę we mnie i za to, że tak chętnie znosił ciągłe zmiany tematów: od porannych rozmów o nietoperzach do wieczornych pogawędek o mikrobach.