Еда и микробиом. Традиционные продукты питания разных культур для здоровья и благополучия

Недостаток разнообразия – вот ключевое изменение в микробиоте, которое отражается на нашем здоровье.

Какую бы экосистему мы ни взяли, разнообразие всегда является важнейшим показателем ее здоровья и устойчивости. Разнотравный луг или лес со сложным составом древесных пород всегда успешнее противостоят вселению инвазивных растений и лучше справляются с изменениями среды, чем монокультурные сообщества[26]. Многочисленные исследования показывают, что люди, которые питаются традиционной пищей и живут по традиционному укладу, обладают гораздо более разнообразным составом микробов в кишечнике. Например, сообщества, обитающие в стороне от современного глобализованного мира – где-нибудь в джунглях Амазонии или на высокогорьях Танзании, – имеют на 30 % более разнообразную кишечную микробиоту, чем жители развитых стран. У представителей южноамериканского индейского племени яномами разнообразие микробиоты почти на 60 % выше, чем у среднего американца или европейца. По сути, если мы построим диаграмму разнообразия кишечной микробиоты этих жителей Южной Америки и представителей африканских народностей, а также статистически «здоровых» североамериканцев, обе группы аборигенов окажутся ближе друг к другу. Так, те из нас, кто живет в так называемых развитых странах, в каком-то смысле оказываются заметно беднее этих народов.

Тем не менее даже обедненная кишечная микробиота современного человека может похвастаться оставшимся богатством. Изучая жителей развитых стран, ученые, к своему удивлению, обнаружили, что уровни разнообразия микробиоты не соответствуют типичному распределению, при котором у большинства людей среднее количество видов бактерий, а у относительно немногочисленных групп – очень низкое или, напротив, исключительно высокое. Вместо этого кривая распределения оказалась седловидной формы, с двумя большими «лагерями» по краям – с относительно низким уровнем разнообразия и относительно высоким, причем различия между этими двумя группами достигали ошеломляющих 40 %. При этом люди, попавшие в группу с низким разнообразием микробиоты, с большой вероятностью имели лишний вес или страдали ожирением. Другие исследования показали, что у людей с воспалительными заболеваниями кишечника, например с язвенным колитом или болезнью Крона, разнообразие кишечной микробиоты примерно на 25 % ниже, чем у здоровых людей. Уменьшение разнообразия микробов связано с воспалительными процессами. Хроническое воспаление создает среду, выборочно поддерживающую сообщества микробов, которые еще больше усиливают воспаление – таким образом, возникает порочный круг, повышающий риск многих заболеваний, включая артриты, деменцию и некоторые виды рака.

Микробное разнообразие также может быть основным показателем здоровья и у людей с лишним весом. Наблюдая небольшую группу пациентов с ожирением во Франции, исследователи обнаружили, что среди людей с одинаковым избытком веса те, кто придерживался более здорового питания (критериями которого они считали ограниченное потребление сахара и обилие фруктов, йогуртов и супов), имели более разнообразную микробиоту, чем те, кто меньше заботился о здоровом рационе (потребляли много сахара, мало фруктов и йогуртов). Изучая оба профиля ожирения (с низким и высоким уровнями разнообразия микробиоты), ученые выяснили, что люди с низким числом кишечных микробных генов (показатель низкого разнообразия) с большей вероятностью имели в составе микробиоты бактерий, способствующих развитию воспаления, тогда как люди с высоким числом микробных генов имели больше видов, противодействующих воспалению, таких как бактерия Faecalibacterium prausnitzii, защищающая нас от некоторых заболеваний кишечника и других органов. Тот же исследовательский коллектив обнаружил, что у этих пациентов именно низкое число микробных генов более надежно, чем избыточный вес, служило индикатором инсулиновой резистентности (предвестника диабета). Дальнейшие исследования показали, что, если представителям обеих групп пациентов с ожирением (с низким и высоким разнообразием кишечной микробиоты) помогали сбросить вес за счет улучшения рациона, это приводило и к возрастанию микробного разнообразия. «Полученные результаты подтверждают обнаруженную ранее связь между долговременными пищевыми привычками и структурой кишечной микробиоты», – пишут авторы этой работы. Они также полагают, что «постоянное регулирование микробиоты можно осуществлять за счет изменения рациона». Эти исследования наглядно показывают, как важен дружественный микробам рацион для того, чтобы сохранить свое здоровье на долгие годы.

Перемены за одну ночь

Есть во всем этом и кое-что хорошее, а именно: мы уже не так мало знаем о наших микробных сообществах. И можем выбирать образ жизни и рацион, которые помогут сделать нашу микробиоту лучше, здоровее и разнообразнее. Причем изменений не приходится ждать неделями и месяцами. Благодаря малой продолжительности жизни бактерий и быстрой смене их поколений изменения в среде их обитания способны привести к большим переменам в их популяциях и функциях в течение одной ночи.

Эти поразительно быстрые сдвиги были засвидетельствованы в тщательно выстроенном эксперименте, который провели ученые из Гарвардского университета. Микробиолог Питер Тернбо, ныне работающий в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, и его коллеги набрали десять добровольцев, чтобы изучить, как наш рацион влияет на микробиоту. Ранее они уже обнаружили, что микробиом мышей существенно зависит от того, чем кормят грызунов[27]. Теперь оставалось найти людей, согласных питаться одним и тем же пять дней подряд.

Тернбо и его коллеги разделили испытуемых на две группы: первая придерживалась диеты, состоящей исключительно из продуктов животного происхождения (мясо, яйца, сыр), вторая питалась только растительной пищей с высоким содержанием клетчатки (овощи, зерновые, зелень, фрукты и пр.). Участники эксперимента, имевшие самые разные предпочтения в пище (включая одного пожизненного вегана), начинали с очень разным составом микробиоты. В ходе исследования ученые видели индивидуальные различия в микробиотах каждого испытуемого, в то же время внутри каждой группы микробные профили и состав активных генов микробов обретали определенное сходство. Судя по всему, наша микробиота обладает поистине поразительной способностью приспосабливаться к тому, чем мы питаемся. Иногда это к добру, а иногда и к худу. Тем больше причин задумываться о наших микробах, когда мы решаем, что бы такое съесть в следующий раз.

Однако прежде чем мы возьмемся за вилки и ножи, чтобы погрузиться в удивительный мир еды, питающей наших микробов, давайте для начала узнаем чуть больше о самих наших маленьких, но таких важных партнерах, которые считают нас своим домом и отвечают за наше здоровье.

Глава вторая. Что у кишечника внутри

Большинство из нас всю жизнь живет в полной уверенности, что они неповторимые существа с уникальными, присущими только им чертами. Независимо от того, осознаем мы это или нет, в каждом из нас живут еще сотни видов, для которых наше тело – родной дом. В одном только кишечнике их насчитывается от ста до двухсот видов. И каждый из нас в любой момент носит в себе порядка 40 триллионов дружественных микроорганизмов – это примерно в 6000 раз больше, чем людей на планете. То есть наше тело – довольно густонаселенное место с динамичной внутренней жизнью.

Как правило, эти микробы существенно меньше размером, чем человеческие клетки. Все вместе они весят от силы несколько фунтов, и большая их часть скучена в толстом кишечнике. При том, что они очень малы, они в то же время необычайно деятельны. В основном каждый микроб занят созданием клеточных стенок и выработкой ферментов – одним словом, трудится не покладая рук, как микроскопический персонаж очаровательных комиксов Ричарда Скарри. И несмотря на малые размеры, в совокупности эти микробы обладают колоссальной активностью и столь же колоссальным потенциалом.

Как правило, говоря о микробиоте, или микробиоме, мы подразумеваем микробное сообщество, обитающее в нашем пищеварительном тракте, главным образом в толстой кишке. Но у человека есть и другие микробиоты – на коже, во рту, в носу и на прочих участках его тела. Каждый из этих участков отличается собственной очень интересной экологией, поэтому любой отдельно взятый биом имеет совершенно разную среду обитания. Едва ли мы ожидаем встретить одни и те же растения и одних и тех же животных в Атакаме, одной из самых засушливых пустынь мира, и во влажных тропических лесах Амазонии. Точно так же кожу наших плеч и подмышечные впадины населяют разные популяции микробов. Даже на правой и левой руках у нас живут разные микробные сообщества. Для кого-то наше тело – щедрые джунгли, а для кого-то – голая пустыня.

Краткая экскурсия

Прежде чем мы начнем разбирать, какое значение имеют микробы для нашего кишечника и нашего здоровья, будет полезно получить общее представление о том, как устроен и как работает наш пищеварительный тракт. Давайте же начнем с еды.

История съеденной нами пищи – с того самого момента, как последний кусочек покидает кончик вилки, чтобы оказаться у нас во рту, – исполнена приключений, достойных страниц авантюрного романа. Расстояние около девяти метров она преодолевает за десятки часов и претерпевает удивительные превращения. На всем пути ее продвижения пищеварительный тракт активно взаимодействует со всем остальным телом посредством нервов, нейромедиаторов, гормонов и иммунной системы. Развитию сюжета способствует искуснейшая работа мышц, под действием которых пища продвигается, сдавливается, перемешивается и перемещается в направлении своего исхода.

Хотя мы и считаем пищеварительный тракт внутренней (и очень личной) частью нашего организма, на самом деле он представляет собой самый открытый канал нашего сообщения с внешним миром. По сути, это трубка, по которой ежедневно проходит масса чужеродного материала, – хочется надеяться, что съедобного. Подобно второй коже, этот тракт обладает большой поглощающей способностью, позволяя нам извлекать из пищи необходимые питательные вещества. На страже его порядка и здоровья стоит бдительная иммунная система, готовясь атаковать каждый потенциально вредоносный элемент, способный проникнуть сюда за те пятьдесят с лишним часов, которые требуются съеденному обеду, чтобы завершить свое путешествие и покинуть наш гостеприимный организм.

Начинается все с кусочка пищи. Допустим, с ложки картофельного салата. Когда салат попадает в рот, нам ничего не остается, как начать интенсивно его пережевывать, и он тут же подвергается воздействию ферментов, которые, разрушая химические связи, позволяют измельчить еду до еще более крохотных частиц[28]. Затем пища проглатывается и попадает в пищевод. Спустившись по нему, она натыкается на запертую дверь – сфинктер, который открывается и позволяет пищевому комку – так теперь называется проглоченная порция нашего салата – попасть в наполненный кислым соком желудок. Пропустив пищевой комок, сфинктер тут же закрывается, чтобы не дать кислоте обжечь нежную слизистую пищевода. (Если кислота все-таки попадает в пищевод – по причинам, которые могут быть связаны и с вашими микробами, – мы получаем такую неприятную вещь, как кислый рефлюкс.)

Желудок – среда очень суровая: рН здесь опускается до 2,5. И в целом обстановка напоминает мешок с постоянно взбалтываемым и пенящимся горячим уксусом. Большая часть пищи разрушается вследствие механических сокращений и под воздействием едкого желудочного сока[29], который химически разъедает связи, еще недавно удерживавшие пищевой комок. Через три-пять часов то, что некогда было картофельным салатом – а теперь превратилось в химус, – покидает неспокойную среду желудка и поступает в ленивый ручеек кишечника. В тонком кишечнике к работе подключаются другие пищеварительные соки, активно принимающиеся за дальнейшее расщепление оставшихся частиц пищи, и большая часть питательных веществ всасывается в кровь. Протиснувшись через этот извилистый отрезок длиной в шесть с лишним метров и подвергнувшись перевариванию и всасыванию, то, что осталось от картофельного салата, переходит в виде однородной кашицы в толстый кишечник. Здесь эта кашица проводит последние часы в нашем теле, где из нее вытягивается остаток влаги, а затем все лишнее идет на выброс. Но это далеко не конец драмы, как мы полагали раньше.

Теперь за дело принимаются микробы. Пищеварительный тракт населен ими по всей длине, от начала и до конца. Несмотря на неблагоприятную кислую среду, живые организмы все же встречаются в желудке – например, иногда полезная, а иногда вредоносная бактерия Helicobacter pylori. Чуть больше микробов появляется в тонком кишечнике[30], но, как мы уже знаем, основная их часть обитает в толстой кишке.

Наш густонаселенный толстый кишечник – последний шанс вытянуть из пищи (с помощью микробов) все, что осталось в ней полезного. Большую часть существования нашего вида такая возможность была крайне важной, учитывая скудость пищи. Многие из микробов – обитателей нашего толстого кишечника снабжают нас дополнительными ценными витаминами, например витамином K, и улучшают всасывание некоторых микро– и макроэлементов, например кальция. В зависимости от состава нашей микробиоты бактерии могут извлекать из съедаемой нами пищи дополнительные 15 % калорий. Лабораторные мыши, выращенные в безмикробной среде, потребляли больше пищи и набирали меньший вес, чем мыши с нормальной микробиотой. Если же таких мышей заселяли микробами, они быстро достигали нормального веса, хотя ели при этом меньше. Согласитесь, это немалое преимущество, если вам приходится добывать пищу в природе. Возможно, сейчас вы подумаете, что хорошо бы избавиться от этих мелких негодников (подумать только, сколько лишнего картофельного салата можно было бы тогда есть!). Но, как мы увидим дальше, избавление от этих микробов ни к чему хорошему не приводит.

* * *

Чтобы выяснить, какие именно микробы оказывают нам эти ценные услуги, ученые решили начать с конца, то есть взять образцы материала, так сказать, в месте его естественного выхода[31]. Однако, «хотя брать образцы свежего кала довольно просто, полученные на их основе данные не дают полного представления о том, что происходит в кишечнике», отмечает команда исследователей, опубликовавшая свой труд в журнале Gut («Кишечник»). Как мы уже видели, тонкий и толстый кишечник выполняют очень разные функции: в первом всасываются в основном питательные вещества, а во втором – вода. И еще «нам известно, что тонкий кишечник отличается иным составом и количеством бактерий», пишут они. Другие ученые применяют иную тактику исследований.

«По большей части мы изучаем какашки», – прямолинейно заявляет мне Джонатан Эйзен, биолог-эволюционист и специалист по микробам из Калифорнийского университета в Дейвисе, когда одним погожим весенним деньком я иду поболтать с ним в местный парк. Как обычно, он щеголяет шикарной бородой и майкой с надписью на любимую тему (на этот раз, увы, не со знаменитым призывом «Спроси меня о трансплантации кала»). «Есть ли толк в пробах кала? – спрашивает он и сам же отвечает: – Да, кал – отличная штука. Нам удалось узнать очень многое, но есть одно но: в фекалиях содержится все, что можно найти в пищеварительной системе вообще». По его словам, попытки составить полную картину кишечной микробиоты на основе одних лишь образцов кала сродни попыткам получить полное представление об Австралии, подбирая мусор, который выносит одна-единственная река. Конечно, можно собирать и изучать перья, ракушки, кости и исследовать химический состав воды, но это не поможет вам понять, что на самом деле происходит выше по течению, – например, насколько важную роль играют нелетающие птицы казуары, оставляя везде вместе со своим пометом семена съеденных плодов и тем самым участвуя в распространении растений, в том числе банановых деревьев. Или, скажем, есть ли конкуренция за места обитания между варанами и собаками динго. Поэтому вместо того, чтобы полагаться на отходы кишечной «реки», Джонатан предлагает другой способ: «…лучше было бы по-настоящему проникнуть внутрь этой системы и изучить ее составляющие прямо на месте». Однако проделать это на людях не так-то легко. «До сих пор очень мало кто изучал образцы из полости кишечника. На самом деле мы очень плохо представляем, какие виды там обитают и как они распределены».

Тем не менее, утверждает он, ученые все же сумели выявить в этих отходах некоторые закономерности. «Если вы станете кормить сотню людей пищей одного и того же состава, то в среднем с микробами в их кале будут происходить похожие вещи», – говорит Эйзен. Но ударение он делает на словах «в среднем». А мы знаем, что все мы очень разные – и наши микробы тоже.

Познакомьтесь со своими микробами

Но кто же они, эти наши маленькие спутники? Обычно мы склонны представлять себе этих скромных тружеников, обосновавшихся в нашем кишечнике, как аморфную и безликую массу существ, которые все примерно на одно лицо, но, как нам скоро предстоит удостовериться, они происходят из эволюционно очень удаленных друг от друга групп. Возможно, когда вы думаете о микробах, у вас перед глазами встает цветная картинка в объективе микроскопа. А может, лишь расплывчатый образ невидимых глазу, но от этого не менее противных ползучих тварей. Но если попытаться описать, как эти организмы выглядят и чем они занимаются, слово «микроб» окажется столь же пространным, как слово «животное». Толку в таком описании и того меньше.

Дело в том, что мы носим в своем кишечнике ни много ни мало все три домена жизни: бактерии, эукариоты (одноклеточные и многоклеточные организмы, клетки которых содержат ядро) и археи[32]. Вирусы тоже чувствуют себя в нашем кишечнике как дома, но следует ли считать их живыми организмами – вопрос спорный, поскольку размножаться они могут лишь в чужих клетках. Каждый из этих доменов, в свою очередь, объединяет совершенно разные царства и типы. К одной только эволюционной ветви бактерий[33] могут принадлежать организмы, в генетическом отношении не менее (а то и намного более) непохожие друг на друга, чем человек и, скажем, мох или померанский шпиц и амеба. При этом все мы – и люди, и померанские шпицы, и амебы, и мхи – относимся к домену эукариот. Большинство эукариотических обитателей нашего кишечника – это грибы. Относительно недавно (в историческом плане) мы также имели и множество отнюдь не микроскопических многоклеточных сожителей, таких как паразитические черви.

При том, что разнообразие наших микробов чрезвычайно велико, индивидуальные микробиоты людей могут разительно отличаться друг от друга. Скажем, у вас и вашего соседа (да и любого другого человека из любой точки земного шара) 99,9 % общих генов, однако ваши микробные сообщества могут пересекаться лишь в весьма незначительной степени[34]. А сейчас ученые все чаще обнаруживают, что даже один вид микробов в вашем кишечнике может иметь менее половины общих активных генов с микробом того же вида, но из кишечника вашего соседа.

Эти гены – очень важный компонент микробной активности, а следовательно, их влияние на среду и на нас самих очень велико. Активированные гены отражают, насколько деятелен микроб, чем он склонен питаться и как он взаимодействует – или воюет – с другими микробами. Иными словами, микробиом – это своего рода генератор генов. Каждая микробиота содержит в сотни раз больше генов, чем наш собственный человеческий геном. То есть каждый из нас носит в себе гораздо больше микробных генов, чем человеческих. Так что если вы все еще склонны думать о себе как об исключительно человеческом индивидууме, вероятно, настало время пересмотреть это крайне устаревшее представление.

Кто же они такие, эти наши безликие микроскопические сожители? За многие годы исследований ученые разработали разные способы классификации этих организмов. Например, бактерий принято делить на три категории в зависимости от формы их клеток: бациллы, кокки и спириллы.

Бациллы – это самые привычные нам бактерии в форме палочек, которые под микроскопом зачатую выглядят как россыпь лекарственных капсул или как длинные опушенные колбаски. К бациллам относятся очень многие виды, от Lactobacillus plantarum, присутствующего в кислой капусте, до Bacillus anthracis, возбудителя сибирской язвы. То есть внешний вид бактерии еще ни о чем не говорит.

Кокки имеют шаровидную форму, и обычно они очень маленького размера. К ним относятся, например, Streptococcus thermophilus, ключевой ингредиент йогурта, и Staphylococcus aureus, возбудитель стафилококковых инфекций (включая и такую опасную лекарственно-устойчивую форму, как метициллин-резистентный стафилококк).

Спириллы (если вы еще не догадались) похожи на спираль, или, точнее, на штопор. Насколько нам известно, в мире болезней и еды они играют менее значимую роль, но все равно приятно знать, что есть и такие безумно занятные микробы.

Микроскопические грибы, встречающиеся в нашем кишечнике и в нашей пище, отличаются даже большим разнообразием форм, нежели бактерии. Некоторые из них, например дрожжи рода Saccharomyces, без которых не могут обойтись ни пекари, ни пивовары, имеют овальную форму. Представители рода Geotrichum, присутствующие в некоторых кисломолочных продуктах, больше похожи на палочковидные бактерии из группы бацилл. И есть еще Aspergillus. Эта разновидность грибов, которую культивируют для ферментации соевых бобов, образует совершенно удивительные головки, где развиваются их споры. В полном «цвету» эти спороносные головки похожи (под микроскопом, конечно) на распустившуюся стрелку какого-нибудь роскошного декоративного лука.

Эти формы и признаки определяют, как микробы взаимодействуют, воспроизводят себе подобных и двигаются. Большинство бактерий размножаются митозом, делясь пополам: ДНК и все важнейшие органеллы удваиваются, клетка увеличивается в размерах, после чего на ее поверхности появляется перетяжка, которая, все больше углубляясь, разделяет клетку на две (теоретически) идентичные клетки. Грибы размножаются разнообразными способами, в том числе и упомянутым выше – за счет спор. Грибы – неподвижные существа, тогда как многие бактерии имеют тонкий «хвостик» – жгутик, с помощью которого они перемещаются в пространстве, а также мелкие ворсинки – пили, позволяющие им прикрепляться к разным поверхностям.

* * *

В качестве первого шага к пониманию, как все эти микробы влияют на наше здоровье, необходимо разобраться, с кем именно мы имеем дело – и в нашем кишечнике, и в нашей пище.

Этот «список исполнителей» не полон и, скорее всего, еще некоторое время таким и останется. Пока последние несколько столетий ученые с увлечением каталогизировали потрясающее разнообразие населяющих нашу планету растений и животных, наши микробы оставались толком не изученными. Понятно почему. Во-первых, их нельзя увидеть невооруженным глазом. Кроме того, большинство кишечных микробов – анаэробные, а потому плохо себя чувствуют в нашем кислородном мире (в том числе и в наших лабораториях). До недавнего времени в микробиологических исследованиях нам приходилось полагаться только на организмы, которые удавалось вырастить в чашках Петри. Ясно, что, если взять мазок в одной среде и посмотреть, что из него вырастет в совершенно другой, это далеко не лучший способ выяснить, кто же на самом деле живет в той, первой среде. Это примерно как взять образцы растений и животных из Амазонки, переселить их в пустыню Атакама и посмотреть, кто из них там приживется. Естественно, то, что выживет и даже будет процветать на сухом песке, едва ли будет напоминать исходное изобилие речных видов. Но многие десятилетия нам приходилось довольствоваться только этим способом, и мы даже не представляем себе, насколько богато и разнообразно микробное население нашей кишечной «Амазонки».

Теперь же мы вооружены методами молекулярной генетики, которые гораздо достовернее могут сказать нам, кто живет в той или иной среде, даже если в лабораторных условиях эти организмы не выживают. Сейчас генетический анализ делается довольно быстро и относительно недорого, благодаря чему мы можем, прогнав наши пробы через секвенатор, получить реальное представление о том, сколько организмов умирает, а сколько – выживает. Исследователи смотрят на различия в специфическом участке гена рибосомальной РНК – 16S рРНК. У нас и у бактерий этот ген устроен по-разному, так что это простой и быстрый способ отсортировать бактериальный геном от генетического материала человека. К тому же он заметно различается от вида к виду, поэтому теперь ученые могут составлять списки видов, просто сравнивая последовательности 16S рРНК, без трудоемкого анализа полного генома каждого организма. Раз-раз – и все микробы подсчитаны. Может быть, этот метод и неидеален, ведь он едва ли дает полное представление о популяциях наших микробов и их динамике, но он гораздо более совершенный, чем попытки выращивать колонии бактерий в лаборатории.

Данные, полученные в ходе таких генетических исследований, привели к множеству поразительных открытий в отношении нашей кишечной микробиоты. Но даже когда нам кажется, что мы нащупали многообещающую связь между составом микробов и здоровьем, очень важно все тщательно проверить и перепроверить.

Приведу пример: в микробиомах североамериканцев и европейцев обычно доминируют бактерии, принадлежащие к двум типам: Bacteroidetes и Firmicutes, причем Bacteroidetes заметно преобладают. Ряд небольших исследований, проводимых на протяжении нескольких лет – и на лабораторных животных, и на людях, – выявил интересную закономерность: у особей с ожирением соотношение Bacteroidetes и Firmicutes оказывалось предсказуемым образом смещено. Стройные люди обычно имели больше Bacteroidetes, а обладатели избыточного веса отличались непропорциональным обилием Firmicutes.

Торжественный звук фанфар! Вы его слышите? Проблема лишнего веса решена, достаточно сместить это соотношение в сторону «стройной» пропорции с преобладанием Bacteroidetes. Гуру здорового питания дружно кинулись составлять подходящий рацион.

Но, увы, такое простое решение не работает. Более масштабные исследования не обнаружили какой-либо статистически значимой связи между ИМТ (индексом массы тела) человека и соотношением Bacteroidetes и Firmicutes. Да и вообще, можно ли говорить о том, что столь широкая таксономическая категория, как тип, способна определять наш вес? Вы же не скажете: «О, мне пришлось оставить мою новорожденную дочку дома, но ничего страшного – там за ней присмотрит парочка хордовых». Здесь как раз очень важно, кого именно из представителей этого обширного типа вы оставили посидеть с вашим отпрыском: медведей, гуппи или бабушку с дедушкой. Или, например, если доктор порекомендует перейти на растительную диету, вы же не броситесь грызть корень первого попавшегося болиголова (если только вам совсем не дорога жизнь без бекона). С какой же стати нам ожидать, что все представители целого типа бактерий будут более однообразными, чем организмы, окружающие нас в макромире?

Такого рода поучительные истории побуждают нас вдумчиво подходить к различиям нашего микробного населения. Как мы уже видели, помимо типов (а также классов, порядков и семейств), бактерии нашего кишечника делятся и на многочисленные рода[35] – одни экзотические и почти неизвестные, а другие, вроде Lactobacillus и Streptococcus, хорошо знакомые и довольно полно изученные. Однако не следует забывать, как важно опуститься еще ниже – до видового уровня.

Оба эти рода относятся к типу Firmicutes, и оба являются молочнокислыми бактериями. Выработка молочной кислоты – и у тех видов, которые содержатся в пище, и у тех, которые живут в кишечнике, – весьма полезное для нас свойство (сбраживание пищи и поддержание кислотности пищеварительного тракта соответственно). Но если вид Streptococcus thermophilus помогает нам делать йогурт и много других вкуснейших кисломолочных продуктов, то Streptococcus pneumoniae (возбудитель пневмонии) и Streptococcus pyogenes (возбудитель целого ряда заболеваний, от фарингита до некротического фасциита) могут вызывать серьезные нарушения здоровья, в том числе смертельные. Как подчеркивал один греческий ученый, мы должны подходить к поведению микробов с теми же мерками, с которыми подходим к другим формам жизни. Скажем, померанский шпиц – полностью одомашненное (по мнению некоторых, даже чрезмерно) животное-компаньон, но дикий волк может (и даже наверняка постарается) убить вас, хотя оба они принадлежат к одному и тому же роду Canis. То же самое можно сказать как о представителях рода Streptococcus, так и о представителях многих других родов.

И все же, чтобы действительно разобраться, как эти микробы – и резиденты, и транзитеры – работают, мы должны погрузиться на уровень еще ниже видового, то есть рассмотреть отдельные штаммы. Например, очень многие штаммы кишечной палочки Escherichia coli совершенно безвредны и живут в нашем кишечнике, не создавая никаких проблем, а некоторые могут даже оказывать благотворный эффект, как штамм-пробиотик Escherichia coli Nissle 1917[36]. Однако другие штаммы этого вида, например Escherichia coli O157, могут нас убить. Таким образом, точное определение штамма в экспериментальной среде или в пище – ключевое условие для того, чтобы понять, какое влияние может оказывать тот или иной микроб.

Все это невероятно трудно, а данных так невообразимо много, что разложить их по полочкам пока не получается. Но даже если нам удастся хотя бы немного поскрести поверхность этого богатейшего и сложнейшего мира микробов, выигрыш для нашего здоровья может быть очень и очень велик.

Большие роли для малюток-микробов

Некоторые склонны называть микробиоту «забытым органом». Тем самым, как мне кажется, они недооценивают значение микробов. Как мы уже отмечали, микроорганизмы помогают нам перерабатывать съеденную пищу и усваивать из нее больше калорий и минеральных соединений. Но это далеко не все. Они постоянно общаются с нашей иммунной системой, поддерживая ее тонус. Они помогают регулировать уровень гормонов. И они же являются частью нашей крайне сложной системы нервной регуляции, которая управляет в том числе и нашим настроением. В общем, это совсем не те три фунта, которые вы хотели бы сбросить (хотя доброе обращение с ними, возможно, и помогло бы вам избавиться от балласта).

По всей видимости, микробы связаны с набором веса и ожирением более сложным образом, нежели простым усвоением из пищи дополнительной энергии. Хотя изменение соотношения Bacteroidetes и Firmicutes вряд ли является той «серебряной пулей», которая, как полагали раньше, раз и навсегда позволит решить проблему лишнего веса, в нашем кишечнике наверняка найдутся и другие закономерности, связанные с избыточной полнотой (которой страдают более 160 млн в США и около 2,1 млрд по всему миру). По данным исследователей, если безмикробным мышам подселить микробов человека с ожирением, эти мыши тоже начнут набирать вес. Возможно, микробы воздействуют на гормоны, из-за которых мы чувствуем себя сытыми или голодными. Другие исследователи полагают, что микробы способны влиять на усвоение нами пищи и даже лекарств. Это могло бы объяснить, почему люди так по-разному реагируют на одни и те же препараты. Еще микробы могут бороться с неблагоприятными состояниями, которые возникают при ожирении. А микробы, помогающие укреплять эпителиальную выстилку кишечника, могут снижать количество вредных соединений, которые просачиваются наружу и вызывают слабое воспаление в жировой ткани.

Сходным образом микробный баланс может способствовать или укреплению здоровья, или его ослаблению в зависимости от образа жизни и рациона. Например, бактерия Prevotella связана с культурой питания незападного образца, то есть с рационом, состоящим традиционно из растительных продуктов, – так питаются многие африканцы. В то же время Prevotella преобладает в кишечнике пациентов из западных стран, болеющих СПИДом, а потому считается приметой дисбактериоза – нарушения микробного баланса[37].

Наши микробы и наш иммунитет

Задача иммунной системы – защищать нас от чужеродных вторжений. Микробы, безусловно, сильно отличаются от нас генетически. Однако иммунная система терпит присутствие огромного количества различных микроорганизмов (и даже во многом зависит от них), чтобы полноценно развиваться. Таким образом, в ходе эволюции между микробиотой и иммунной системой сформировались отношения, напоминающие очень сложный танец, захватывающий и чарующий.

Сейчас уже общепризнано, что одна из причин роста аллергий в последнее время – а также, возможно, и некоторых аутоиммунных заболеваний – это наша неумеренная тяга к чистоте. У нашего тела вроде бы нет оснований бороться с пыльцой, но у многих людей иммунная система распознает эти крохотные растительные пылинки как врагов и переходит в атаку, порождая воспаление, слезотечение и выделение слизи из носа. Гигиеническая гипотеза возникла в 1980-е годы в результате исследований детей из многодетных семей. Выяснилось, что такие дети, особенно младшие братья и сестры, гораздо реже страдают аллергиями по сравнению с ровесниками, которые были единственными детьми в своих семьях. Ученые предположили, что если дети в раннем возрасте подвергаются воздействию большего количества микробов и частиц окружающей среды (в том числе при контактах с другими детьми – носителями микробов), то их иммунная система научается атаковать только действительно вредные чужеродные агенты и более мягко реагирует на менее угрожающие частицы, будь то цветочная пыльца или белки арахиса. Для себя я объяснила это так: если бы мой пес еще щенком столкнулся с парочкой настоящих грабителей, он не стал бы так люто облаивать вполне дружелюбного почтальона, приносящего нам каждый день газеты.

Таким образом, поколение детей, которые (включая меня) проводили время, играя на улице в грязи, имело возможность еще в раннем возрасте столкнуться с чужеродными частицами и экзотическими микробами, расширяя тем самым «словарный запас» собственной иммунной системы. Любопытно отметить, что в формировании здоровой иммунной системы, как показывают недавние исследования, наши внутренние микробы могут играть намного более важную роль, чем внешние агенты. И еще один немаловажный факт – детский организм должен установить контакт со своими внутренними микробами во вполне определенный период. Ученые обнаружили, что в развитии ребенка существует, по-видимому, некое окно чувствительности, когда нарушение микробиоты (например, в результате слишком раннего употребления антибиотиков) может иметь последствия, которые будут сказываться всю жизнь, повышая риск связанных с иммунитетом заболеваний, таких как астма или аллергии.

Нестабильная иммунная система опасна. Она может слишком бурно реагировать на безвредные чужеродные частицы, а еще способна восстать против собственного организма. Ученые активно изучают связи между кишечной микробиотой и аутоиммунными заболеваниями, такими как болезнь Крона или язвенный колит, которые возникают, когда неспособная к саморегуляции иммунная система приводит к хроническим воспалениям и повреждению тканей своего же организма.

Генетический профиль некоторых людей делает их более уязвимыми к воспалительным заболеваниям кишечника. Однако, по словам Гэри Ву, исследователя-гастроэнтеролога из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете, человеческими генами можно объяснить не более 30 % риска заболеть болезнью Крона и всего 10 % риска приобрести язвенный колит. «Это значит, что риск возникновения этих заболеваний зависит от внешних причин». А некоторые факторы среды могут запускать вредоносные изменения в микробиоте, смещая баланс иммунной системы таким образом, что она сама начинает способствовать развитию иммунопатологических заболеваний. При этом Гэри Ву советует обратить внимание на то, как быстро выросла за последние десятилетия доля людей, страдающих болезнью Крона. «Раньше в Азии – в Китае, Японии, Индии – воспалительные заболевания кишечника встречались относительно редко, – говорит он. – Но по мере того как эти общества становятся все более промышленно развитыми, частота встречаемости этих болезней стремительно растет». По его мнению, одной из причин может служить дисбаланс кишечной микробиоты, возникающий в результате перехода к образу жизни индустриального общества.

Жизнь в излишне чистой среде имеет и еще одно нехорошее следствие, на этот раз вполне макроскопическое: отсутствие паразитов. Хотя то, что мы избавились от глистов, принято считать положительным достижением, большую часть нашей эволюции (а также эволюции наших домашних животных) паразиты были нашими постоянными спутниками. По мнению многих ученых, вполне вероятно, что наше тело в эволюционном смысле даже нуждается в них. Это тоже часть гипотезы «старых друзей», предполагающая, что иммунная система человека скучает по паразитам и в их отсутствие ведет себя не совсем правильно.

Наряду со множеством изменений в нашем образе жизни (пастеризованные и рафинированные продукты, стерильно чистые дома, частый прием антибиотиков) изгнание паразитов (солитеров, анкилостом, остриц) в развитых странах совпало с ростом аллергий и аутоиммунных заболеваний. Возможно, звучит несколько нелепо, что при огромном числе факторов, влияющих на наше здоровье, именно отсутствие паразитов мы считаем реальной причиной его ухудшения. Однако ученые стали наблюдать за состоянием пациентов, которым вновь ввели паразитов, и результаты оказались впечатляющими, хотя сам процесс исследования явно не для слабонервных в силу своей, скажем так, тошнотворности[38].

Лечить астму с помощью глистов? На самом деле идея не такая уж бредовая. Я общалась с исследователями из Гарвардской медицинской школы в ту пору, когда эти работы только начинались, и в то время сама концепция вызывала нескрываемое отвращение (тем большего уважения заслуживают исследователи, умудрившиеся протащить такую тему через ученый совет). В подобных исследованиях обычно используют виды, в естественных условиях не паразитирующие на человеке (например, свиной власоглав), чтобы исключить риск постоянного заражения глистами или передачи их другим людям. Яйца червей вводят орально, обычно с напитком (пьем до дна!), после чего им дают созреть в кишечнике. Находясь там, эти глисты (по-научному – гельминты) оказывают заметное влияние на человеческие гены, участвующие в работе иммунной системы. Присутствие глистов ослабляет болезнь Крона, язвенный колит и, возможно, другие заболевания брюшной полости, а также аллергии. Поиск положительных эффектов продолжается.

Новейшие исследования посвящены сложным взаимодействиям не только между кишечными паразитами и нашими генами, но и между паразитами и нашими микробами. В одной работе было показано, что некоторые черви способствуют росту бактерий, которые борются со штаммами, вызывающими воспаление. Такого рода взаимодействиями могут объясняться и корреляции, которые ученые много лет наблюдают между глистными инвазиями (и естественными, и вызванными искусственно) и способностью организма противостоять болезни Крона и иным иммунным заболеваниям.

* * *

Обитатели нашего кишечника помогают иммунной системе отбиваться от инфекций. С одной стороны, это достигается тренировкой иммунной системы, чтобы она научилась лучше справляться с болезнетворными агентами – например, вызывающими простуду, грипп или гастроэнтерит. Впрочем, микробам не обязательно каждый раз задействовать иммунитет. Кишечник, заполненный здоровой, разнообразной микробиотой, слишком тесен, чтобы в него мог пролезть еще какой-нибудь патоген: микробы-резиденты и так вовсю используют его жилую площадь, а также пищу. В эксперименте, где мышам вводили вредные бактерии Salmonella, исследователи неоднократно наблюдали, что местная микробиота просто подавляла чужеродные организмы, не позволяя инфекции развиться. Однако если мышам перед инфицированием давали антибиотики, которые начисто сметали всех нормальных микробов, животные с большей вероятностью заболевали. Образно говоря, новому сорняку было гораздо проще захватить свежевспаханное поле, чем густонаселенный тропический лес.

Патогенам совсем не обязательно проникать из внешнего мира. Они могут расти и развиваться внутри. Любое серьезное нарушение устоявшейся кишечной микробиоты – например, курс антибиотиков – может привести к тому, что выжившие бактерии расплодятся и возьмут верх над остальными. Если у вас где-то затаилась колония потенциально патогенного штамма кишечной палочки (Escherichia coli), а равновесие микробиоты нарушилось, эта горстка микробов может получить достаточно свободного места, чтобы размножиться и распространиться. Исследования показали, что если численность бактерий Bacteroidetes снижается, уязвимость микробиоты возрастает, а значит, возрастает и риск роста хотя бы одного патогенного вида. А при чрезмерно большой численности (даже теоретически) безобидные микробы могут вызывать болезни.

Микробиота умеет отбивать атаки чужаков еще одним способом, которым микробы защищают свое жилище уже миллиарды лет. С самого момента своего возникновения микроорганизмы вырабатывали специальные соединения, призванные держать других микробов на расстоянии. И с тех пор в микромире идет настоящая гонка вооружений – появление все новых соединений для обезоруживания других соединений, что порождает естественную устойчивость к антибиотикам. Нам, конечно, приятно думать, что именно мы, такие умные, изобрели антибиотики, но на самом деле первыми их изобрели микробы. А мы только нашли им собственное применение[39].

Микробы для настроения

Будучи очень важным иммунным центром, кишечник тесно связан с нервной системой, включая и 100 млн обслуживающих его нейронов[40]. Это партнерство побудило исследователей заняться поисками связей микробиоты с нашим настроением и патологиями мозга. Особенно заманчивым выглядит тот факт, что примерно 80 % серотонина в нашем теле – нейромедиатора, дефицит которого приводит к депрессии, – вырабатывается именно в кишечнике. И действительно, ученые смогли подтвердить, что у людей с тяжелыми формами депрессии состав кишечной микробиоты отличается от того, который присущ здоровым людям.

Помимо того что толстый кишечник и головной мозг связаны между собой миллионами нейронов, они напрямую контактируют через мощный разветвленный блуждающий нерв, за счет которого микробиота получает еще одну возможность воздействовать на центральную нервную систему. Исследования на животных показали, что этот канал связи обеспечивает не только контроль над воспалением, но и влияние на функции мозга и настроение. Самые первые эксперименты выявили, что у мышей, выращенных без микробов, нервная система развивается иначе. Некоторые ученые даже надеются отыскать связь между микробиомом и аутизмом – еще одним заболевание, распространение которого стремительно растет.

По-видимому, состав микробиоты имеет отношение и к тревожным состояниям. Микробиота мышей, которых разлучали с матерью в раннем возрасте и которые потому проявляли симптомы тревоги и депрессии, отличалась от микробиоты мышей, которым давали провести счастливое, безмятежное детство рядом с мамами. Решив добавить к этому эксперименту еще больше интриги, исследователи обнаружили, что если по тому же протоколу отлучать от матери безмикробных мышей, никакого негативного эффекта на них это не оказывает. Очевидно, микробы определенным образом влияют на настроение и поведение – и это можно формировать с раннего возраста. Изучая этот вопрос, ученые обнаружили, что перенесение кишечной микробиоты от людей, часто испытывающих тревогу, безмикробным мышам тоже вызывало у испытуемых грызунов тревожное поведение.

Чтобы больше узнать о взаимосвязях микробов и настроения, полезно выйти за пределы организма. Похоже, нерезидентные микробы способны избавлять мышей от депрессии. Как мы можем об этом судить? Поговорить с мышью по душам едва ли получится, но ученые нашли другие способы выяснить, как мыши себя чувствуют. Например, плавательный тест. Мышь помещают в небольшой сосуд с водой, выбраться из которого ей не по силам, и смотрят, как долго она будет грести лапками, прежде чем сдастся и просто пассивно повиснет в воде (пока исследователи не спасут ее). Мыши с симптомами депрессии «падают духом» гораздо быстрее, чем здоровые зверьки. Исследовательская группа из Ирландского национального университета в Корке решила посмотреть, как можно попытаться облегчить депрессию у мышей и помочь им продержаться на плаву подольше. В своем эксперименте они проверяли эффективность аптечного препарата-антидепрессанта и штамма Bifidobacterium. Сработали оба. Тот же эффект наблюдался и в эксперименте, где использовался штамм Lactobacillus.

По данным еще одного исследования, актинобактерии (как, например, микобактерия Mycobacterium vaccae, которая встречается в почве и с которой мы контактируем через воду или растения) и представители типа Firmicutes (в особенности лактобациллы) могут снижать тревожность у животных.

Испытания на людях тоже дают хорошие результаты. В одном таком исследовании ученые сканировали мозг здоровых взрослых добровольцев методом функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). После этого часть испытуемых в течение месяца ежедневно пила молочные пробиотические напитки (в составе которых были бактерии Bifidobacterium animalis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus и Lactococcus lactis[41]). По истечении месяца мозг у людей из контрольной группы выглядел как раньше, а у тех, кто употреблял смесь пробиотиков, обнаружились изменения в активности отделов мозга, связанных с эмоциями и ощущениями.

Конечно, нам еще очень многое предстоит выяснить, прежде чем тех или иных микробов начнут назначать при расстройствах психики, но упомянутые исследования, можно сказать, заложили многообещающий фундамент. И теперь накопленные знания побуждают ученых исследовать новый класс пробиотиков, получивших название психобиотики.

* * *

Несмотря на все современные научные достижения, до сих пор лучшие доказательства того, что микробиота влияет на здоровье, связаны с процедурой, название которой звучит очень сомнительно. Речь идет о трансплантации фекальной микробиоты (в просторечии – пересадке кала) от одного человека другому. Пусть лечение пиявками или кровопускание выглядят более благородными (и даже более гигиеничными) процедурами, для тех пациентов, которые вынуждены прибегнуть к подобной манипуляции, чужие какашки и связанные с ними преимущества однозначно перевешивают чувство отвращения.

Эти пациенты страдают от очень неприятной и зачастую крайне опасной инфекции, которую вызывает C. diff, сокращенно от Clostridium difficile[42]. Симптомами инфекции при чрезмерном разрастании этой болезнетворной бактерии в кишечном тракте являются диарея, лихорадка и сильные боли в животе; иногда эта болезнь приводит к смерти. Пациенты нередко подхватывают ее в больнице, хотя частота возникновения ее вне больничных стен в настоящее время растет с тревожной быстротой. Многие из тех, кто страдает инфекцией C. diff, заболевают после лечения антибиотиками широкого спектра, начисто уничтожающими прочие виды бактерий (плохие тоже, но вместе с ними хорошие и нейтральные). Это расчищает путь патогену, который принимается усердно размножаться, заполоняя кишечник. Он выделяет вещества, которые разрушают связи, поддерживающие целостность кишечной выстилки, а также другие токсины, которые просачиваются в кровь и разносятся по всему телу. Во многих случаях инфекцию C. diff удается успешно лечить дополнительным применением антибиотиков, но все чаще случается, что такой подход не срабатывает. В итоге после нескольких курсов антибиотиков пациенты остаются с усугубляющейся инфекцией и скверным прогнозом. Поэтому врачи стали прибегать к трансплантации фекальной микробиоты.

На самом деле этот способ лечения тяжелых гастроинтестинальных расстройств имеет довольно давнюю историю. Еще в 1950-х годах, до того как был выявлен возбудитель инфекции, группа очень смелых (или сумасшедших) врачей из Денвера, штат Колорадо, начала лечить пациентов с тяжелыми кишечными симптомами фекальными клизмами – причем на удивление успешно. Но задолго до того, еще в XVI веке, китайский врач Ли Шичжэнь рекомендовал «желтый суп» из фекалий для лечения болей в животе, диареи и других кишечных заболеваний. И еще раньше, в IV столетии, китайский писатель и алхимик Гэ Хун предписывал оральную дозу суспензии из кала при сильных поносах или пищевых отравлениях. Похоже, идея такого «повторного посева» отнюдь не нова.

Трансплантация фекалий, при которой микробы из пищеварительного тракта здорового человека вводятся больному, в нашу эру избирательной, персонализированной медицины выглядит довольно грубым методом. Но, ко всеобщему удивлению, он оказался таким успешным в борьбе с Clostridium difficile, что испытания с целью проверки его эффективности были досрочно прекращены, а испытуемых вместо очередных антибиотиков стали лечить трансплантатами. При 90 % выздоровлений продолжать воздерживаться от лечения пациентов пересадкой кала сочли неуместным и неэтичным.

Прежде эту процедуру осуществляли при помощи клизмы или носового зонда. Сейчас исследователи усовершенствовали процесс трансплантации: пациенты принимают пилюли с фекалиями проверенных доноров (по сути, таблетки из какашек). Есть и другой подход – автотрансплантация: если пациенту предстоит пройти серьезный курс лечения антибиотиками, он может «сдать на хранение» запас своей единственной и неповторимой микробиоты (в виде замороженного кала). А после лечения, если микробы кишечника сильно пострадают, их можно будет восстановить сразу во всей полноте. Появились и стартапы, которые работают над созданием искусственных микробиомов на основе чистых, выращенных в лаборатории микробных сообществ, полностью устраняя все особенности трансплантации фекальной микробиоты, которые вызывают отвращение. Однако, как выяснилось, искусственно создать сильный, живучий и функциональный микробиом с нуля не так просто.

После поразительных успехов в лечении C. diff ученые энергично ищут другие недуги, с которыми можно будет бороться с помощью новых – или, по крайней мере, измененных – микробиомов. В одном исследовании ожирения удалось показать, что введение кишечной микробиоты стройных доноров людям с метаболическим синдромом помогает вновь повысить их чувствительность к инсулину (и тем самым остановить развитие диабета). Другие исследовательские группы стараются найти способы лечения воспалительных заболеваний кишечника и даже аутизма.

Моделирование микробиомов для поддержания здоровья пока выглядит футуристическим проектом, хотя на самом деле оно уходит корнями в традиционные практики целительства и традиционное питание, которые зачастую неотделимы друг от друга. Мы наконец начинаем обращаться к веками накопленной мудрости, и постепенно питание возвращает себе положенное ему место как фундаменту полноценного здоровья. К счастью, еда – самая доступная и при этом приятная форма профилактики болезней. Итак, давайте подумаем, из чего мы извлекаем эти уроки, и рассмотрим передающиеся из поколения в поколение традиции приготовления и потребления пищи – традиции, поставившие себе на службу великую силу микробов.

Глава третья. Как накормить микробиоту

Микробы поступают в наш организм не только при рождении и с материнским молоком – на протяжении всей жизни мы получаем их из внешней среды: из воды, воздуха и домов, от домашних питомцев, коллег и партнеров. А еще из того, что мы едим[43]. Какие микроорганизмы мы вводим в свой организм, а также насколько хорошо себя чувствуют полезные микробы-резиденты в нашем организме, во многом зависит от рациона питания. Кроме того, еда – это одна из тех немногих вещей, которую мы в состоянии взять под контроль. И которая может доставлять нам море удовольствия и новых впечатлений. В этой области большинство из нас вполне может приложить усилия, чтобы вскормить разнообразный, здоровый и процветающий микробиом.

Возможно, забота о питании уже существующих в нас микробов не так увлекательна, как приобретение новых, экзотических микроорганизмов, причем миллиардами. Но многие ученые убеждены: лучшее, что вы можете сделать для ваших микробов, – это обеспечить им правильное питание.

Как стать хорошим хозяином

Чем же лучше всего кормить наших микробов? Если коротко, то клетчаткой. Ее еще называют пищевыми волокнами. Мы давно знаем, что клетчатка очень полезна. Она помогает снизить потребление калорий и благоприятно влияет на работу кишечника. А еще, возможно, это самый действенный способ поддерживать наши резидентные микробы. Это, так сказать, их хлеб с маслом.

Пищевые волокна представляют собой длинные молекулы – углеводные цепочки (полисахариды)[44]. Поскольку звенья этой цепочки соединены прочными химическими связями, наш организм практически не способен их переваривать. У нас, у людей, просто нет нужных ферментов, которые могли бы расщеплять разные типы клетчатки, поэтому волокна добираются невредимыми до нижних отделов кишечника, где полезные микробы начинают пировать на этих ненужных нам отбросах. Волокна, которые благоприятствуют росту и здоровью таких полезных микробов, носят название пребиотиков.

В последние годы и десятилетия мы не слишком заботились о поставках этого крайне необходимого «фуража» нашим микробам-резидентам. А при недостатке корма их популяции, естественно, идут на убыль, лишая нас множества благ.

В настоящее время среднестатистический американец потребляет примерно 15 г клетчатки в день – около половины от количества, рекомендованного правительством США. Причем эти 30 г клетчатки составляют лишь треть (а то и меньше) того количества, которое содержится в более традиционном дневном рационе. Но даже этот максимум составляет лишь малую долю того, что наши предки, судя по всему, ели каждый день. То есть мы съедаем 10–15 % клетчатки, необходимой нашим микробам. Естественно, они страдают от этого дефицита – а вслед за ними страдаем и мы.

«В прошлом люди, вероятно, потребляли по 100–150 г клетчатки ежедневно, – говорит Роберт Хаткинс, специалист по питанию из Университета Небраски – Линкольна. – И это, безусловно, влияло на нашу микробиоту на протяжении десятков тысяч лет. Мы же полностью изменили наши пищевые привычки, перейдя на попкорн и чипсы, всего лишь 50–100 лет назад. Наша микробиота была бы совершенно другой, если бы мы продолжали потреблять натуральные пребиотики в прежнем количестве».

Например, в ходе археологических раскопок в пещерах пустыни Чиуауа, где люди жили около 10 000 лет назад, были обнаружены доказательства «интенсивного использования» ими в пищу местных растений с высоким содержанием пребиотических пищевых волокон. Изучая найденные там остатки приготовленной пищи, человеческих костей и копролитов (окаменевших экскрементов), ученые пришли к выводу, что жители тех мест ежедневно съедали около 135 г инулина – специфической разновидности пищевых волокон, очень любимой микробами. Как мы увидим в дальнейшем, этот важнейший пребиотик служит пищей микробам, которые оказывают нам очень важную услугу, вырабатывая противовоспалительные вещества. А вот современное потребление этих пищевых волокон в США и Европе составляет, по имеющимся оценкам, всего «несколько грамм» в день. Что, конечно, очень и очень мало, если сравнивать с древними культурами. И наших микробов это совсем не радует.

Можно предположить, что древние жители американской пустыни являли собой некий особый случай, но мы знаем, что на протяжении нашей истории люди, как правило, потребляли гораздо больше волокнистой пищи. На разнообразие палеолитической диеты указывает множество исследований. Например, изучение одного древнего поселения в Израиле, возраст которого составляет 23 000 лет, показало, что его жители потребляли не менее 142 видов растений (включая семена, орехи, фрукты и зерно)[45]. И хотя специального анализа на содержание клетчатки в их рационе не проводили, впечатляющее разнообразие растительной пищи подразумевает, что они потребляли большое количество клетчатки, причем в самой разной форме.

Даже в относительно недавнее время люди регулярно потребляли много разнообразных пищевых волокон. Примерно 5300 лет до н. э. где-то в районе современной австрийско-итальянской границы жил древний человек, известный как Этци (Эци, Отци), или ледяной человек. Он прожил примерно 45 лет, погиб и оказался заморожен в леднике, где его случайно обнаружили в 1991 году. Одна из исследовательских команд проанализировала содержимое его пищеварительного тракта и выяснила, что незадолго до смерти он ел самые разнообразные продукты: пшеничные отруби, ячмень, льняное семя, местные фрукты, овощи, коренья, а также мясо – козлятину и оленину. Кроме того, ученые обнаружили в его толстом кишечнике большое разнообразие микробов.

Рационы, богатые клетчаткой, не исчезли с лица земли. Анализ ее потребления, проведенный в середине ХХ века, показал, что многие африканские народы по-прежнему питаются относительно традиционной пищей и потребляют от 60 до 140 г пищевых волокон в день.

По данным современных исследований, у африканцев, придерживающихся более или менее традиционного типа питания, в кишечнике преобладают бактерии рода Prevotella (индикатор рациона, богатого углеводами, в том числе клетчаткой). Напротив, афроамериканцы, живущие на стандартном для США рационе, демонстрируют преобладание бактерий Bacteroides (которые являются показателем рациона, обогащенного продуктами животного происхождения, – наиболее распространенного в Штатах). Важно отметить: прослеживается определенная корреляция между пищевыми привычками и тем, что у афроамериканцев наблюдается большой риск развития колоректального рака. Правда, исследователи обнаружили, что можно быстро снизить – буквально за две недели – уровень одного из онкомаркеров, если перевести пациента на диету с высоким содержанием клетчатки (более 50 г в день). Обратный сдвиг наблюдается у африканцев, которые переходят на пищу с высоким содержанием жиров и белков и низким содержанием клетчатки[46].

Этот сдвиг очень хорошо заметен в исследованиях кишечной микробиоты людей, которые мигрировали в развитые страны и резко перешли на совершенно другой тип питания. Меняется не только состав их микробов – у них одновременно возрастает риск многих заболеваний, ассоциированных с западным образом жизни, например воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК).

В каком-то смысле у всех нас происходит подобный сдвиг, только более плавный и продолжительный. Даже если в течение жизни наш рацион оставался примерно одинаковым, за последние несколько поколений он изменился довольно сильно.

Что означает для нашей микробиоты, когда мы меняем на долгий срок свои привычки в питании? В этом пытается разобраться Эрика Сонненбург, старший научный сотрудник Медицинской школы при Стэнфордском университете. «Мы начали проводить такие эксперименты, отслеживая состав рациона и микробиоты, – рассказывает она мне за ланчем, состоящим из овощного салата с фасолью, в кафетерии Стэнфорда, где мы сидим вместе с ее мужем и коллегой, микробиологом Джастином Сонненбургом. – Когда мы перевели мышей с человеческой кишечной микробиотой на диету, из которой убрали всю клетчатку – то есть то самое, от чего зависит питание микробов, – мы увидели очень быстрое и очень заметное снижение разнообразия микробов в кишечнике. Даже если такая диета поддерживалась очень недолго, всего несколько дней, падение разнообразия было стремительным – всего за сутки. Затем, когда мы вновь вводили в рацион мышей пищевые волокна, все более или менее возвращалось к исходному состоянию»[47]. И это замечательно, ведь мы всегда можем прийти на помощь своей микробиоте, снова обогатив пищу клетчаткой.

«Потом мы задумались, – продолжает она, – что это не совсем то, что на самом деле происходит с [западной] диетой. Да, мы лишаем наш рацион клетчатки, но делаем это на протяжении долгого времени, за которое у нас появляются дети, и их мы тоже сажаем на рацион почти без волокон. И вот вопрос: что произойдет с нашими мышами, если мы затянем наш эксперимент надолго? И может ли то же самое происходить с людьми? Даже ставя опыт на одном поколении мышей, мы сразу обнаружили, что, когда мы кормим их пищей с низким содержанием клетчатки в течение длительного времени – скажем, несколько недель, – а потом начинаем снова вводить в рацион клетчатку, происходит некоторое пополнение микробного разнообразия. Но, вероятно, их микробиота восстанавливается не полностью». Это навело супругов Сонненбургов на мысль, что длительный недостаток пищевых волокон может нарушить кишечную микробиоту навсегда.