33. Xiao S., Muscente A. D., Chen L., Zhou C., Schiffbauer J. D., Wood A. D., Polys N. F., Yuan X. 2014. The Weng’an biota and the Ediacaran radiation of multicellular eukaryotes. Natl Sci. Rev. 1, 498–520.

34. Cunningham J. A., Vargas K., Yin Z., Bengtson S., Donoghue P. C. J. 2017. The Weng’an Biota (Doushantuo Formation): an Ediacaran window on soft-bodied and multicellular microorganisms. J. Geol. Soc. 174, 793–802.

35. Dong L., Xiao S., Shen B., Yuan X., Yan X., Peng Y. 2008. Restudy of the worm-like carbonaceous compression fossils Protoarenicola, Pararenicola, and Sinosabellidites from early Neoproterozoic successions in North China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 258 (3): 138–161.

36. Raff E. C., Schollaert K. L., Nelson D. E., Donoghue P. C. J., Thomas C.-W., Turner F. R., Stein B. D., Dong X… Bengtson S., Huldtgren T., Stampanoni M., Chongyu Y., Raff R. A. 2008. Embryo fossilization is a biological process mediated by microbial biofilms. Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A. 105: 19360–19365.

37. Knoll A. H. 2014. Paleobiological perspectives on early eukaryotic evolution. Cold Spring Harb. Perspective Biology 6: 1–14.

Глава VIII. У каждого шага много следов

Каждый, право, имеет право на то, что слева и то, что справа.

На черное поле, на белое поле на вольную волю и на неволю.

В этом мире случайностей нет,

каждый шаг оставляет след,

И чуда нет и крайне редки совпаденья.

И не изменится времени ход,

Но часто паденьем становится взлет,

И видел я, как становится взлетом паденье.

Право, группа «Машина времени», альбом «Поворот», 1980

Как найти общий язык со своим микробиомом?

К концу 2010-х годов не было, пожалуй, в медико-биологической части научно-популярной литературы более раскрученной темы, чем микробиом человека, в первую очередь – его кишечника. Вплоть до того, что некоторыми авторами он был признан и самым сложным, и самым важным органом человека после головного мозга или даже наравне с ним.

Оснований для таких суждений находится более чем достаточно, особенно в свете более широкого взгляда на формы сосуществования многоклеточных и вообще эукариот с прокариотами. Наиболее впечатляющим достижением, пожалуй, можно назвать открытие функциональной оси «кишечная микрофлора – кишечник – центральная нервная система». На этой оси кишечник рассматривается не только как орган пищеварения, но еще и как орган восприятия с относительно громадной чувствительной поверхностью. В то же время кишечник у многих животных, включая млекопитающих и человека, и крупнейший орган иммунной системы, позволяющий с невероятной быстротой и точностью, недоступным пока ни одной спецслужбе мира, выслеживать и удалять буквально единичные патогенные микроорганизмы из триллионов мирно сожительствующих бактерий кишечника. Ко всему этому весь желудочно-кишечный тракт буквально выстлан, как Москва, тротуарной плиткой: участками с огромным числом специализированных эндокринных клеток, вес которых у человека в сумме превышает вес всех остальных эндокринных органов.

Из приблизительно 100 гормонов человека около 20 вырабатывается клетками кишечника. Но еще больше гормонов и гормоноподобных веществ вырабатывается прилежащей кишечной микрофлорой как в количественном, так и в качественном отношении. Так, до 95 % серотонина, гормона радости и удовлетворенности, внутри человека вырабатывается бактериями его кишечника. Кто-то может пожалеть, что практически вся эта масса серотонина не может преодолевать гематоэнцефалический барьер и приносить в мозг алкомое; но эффекты серотонина чересчур разнообразны, и переизбыток его в клинической форме серотонинового синдрома весьма печален по его итогу.

Вообще, микрофлора кишечника человека, по некоторым оценкам, производит до полумиллиона различных веществ-метаболитов. Большинство из них мгновенно утилизируются в плавильном котле биохимических реакций внутри микроорганизмов, но некоторые способны накапливаться и выделяться. Многие из выделяющихся метаболитов обладают нейроактивностью, то есть способностью влиять на нервную систему хозяина. Среди важнейших из них можно назвать уже упоминавшийся BDNF, «комиссар» нейропластичности мозга, гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), ключевой нейромедиатор тормозных процессов, и глутаминовую кислоту (глутамат), важный нейромедиатор возбуждающих процессов в ЦНС позвоночных.

В свое время казалось удивительным открытием, что и «примитивные» микробы, и «высшие» животные и растения используют в целом один и тот же, или очень близкий, набор сигнальных молекул. Хотя смыслы, передаваемые этими сигналами у разных живых существ, даже очень близких, часто кардинально различаются. Вопрос, на который до сих пор нет однозначного ответа, – является ли это неким общим «языком» живого, приблизительно как единый нуклеотидный и аминокислотный код, только гораздо более расширенный и более «размытый», или этот набор «слов» многократно «изобретался» по частям заново в результате взаимодействия многоклеточных организмов с их микроскопическими сожителями.

Впервые этот вопрос поднял Джесси Рот (Jesse Roth) с соавторами в 1982 году, предположив, что молекулы, которые эндокринная и нервная системы человека используют для коммуникаций, появились еще у древнейших бактерий. Почти десять лет спустя врач-гастроэнтеролог и по совместительству выдающийся нейробиолог Эмеран Майер и замечательный математик и биоинформатик Пьер Бальди написали несколько статей, в которых выдвинули гипотезу об универсальности биологического «языка», в котором регуляторные пептиды животных и сигнальные молекулы микроорганизмов служат общими «словами» (Mayer E. A. and Baldi J. P., 1991). Майер и Бальди полагали, что сначала в сложившихся симбиотических отношениях бактерии научились коммуницировать с хозяевами с помощью своих уникальных молекул. Миллионы лет спустя «некоторые из этих молекул стали нейромедиаторами, гормонами, гастроинтестинальными пептидами, цитокинами и другими видами сигнальных молекул, которыми организм человека пользуется и сейчас» (Майер Э., 2016).

Другими важнейшими молекулами коммуникации – правда, только в одну сторону: от микрофлоры макроорганизму – являются короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Их синтезируют кишечные бактерии в основном из пищевых растительных волокон. Для кишечных бактерий КЦЖК являются конечными продуктами метаболизма, поэтому бактерии активно экскретируют их наружу.

Есть три основных вида КЦЖК – уксусная кислота (ацетат), масляная кислота (бутират) и пропионовая кислота (пропионат). Несмотря на химическую близость, физиологические эффекты этих кислот совершенно разные. Ацетат и бутират – наиболее полезные КЦЖК для млекопитающих, особенно бутират, служащий основой собственного питания эпителия кишечника, сигналом спокойствия для энтеральной нервной системы. Бутират заметно снижает воспалительные процессы в организме, особенно в головном мозге. Наибольший благотворный эффект бутират оказывает на митохондрии. В кишечнике бутират в основном вырабатывают маслянокислые клостридии и вибрионы Butyrivibrio, относящиеся к Firmicutes, а также некоторые бактероиды.

С пропионатом, вырабатываемым в кишечнике преимущественно маслянокислыми клостридиями, напротив, связаны весьма неоднозначные эффекты. Так, при повышении концентрации в просвете кишечника выше определенного уровня пропионат ослабляет плотные контакты между