Как микробы влияют на нашу жизнь. Новое и удивительное о многогранных соседях - Сюзанна Тиле

Они живут в тесной связи с бесчисленными полчищами микробов, которые цепляются за их корни, устраиваются на листьях или проникают в филлосферу через устьица листов. Подземная часть растения была исследована очень хорошо, однако поверхность листьев до сих пор по большому счету оставалась terra incognita для исследователей. «Листья — настоящие очаги биоразнообразия, — говорит мне в интервью биолог Габриэла Берг. — Многочисленные микробные сообщества могут развиваться без помех в этой экологической нише».

К счастью, зеленые растения прежде всего имеют при себе полезные микроорганизмы и способны благодаря этому позитивно повлиять на коллектив микробов в помещениях (микробиом помещения). Так, исследователи из Граца экспериментировали с очень требовательным комнатным растением — зеленой лилией. Это хлорофитум, в народе он получил прозвище «чиновничья трава», потому что часто встречается в кабинетах. Благодаря своим зелено-белым полосатым листьям это растение-паук образует маленькие отпрыски на длинных побегах, которые вы можете легко отделить и пересадить. Растение демонстрирует чудеса живучести практически в любой ситуации, на ярком свету или в темноте, во влаге или сухости. Выдерживает даже тяжелые условия студенческих квартир.

Чтобы проверить состав микроорганизмов (бактерий, архей и грибов) на листьях, в воздухе и на поверхностях в помещении через шесть месяцев после появления растения, зеленые лилии были изолированы в закрытой комнате.

К интересному выводу пришли ученые: только на поверхностях в помещении за это время был отмечен значительный рост микроорганизмов, в то время как их количество в воздухе и на листьях растения не изменилось. Видовое разнообразие на поверхностях тоже претерпело сильные изменения: в конце эксперимента микробные сообщества здесь имели состав, очень похожий на тот, что был найден на листьях. Если можно так сказать, поверхности в комнате все более и более уподоблялись листьям. С помощью методов статистики коллектив исследователей даже смог доказать, что это действительно микроорганизмы с листьев растений ответственны за изменение микробиома комнаты. Было даже зафиксировано сокращение числа патогенных микробов, потому что их вытеснили полезные бактерии, количество которых все росло[88].

Конечно, ученым хотелось узнать, какие именно микробы скрываются за этими положительными изменениями. Для этого они провели «перепись населения» посредством самой современной техники секвенирования, позволяющей отследить и идентифицировать виды или штаммы только по генетическому материалу. В зеленом коллективе мы встретили старых знакомых, таких как Bacillus cereus и некоторые виды этого рода. Они обладают способностью выделять летучие органические вещества, которые, вероятно, не переносятся другими микробами, по крайней мере, бактерии могут использовать их для успешного подавления роста соседних микробов. Исследователи смогли продемонстрировать этот эффект на плесени Botrytis cinerea (ботритис серый), которая в присутствии бацилл больше не может правильно развивать свой cеткообразный мицелий. Кроме того, эти бактерии препятствуют долгосрочному размножению плесени и не дают прорасти ее спорам.

По словам Габриэлы Берг, в случае комнатных растений эффект очень подвижных органических тканей, вероятно, накладывает отпечаток на все помещение.

Эти «особенные ароматы» сами по себе не являются чем-то необычным. Микроорганизмы выделяют в окружающую среду такие вещества в процессе обмена веществ. Это часть естественного взаимодействия между растениями и микробами, которое, например, способствует росту растения или подавляет патогенные микроорганизмы. С точки зрения политики здравоохранения эти новые выводы могут быть очень полезными как решение для «синдрома больного здания».

В США с 1970-х годов это выражение стало крылатым и все больше попадало в фокус внимания медицины и профилактики. Причина в том, что некоторые здания делают нас больными. Люди с разной чувствительностью реагируют на яды в окружающей среде и вещества, вызывающие аллергию. Одни ощущают усталость, апатию и не могут сфокусировать внимание. У других постоянно раздраженные глаза и дыхательные пути или появляются неврологические нарушения. До сих пор основную вину возлагали, в частности, на черную плесень. «Этот синдром прежде всего встречается в современных зданиях, например энергосберегающих домах, — сообщает Габриэла Берг. — Вентиляция помещения или кондиционер могут еще усугубить ситуацию, если в здании невозможно открыть окна».

Вероятно, здесь сможет помочь хлорофитум и его зеленые коллеги, поскольку живущие на их листьях сообщества микробов имеют задатки для борьбы с плесенью. Всего было исследовано 14 видов растений, все они растут в Ботаническом саду в Граце. Габриэла Берг и ее команда сумели найти во всем многообразии видов микробов до одиннадцати штаммов бактерий на одно комнатное растение, которые могли выделять легкие летучие вещества.

Особенно любит хлорофитум пигментированная желтым бактерия Pantoea vagans, безвредный симбионт, который весьма полезен для нас и нашего окружения, как и 99,9 процента всех микроорганизмов. Она принадлежит к семейству энтеробактерий и любит селиться на хлорофитуме вместе с бактериями рода Stenotrophomonas и спорообразующим агентом Bacillus cereus, которые также совершенно безвредны в этой среде. Если вы предложите последнему ароматное драконье дерево в гостиной, то к нему присоединится еще и застенчивая бактерия Bacillus licheniformis. Исследователи Берг и Мойссль-Айхингер единодушны в первоначальных выводах: «Большее биоразнообразие в помещении, вероятно, способствует поражению некоторых видов плесени».

Однако полезные обитатели растений могут быть использованы на поле брани не только как пахучие призраки — убийцы плесени. В будущем исследователи из Граца даже смогут противостоять больничным микробам, устойчивым к антибиотикам. По принципу «конкуренция заставляет двигаться» они надеются загнать резистентных патогенов в угол благодаря микробному разнообразию комнатных растений и их микробиома[89].

«Пусть в этом эксперименте речь пока идет о пилотном исследовании, но одно понятно уже теперь: растения имеют в наших квартирах не только эстетическое значение, они еще и предлагают нам эффективную возможность снабдить нас полезными микробами», — подводит итог руководитель исследования Габриэла Берг. А Кристина Мойссль-Айхингер убеждена: «Здоровое тело содержит невероятное разнообразие микроорганизмов. Многие болезни, которые идут рука об руку с изменением микробиома, приводят к снижению количества различных микробов». Поэтому, считает она, невероятно важно предоставить человеческому микробиому возможность активно обмениваться микроорганизмами с окружающей средой.

Как мы можем себе представить этот обмен? С точки зрения наших крохотных квартирантов, гостиная, озелененная различными видами растений, похожа на уютное кафе. Микробы из воздуха, со стен и пола, микроорганизмы растений, бактерии из почвы в цветочных горшках и, конечно, микробный зоопарк сожителей-людей встречаются здесь, чтобы потрещать и весело обменяться новостями, завязать новые знакомства и поддержать старую дружбу. Кажется, микроскопические племена на наших комнатных растениях больше влияют на наш микробиом, чем мы подозревали раньше, и в долгосрочной перспективе даже могут воздействовать на наше здоровье.

Ученые из Граца поставили перед собой на будущее еще более амбициозные цели: они хотят озеленить не только наши гостиные, но и межпланетные корабли. В условиях абсолютной изоляции космических станций необходимо помогать космонавтам сохранять здоровье, и в этом им