Mikroby: dla nich to TY jesteś kosmosem

Zrób wdech. Poczuj, jak do jamy nosowej napływa powietrze. Przepona się kurczy, powietrze wnika głęboko do klatki piersiowej. Tlen wypełnia pęcherzyki płucne, przedostaje się do naczyń włosowatych gotów zasilić każdą komórkę organizmu. Jesteś pełen życia!

Pełne życia jest też powietrze, którego zaczerpnąłeś. Gdy robimy wdech, nozdrza przechwytują miliony niewidzialnych cząstek: kurz, pyłki roślin, kropelki wody, popioły wulkaniczne, zarodniki grzybów. Na tych cząsteczkach żyje bogata społeczność bakterii i wirusów.

Bakterie – organizmy, które stanowią większość biomasy na Ziemi – nauka poznała mniej więcej 350 lat temu, gdy Antonie van Leeuwenhoek skonstruował mikroskop i po raz pierwszy obejrzał pod nim próbki śliny i wody ze stawu. Wirusy – które są od bakterii znacznie mniejsze, ale dużo liczniejsze – odkryto niewiele ponad sto lat temu. A dopiero w ostatnich dekadach zdaliśmy sobie sprawę z tego, jak wszędobylskie, jak wszechobecne są drobnoustroje – prosperują zarówno wśród najwyższych chmur, jak i wiele kilometrów pod powierzchnią ziemi. Zaczynamy rozumieć, jak wielostronny jest ich wpływ na zdrowie nasze i naszej planety.

Niewiedza o obfitości życia mikrobiologicznego na naszym globie brała się przede wszystkim stąd, że badać mogliśmy tylko te organizmy, które umieliśmy hodować w laboratorium. Dopiero opracowane niedawno metody odczytywania kolejności nukleotydów w łańcuchu DNA (sekwencjonowania) umożliwiły badanie całych zbiorowisk mikroorganizmów w danym środowisku bez konieczności hodowli na pożywkach, w szalkach Petriego. I tak np. w 2006 r. naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory ogłosili, że próbki powietrza zebrane w San Antonio i Austin w Teksasie zawierały co najmniej 1800 gatunków bakterii – czyli praktycznie tyle co gleba. Docierają na wysokość aż 36 km. Wewnątrz chmur – mimo dawek promieniowania ultrafioletowego zdolnych uśmiercić większość bakterii – niektóre gatunki prowadzą metabolizm, a nawet (przypuszczalnie) się rozmnażają. Niewykluczone, że te bakterie biorą udział w procesie tworzenia się śnieżynek, stając się zarodkami krystalizacji, wokół których budują się kryształki lodu. Brent Christner z Uniwersytetu Stanowego Luizjany wykazał w 2008 r., że to właśnie znajdowane w śniegu mikroorganizmy są najlepszymi jądrami krystalizacji. Tak, tak: śnieg jest żywy.

Drobnoustroje nie tylko żyją w powietrzu, one to powietrze stworzyły. A przynajmniej ten jego składnik, który jest nam najbardziej ze wszystkich potrzebny. Gdy na Ziemi narodziło się życie, jej atmosfera nie zawierała znaczących ilości tlenu. Gazowy tlen jest ubocznym produktem fotosyntezy, a ten proces wynalazły jakieś 2 mld lat temu sinice zwane też cyjanobakteriami. Aż połowa tlenu dostającego się do atmosfery co roku jest zasługą właśnie tych mikroskopijnych istot. Setki milionów lat temu prasinice dostały się do komórek innych organizmów, które miały stać się roślinami, i zadomowiły się w nich. To był początek świata roślin. W komórkach przodków roślin sinice stały się chloroplastami (ciałkami zieleni), komórkowymi narządami zajmującymi się fotosyntezą i wytwarzającymi przy okazji tlen.

Wróćmy do mikrobów, które wdychamy. Te nie zostają w nosie, przechodzą dalej. Jama nosowa jest jednak siedliskiem zróżnicowanego zespołu stałych mieszkańców. Budują to zbiorowisko głównie bakterie z trzech rodzajów: Corynebacterium (maczugowce), Propionibacterium (bakterie propionowe) i Staphylococcus (gronkowce). To tylko jedno zbiorowisko bakteryjne spośród wielu, które tworzą ludzką mikroflorę, zwaną dziś mikrobiomem: ogół bakterii i innych drobnoustrojów (m.in. grzybów, pierwotniaków) zasiedlających naszą skórę, dziąsła, zęby, drogi moczowe, a przede wszystkim jelita.

Warto wiedzieć, że liczba komórek mikroorganizmów w naszym ciele jest 10-krotnie wyższa niż liczba naszych własnych komórek, a ich łączna masa dorównuje masie mózgu: u dorosłego wynosi ok. 1350 g. Każdy z nas jest więc równocześnie organizmem żywym i ekosystemem, pełnym siedlisk goszczących gatunki tak różne, jak różnią się zwierzęta dżungli od tych z pustyni. W zdecydowanej większości zasiedlające nasze ciało drobnoustroje są pożyteczne albo nieszkodliwe. Pomagają trawić pokarm i przyswajać substancje odżywcze. Wytwarzają ważne witaminy i białka o działaniu przeciwzapalnym, których nie potrafi produkować nasz własny organizm. Uczą układ odpornościowy walczyć z chorobotwórczymi intruzami. Stali mieszkańcy skóry wytwarzają naturalny krem nawilżający i przeciwdziałają pękaniu naskórka, co mogłoby otwierać wrota zakażenia. W naszych ciałach żyje sobie także sporo typów spod ciemnej gwiazdy. U kilkudziesięciu proc. ludzi w nosie bytuje gronkowiec złocisty. Ta łagodna zwykle bakteria potrafi się uzłośliwić. Zazwyczaj jest tak, że inni członkowie mikrobiologicznego zespołu trzymają ją w szachu. Ale gronkowiec czasem zaczyna siać zniszczenie, zwłaszcza jeśli dostanie się do innych środowisk. Jeśli znajdzie się w skórze, może spowodować powstanie niezbyt groźnego ropnia albo niebezpiecznego zakażenia.

W pewnych warunkach komórki bakterii łączą się w tzw. biofilm – kolonię niczym front zajmującą nowe tkanki. Bakterie tworzące biofilmy mogą zakażać cewniki dożylne i inny sprzęt szpitalny. Niektóre szczepy gronkowca złocistego wywołują zakażenia śmiertelnie groźne, np. zespół wstrząsu toksycznego. Najgroźniejsze szczepy charakteryzują się antybiotykoopornością, niewrażliwością na ten cud współczesnej medycyny, który od połowy ubiegłego stulecia uratował miliony istnień ludzkich. Im więcej wiemy o naszej mikroflorze, tym wyraźniej widzimy, że postronnymi ofiarami naszych antybiotykowych wojen z zarazkami stały się mikroby pożyteczne. Wiele dzieci, którym podawano antybiotyki o szerokim spektrum działania, cierpi na biegunkę, bo rozregulowana została ich pożyteczna mikroflora jelitowa.

Stosowanie antybiotyków we wczesnym dzieciństwie ma głębokie długoterminowe skutki. Żyjąca w żołądku pałeczka Helicobacter pylori bywa przyczyną wrzodów żołądka, ale u większości z nas pełni pożyteczną funkcję, regulując działanie komórek odpornościowych. Martin Blaser z Uniwersytetu Nowojorskiego zwraca uwagę, że coraz mniej ludzi jest jej nosicielami, a przyczyną jest stosowanie antybiotyków od dziecka. Im więcej naukowcy dowiadują się o związkach między nami a naszą mikroflorą, a także o pogmatwanych współzależnościach wewnątrz niej samej, tym bardziej uznają bytujące w nas bakterie za prawdziwy ekosystem – nie zbieraninę gatunków, lecz złożony, zmienny układ licznych, wielorako powiązanych elementów pozostających w dynamicznej równowadze. Wynika stąd wniosek o konieczności większej rozwagi przy stosowaniu antybiotyków. Dotyczy to też coraz modniejszych probiotyków; chodzi nie o to, by czasowo zwiększyć liczebność takiego czy innego mikroorganizmu, lecz o wspieranie takiego składu całej mikroflory, by pozytywnie wpływała na nasze zdrowie.

Nathan Wolfe