Удахнете ваздух и покупите микроорганизме из цијелог свијета

Невидљиви су. Има их свуда. И владају овом планетом.

Удахните. Осјећате како ваздух пролази кроз ваше ноздрве и улази у нос. Дијафрагма вам се скупља и увлачи ваздух дубоко у груди. Кисеоник струји у ситне шупљине у вашим плућима и путује до капилара, снабдијевајући енергијом сваку ћелију у вашем тијелу. Живи сте.

Али исто тако је жив и ваздух који сте управо удахнули. Када удишемо, наше ноздрве задржавају милионе невидљивих честица: прашине, полена, морске пјене, вулканског пепела и биљних спора. А те честице, с друге стране, пружају уточиште небројеном мноштву бактерија и вируса. Неки од њих могу да изазову алергије или астму. Много рјеђе удишемо патогене који су преносиоци разних болести, као што су тешки акутни респираторни синдром (САРС) туберкулоза или грип.

Научници су провели много времена узимајући узорке за анализу из људских носева, свињских њушки, птичјих кљунова и ноздрва примата, трагајући за тим преносиоцима прије него што изазову неку опаку епидемију. На крају свега дошли су до закључка да је ваздух више медијум за епидемије него средство за одржавање живота. Али слободно дишите. Већина микроорганизама у ваздуху је безопасно или врло мало штетно, док су нам неки скоро сасвим сигурно корисни. А истини за вољу, ми знамо тако мало о њима.

За бактерије, које чине добар дио укупног живота на земљи, сазнали смо тек када је Антони ван Левенхук почео да испробава своје микроскопе на узорцима барске воде и пљувачке, прије неких 350 година. А вируси, много мањи од бактерија (о вирусима се не говори као о живим бићима због њихове структуре, а постоје и несугласице у вези са сврставањем вируса у микроорганизме, али то овдје не отежава праћење текста), али бројнији од свих других облика живота заједно, откривени су тек прије нешто више од једног вијека, када су људи већ возили аутомобиле. А тек у последњих неколико деценија схватили смо колико су микроорганизми свуда присутни, од врха облака па до километрима дубоко под земљом. И тек смо почели да схватамо колики је њихов значај за наше здравље и за здравље цијеле планете. Хвалимо се како смо истражили готово сваки кутак на планети, али иза нашег свијета постоји још један свијет у сијенци – свијет микроорганизама. А они су ти који владају свијетом.

Узрок нашег ранијег незнања о бројности микроорганизама на планети у највећој мјери проистиче из немогућности да већину микрорганизама узгајамо у лабораторијама. Нове технике секвенцирања ДНК омогућиле су нам да проучавамо читаве популације у одређеној средини, без потребе да их гајимо у Петријевим посудама. Тако су, на примјер, 2006. године научници из Националне лабораторије Лоренс Беркли, објавили да су узорци ваздуха, узети у Сан Антонију и Остину у Тексасу, садржавали најмање 1.800 различитих врста ваздушних бактерија, што значи да их у ваздуху има исто колико и на земљи. Међу њима било је бактерија из покошеног сијена, из канализације, из топлих извора и људских уста, као и необично честа бактерија из старе ољускане фарбе.

Многи ваздушни микроорганизми не потичу из далека, али неки прелазе огромне раздаљине. Прашина из пустиња у Кини прелази преко Пацифика до Сјеверне Америке и даље на исток до Европе, да би на крају обишла цијелу Земљину куглу. Такви облаци прашине садрже у себи бактерије и вирусе из свог матичног окружења, плус микроорганизме које успут покупе из дима од запаљеног смећа или из магле над океанима преко којих прелазе.

Изнад ваздуха који удишемо, у горњој атмосфери, такође има микроорганизама који лебде и по 36 километара изнад Земљине површине. Верује се да могу да иду и више, мада би тешко могли да опстану дуже вријеме толико далеко од воде и хранљивих материја. Али већ нешто ниже, не само да опстају већ се и множе. Постоји доказ да упркос високом степену ултраљубичастог зрачења, које би убило већину бактерија, неке од њих метаболизују и можда се чак и размножавају у облацима. У ствари, можда чак учествују и у формирању сњежних пахуљица којима је потребан нуклеатор, нека ситна честица, око које ће се кристализовати. Брент Криснер и његове колеге са Државног универзитета у Луизијани доказали су 2008. године да су микроорганизми најефикаснији нуклеатори леда који се могу наћи у снијегу. Да, истина је – снијег је дословно жив.

Микроорганизми не само што насељавају ваздух, они су га и створили, барем онај дио од којег ми зависимо. Када је живот на Земљи започет, у атмосфери није било значајније количине кисеоника. Кисеоник је нуспроизвод фотосинтезе, а за изум тог процеса прије двије и по милијарде година можемо да захвалимо цијанобактеријама. Ове бактерије су непосредно одговорне за стварање половине кисеоника на Земљи сваке године, а посредно за већи дио друге половине. Прије више стотина милиона година праисторијске форме цијанобактерија уселиле су се у ћелије које су еволуирале у биљке. Кад су се једном уселиле у те претече биљака, еволуирале су у хлоропласте, фотосинтетичке машине за производњу кисеоника у биљним ћелијама. Тако цијанобактерије и њихови давни рођаци хлоропласти заједно обављају највећи дио фотосинтезе на нашој планети.

Вратимо се носу. Сви ти ваздушни микроорганизми које нехотице удишете само су у пролазу. Али зато ваши носни канали пружају уточиште бројној и сложеној популацији сталних насељеника. Већину бактерија у вашим ноздрвама чине припадници три рода: Corynebacterium, Propionibacterium i Staphylococcus. Њихова заједница само је једна од многих које чине људски микробиом – цијели генетски комплет бактерија и других организама који живе на вашој кожи, вашим непцима, вашим зубима, вашем гениталном тракту, и нарочито у вашим цријевима.

Све у свему, микрооранизми у вашем тијелу бројчано надмашују ваше сопствене ћелије у односу десет према један и могу бити тешки колико и ваш мозак, ако не и више – око 1.350 грама код просјечне одрасле особе. Свако од нас је уједно и организам и један густо насељени екосистем, са различитим стаништима и врстама које се међусобно разликују баш као животиње из пустиње и џунгле. Чак и микроби насељени у деснима око ваших зуба могу јако да варирају, што нас наводи на то, како каже Дејвид Релман са Универзитета Станфорд, да је „сваки наш зуб, у ствари, по једно острво, попут хриди које штрче из мора”.

У већини случајева микроби који настањују наше тијело су или доброчинитељи или ненаметљиви подстанари. Они нам помажу да сваримо храну и апсорбујемо хранљиве састојке. Они производе виталне витамине и антиинфламаторне протеине које наши гени не могу да произведу. Они тренирају наш имуни систем за борбу против инфективних уљеза. Бактерије које живе на нашој кожи луче једну врсту природног лосиона и тако спречавају стварање пукотина кроз које би патогени продрли у организам.

Прву дозу ових микробских сарадника добијамо кад пролазимо кроз вагинални канал наше мајке, у коме се бактеријска популација драматично мијења током трудноће. На примјер, Lactobacillus johnsonii, која иначе живи у цријевима и помаже нам да сваримо млијеко, временом се јако намножи у вагини. Беба је изложена овим бактеријама, вјероватно, да би могла лакше да вари млијеко које ће сисати из мајчиних груди.

У нашем тијелу живе и неки прилично ћудљиви станари. Трећина нас у својим ноздрвама има стално насељену бактерију Staphylococcus aureus, која је иначе доброћудна, али може да постане вирулентна. Контролу над њом обично врше остали станари наших ноздрва. Али S. aureus може да постане зла, нарочито када промијени средину. На кожи, на примјер, може да направи свашта, од обичне бубуљице до инфекције опасне по живот. Под одређеним околностима поједине бактерије се удружују у заједнички фронт и нападају и инфицирају све живо око себе, од нових ткива до интравенозних катетера и друге болничке опреме. Кад се отме контроли, S. aureus може да изазове смртоносне инфекције, као што су токсични шок синдром или некротизирајући Fasciitis – болест од које трули месо.

(Staphylococcus aureus)

Оно због чега су ове бактерије посебно опасне јесте њихова отпорност на антибиотике, та чуда модерне медицине која су од средине прошлог вијека спасила милионе живота. Што више знамо о нашим микробиомима, то боље увиђамо колико је лако да се добронамјерни и корисни микроорганизми нађу на линији ватре између антибиотика и њиховог правог циља. Неких 10 до 40 одсто дјеце која користе антибиотике широког спектра добијају дијареју због тога што су тим дејством узнемирени и њихови микробиоми у цријевима.

Широка употреба антибиотика у раној фази живота може имати и веће посљедице. Већ поодавно се зна да бактерија Helicobacter pylori изазива чир код појединих људи, али углавном је користан јер регулише имуне ћелије у желуцу. Мартин Блејзер, микробиолог са Њујоршког универзитета, који H. pylori проучава већ деценијама, примјећује да све мање одраслих људи има у себи ове микроорганизме, дјелимично и због учесталог узимања великих доза антибиотика у дјетињству. Могуће је, сматра Блејзер, да је смањено присуство ове бактерије повезано са све чешћом појавом астме код омладине.

(Helicobacter pylori)

Да ли то значи да нашу астматичну дјецу треба да лијечимо обилатом дозом H. pyloriја? То често није тако једноставно. Што више сазнајемо о односу између нас и наших микроорганизама, и о њиховим сложеним међусобним односима, све више посматрамо микробиом на начин на који еколози већ одавно посматрају екосистем: не као прост збир разних врста, већ као једну динамичну средину коју одређују бројни међусобни односи њених чланова. Зато је потребно више опреза са узимањем антибиотика и поступно увођење пробиотске терапије, што не значи да тијело треба одједном накљукати овим или оним микроорганизмима, већ равномјерно освјежити цијелу популацију како бисмо побољшали своје здравље. „Знамо како да пореметимо микробску заједницу”, каже Катарина Лемон, истраживач микроорганизама са Форсајтовог института у Кембриџу, Масачусетс, и клиничар у Бостонској дјечјој болници. „Оно што треба да научимо јесте како да је вратимо у здраво стање.”

Док настављамо да истражујемо свијет микроорганизама, наш страх од ових невидљивих бића око нас и у нама треба да ублажимо поштовањем због оног што смо научили о њима, као и узбуђењем због онога што тек треба да откријемо.