Poslouchej své břicho: proč jsou pro nás tak důležité mikroorganismy?

V mikrobiálním osídlení se můžete se svým sousedem shodovat pouze z deseti procent. Tyto odchylky možná vysvětlují ohromnou škálu rozdílů mezi lidmi od tělesné hmotnosti přes alergie až po pravděpodobnost onemocnění či úzkostnosti.

Alergie, astma, obezita, akné – to je jen pár neduhů, které mohou vzniknout a zároveň být vyléčeny organismy žijícími v našem těle. V knize Poslouchej své břicho se vědec Rob Knight spojil s novinářem Brendanem Buhlerem, aby čtenářům vysvětlili – s humorem a na názorných příkladech – proč jsou informace o mikroorganismech v našem těle tak důležité. Přečtěte si ukázku:

Člověk, dvounožec, božského rozumu, nekonečných talentů, dědic veškerého stvoření, nikdy nepřečetl jediné licenční ujednání – pouze zaškrtává políčka ve formuláři. Dovolte, abych vám nyní představil zbytek: biliony maličkatých tvorečků žijících v očích, uších a v honosném sídle, jímž je trávicí trakt. Mikroskopický svět v lidském těle má potenciál redefinovat chápání nemoci, zdraví a člověka jako takového.

Autor: www.noxi.cz

Rob Knight, Brendan Buhler: Poslouchej své břicho; vydává Noxi v sérii TED knihy

Díky novým technologiím, z nichž mnohé vznikly až v několika posledních letech, dnes vědci vědí o mikroskopických formách života osídlujících lidské tělo víc než kdy v minulosti. Zjišťované poznatky jsou úchvatné. Nejenže je mikrobů, jednobuněčných organismů mnohem víc, než jsme si mysleli, a osidlují v enormních kvantech všechny kouty a skuliny těla, ale jsou též mnohem důležitější, než jsme si dovedli představit, a hrají roli téměř ve všech aspektech zdraví a mají vliv dokonce i na utváření osobnosti.

Mikroskopické organismy, jejichž domovem je lidské tělo a všechny jeho povrchy, souhrnně nazýváme lidskou mikrobiotou a jejich geny lidským mikrobiomem. Nově se objevivší fakta o tomto mikroskopickém světě dávají podobně jako mnoho jiných průlomových vědeckých objevů na frak našemu egu. Astronomové zjistili, že planeta Země není středem vesmíru, a z evoluce víme, že člověk je pouze jedním z mnoha živočichů. Zmapováním lidského mikrobiomu se dozvídáme, že i naše vlastní tělo je ovládáno sborem nezávislých (a vzájemně závislých) životních forem s vlastními cíli a programy.

Kolik mikrobů máme v těle? Lidské tělo obsahuje zhruba 10 bilionů buněk – a k tomu na jeho povrchu a uvnitř sídlí kolem 100 bilionů mikrobiálních buněk. Takže: vy nejste tak úplně vy.

Nejsme však jen občasnými nešťastnými hostiteli škodlivých bacilů, kteří na nás zaútočí a způsobí infekci, jak jsme si dříve mysleli. Ve skutečnosti žijeme po celý život v rovnováze s celou komunitou mikrobů. Tyto mikroorganismy nejsou pouhými inertními pasažéry, ale zásadním způsobem se podílejí na bazálních životních procesech včetně trávení, imunitních reakcí, a dokonce i chování.

Naše vnitřní společenství mikrobů je totiž spíš souhrnem většího množství rozličných komunit. Jednotlivé druhy osidlují různé části těla, kde provádějí specializované úkoly. Mikrobi žijící v dutině ústní se odlišují od těch, které se nacházejí na kůži nebo v zažívacím traktu. Člověk není jedinec; člověk je celý ekosystém.

Pestrostí mikrobiálního osídlení můžeme dokonce vysvětlit některé tělesné zvláštnosti, jež jsme dlouho přičítali smůle nebo šťastné náhodě. Proč se kupříkladu zdá, že někdo chutná komárům víc a jiný méně? Mě ty malé potvůrky kousnou zřídkakdy, ale na moji partnerku Amandu se slétají v hejnech. Ukazuje se, že někteří z nás komáry skutečně přitahují víc než jiní. A jedním z podstatných důvodů rozdílné vábnosti pro komáry jsou odlišné mikrobiální komunity osídlující kůži.

Autor: www.noxi.cz

To však není všechno: mimořádná rozmanitost se týká též mikrobiálního osídlení, jímž se liší jednotlivci. Pravděpodobně jste slyšeli, že v DNA se lidé téměř neliší: DNA máte z 99,99 % úplně stejnou jako člověk, který sedí vedle vás. Se střevními mikroby se to má úplně jinak. V mikrobiálním osídlení se můžete se svým sousedem shodovat pouze z deseti procent.

Tyto odchylky možná vysvětlují ohromnou škálu rozdílů mezi lidmi od tělesné hmotnosti přes alergie až po pravděpodobnost onemocnění či úzkostnosti. Jsme teprve na začátku mapování a chápání tohoto nesmírného mikroskopického světa, ale možné důsledky našich poznatků jsou nedozírné.

Neuvěřitelná pestrost mikrobiální říše ohromuje o to víc, že ještě před čtyřiceti lety jsme neměli nejmenší potuchy, kolik jednobuněčných organismů či jejich druhů na světě vůbec je. Až do té doby se naše základní představa o třídění živých organismů obývajících Zemi odvíjela od poznatků Charlese Darwina uvedených v knize O původu druhů, jež vyšla v roce 1859. Darwin načrtl evoluční strom, v němž byly živé organismy klasifikovány podle společných fyzických rysů – krátkozobá linduška, dlouhozobá linduška a podobně – a jenž se stal základem pro klasifikaci druhů.

Tradiční obraz života vycházel z toho, co lidé pozorovali ve světě kolem nebo v mikroskopu: větší živé organismy byly klasifikovány jako rostliny, živočichové a houby. Zbývající jednobuněčné organismy tvořily dvě základní kategorie: protozoa a bakterie. Rostliny, živočichy a houby jsme roztřídili správně. Ovšem představa o jednobuněčných organismech byla zcela mylná.

V roce 1977 američtí mikrobiologové Carl Woese a George D. Fox sestavili strom života na základě rozdílů mezi životními formami na buněčné úrovni. Organismy porovnávali pomocí RNA, kyseliny podobné DNA, jež je obsažena ve všech buňkách a je nezbytná při tvorbě bílkovin.

Výsledky byly překvapivé. Woese a Fox zjistili, že jednobuněčné organismy jsou mnohem rozmanitější než všechny rostliny a živočichové dohromady. Vyšlo najevo, že živočichové, rostliny a houby, všichni lidé, každičká medúza či hovnivál, veškeré stélky řas, kopečky mechů a mamutí sekvoje – vše živé, co vidíme pouhým zrakem – tvoří pouhé tři krátké odbočky na konci jedné větve stromu života. Dominují jednobuněčné organismy – bakterie, archea (které objevili Woese a Fox), kvasinky a další.

Za pouhých několik posledních let jsme udělali ohromný pokrok v poznání mikroskopického světa obývajícího lidské tělo. Zásadní roli zde sehrály nové metody – včetně dokonalejšího sekvenování lidské DNA – v kombinaci s prudkým rozvojem výpočetní techniky. Dnes dokážeme metodou sekvenování příští generace v buňkách odebraných z různých částí těla rychle analyzovat přítomnou mikrobiální DNA, informace získané z jednotlivých vzorků pospojovat a na jejich základě identifikovat tisíce druhů mikrobů, kteří jsou v lidském těle doma. Zjišťujeme, že bakterie, archea, kvasinky a další jednobuněčné organismy (jako eukaryota) mají genomy (genetické předpisy, podle nichž jsou vytvořeny) starší, než je ten lidský.

Nové počítačové algoritmy výrazně usnadňují interpretaci získaných genetických údajů. Jsme schopni vytvořit mapu mikrobů lidského organismu a porovnávat mikrobiální společenství jednotlivých částí těla a rovněž mezi různými lidmi.

Na přibývajících znalostech se do značné míry podílí Projekt lidského mikrobiomu (Human Microbiome Project). Národní ústavy zdraví USA (US National Institutes of Health) poskytly částku 170 milionů USD na podporu výzkumného úsilí více než dvou stovek vědců, kteří dosud analyzovali minimálně 4,5 terabytů – to znamená 4,5 bilionů bytů – informací o DNA. A to jsme teprve na začátku. Další analýzy a údaje neustále přibývají díky mezinárodní spolupráci, například na evropském projektu MetaHIT.

Cena genetické analýzy rychle klesá, což umožňuje získat přehled o rozmanitosti života u mnohem většího množství lidí. Pokud jste se chtěli přibližně před deseti lety dozvědět, jak vypadá váš mikrobiom, potřebovali jste 100 milionů USD. Dnes vás tatáž informace přijde zhruba na 100 USD – postup se tak zlevnil, že zanedlouho se stane rutinním lékařským vyšetřením indikovaným v běžné praxi lékařem.

Proč by měl doktora zajímat mikrobiom pacientů? Poněvadž nový výzkum svědčí o dříve neznámých souvislostech mezi mikroby a četnými chorobami včetně obezity, artritidy, autismu a deprese. Jak se tyto souvislosti objasňují, objevují se též náznaky budoucích léčebných metod. Na mikrobiom má vliv téměř vše, co si jen dokážete představit: léky, strava, prvorozenost či počet sexuálních partnerů. Jak se dočtete v knize, vychází najevo, že se mikrobi významně podílejí takřka na všech aspektech lidského života. Mikrobi redefinují, co to znamená být člověk.