Przetłumaczyli Bartosz Kleszcz i Radosław Cech
Źródło link

Mogę podać ci dokładną datę, kiedy zacząłem myśleć o sobie w pierwszej osobie liczby mnogiej – jak o superorganizmie, a nie jako zwykłym, szarym, pojedynczym człowieku. Stało się to siódmego marca – otworzyłem wtedy skrzynkę mailową, aby znaleźć na niej dławiące procesor ilości wykresów i surowych danych z laboratorium BioFrontiers Institute z Uniwersytetu Colorado w Boulder. W ramach nowego obywatelsko-naukowego programu kadra laboratorium zsekwencjonowała mój mikrobiom – nie tyle dokładnie „moje” geny, ale geny należące do kilkuset mikrobiologicznych gatunków, z którymi współdzielę to ciało. Bakterie te w ilości ok. 100 trylionów żyją (i umierają) właśnie w tej chwili na powierzchni mojej skóry, języka i głęboko w zakamarkach moich jelit, gdzie znajduje się największa ich część – aż do kilograma mikrobów tworzących razem rozległą i w dużej mierze niezbadaną wewnętrzną dżunglę, przez którą naukowcy od niedawna zaczynają wytyczać ścieżki.

Otworzyłem plik z tabelami taksonomicznymi i moim oczom ukazał się kolorowy wykres. Każdy blok reprezentował pobraną próbkę z wymazu skóry, ust i kału. Na użytek porównania obok widniały bloki reprezentujące mikrobiomy 100 przeciętnych uczestników badania.

Przede mną lista nazw setek gatunków bakterii nazywających moje ciało domem. Pod względem samych liczb możemy czuć się przy nich jak karły – okazuje się, że jesteśmy tylko w 10% ludźmi: na każdą ludzką komórkę ciała przypada gdzieś 10 zamieszkujących mnie bakterii, wliczając w to komensali (na ogół nieszkodliwych pasażerów na gapę), mutualistów (oferujących przysługę za przysługę) oraz, w rzadkich wypadkach, patogeny. Pod względem tego, że nosimy codziennie ze sobą wszystkie nasze geny, 99% z nich należy do drobnoustrojów. I coraz wyraźniej wygląda na to, że ten „drugi genom”, jak czasem się o nim mówi, ma wielki wpływ na nasze zdrowie, być może nawet większy niż geny, które dziedziczymy po rodzicach – z tą różnicą, że dziedziczone geny mamy mniej lub bardziej na stałe, a twój drugi genom można przekształcać lub nawet hodować.

Justin Sonnenburg, mikrobiolog ze Stanfordu, sugeruje, że dobrze byłoby traktować ludzkie ciało jako „złożony nośnik, zoptymalizowany pod wzrost i rozprzestrzenianie się naszych mikroskopijnych mieszkańców”. Ten skłaniający do pokory punkt widzenia ma poważne konsekwencje dla ludzkiego i mikrobiologicznego zdrowia, które są ze sobą nieodłącznie związane. Zaburzenia w wewnętrznym ekosystemie – utrata różnorodności czy, powiedzmy, rozrost „niewłaściwego” rodzaju drobnoustrojów – może predysponować nas do otyłości i całego wachlarza przewlekłych chorób oraz niektórych infekcji. „Przeszczepy kałowe”, które wiążą się z przeniesieniem mikroflory zdrowej osoby do jelit chorego, świetnie radzą sobie z odpornym na antybiotyki zarazkiem jelitowym o nazwie C. difficile, zabijającym co roku 14 000 Amerykanów. (Naukowcy korzystają z wyrazu „mikroflora” odnosząc się do wszystkich mikrobów w danej społeczności, a „mikrobiom” oznacza sumę ich kodu genetycznego.) Wiemy od kilku lat, że otyłe myszy tracą na wadze po transplantacji mieszkańców jelit myszy chudych, a odwrotna operacja przynosi u chudzielców wzrost wagi. (Nie wiemy jeszcze czemu.) Podobny eksperyment przeprowadzono niedawno w Holandii na ludziach: kiedy mikroflorę szczupłych dawców przeniesiono do wnętrz pacjentów z syndromem metabolicznym, naukowcy zaobserwowali uderzające poprawy pod względem wrażliwości na insulinę, co jest jednym z istotnych wskaźników zdrowia metabolicznego. W jakiś sposób jelitowe bakterie wpływają na przemianę materii pacjentów.

Wygląda na to, że nasi drobni mieszkańcy grają pierwsze skrzypce w ćwiczeniu i wzmacnianiu systemu immunologicznego, pomagając mu odróżnić przyjaciela od wroga i nie oszaleć w kontakcie z orzeszkami i innymi potencjalnymi alergenami. Niektórzy naukowcy uważają, że alarmujący wzrost chorób autoimmunologicznych w krajach zachodu może być efektem zaburzenia starożytnego związku między naszym ciałem a jego „starymi znajomymi” – symbiotycznymi drobnoustrojami, z którymi wspólnie ewoluowaliśmy.

Takie stwierdzenia brzmią ekstrawagancko i w rzeczy samej wielu badaczy mikrobiomu uważa, aby nie popełnić tego samego błędu, co pracujący nad ludzkim genomem dziesięć lat temu, mówiąc o byciu na ostatniej prostej ku wyleczeniu wielu chorób. Czekamy do dziś. Jednakże niezależnie, czy z badań nad mikrobiomem wynikną jakieś lekarstwa czy nie, można już wyciągnąć kilka wniosków – tyczących się poczucia tego, co to znaczy być sobą, definicji zdrowia i naszego ogólnego nastawienia do bakterii. Wedle niedawnej przełomowej publikacji grupy naukowców nt. ekologii i mikroflory powinno się obecnie „uważać zdrowie ludzkie za wspólną własność ludzi i jego mikroflory” – czyli innymi słowy jako efekt działań zespołu, a nie jednostki.

Taka zmiana paradygmatu przychodzi w sam czas, ponieważ jako cywilizacja poświęciliśmy większą część ostatniego wieku niezamierzenie robiąc wszystko, co w naszej mocy, aby niszczyć ludzką mikroflorę wojną na wielu frontach – wymierzonej przeciw bakteriom i w imię diety szczególnie szkodliwej dla ich dobrostanu. Badacze mówią obecnie o zabiedzonym „zachodnim mikrobiomie” i pytają otwarcie, czy już czas podjąć działania naprawcze nie tylko w lasach deszczowych czy na preriach, ale pod samym nosem każdego z nas, w ludzkich jelitach.

Wyruszyłem w marcu do Boulder, aby ujrzeć maszynę sekwencyjną Illumina HiSeq 2000, która umożliwiła mi tak szczegółowe poznanie tego, co czai się po drugiej stronie mojego pępka, a także aby poznać naukowców i programistów, analizujących podane przez urządzenia dane. Laboratorium prowadzi Rob Knight, smukły, cienko ostrzyżony 36-letni biolog, który przybył do USA z Nowej Zelandii, aby badać inwazyjne gatunki zwierząt, poważny problem w jego ojczyźnie. Knight ukończył doktorat z ekologii i biologii ewolucyjnej na Princeton w wieku 24 lat i następnie przedryfował z badań nad gatunkami widocznymi gołym okiem do tych niedostrzegalnych. Po drodze odkrył, że nieźle radzi sobie też w biologii obliczeniowej. Uważa się go za rewelacyjnego analityka danych sekwencyjnych, uzdolnionego poszukiwacza znaczących schematów w powodzi danych dostarczanych przez urządzenia analizujące hurtem całe DNA w podanej próbce, a potem wyciągających unikalny kod każdej bakterii. Ów talent pozwala wyjaśnić, czemu tylu naukowców współcześnie badających mikrobiomy wysyła do jego laboratorium próbki do sekwencjonowania i analizy. Jest to także powód, dla którego znajdziesz jego nazwisko na większości ważnych publikacji w tej dziedzinie.

W przeciągu dwóch dni w Boulder spędziłem miło kilka posiłków z Knightem i jego współpracownikami, absolwentami oraz studentami, choć szczerze mówiąc trochę odrzucały mnie tematy rozmów. Nie podejrzewam, abym kiedykolwiek wcześniej usłyszał podczas obiadu tyle na temat ludzkich odchodów, ale czego oczekiwać po naukowcach, którzy chcą radykalnie zmienić powszechny punkt widzenia na to, co znajduje się w naszej okrężnicy. Dowiedziałem się między innymi trochę na temat jego szesnastomiesięcznej córki, której wkład naukowy jest na bieżąco pobierany z jej pieluch i sekwencjonowany. Sam Knight przyznał się na obiedzie, że pobiera swoje próbki codziennie, a jego żona Amanda, która dołączyła do nas jednej nocy, zeznała, że jest szczęśliwa schodząc z częstotliwością swoich do jednego razu na tydzień. „Oczywiście trzymam ciągle kilka pojemników w torbie”, dodała przewracając oczami, „ponieważ nigdy nie wiadomo, kiedy się przydadzą.”

Skutkiem tej intensywnej rodzinnej autoanalizy jest seria artykułów opisujących zmiany w jej mikroflorze. Dane umożliwiły ukazanie, że społeczeństwa drobnoustrojów wśród par dzielących jeden dom są podobne, wskazując na ważność roli środowiska w kształtowaniu mikrobiomu pojedynczej osoby. Knight odkrył także, że obecność psa pod jednym dachem prowadzi do wymieszania się u każdego bakterii skórnych, prawdopodobnie przez lizanie i głaskanie. Jedna publikacja o nazwie „Ruchome obrazy ludzkiego mikrobiomu” śledziła codzienne zmiany w bakteryjnej kompozycji każdej z trzech sfer – Knight pokazał za pomocą animacji, jak każde z mikrospołeczeństw w jelitach, jamie gębowej i na skórze posiadały zupełnie inny skład, który pozostaje w miarę stały na przestrzeni czasu.

Codzienne pobieranie próbek z pieluch córki (wraz z tymi od córki współpracownika) umożliwiło także prześledzenie godnego uwagi procesu, w którym kolonie baterii zasiedlają dziecięce jelito, w łonie matki przecież sterylne i dziewicze. Zaczyna się to krótko po narodzinach, kiedy najpierw przybywa do jelita grupa bakterii, a potem wraz ze wprowadzaniem jedzenia w formie stałej i odstawieniem od piersi ich rodzaj stopniowo się zmienia, aż do trzeciego roku życia, kiedy zaczyna ona przypominać te obserwowalne u rodziców.

Badanie niemowląt i ich specyficznych diet dało wgląd w to, jak postępuje taka kolonizacja i dlaczego ma to tak wielkie znaczenie dla naszego zdrowia. Jedna z najwcześniejszych wskazówek pojawiła się nieoczekiwanie: z prób rozwiązania jednej z tajemnic matczynego mleka. Przez lata dietetycy nie mogli wyjaśnić, skąd w ludzkim mleku biorą się pewne węglowodany złożone zwane oligosacharydami, których niemowlę trawić nie jest w stanie z racji braku odpowiednich enzymów. Z teorii ewolucji wynikałoby, że każdy składnik takiego mleka powinien mieć jakieś znaczenie dla rozwijającego się dziecka – w przeciwnym razie selekcja naturalna zrzuciłaby taki ciężar dawno temu.

Okazuje się, że oligosacharydy nie pojawiają się w mleku, aby odżywiać dziecko, ale jeden konkretny szczep bakterii zwany Bifidobacterium infantis o unikalnych zdolnościach rozkładu i wykorzystywania właśnie tych grup węglowodanów. Kiedy wszystko idzie wedle planu bifidobakterie mnożą się i dominują, pomagając zachować zdrowie dziecka: robiąc tłok, w którym mniej przyjemnym bakteriom trudno się zagnieździć na stałe, a co być może ważniejsze dbając o jakość nabłonka wyściełającego jelita – pełni on krytyczną rolę w ochronie przed infekcją i stanami zapalnymi.

„Mleko matki, jedyny posiłek ssaków kształtowany przez selekcję naturalną, jest kulinarnym odpowiednikiem kamienia z Rosetty”, mówi Bruce German, badacz jedzenia z Uniwersytetu Kalifornii w Davis, którego specjalizacją jest właśnie mleko. „Ten fakt mówi nam, że kiedy selekcja naturalna tworzy pożywienie, istotnym czynnikiem jest nie tylko odżywienie dziecka, lecz także mieszkańców jego jelit.”

Skąd biorą się te bifidobakterie i co to znaczy dla ciebie, jeśli nigdy nie byłeś karmiony lub karmiona piersią? Mleko matki nie jest, jak się kiedyś uważało, sterylne: jest zarówno „prebiotyczne” – stanowiąc jedzenie dla bakterii – oraz „probiotyczne”, wprowadzając do ciała kolonie przydatnych mikrobów. Niektóre z nich dostają się do przewodów mlecznych z okrężnicy matki, a stamtąd do wnętrza dziecka podczas pierwszego karmienia. Ponieważ twórcy przepisu na sztuczne mleko nie brali dotąd tej wiedzy pod uwagę, w każdym razie do niedawna, nie dodając ani prebiotycznych oligosacharydów ani probiotycznych bakterii, jelita dzieci karmionych butelką nie są właściwie zasiedlone.

Większość szczepów bakterii zasiedlających niemowlęce jelita dostaje się tam podczas narodzin – bogaty i brudny proces, który wystawia dziecko na pełen zestaw tego, co ma w sobie i na sobie matka. Jednakże te, które rodziły przy pomocy cesarskiego cięcia, relatywnie sterylnej procedury, nie przekazują synowi lub córce ani swych bakterii jelitowych, ani tych mieszkających na powierzchni pochwy. Wskutek tego we wnętrzu niemowlęcia na starcie mieszka więcej drobnoustrojów z powierzchni skóry rodziców, co jest grubo poniżej ideału i może być czynnikiem ryzyka przy alergiach, astmie i problemach autoimmunologicznych dzieci po cesarce: nie mając kontaktu z odpowiednią ilością bakterii podczas narodzin, ich systemy odpornościowe mogą się nie rozwijać właściwie.

Przy obiedzie Knight powiedział mi, że tak się przejął taką ewentualnością, że kiedy jego córka urodziła się przy pomocy awaryjnego cesarskiego cięcia, wziął wraz z żoną sprawy w swoje ręce: korzystając ze sterylnego bawełnianego wacika zaszczepili skórę nowonarodzonego niemowlęcia wydzielinami z pochwy matki, aby zapewnić właściwe zasiedlenie. Taka procedura jest obecnie przedmiotem badań w Puerto Rico.

Podczas pobytu w Boulder miałem okazję spędzić trochę czasu także z Catherine A. Lozupone, mikrobiolog, która niewiele wcześniej opuściła laboratorium Knighta, aby założyć własne na Uniwersytecie Colorado w Denvera – poświęciła trochę czasu, aby spojrzeć na mój mikrobiom i porównać go z innym, w tym ze swoim własnym. Lozupone jest autorką istotnego artykułu opublikowanego w 2012 w Nature pt. „Różnorodność, stabilność oraz odporność mikroflory ludzkich jelit”, który analizuje temat tak, jak mógłby to robić ekolog, próbując określić „typowy” stan ekosystemu, a następnie dotrzeć do różnych czynników mogących go na przestrzeni czasu zaburzyć. Jak wpływa nań dieta? Antybiotyki? Patogeny? Co z tradycjami u różnych kultur? Póki co najlepszym sposobem w ogóle rozpoczęcia odpowiadania na takie pytania jest porównywanie społeczeństw jelitowych różnych odległych od siebie populacji – wielu badaczy zajmuje się zatem pobieraniem próbek na całym świecie i wysyłką ich celem analizy do ośrodków sekwencyjnych. Projekt „American Gut” („amerykańskie jelito”), mający na celu zsekwencjonowanie społeczeństw bakteryjnych u dziesiątków tysięcy Amerykanów, jest dotąd najbardziej ambitnym z takich przedsięwzięć i ma pomóc naukowcom odkryć powiązania między stylem życia, dietą, stanem zdrowia i składem bakteryjnych społeczeństw.

Jak Lozupone (i każdy inny, kogo pytałem) podkreśla, stan badań można w tej chwili określić jako bardzo wczesny – naukowcy nie są w stanie póki co nawet powiedzieć z pewnością, jak powinien wyglądać „zdrowy” mikrobiom. Wyłaniają się jednak pewne ogólne i intrygujące schematy. Prawdopodobnie większa różnorodność jest lepsza niż mniejsza, ponieważ różnorodny ekosystem odznacza się większą odpornością – a różnorodność w jelitach kultury zachodu jest znacząco niższa niż w pozostałych, mniej uprzemysłowionych kulturach. Zachodnia mikroflora różni się zdecydowanie urozmaiceniem od tej w innych rejonach mapy. Przykładowo ta w wiejskich społeczeństwach zachodniej Afryki jest bliższa wenezuelskiej niż amerykańskiej i europejskiej.

Wiejskie społeczności cechuje nie tylko wyższa różnorodność drobnoustrojów, ale także inna obsada głównych ról. U Amerykanów i Europejczyków mamy relatywnie wysokie poziomy bacterioides oraz firmicutes oraz niskie poziomy prevotella, które z kolei dominują w jelitach wiejskich Afrykanów oraz amerykańskich Indian. (Nie do końca wiadomo, czy wysokie lub niskie poziomy którychkolwiek z nich są dobre lub złe.) Dlaczego skład różni się? Może chodzić o dietę, która w obu wiejskich populacjach odznacza się wysokim poziomem zbóż z pełnego przemiału (a prevotella bardzo je lubią), roślinnego błonnika oraz niewielką ilością mięsa. (Wiele firmucutes lubi aminokwasy, zatem rozprzestrzeniają się w diecie wysokobiałkowej, bacterioides lubią za to metabolizować węglowodany.) Niższa bioróżnorodność zachodu może być rezultatem rozpustnego stosowania antybiotyków (zarówno w służbie zdrowia i przemyśle żywieniowym), diety opartej na przetworzonym jedzeniu (które czyści się ze wszystkich bakterii, dobrych czy złych), toksyn w środowisku oraz ogólnie niższego poziomu „presji bakteryjnej” np. wystawieniu na ich obecność na co dzień. Wszystko to może wyjaśniać, dlaczego mimo tego, że wiejskie społeczeństwa są częściej narażone na choroby zakaźne oraz cechuje je niższa długość życia niż społeczeństwa zachodnie, to odznaczają się także niższym odsetkiem przewlekłych zaburzeń: alergii, astmy, cukrzycy typu 2 oraz chorób układu krążenia.

„Na wsi ludzie spędzają wiele więcej czasu na świeżym powietrzu i mają więcej kontaktu z roślinami i glebą”, mówi Lozupone. Inny badacz, który pracował nad zbiorem próbek w Malawi, powiedział mi, że „w niektórych kulturach dzieci są wychowywane przez całe społeczeństwo, przekazywane z rąk do rąk, przez co regularnie wystawia się je większą różnorodność bakterii.” Oddzielona rodzina 2+1 może nie sprzyjać zdrowiu mikrobiomu.

Okazało się przypadkiem, że Lozupone i mnie coś łączy: niecodziennie wysokie, jak na Amerykanów, poziomy prevotelli. Nasze społeczeństwa jelitowe przypominają bardziej te wiejskie niż te sąsiadów z klatki obok. Lozupone podejrzewa, że stoi za tym roślinna dieta – spożywamy mnóstwo ziaren z pełnego przemiału, warzyw oraz relatywnie niewiele mięsa (choć nikt z nas nie jest wegetarianinem). Oboje byliśmy dumni z naszych prevotelli, uznając to za oznakę zdrowej nie-zachodniej diety, przynajmniej do czasu, kiedy nie dowiedziałem się o jej badaniach nad mikroflorą pacjentów z HIV. Wygląda na to, że także oni mają wysokie poziomy prevotelli. Co jeszcze bardziej zaciemni sytuację, niedawne badanie łączy pewne bakterie jelitowe częste u zjadaczy mięsa z wysokim poziomem we krwi markerów związanych z chorobami serca – badanie sugeruje, że prevotella należą właśnie do tej grupy. W rzeczy samej, wczesne dni.

Uwagę przykuły jeszcze dwie cechy mojego mikrobiomu. Po pierwsze, ogólna jego różnorodność była wyższa niż u zwykłego zachodniego zjadacza chleba, co chętnie przyjąłem jako komplement, choć ekstrawagancko wysoka kolonia mikrobów na mojej skórze unosi brew. „Gdzie chłopie wtykasz ręce?”, spytał mnie Jeff Leach z projektu American Gut po przejrzeniu moich wyników. Moja skóra jest przystanią dla bakterii związanych głównie z roślinami, glebą i trochę alarmujących kolonii cechujących jelita zwierzęce. Składam to na karb pracy w ogrodzie, kompostu (hoduję też robaki) oraz tego, że fermentuję kimchi oraz produkuję ser z mleka prosto od krowy – oba należą do jedzenia, które aż ugina się od żywych kultur bakterii.

Porównując do ekosystemów lasów deszczowych czy prerii, ten wewnętrzny nie jest dotąd dobrze poznany, ale podstawowe zasady ekologii – które wraz z potężnymi urządzeniami sekwencyjnymi otwierają te niewidzialne drzwi dla nauki – zaczynają dawać kilka wstępnych odpowiedzi, a do tego ogromny stos intrygujących hipotez. Twoja flora bakteryjna stabilizuje się w wieku 3 lat, kiedy to większość nisz w twoim bakteryjnym ekosystemie staje się zajęta. Nie oznacza to, że nie może się już po tym zmienić – może, ale nie z łatwością. Zmiana diety lub zestaw antybiotyków, przykładowo, mogą zaowocować zmianą proporcji wśród zamieszkujących nas gatunków, pomagając jednym szczepom, a przyczyniając się do obumarcia innych. Czy można wprowadzić nowe gatunki? Tak, ale prawdopodobnie tylko, gdy po znaczących zaburzeniach otwiera się jakaś nisza, jak w przypadku antybiotykowej burzy. Tak jak każdy inny dorosły ekosystem, tak ten w jelicie ma tendencję do opierania się zewnętrznej inwazji.

Otrzymujesz większość początkowego zestawu bakterii od rodziców, ale reszta pochodzi ze środowiska. Jak ma w zwyczaju mówić stanfordzki mikrobiolog Stanley Falkow swym studentom „świat pokryty jest solidną warstwą odchodów.” Nowoczesne narzędzia sekwencyjne potwierdzają to przeczucie – czy wiesz, że domowy kurz może zawierać znaczące ilości cząsteczek kału? Albo to, że kiedykolwiek spłukuje się ubikację, to część jej zawartości rozprowadza się jak dezodorant? Laboratorium Knighta zsekwencjonowało bakterie na szczoteczkach do zębów i podali wyniki przy śniadaniu, nawet mimo tego, że nie zabiegałem o to szczególnie: „Odtąd będziesz chciał trzymać swoją szczoteczkę co najmniej 1,5 metra od ubikacji.”

Niektórzy pracujący w tej dziedzinie zapożyczają z ekologii termin „usługi ekosystemowe”, prowadząc listę wszystkich rzeczy, jakie robi dla nas bakteryjna społeczność jako dla swego gospodarza i środowiska życia – wygląda to bardzo różnorodnie i robi wrażenie. Pierwsza rzecz to odporność na inwazję. Nasi mieszkańcy pracują nad tym, aby powstrzymać patogeny przed zasiedleniem nas, zajmując ich potencjalne miejsca inwazji lub na inne sposoby czyniąc to środowisko nieprzyjaznym dla nowoprzybyłych. Różnice w sile jelitowego społeczeństwa mogą wyjaśniać, dlaczego jedni ludzie łatwo zatruwają się jedzeniem, a inni beztrosko wsuwają ten sam talerz bez żadnych skutków ubocznych.

Bakterie jelitowe grają także pierwsze skrzypce w tworzeniu takich substancji jak neuroprzekaźniki (w tym serotoniny), enzymów i witamin (głównie z grupy B i K) oraz innych niezbędnych składników odżywczych (wliczając w to ważne aminokwasy i kwasy tłuszczowe) i pełnego wachlarza innych sygnalizujących cząsteczek, wpływających na działanie systemu przemiany materii. Niektóre z nich mogą oddziaływać na regulację poziomu stresu, a nawet cech temperamentu: kiedy bakterie jelitowe z bezproblemowych i ciekawskich myszy przeniesiono do jelit myszy lękliwych i nieśmiałych, to te przejęły ich cechy. Powiedzenie „myśleć brzuchem” może zawierać więcej prawdy, niż… myśleliśmy.

Bakterie oczywiście troszczą się przede wszystkim o siebie, głównie o pokarm i regulowanie jego drogi przez ich środowisko. Wygląda na to, że pomagają w zarządzaniu tymi funkcjami przez produkcję substancji chemicznych regulujących nasz apetyt, sytość i trawienie. Wiele z tego, czego uczymy się na temat roli mikrobiomu w ludzkim metabolizmie, pochodzi z badań nad „gnobiotycznymi myszami” – sterylnymi mikrobiotycznie myszami hodowanymi w takich laboratoriach jak to prowadzone przez Jeffery’a I. Gordona na Washington University w St. Louis. Niedawno jego załoga dokonała transplantacji bakterii jelitowych dzieci z Malawi chorujących na kwashiorkor – ostrą formę niedożywienia – do wolnych od zarazków myszy. Odkryli po przeszczepie, że te gryzonie, które były karmione typową dietą takich dzieci, nie mogły zbyt łatwo metabolizować substancji odżywczych. Sugeruje to, że podczas walki z niedożywieniem chodzi o coś więcej niż o kalorie. Naprawa zaburzonego metabolizmu pacjenta może wymagać przekształcenia populacji jego jelita.

Dlaczego więc nie rozwinęliśmy naszych własnych systemów, aby spełniać te krytyczne życiowe funkcje? Dlaczego zleciliśmy wykonanie całej tej roboty zespołowi mikrobów? Jedna z teorii zakłada, że skoro bakterie ewoluują wiele szybciej niż my (w niektórych wypadkach nowe pokolenie co 20 minut), mogą odpowiedzieć na zmiany w środowisku – na zagrożenia i okazje – wiele szybciej i zwinniej niż „my”. Bakterie rewelacyjnie reagują i dostosowują się choćby przez wymianę genów i części DNA między sobą. Taka uniwersalność przydaje się zwłaszcza wtedy, gdy na horyzoncie zjawia się nowa toksyna lub źródło jedzenia. Mikroflora może szybciutko wyszczególnić dokładnie ten gen, który się liczy w walce – lub konsumpcji. W niedawnym badaniu odkryto, że rozpowszechniona u Japończyków bakteria jelitowa przejęła gen od bakterii morskiej, dzięki czemu Japończycy są w stanie trawić wodorosty, z czym reszta z nas nie radzi sobie tak dobrze.

Taka plastyczność ma na celu rozszerzenie funkcjonowania naszego relatywnie sztywnego genomu, dając nam dostęp do ogromnego zaplecza biochemicznych sztuczek, których na dodatek nie musimy rozwijać samemu. „Bakterie w twoim układzie trawiennym cały czas analizują środowisko i reagują na nie”, mówi Joel Kimmons pracujący w Centrum Profilaktyki oraz Kontroli Chorób w Atlancie, epidemiolog oraz naukowiec specjalizujący się w odżywianiu. „Są mikroskopijnym lustrem zmieniającego się świata. Dzięki temu, że tak szybko ewoluują, pomagają naszym ciałom reagować na zmiany w środowisku.”

Niektórzy mikrobiolodzy zaczęli bić na alarm z powodu niezamierzonego niszczenia ludzkiego mikrobiomu oraz konsekwencji z tym związanych. Być może niektóre istotne gatunki już wyginęły, zanim w ogóle mieliśmy okazję nauczyć się, kim są i co robią. Nasze początkowe założenia na temat podskórnej dziczy mogą totalnie rozmijać się z prawdą, a ta być także ofiarą nieświadomych działań ludzkich. Prowadząc tę metaforę dalej – „zachodni mikrobiom”, jaki większość z nas nosi w brzuchu, jest w istocie sztucznym wytworem cywilizacji, i dżunglą w takim samym znaczeniu, w jakim dżunglą jest Central Park w Nowym Jorku.

Aby lepiej przyjrzeć się temu, co zostało utracone, wenezuelska mikrobiolog María Gloria Dominguez-Bello z nowojorskiego uniwersytetu przemierzyła odległe zakątki Amazonii, zbierając próbki pobrane od plemion zbieracko-łowieckich, które miały nikły kontakt z ludźmi z cywilizacji zachodniej i z ich medycyną. „Chcemy zobaczyć, jak wyglądała ludzka fauna bakteryjna przed pojawieniem się antybiotyków, przetworzonej żywności i współczesnych porodów”, powiedziała mi. „Te próbki są na wagę złota.”

Wstępne wyniki pokazują, że pierwotny mikrobiom ludzi, którzy mieli niewielki lub żaden kontakt z cywilizacją zachodnią charakteryzuje się o wiele większą różnorodnością, włączając w to grupę gatunków wcześniej niesekwencjonowanych oraz wykazując się o wiele wyższym poziomem prevotelli niż ten spotykany u ludzi z zachodu. Dominguez-Bello twierdzi, że te tętniące życiem, zróżnicowane i nieznające antybiotyków mikrobiomy odpowiadają za znacznie niższy odsetek alergii, astmy, atopii i niektórych przewlekłych chorób, jak cukrzyca typu 2 i choroby układu krążenia u Indian z dorzecza Amazonki.

Jedną z bakterii powszechnie występujących w tych mikrobiomach, a u nas prawie zanikłą, jest spiralnie zbudowany mieszkaniec żołądka o nazwie Helicobacter pylori. Mąż Dominguez-Bello, Martin Blaser, lekarz oraz mikrobiolog z New York University badał H. pylori od połowy lat osiemdziesiątych i jest przekonany, że to gatunek zagrożony, którego wyginięcia możemy pewnego dnia bardzo pożałować. Według „hipotezy brakującej mikrobioty” od obecności takich mikrobów jak H. pylori zależy poprawna regulacja różnych funkcji metabolicznych i odpornościowych naszego organizmu, a ich zniknięcie zakłóca nasz system. Strata stale się powiększa: „Kolejne pokolenia przekazują coraz mniej tych mikrobów”, powiedział mi Blaser, „stale zubożając nasz zachodni mikrobiom.”

Nazywa też H. pylori „ikoną” ginących mikrobów i twierdzi, że właściwie medycyna dąży do jego eksterminacji od 1983 roku, kiedy Australijscy naukowcy wysunęli tezę o odpowiedzialności tej bakterii za chorobę wrzodową układu pokarmowego. Od tamtej pory wiąże się ją również z rakiem żołądka. Ale jest to to bardzo skomplikowana postać, obejmująca swoim działaniem całe spektrum efektów – od tych niepożądanych do potrzebnych i korzystnych. Naukowcy odkryli, że H.pylori bierze również udział w regulacji kwasów żołądkowych. Prawdopodobnie zachowuje się tak, żeby zapewnić sobie otoczenie niegościnne dla swojej konkurencji, jednak dla nas może przynosić to korzystne efekty. Ludzie jej pozbawieni mogą nie cierpieć na chorobę wrzodową, ale za to często dokucza im refluks żołądkowy. Nieleczony refluks może prowadzić do tzw. przełyku Barreta i w rezultacie do raka przełyku, którego występowanie gwałtownie wzrosło wraz z zanikiem H. pylori.

Kiedy po ostatnim nawrocie refluksu mój lekarz skierował mnie na endoskopię, odkryłem, że jak u większości współczesnych Amerykanów, w moim żołądku H. pylori nie występuje. Mój gastroenterolog był z tego zadowolony, ale po rozmowie z Blaserem ta wiadomość nie była to dla mnie już taka jednoznaczna, bo jego obecność przynosi również korzyści. Bakteria oddziałuje na system odpornościowy, łagodząc stany zapalne w sposób, który służy i jej i naszym interesom – żeby zapewnić sobie i nam spokój. To łagodzące działanie na system odpornościowy może wyjaśniać, dlaczego populacje nadal posiadające H. pylori są mniej podatne na alergie i astmę. Laboratorium Blasera znalazło również dowód na to, że bakteria ta odgrywa ważną rolę w przemianie materii poprzez regulację greliny (hormonu odpowiadającego za nasz apetyt). „Kiedy żołądek jest pusty, produkuje mnóstwo greliny, wysyłając do mózgu chemiczny sygnał, że trzeba coś zjeść,” mówi Blaser. „Później, kiedy żołądek otrzymał wystarczająco pokarmu, wstrzymuje jej produkcję i odczuwamy nasycenie”. Twierdzi, że zanik bakterii w środowisku wewnętrznym może przyczyniać się do otyłości poprzez wyciszenie się tych sygnałów.

Ale co z chorobami, o które obwinia się H. pylori? Według Blasera choroby te mają tendencje do pojawiania się dopiero w późniejszym etapie życia i sugeruje, że rola tego mikroba w ewolucji mogła polegać na usunięciu nas ze sceny życia, kiedy przestajemy się nadawać do wydawania na świat potomstwa. Blaser przywiązuje do tej dziwnej, dającej paradoksalne efekty bakterii tak wielkie znaczenie, że proponuje nie jedną, lecz dwie niekonwencjonalne interwencje terapeutyczne: zaszczepianie H. pylori u dzieci, żeby mogły skorzystać z jego dobroczynnego działania we wczesnych latach, a potem wytępienie mikroba antybiotykami po osiągnięciu wieku 40 lat, kiedy może zacząć powodować kłopoty.

Obecnie Blaser jest najbardziej zaniepokojony szkodą, którą antybiotyki nawet w niewielkich dawkach wyrządzają naszemu mikrobiomowi – zwłaszcza w odniesieniu do naszego systemu odporności i naszej wagi. „Rolnicy od 60 lat przeprowadzają wielki eksperyment,” opowiada Blaser, „podając subterapeutyczne dawki antybiotyków zwierzętom, żeby przybierały na wadze.” Naukowcy nie do końca wiedzą, dlaczego przynosi to efekty, ale być może antybiotyki wspomagają te bakterie, które są najbardziej efektywne w pochłanianiu energii z diety żywiciela. „Czy to samo robimy z naszymi dziećmi?” pyta. Dzieci w krajach zachodnich otrzymują średnio 10 do 20 terapii antybiotykowych zanim osiągną wiek 18 lat. A te przepisane przez lekarza antybiotyki nie są jedynymi, które przedostają się do ich flory bakteryjnej – naukowcy znaleźli antybiotyki rezydujące również w mięsie, mleku i wodzie gruntowej. Blasera martwi również użycie składników bakteriobójczych w naszej diecie i codziennym życiu – od chlorowej płukanki przez sałatę aż do płynu do dezynfekcji rąk. „Używamy tych chemikaliów właśnie dlatego, że są bakteriobójcze”, mówi Blaser, ” i oczywiście przynosi to pewne korzyści. Ale musimy zadać sobie pytanie – jak oddziałuje to na naszą florę bakteryjną? Nikt nie kwestionuje wartości antybiotyków dla naszej cywilizacji – pomogły nam poradzić sobie z wieloma chorobami zakaźnymi i wpłynęły dodatnio na przeciętną długość życia. Jednak jak w przypadku każdej wojny, wojna z bakteriami najwidoczniej przyniosła też pewne niezamierzone rezultaty.

Jednym z bardziej uderzających wyników sekwencjonowania mojego mikrobiomu był wpływ pojedynczej terapii antybiotykowej na florę bakteryjną moich jelit. Dentysta przepisał mi Amoksycylinę jako środek zapobiegawczy przed zabiegiem jamy ustnej. Oczywiście, bez tej profilaktyki zabieg byłby znacznie bardziej ryzykowny. W ciągu tygodnia moja niezachodnia „różnorodność alfa” – miara zróżnicowania bakterii w jelitach – gwałtownie spadła i zaczęła bardzo przypominać amerykańską średnią. Mój (prawdopodobnie) zdrowy poziom prevotelli również opadł, ustępując gwałtownemu wzrostowi bakteroidów (o wiele popularniejszych na zachodzie) i alarmująco wysokiemu poziomowi proteobakterii, gromadzie bakterii, do której należy wiele niekorzystnych i chorobotwórczych gatunków, z E. coli i salmonellą włącznie. Co wcześniej prezentowało się jako stosunkowo zdrowe, zróżnicowane bakteryjnie jelito, teraz wzbudzało niepokój mikrobiologów analizujących moje wyniki.

„Rozkwit E.coli u ciebie jest niepokojący”, powiedziała mi Ruth Ley, mikrobiolog z Cornell University, która bada rolę mikrobiomu w otyłości. „Gdybyśmy tę próbkę podali myszom wolnym od zarazków, pewnie dostałyby zapalenia.” Świetnie. Właśnie, kiedy zaczynałem myśleć o sobie jako o obiecującym dawcy stolca okazało się, że moje jelita wpędziłyby prędzej myszy w chorobę. Poczułem ulgę, kiedy powiedziano mi, że moja flora bakteryjna w końcu powróci do stanu przypominającego ten wcześniejszy. Jedno z ostatnich badań pokazało jednak, że po zastosowaniu drugiej kuracji antybiotykowej odbudowanie się naszego wewnętrznego ekosystemu jest mniej kompletne niż po pierwszej kuracji.

Niewielu z naukowców, z którymi rozmawiałem, miało wątpliwości co do tego, że współczesna dieta zmienia nasz mikrobiom na gorsze. Niektórzy, jak Blaser, zwracają uwagę na bakteriobójcze substancje, które spożywamy wraz z pokarmem. Innych martwi sterylność przetworzonej żywności. Większość z nich zgadzała się z tym, że brak błonnika w naszej diecie jest szkodliwy dla naszej różnorodności i kompozycji bakteryjnej, przy tym inni mieli zastrzeżenia co do dodatków znajdujących się w przetworzonej żywności, z których niewiele zostało przebadanych pod kątem ich specyficznego działania na naszą mikroflorę. Według jednego z ostatnich artykułów w Nature (autorstwa Justina Sonnenburga ze Stanfordu) „Spożycie hiper higienicznej, produkowanej masowo, wysoko przetworzonej i naszpikowanej kaloriami żywności jest poddawaniem zdolności adaptacyjnych mikroflory osobników z krajów uprzemysłowionych prawdziwej próbie szybkości”. W miarę, jak nasz mikrobiom ewoluuje, żeby poradzić sobie z zachodnią dietą, według Sonnenburga różne geny są coraz trudniejsze do odnalezienia, ponieważ wrodzone zróżnicowanie takiego mikrobiomu obniża się wraz z coraz rzadszym kontaktem z bakteriami.

Catherine Lozupone z Boulder i Andrew Gewirtz, immunolog z Georgia State University, zwrócili moją uwagę na emulgatory, powszechnie używane w wielu procesach przetwarzania żywności – substancje takie jak lecytyna, DATEM, karboksymetyloceluloza (CMC) i monooleinian polioksyetylenosorbitolu (Polysorbate 80). Laboratorium Gewirtza przeprowadziło badania na myszach, których wyniki wskazywały, że niektóre z tych detergentopodobnych składników mogą uszkodzić błonę śluzową jelita, czyli jego warstwę ochronną, prowadząc do potencjalnego przecieku i zapalenia.

Coraz więcej badaczy zajmujących się tymi problemami dochodzi do wniosku, że wspólnym mianownikiem dla wielu (jeżeli nie dla większości) współczesnych przewlekłych chorób jest zapalenie – zaostrzona i ciągła odpowiedź systemu odpornościowego na realne lub domniemane zagrożenie organizmu. Różne symptomy zapalenia są często spotykane właśnie u ludzi z zespołem metabolicznym, będącym kombinacją różnych anomalii, a które zwiększają podatność na choroby układu krążenia, otyłość, cukrzycę typu 2 i być może raka. Choć rozmaite organizacje zajmujące się sprawami zdrowotnymi posługują się trochę odmiennymi definicjami zespołu metabolicznego, raport wydany przez Centrum Profilaktyki i Kontroli Chorób mówi, że 34 procent dorosłych Amerykanów jest dotkniętych tym problemem. Ale czy zapalenie jest kolejnym symptomem zespołu metabolicznego, czy też jego przyczyną? A jeśli jest jego przyczyną, to skąd się bierze?

Jedna z teorii mówi, że problem zaczyna się w jelitach z zakłóconą mikroflorą, a konkretnie w niezwykle ważnym nabłonku osłaniającym nasz układ pokarmowy. Ta „wewnętrzna skóra”, której powierzchnia dorównuje powierzchni kortu tenisowego, jest odpowiedzialna za kontakt z substancjami wprowadzanymi z zewnątrz – w ciągu całego życia przechodzi przez nią ponad 50 ton żywności. Jego flora bakteryjna odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu dobrej kondycji nabłonka: niektóre rodzaje bakterii, jak Bifidobacteria i Lactobacillus plantarum (powszechnie występujące w sfermentowanych warzywach) wydają się bezpośrednio ulepszać jego działanie. Te i inne bakterie jelitowe przyczyniają też się do polepszenia stanu jelit poprzez jego odżywianie. Inaczej niż większość tkanek, które pobierają składniki odżywcze z krwiobiegu, komórki nabłonka w wyrostku robaczkowym w dużym stopniu korzystają z krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, będących produktem ubocznym fermentacji błonnika roślinnego, przebiegającej dzięki bakteriom w jelicie grubym.

Jeśli jednak zapora nabłonkowa jest niedożywiona, może stać się łatwiejsza do przeniknięcia i uszkodzenia. Bakterie, endotoksyny (trujące produkty uboczne działania niektórych bakterii) i białka mogą wówczas przedostać się do układu krwionośnego, wywołując reakcję układu odpornościowego. Powstałe w rezultacie zapalenie dotykające cały organizm może po pewnym czasie doprowadzić do zespołu metabolicznego i różnych związanych z nim chorób przewlekłych.

Teoria ta jest coraz mocniej podparta dowodami, z których te najbardziej intrygujące pochodzą z laboratorium Patrice Cani z brukselskiego Université Catholique de Louvain. Kiedy Cani poddała myszy wysokotłuszczowej diecie opartej na śmieciowym żarciu, populacja mikrobów zamieszkujących ich jelita zmieniła się podobnie, jak dzieje się u ludzi poddanych podobnej diecie. Cani zauważyła też, że taka dieta powodowała zauważalnie większą podatność na przepuszczalność ścian jelita, pozwalając endotoksynom przenikać do układu krwionośnego. To z kolei powodowało stan zapalny i w efekcie prowadziło do zespołu metabolicznego. Cani doszła do wniosku, że (przynajmniej u myszy) „bakterie jelitowe mogą zapoczątkować procesy zapalne, powiązane z otyłością i insulinoopornością”, przez zwiększanie przenikalności jelit.

Te i inne eksperymenty pokazują, że stan zapalny jelita może być przyczyną zespołu metabolicznego, a nie jego efektem, oraz że zmiany w kulturach bakterii i warstwie osłaniającej jelita mogą powodować stan zapalny. Jeżeli Cani ma rację (a istnieją już dowody na to, że podobne mechanizmy działają u ludzi), to medycyna może być na tropie Wielkiej Jednolitej Teorii Chorób Przewlekłych, u której podstaw znajdować się będzie mikroflora jelit.

Kiedy się o tym wszystkim dowiedziałem, w pierwszym odruchu chciałem natychmiast coś z tym zrobić, w jakiś sposób polepszyć kondycję mojego mikrobiomu. Ale większość z naukowców, z którymi rozmawiałem, nie była chętna, żeby podawać mi jakieś praktyczne wskazówki. Twierdzili, że jest jeszcze za wcześnie, że nie wiemy jeszcze wystarczająco dużo na ten temat. Ta powściągliwość w zrozumiały sposób odzwierciedlała ich dużą przezorność. Badacze zajmujący się mikrobiomem nie chcą popełnić pomyłki przez dawanie obietnic na wyrost, jak to się przydarzyło badaczom genomu. Nie chcą też przyczynić się do rozkwitu prebiotycznej i probiotycznej szarlatanerii i całkiem słusznie – probiotyki już zostały mocno przereklamowane jako nowy lek na wszystko, choć wcale nie jest jasne, co te podobno dobroczynne bakterie nam dają, ani jak to robią. Istnieją pewne badania wykazujące, że skuteczność niektórych z tych probiotyków może polegać na wpływaniu na system odpornościowy, redukowaniu reakcji alergicznej, skracaniu i łagodzeniu przeziębień u dzieci, łagodzeniu biegunki i zespołu jelita drażliwego oraz na polepszaniu funkcjonowania nabłonka jelit. Problem polega na tym, że – ponieważ rynek probiotyków jest nadzorowany w niewielkim stopniu – tak naprawdę nie wiadomo, co właściwie kupujemy jako „probiotyk”. W jednym z przeprowadzonych badań wykazano, że na 14 dostępnych na rynku probiotyków tylko jeden zawierał dokładnie takie szczepy bakterii, jakie zostały podane na etykiecie.

Jednak niechęć niektórych naukowców do udzielania wskazówek wypływa pewnie z instytucjonalnego przekonania nauki i medycyny, że przyszłość zarządzania mikrobiomem powinna pozostać na wyłącznych prawach nauki i medycyny. Podążając tą drogą, która zapowiada się obiecująco, dojdziemy do ulepszonych probiotyków i prebiotyków, przeszczepów kału (włączając w to atrakcyjniejszą nazwę) i pokrewnych rodzajów terapii. Jeffrey Gordon, jeden z tych naukowców, którzy spoglądają daleko poza horyzont, czeka na nadejście czasów, kiedy zaburzenia mikrobiomu leczone będą „synbiotykami” – zestawami dokładnie ukierunkowanych, probiotycznych mikrobów nowej generacji, podawanych razem z ich odpowiednimi prebiotycznymi odżywkami. Przeszczepy kału pozwolą na coś bardziej ukierunkowanego: na oczyszczony i wyhodowany zbiór kilkunastu rodzajów bakterii, które wraz z terapeutyczną żywnością będą wprowadzane do jelita, żeby naprawić wyrządzone szkody, uzupełniając brakujące istotne bakterie i poprawiając funkcjonalność jelit. Jednocześnie, przyjmując, że wszystko to zadziała, jak jest przedstawiane, takie podejście pozwoli wielkim koncernom farmaceutycznym i żywieniowym przejąć i skolonizować ludzki mikrobiom dla zysku.

Kiedy zapytałem Gordona o domowy sposób na zarządzanie mikrobiomem, powiedział, że wyczekuje dnia, „kiedy ludzie będą mogli hodować sobie ten cudowny ogród, który tak bardzo wpływa na nasze zdrowie” – ale taki moment wymagać będzie jeszcze mnóstwa badań. Tak więc odmówił podawania jakichkolwiek „ogrodniczych” wskazówek czy dietetycznych zaleceń. „Musimy radzić sobie z naszymi oczekiwaniami”, powiedział.

Niestety, jestem bardzo niecierpliwy. Przestałem więc wypytywać naukowców o porady i zacząłem pytać jak w świetle własnych odkryć na temat mikrobiomu zmienili swoją dietę i tryb życia. Większość z nich faktycznie przeprowadziła pewne zmiany. Ostrożniej podchodzili do brania lub dawania swoim dzieciom antybiotyków (tutaj muszę zaznaczyć, że moim celem nie jest zdyskredytowanie antybiotyków tam, gdzie są faktycznie konieczne). Niektórzy wspominali o luźniejszym podejściu do kwestii sanitarnych w domu, zachęcając dzieci do „brudnej” zabawy na podwórku i ze zwierzętami, umyślnie wystawiając je bardziej na działanie „wielkiej warstwy nieczystości”. Wielu badaczy przyznało, że ograniczyli spożycie przetwarzanej żywności, bądź to z uwagi na brak błonnika, bądź z obawy przed dodatkami. Ogólnie rzecz biorąc pokładali mniej wiary w probiotykach (których niewielu z nich używało) niż w prebiotykach – czyli żywności, która prawdopodobnie będzie stymulować wzrost już obecnych „dobrych” bakterii. Kilku z nich, w tym Justin Sonnenburg, powiedzieli, że dodali do swojej diety sfermentowaną żywność: jogurty, kimchi (sfermentowane lub kiszone warzywa) czy kiszoną kapustę. Taka żywność może zawierać ogromną ilość probiotycznych bakterii, np. L. plantarum czy bifidobacteria, a chociaż większość probiotycznych bakterii wydaje się nie zamieszkiwać jelit na stałe, istnieją dowody na to, że mogą pozostawiać po sobie ślad w istniejących populacjach. Czasem poprzez zmianę ekspresji genu u stale zamieszkujących bakterii, w efekcie włączając lub wyłączając procesy metaboliczne w komórkach, a czasem poprzez stymulację lub łagodzenie reakcji odpornościowych.

A co z bardziej otwartym wystawianiem się na działanie bakterii? „Spożywanie nieco brudnej żywności ma swoją rację”, powiedział mi Sonnenburg. Z drugiej strony doradzanie ludziom, żeby niezbyt dokładnie myli spożywane produkty jest prawdopodobnie ryzykowne w świecie pełnym pestycydów. „Widzę to jako analizę zysków i kosztów”, napisał Sonnenburg w mailu. „Większy kontakt z mikrobami w środowisku naturalnym prawdopodobnie zmniejsza ryzyko wielu współczesnych chorób, ale zwiększa ryzyko narażenia się na patogeny. Z pewnością ryzyko zwiększa się wraz ze wzrostem ilości przerażających, odpornych na antybiotyki bakterii.” Czyli warto myć ręce w sytuacji, kiedy możemy mieć do czynienia z patogenami lub toksycznymi chemikaliami, ale może niekoniecznie po głaskaniu swojego psa. „Jeżeli chodzi o dietę, to myślę, że odpowiedzią jest żywność sfermentowana, a nie ta nieumyta (no chyba, że z własnego ogródka)”.

Wraz z żoną Ericą, również mikrobiologiem, Sonnenburg prowadzi w Stanford hodowlę gnotobiotycznych (czyli zawierających tylko znane gatunki bakterii) myszy, badając między innymi efekty zachodniej diety na ich mikrobioty. Redukcja błonnika obniża zróżnicowanie bakterii, ale jest to efekt odwracalny. Sonnenburg lubi piec ciasta i kiedy odwiedziłem go w laboratorium rozmawialiśmy o korzyściach wynikających z wypieków pełnoziarnistych.

„Błonnik nie jest pojedynczym składnikiem odżywczym”, twierdzi Sonnenburg, co wyjaśnia dlaczego sam błonnik nie jest cudowną bronią. „Istnieją setki różnych polisacharydów” –  węglowodanów złożonych. Dotyczy to również błonnika „występującego w roślinach, a różne rodzaje mikrobów lubią żywić się ich różnymi rodzajami.” Aby zwiększyć zawartość błonnika, przemysł żywieniowy dodaje mnóstwo polisacharydu zwanego inuliną do wielu produktów, ale to tylko jeden z wielu rodzajów (często otrzymywany z korzenia cykorii) i w związku z tym wspomaga tylko ograniczoną ilość różnych bakterii. Według niektórych alternatywą są różnorodne produkty pełnoziarniste i zróżnicowana dieta złożona warzyw i owoców. „Najbezpieczniejszym sposobem na zwiększenie różnorodności flory bakteryjnej jest spożywanie polisacharydów pochodzących z różnych źródeł”, stwierdził.

Jego stwierdzenie zgadzało się z czymś, co powiedział mi Stephen O’Keefe, gastroenterolog z University of Pittsburgh: „w zachodniej diecie tkwi poważny problem – nie odżywia się jelit, a jedynie górną część układu pokarmowego. Cała żywność jest tak przetworzona, że zostaje od razu wchłonięta, nie pozostawiając nic dla dolnej części. Ale okazuje się, że kluczem do zdrowego żywienia jest fermentacja przebiegająca w jelicie grubym. A kluczem do stymulowania tej fermentacji jest podawanie dużej ilości pokarmu roślinnego, zawierającego różnego rodzaju błonnik, włączając w to skrobię oporną (występującą w bananach, owsie czy fasoli), błonnik rozpuszczalny (cebula i korzenie innych warzyw, orzechy) i błonnik nierozpuszczalny (pełne ziarna, zwłaszcza otręby, a także owoce awokado).

Przy naszej diecie składającej się z szybko przyswajanych cukrów i tłuszczów odżywiamy jeden rodzaj bakterii, pozbawiając miliardy innych żywności, którą lubią najbardziej: węglowodanów złożonych i fermentowalnego błonnika roślinnego. Produktem ubocznym fermentacji są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które odżywiają błonę jelit i zapobiegają zapaleniom. Pewne badania pokazują, że do żywności typu fast-food wystarczy dodać roślin, żeby złagodzić jej działanie zapalne.

Ogólne zasady nowej super-diety stawały się dla mnie jasne i nie wymagało to angażowania naukowców z Nestlé czy General Mills. Wielkie koncerny żywieniowe i farmaceutyczne z pewnością odegrają ważną rolę – podobnie jak synbiotyki nowej generacji Jeffreya Gordona – w naprawianiu szkód wyrządzonych mikroflorze ludzi, którzy nie mogą lub nie dbają o to, żeby zwyczajnie zmienić swoją dietę. To będzie wielki interes. Z drugiej strony składniki diety przyjaznej florze bakteryjnej są już dostępne na sklepowych półkach i na targach.

Z tej perspektywy żywność kupowana na targu ukazuje się w nowym świetle i wydaje mi się zrozumiałe, że można tak kupować i gotować, mając na względzie własny mikrobiom, aby lepiej stymulować fermentację przebiegającą w jelitach. Im mniej żywność została przetworzona, tym więcej z niej dotrze układem pokarmowym do czekającej na nią mikroflory. Przykładowo: makaron al dente stanowi lepszą odżywkę dla bakterii niż miękki makaron. Owies krojony jest lepszy niż płatki owsiane. Żywność surowa lub lekko podgotowana daje mikrobom więcej niż gotowana dłużej itd. To bardzo stary i jednocześnie bardzo nowy sposób patrzenia na żywność: pokazuje, że nie wszystkie kalorie są sobie równe i że struktura żywności i sposób jej przyrządzenia może być tak samo ważna, jak zawarte w niej składniki odżywcze.

To zaskakujące, że jednym z kluczowych czynników naszego zdrowego żywienia może okazać się wewnętrzna fermentacja. Dowiedziawszy się ostatnio nieco o tym, jak przeprowadzić zewnętrzny proces fermentacji – na chlebie, kimchi i piwie –  trochę już wiem, na czym polegają niuanse tego procesu. Polega się na mikrobach i stara się pogodzić własny interes z ich interesem, głównie przez podawanie im tego, co lubią –  dobrego „podłoża”. Ale całkowita kontrola tego procesu wykracza poza to, na co możemy liczyć. Przypomina to bardziej uprawianie ogródka niż zarządzanie.

Dobry ogrodnik wie, że nie trzeba naukowo studiować gleby, która jest kolejnym inkubatorem dla bakteryjnej fermentacji, żeby prawidłowo ją odżywiać i pielęgnować. Wystarczy wiedzieć, czym się lubi odżywiać – ogólnie rzecz biorąc substancjami organicznymi – i jak w ogólnie pojęty sposób połączyć własny interes z interesem mikrobów i roślin. Ogrodnik odkrywa też, że kiedy pojawiają się patogeny lub szkodniki, to chemiczne interwencje są skuteczne (tzn. rozwiązują naglący problem), ale za cenę dobrej kondycji gleby i całego ogrodu, i to przez długi czas. Dążenie do osiągnięcia całkowitej kontroli prowadzi do niespodziewanych zaburzeń całego systemu.

Wydaje mi się, że tyle można powiedzieć, jeżeli chodzi o naszą obecną sytuację w kontekście własnego mikrobiomu – naszego mrowiska, prywatnej dżungli. Nasza wiedza nie jest imponująca, ale wiemy wystarczająco dużo, żeby lepiej o nią zadbać. Dosyć dobrze wiemy, czym lubi się odżywiać i jak wpływają na nią silne substancje chemiczne. Innymi słowy wiemy wszystko, co powinniśmy wiedzieć, żeby zacząć pielęgnować ten niesforny, wewnętrzny ogród.