Каждый из нас носит в себе вселенную

Вы полагаете это преувеличением или фантастикой в стиле «Люди в чёрном»? 

https://www.youtube.com/watch?...

https://www.youtube.com/watch?...

Отнюдь, давайте обратимся к фактам.

Сколько звезд в наблюдаемой вселенной? Когда-то это считалось невозможным вопросом, но астрономы нашли ответ – в ней около одного миллиарда триллионов.

Теперь ученые из Гарвардской медицинской школы и Диабетического центра Joslin приступили к тому, что может быть таким же пугающим квестом: сколько генов содержится в микробиоме человека?

https://www.newswise.com/artic...

В исследовании, опубликованном в августе. 14 в журнале Cell Host & Microbe команда микробиологов и биоинформатиков предлагает первый взгляд на массив генов, которые составляют бактериальную вселенную, проживающую в каждом из нас.

Выводы на сегодняшний день: в коллективном микробиоме человека может быть больше генов, чем звезд в наблюдаемой Вселенной, и по крайней мере, половина этих генов, по—видимому, уникальна для каждого индивидуума - это разнообразие, намного превышающее ожидания исследователей.

Настоящее исследование считается самым крупным анализом в своем роде на сегодняшний день и первым, который включает образцы ДНК из бактерий, которые находятся как в ротовой полости, так и в кишечнике. Предыдущие исследования были сосредоточены на одном или другом. Тем не менее, эта работа знаменует собой лишь начало усилий по анализу всего генома микробиома человека.

“Наше исследование-это шлюз, первый шаг к тому, что скорее всего, будет долгим путешествием к пониманию того, как различия в содержании генов приводят к микробному поведению и модифицируют риск заболевания”, - сказал первый автор исследования Брэден Тирни, аспирант Гарвардской Медицинской школы.

Микробная дактилоскопия для более точной терапии

По оценкам ученых, микробиом человека - совокупность микробов, населяющих кишечник, рот, кожу и другие части тела, - содержит триллионы бактерий, большинство из которых безвредны, многие полезны и некоторые вызывают заболевания. Все больше свидетельств показывающих роль этих микробов как мощных модуляторов болезней и здоровья. Изменения как количества бактерий, так и разнообразия бактерий, были связаны с развитием состояний, начиная от кариеса и кишечных инфекций и заканчивая более серьезными, включая хроническое воспалительное заболевание кишечника, диабет и рассеянный склероз.

(Для тех кого заинтересовали научные факты о влиянии микробиома на мозг человека и обратные связи от мозга, в свою очередь влияющего на состав и жизнеспособность отдельных видов микроорганизмов из состава микробиоты, о том, как микробы могут производить химические вещества, позволяющие им говорить на языке мозга, управлять нашим социальным поведением, воздействуя на нейроны, менять активность медиаторов и гормонов, можно коротко прочитать здесь: https://cont.ws/@h5n1/1313095)

Кроме того, Костич добавил, что профилирование уникальных генов, которые составляют микробиом человека, может выступать в качестве формы микробной дактилоскопии, которая дает ценную информацию о прошлых воздействиях различных патогенов или воздействий окружающей среды, а также предрасположенности к болезням.

Эволюционный орган микроба

В ходе изучения, исследователи намеревались оценить размер вселенной микробных генов в организме человека, собрав все общедоступные данные о секвенировании ДНК по человеческим оральным и кишечным микробиомам. В общей сложности они проанализировали ДНК примерно 3500 образцов микробиома человека, из которых более 1400 были получены изо рта людей и 2100 из кишечника человека.

Исследователи обнаружили, что в 3500 пробах было около 46 миллионов бактериальных генов - около 24 миллионов в микробиоме полости рта и 22 миллиона в микробиоме кишечника.

Более половины всех бактериальных генов (23 миллиона) возникли только один раз, что делает их уникальными для человека. Исследователи назвали эти уникальные гены «синглетонами». Из 23 миллионов синглетонов 11,8 миллиона были взяты из оральных проб, а 12,6 миллиона - из кишечных проб.

Усугубляя интригу, эти синглтонные гены также, по-видимому, ведут себя иначе, чем другие гены, заметили исследователи: они выполняют разные функции.

Анализ показал, что общедоступные гены участвуют в более или менее основных функциях, критически важных для повседневного выживания микробов, таких как потребление и расщепление ферментов, преобразование энергии и обмен веществ. В отличие от этого уникальные гены, как правило, выполняли более специализированные функции, такие как усиление устойчивости к антибиотикам и другим воздействиям и оказывают помощь в создании защитной клеточной стенки микроба, которая защищает ее от внешних воздействий.

Эта находка, по словам команды, позволяет предположить, что гены-одиночки являются ключевыми элементами эволюционного набора для выживания микробов.

“Некоторые из этих уникальных генов, по-видимому, важны для решения эволюционных задач”, - сказал Тирни. “Если микроб должен стать устойчивым к антибиотику из-за воздействия лекарств или внезапно сталкивается с новым селективным давлением, синглетные гены могут быть источником генетического разнообразия, из которого микроб может вытащить необходимое, чтобы адаптироваться.”

Но что питает такое разнообразие генов?

По словам исследователей, ответ на этот вопрос остается предметом дальнейших исследований, но они считают, что существует, по крайней мере, два важных фактора генетической изменчивости.

Одним из них является любовь микробов к свободному обмену ДНК—материалом со своими соседями - явление, известное как горизонтальный перенос генов. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи провели специальный тип анализа, который обнаруживает общее молекулярное содержание между двумя организмами. К своему удивлению, они обнаружили мало доказательств того, что горизонтальный перенос генов был главным источником генетической уникальности. Действительно, менее 1 процента уникальных генов, обнаруженных в оральных образцах, и чуть менее 2 процентов из тех, что обнаружены в кишечнике, по-видимому, возникли в результате этого соседского обмена генами.

Поэтому исследователи предполагают, что еще одним, более мощным фактором генетического разнообразия может быть способность бактерий быстро эволюционировать свою ДНК в ответ на изменения в окружающей среде. Настоящее исследование не было разработано для выявления точных изменений окружающей среды, которые приводят к этой вариации, но примеры таких изменений могут включать в себя, какой тип пищи человек потребляет, какие лекарства он использует, каков его выбор образа жизни, с какими воздействиями на окружающую среду он сталкивается, и любые физиологические изменения в организме хозяина, включая повышение и понижение регуляции в различных генах хозяина, либо развивается ли у человека болезнь.

Так сколько же генов в коллективном микробиоме человека?

По одним подсчетам, это число может составлять около 232 миллионов, подсчитано в исследовании. Другая оценка, однако, дала число, сравнимое с числом атомов во Вселенной.

Действительно, истинное число может быть непознаваемым, сказал Патель.

«Как бы то ни было, мы надеемся, что наш каталог, наряду с веб-приложением с возможностью поиска, будет иметь множество практических применений и послужит основой для многих направлений исследований в области взаимоотношений между хозяином и микробами».