Тайны некробиома: наши микробы продолжают жить после нашей смерти

В каждом человеческом организме содержится сложное сообщество триллионов микроорганизмов, которые важны для здоровья при жизни. Эти микробные симбионты помогают нам переваривать пищу, вырабатывать необходимые витамины, защищают нас от инфекций и выполняют огромное множество других важных функций.

Микробы, сосредоточенные в основном в кишечнике, живут в относительно стабильной и теплой среде с постоянным запасом пищи. Но что происходит с ними после нашей смерти?

Дженнифер ДеБрюн, профессор экологической микробиологии в Университете Теннесси, США, изучает некробиом, то есть микробов, которые живут внутри, на и вокруг разлагающегося тела. Он отмечает, что наши микробы не умирают вместе с нами и даже после разложения наших тел. Команда, которой руководит ДеБрюн, провела в сентябре 2023 года исследование, результатом которого стали доказательства того, что микробы не только продолжают жить, но и играют важную роль в переработке наших тел, давая возможность процветать новой жизни.

Когда человек умирает, его сердце перестает циркулировать кровь, которая переносила кислород по всему телу. Клетки, лишенные кислорода, начинают переваривать себя в процессе, называемом аутолизом. Ферменты в этих клетках, которые обычно переваривают углеводы, белки и жиры для получения энергии или роста контролируемым образом, начинают работать над мембранами, белками, ДНК и другими компонентами, составляющими клетки.

Продукты этого клеточного распада являются прекрасной пищей для наших симбиотических бактерий, и без человеческой иммунной системы, которая могла бы их контролировать, и постоянного притока пищи из пищеварительной системы они обращаются к этому новому источнику питания.

Бактерии кишечника, особенно класс микробов, называемых Clostridia, распространяются по органам и переваривают тело изнутри в процессе, называемом гниением. Без кислорода внутри тела анаэробные бактерии полагаются на процессы производства энергии, которые не требуют кислорода, такие как брожение. Они создают отчетливо пахнущие газы, характерные для разложения.

С эволюционной точки зрения, имеет смысл, что наши микробы развили бы способы адаптации к умирающему телу. Как крысы на тонущем корабле, бактерии вскоре должны будут покинуть своего хозяина и выживать в мире достаточно долго, чтобы найти нового хозяина для колонизации. Использование углерода и питательных веществ тела позволяет им увеличивать свою численность. Большая популяция означает более высокую вероятность того, что по крайней мере некоторые из них выживут в более суровых условиях и успешно найдут новое тело.

Если тело похоронили в земле, микробы смываются в почву вместе с супом из жидкостей разложения. Они попадают в совершенно новую среду и сталкиваются с совершенно новым микробным сообществом в почве. Смешение или слияние двух различных микробных сообществ часто происходит в природе. Например, когда корни двух растений срастаются, когда сточные воды сливаются в реку или даже когда два человека целуются.

Результат смешивания – какое сообщество доминирует и какие микробы активны – зависит от нескольких факторов, таких как, насколько сильно микробы изменяют окружающую среду и кто был там первым. Наши микробы адаптированы к стабильной, теплой среде внутри тела, где они получают постоянный запас пищи. Напротив, почва является особенно суровым местом для жизни, это очень изменчивая среда с крутыми химическими и физическими градиентами и большими колебаниями температуры, влажности и питательных веществ. Более того, почва уже содержит исключительно разнообразное микробное сообщество, полное редуцентов, которые хорошо адаптированы к этой среде и, предположительно, вытеснят любых новичков.

Легко предположить, что наши микробы умрут, как только они окажутся вне тела. Однако предыдущие исследования показали, что ДНК-сигнатуры микробов, связанных с хозяином, можно обнаружить в почве под разлагающимся телом, на поверхности почвы и в могилах в течение месяцев или лет после разложения мягких тканей тела. Это поднимает вопрос о том, живы ли эти микробы и активны ли они еще или они просто находятся в состоянии покоя, ожидая следующего хозяина.

Новейшее исследование команды ДеБрюн предполагает, что наши микробы не только живут в почве, но и сотрудничают с местными почвенными микробами, помогая разлагать ваше тело. В лабораторных условиях ученые показали, что смешивание почвы и жидкостей разложения, наполненных ассоциированными с хозяином микробами, увеличивает скорость разложения по сравнению с одними только почвенными сообществами.

Также исследователи обнаружили, что связанные с хозяином микробы усиливают круговорот азота, который является важным питательным веществом для жизни. Однако большая часть азота на Земле связана в виде атмосферного газа, который организмы не могут использовать. Поэтому редуценты играют важную роль в переработке органических форм азота, таких как белки, в неорганические формы, такие как аммоний и нитрат, которые могут использовать микробы и растения. Ученые считают, что наши микробы, вероятно, играют роль в этом процессе переработки, преобразуя большие азотсодержащие молекулы, такие как белки и нуклеиновые кислоты, в аммоний. Нитрифицирующие микробы в почве затем могут преобразовывать аммоний в нитрат.

Переработка питательных веществ из детрита или неживой органики является основным процессом во всех экосистемах. В наземных экосистемах разложение мертвых животных подпитывает биоразнообразие и является важным звеном в пищевых цепях. Живые животные являются узким местом для циклов углерода и питательных веществ в экосистеме. Они медленно накапливают питательные вещества и углерод с больших участков ландшафта в течение своей жизни, а затем откладывают все это сразу в небольшом, локализованном месте, когда умирают. Одно мертвое животное может поддерживать целую всплывающую пищевую сеть микробов, почвенной фауны и членистоногих, которые живут за счет трупов.

Насекомые и животные-падальщики способствуют дальнейшему перераспределению питательных веществ в экосистеме. Микробы-редуценты преобразуют концентрированные пулы богатых питательными веществами органических молекул из наших тел в более мелкие, более биодоступные формы, которые другие организмы могут использовать для поддержания новой жизни. Нередко можно увидеть, как рядом с разлагающимся животным процветает растительная жизнь, что является наглядным доказательством того, что питательные вещества в телах возвращаются обратно в экосистему.

Наши собственные микробы играют важную роль в этом цикле, и это является одним из микроскопических способов, с помощью которых мы продолжаем жить после смерти.

Поддержать развитие блога можно на Boosty по ссылке.