Spis treści

Wstęp

CZĘŚĆ PIERWSZA. MAMY W SOBIE WIĘCEJ Z MIKROBÓW NIŻ Z LUDZI

Rozdział 1. Dzieci – magnes dla mikrobów

Rozdział 2. Nowo odkryty narząd: ludzki mikrobiom

CZĘŚĆ DRUGA. DBANIE O DZIECI I ICH MIKROBY

Rozdział 3. Ciąża, czyli jesz za dwoje? Spróbuj jeść za tryliony

Rozdział 4. Narodziny: witamy w świecie mikrobów

Rozdział 5. Mleko matki: płynne złoto

Rozdział 6. Pokarmy stałe: pożywka dla mikrobów

Rozdział 7. Antybiotyki: naloty dywanowe na mikrobiotę

Rozdział 8. Zwierzęta domowe: najlepsi przyjaciele mikrobów

Rozdział 9. Styl życia: zespół deficytu mikrobów

CZĘŚĆ TRZECIA. SZKODY UBOCZNE

Rozdział 10. Otyłość: świat pęcznieje w oczach

Rozdział 11. Cukrzyca: mikroby gustują w słodkim

Rozdział 12. Choroby jelit: pożar w brzuchu!

Rozdział 13. Astma i alergie: dzięki mikrobom łatwiej nam oddychać

Rozdział 14. Nie tylko motyle w brzuchu: mikrobiota i mózg

Rozdział 15. Szczepionki działają!

Rozdział 16. Mikroby w roli leków

Podziękowania

Wybrane pozycje bibliograficzne

Wszystkie rozdziały dostępne są w pełnej wersji książki

W celu ochrony prywatności zmieniono imiona niektórych bohaterów opowieści przytoczonych w książce.

Omawiane koncepcje oparte są na publikacjach naukowych, niemniej nie jesteśmy lekarzami, a przed podjęciem decyzji o stosowaniu konkretnej diety, terapii, suplementów lub leków dla rodziców czy dzieci należy zasięgnąć porady u swojego lekarza.

Tytuł oryginału: Let Them Eat Dirt

Przekład: Anna Binder
Opieka redakcyjna: Maria Zalasa
Redakcja: Dariusz Rossowski
Korekta: Ewa Różycka

Zdjęcie na okładce: Flashpop/Getty Images

Copyright © 2016 by B. Brett Finlay, PhD, and Marie-Claire Arrieta, PhD
Copyright for the Polish edition and translation © Wydawnictwo JK, 2017

Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część tej publikacji nie może być powielana ani rozpowszechniana za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych bez uprzedniego wyrażenia zgody przez właściciela praw.

ISBN 978-83-7229-658-0

Wydawnictwo JK
Wydawnictwo JK, ul. Krokusowa 3,
92-101 Łódź tel. 42 676 49 69 www.wydawnictwofeeria.pl

Konwersję do wersji elektronicznej wykonano w systemie Zecer.

Dla naszych dzieci, Jessiki, Liama, Marisol i Emiliana, które zainspirowały nas do głoszenia wszem i wobec, że wszystkie dzieci potrzebują więcej brudu w swoim życiu.

WSTĘP

Wszyscy chcemy dla naszych dzieci tego, co najlepsze. Problem w tym, że nie ma idealnego podręcznika pielęgnacji i wychowywania ich ani metody, która byłaby uniwersalnie doskonała. Sięgamy więc po różne książki i artykuły, rozmawiamy z przyjaciółmi oraz próbujemy przypomnieć sobie (lub zapomnieć!), jak wychowywali nas rodzice.

Oboje mamy dzieci i tak samo jak wszyscy zmagamy się z trudami ich wychowania. Jesteśmy też naukowcami, którzy od wielu lat zajmują się mikrobami, toteż troszcząc się o własne dzieci, nie mogliśmy nie zadawać sobie pytania, jak te wszechobecne mikroorganizmy wpływają na ich rozwój. Na początku badaliśmy drobnoustroje, które powodują choroby, i baliśmy się ich jak każdy. Niedawno jednak zaczęliśmy zwracać też uwagę na wszystkie inne mikroby, które żyją w nas i na nas – na naszą mikrobiotę. W miarę pojawiania się wyników kolejnych badań w tym zakresie staje się jasne, że największe znaczenie ma dla nas kontakt z drobnoustrojami w dzieciństwie. Tymczasem nowoczesny styl życia sprawił, że dzieciństwo jest o wiele czystsze, niż było kiedykolwiek w historii ludzkości, co odbija się rykoszetem na naszej mikrobiocie – oraz zdrowiu na całe życie.

Pomysł na tę książkę zrodził się z uświadomienia sobie, że badania w naszym laboratorium – i innych laboratoriach naukowych – dowodzą, iż mikroby naprawdę oddziałują na zdrowie dziecka. Najbardziej szokujące było dla nas stwierdzenie, jak wcześnie się to dzieje: decydujące znaczenie ma pierwsze sto dni życia! Wiedzieliśmy, że mikroby są ważne dla naszego samopoczucia, ale nie mieliśmy pojęcia, jak wcześnie w naszym życiu zaczynają odgrywać rolę.

Zbiegło się również kilka innych czynników, które przekonały nas do napisania tej książki. Claire ma małe dzieci, a wszyscy młodzi rodzice z kręgu jej znajomych byli żywo zainteresowani wiedzą o mikrobach i ich wpływie na dzieci. Ilekroć opowiadamy o swojej pracy innym rodzicom, nie ma końca pytaniom typu: Czy za każdym razem trzeba sterylizować butelki? Jakiego mydła powinnam używać? Zdaliśmy sobie sprawę, że jest wiele kontrowersji na temat mikrobów oraz że krąży mnóstwo błędnych informacji.

Żona Bretta, Jane, która jest lekarzem specjalistą dziecięcych chorób zakaźnych, wielokrotnie podsuwała nam artykuły naukowe z doniesieniami o odkryciach na temat wpływu mikrobów na dzieci. Uświadomiło nam to, że ponieważ jest to zupełnie nowa dziedzina badań, nie ma jednego zbiorczego źródła, do którego rodzice mogliby sięgnąć, aby zaczerpnąć wiedzy. Nie mówiąc już o tym, że artykuły naukowe są zazwyczaj pisane sucho i lakonicznie, nafaszerowane żargonowymi terminami i, szczerze mówiąc, przeraźliwie nudne. Tymczasem ta nowa dziedzina badań ma bardzo wiele do zaoferowania rodzicom wychowującym dzieci, którzy raczej nie wyłuskają ważnych informacji z zawiłych wywodów naukowych ani z przeinaczanych przez media opisów badań. Stale powiększa się zasób wiedzy zdobywanej przez czołowych naukowców na świecie, a jest to wiedza, która naszym zdaniem może być niezwykle pomocna przy podejmowaniu codziennych decyzji związanych z wychowywaniem dzieci. Poczuliśmy się więc w obowiązku, by zebrać ją w jednej książce i udostępnić szerokiemu gronu odbiorców.

Zaczynamy od garści ogólnych informacji na temat mikrobów, a potem przedstawiamy, co dzieje się z organizmem kobiety w ciąży w kontekście jej mikrobioty i jak wpływa to na jej dziecko (dzieci) przez całe życie. Następnie omawiamy z mikrobiologicznej perspektywy proces porodu, karmienie piersią, wprowadzanie pokarmów stałych i pierwsze lata życia. W połowie książki zajmujemy się kwestiami związanymi z codziennym życiem (Czy powinniśmy kupić zwierzaka? Co zrobić ze smoczkiem, który upadł na ziemię?) oraz stosowaniem antybiotyków. Druga część książki zawiera rozdziały poświęcone chorobom, które gwałtownie rozprzestrzeniają się w naszym społeczeństwie, oraz mikrobom, które – jak się zdaje – mają na to wpływ. Do chorób tych należą otyłość, astma, cukrzyca, schorzenia jelit, zaburzenia zachowania, zaburzenia psychiczne, takie jak autyzm, oraz wiele innych chorób, których jeszcze pięć lat temu nie podejrzewaliśmy o związek z drobnoustrojami. Czytelnicy mogą ominąć pewne fragmenty, jeśli uważają, że ich nie dotyczą, jednak każdy rozdział jest pełen informacji, które pozwalają poszerzyć wiedzę na temat procesów mających udział w tych stanach. Uważamy, że szczególnie interesująca jest część poświęcona zależnościom między jelitami a mózgiem (Rozdział 14), w której pokazujemy, jak drobnoustroje mogą wpływać na mózg i powstawanie zaburzeń psychicznych. Książka kończy się dyskusją na temat szczepionek oraz futurystyczną wizją nowych terapii i interwencji medycznych, jakich możemy się spodziewać w ciągu najbliższych kilku lat. Na końcu każdego rozdziału zamieszczamy praktyczne wskazówki – nie stanowią one wyczerpujących porad medycznych, a jedynie ogólne sugestie, opracowane na podstawie aktualnej wiedzy naukowej.

Pisząc tę książkę, przekonaliśmy się – i mamy nadzieję przekonać o tym również czytelników – że mikroby odgrywają bardzo ważną rolę w życiu naszych dzieci. Mimo że jesteśmy naukowcami specjalizującymi się w tej dziedzinie, byliśmy zdumieni niektórymi odkryciami dotyczącymi ogromnego znaczenia tych mikroskopijnych żyjątek dla prawidłowego rozwoju małego człowieka. Bez wątpienia wiele z tych i dalszych odkryć wywrze znaczny wpływ na nasz sposób rozumienia troski o dzieci.

B. Brett Finlay i Marie-Claire Arrieta

CZĘŚĆ PIERWSZA

MAMY W SOBIE WIĘCEJ Z MIKROBÓW NIŻ Z LUDZI

ROZDZIAŁ 1

Dzieci – magnes dla mikrobów

Mikroby: wybić do szczętu

Mikroby, inaczej mikroorganizmy lub drobnoustroje, są najmniejszymi formami życia na Ziemi. Zaliczają się do nich bakterie, wirusy, pierwotniaki oraz inne rodzaje organizmów, które można zobaczyć jedynie pod mikroskopem. Mikroby to zarazem najstarsze i najlepiej radzące sobie formy życia na naszej planecie, które pojawiły się dużo wcześniej niż rośliny i zwierzęta (oba te królestwa w istocie wyewoluowały z bakterii). Choć są niewidoczne gołym okiem, odgrywają ważną rolę w przyrodzie. Na naszej planecie żyje zdumiewająca liczba 5 x 10^30 – to jest 5 z 30 zerami! – bakterii (dla porównania we wszechświecie istnieje „tylko” 7 x 10^21 gwiazd). Łącznie ważą one więcej niż wszystkie rośliny i zwierzęta razem. Potrafią żyć w najsurowszych i najbardziej niesprzyjających środowiskach, od suchych dolin Antarktydy po wrzące kominy hydrotermalne na dnie oceanu – mogą rozwijać się nawet w odpadach radioaktywnych. Każdy organizm żyjący na ziemi pokryty jest drobnoustrojami pozostającymi z nim w złożonym i zazwyczaj harmonijnym związku, dlatego działania podyktowane bakteriofobią z góry skazane są na niepowodzenie. O ile nie zamkniemy się w sterylnej bańce odgradzającej nas od wszelkiego kontaktu ze światem zewnętrznym (co zresztą nie byłoby dobrym rozwiązaniem na dłuższą metę – zob. Chłopiec z bańki), nie możemy uciec od drobnoustrojów; po prostu żyjemy w świecie pokrytym warstwą mikrobów. Na każdą komórkę naszego ciała przypada dziesięć zasiedlających nas komórek bakteryjnych; na każdy gen w naszych komórkach przypada sto pięćdziesiąt genów bakterii. Rodzi to pytanie: czy to one zamieszkują nas, czy w istocie jest na odwrót?

Dziecko w łonie matki jest w dużej mierze sterylne, lecz z chwilą przyjścia na świat otrzymuje solidną dawkę drobnoustrojów, przede wszystkim właśnie od swojej matki. Jest to drogocenny pierwszy prezent urodzinowy! W ciągu sekund dziecko zostaje pokryte mikrobami zasiedlającymi pierwsze powierzchnie, których dotyka. Noworodki urodzone drogami natury stykają się z drobnoustrojami pochwowymi i kałowymi mamy, natomiast dzieci urodzone metodą cięcia cesarskiego przyjmują mikroby z jej skóry. Dodajmy, że dzieci urodzone w domu mają kontakt z zupełnie innymi mikrobami, niż gdyby urodziły się w szpitalu, w różnych zaś domach (i szpitalach) występują inne mikroby.

Dlaczego to tak ważne? Jeszcze całkiem niedawno nie zwracano na to większej uwagi. Myśląc o mikrobach – zwłaszcza w otoczeniu niemowląt – do niedawna widzieliśmy w nich wyłącznie potencjalne zagrożenia, zależało nam więc na tym, by się ich pozbyć. I w sumie nic w tym dziwnego. W ubiegłym wieku doświadczyliśmy dobrodziejstw postępów medycyny, za sprawą których zmalała liczba i nasilenie infekcji, jakie przechodzimy w ciągu życia. Do takich osiągnięć należą antybiotyki, leki przeciwwirusowe, szczepionki, chlorowanie wody, pasteryzacja, sterylizacja, oczyszczanie żywności z czynników chorobotwórczych, a nawet zwykłe mycie rąk. Ostatnie sto lat upłynęło nam na dążeniu do unicestwiania drobnoustrojów w myśl hasła, że „dobre mikroby to martwe mikroby”.

Strategia ta służyła nam wyjątkowo dobrze. W dzisiejszych czasach w krajach rozwiniętych bardzo rzadko dochodzi do śmierci z powodu infekcji, podczas gdy zaledwie wiek temu w ciągu dwóch lat z powodu wirusa grypy H1N1, zwanej hiszpanką, zmarło siedemdziesiąt pięć milionów ludzi na całym świecie. Tak skutecznie nauczyliśmy się unikać infekcji, że pojawienie się groźnego szczepu bakterii Escherichia coli (zwanej E. coli) w partii wołowiny lub Listeria monocytogenes w szpinaku prowadzi do masowego wycofywania produktów z obrotu lub wprowadzania zakazów eksportu w atmosferze medialnej histerii. Wszyscy obawiamy się drobnoustrojów, i słusznie, bo niektóre z nich są rzeczywiście niebezpieczne. W rezultacie często uważamy, że – pomijając nieliczne kontrolowane wyjątki, na przykład jogurt czy piwo – obecność bakterii w produktach przeznaczonych dla ludzi jest niepożądana. Hasłem „antybakteryjny” reklamuje się mydła, emulsje do ciała, środki czyszczące, konserwanty żywności, tworzywa sztuczne, a nawet tkaniny. Jednak zgodnie z naszą obecną wiedzą tylko około stu gatunków mikrobów rzeczywiście wywołuje choroby u ludzi; znakomita większość z tysięcy zamieszkujących nas gatunków nie stwarza najmniejszych problemów, a nawet przynosi istotne korzyści.

Na pierwszy rzut oka nasza wojna z mikrobami – podobnie jak wiele innych przejawów postępu w medycynie – zdecydowanie się opłaciła. W 1915 roku średnia długość życia w USA wynosiła 52 lata, to jest około 30 lat mniej niż dzisiaj. Jest nas na tej planecie, na dobre i na złe, prawie cztery razy więcej niż zaledwie sto lat temu, co oznacza niewiarygodnie przyspieszony wzrost na historycznej osi czasu. Z ewolucyjnego punktu widzenia trafiliśmy w dziesiątkę. Ale za jaką cenę?

Zemsta mikrobów

Od chwili pojawienia się antybiotyków, szczepionek i metod sterylizacji gwałtownie zmalała częstość występowania chorób zakaźnych. Jednocześnie jednak w krajach rozwiniętych nastąpiła eksplozja zachorowalności na przewlekłe niezakaźne choroby i zaburzenia. Ciągle słyszy się o nich w mediach, ponieważ są bardzo rozpowszechnione w społeczeństwach uprzemysłowionych, a ważnym czynnikiem rozwoju tych chorób są zmiany, jakie zachodzą w naszym układzie odpornościowym. Do dolegliwości tych należą: cukrzyca, alergie, astma, nieswoiste zapalenia jelit, choroby autoimmunologiczne, autyzm, niektóre rodzaje nowotworów, a nawet otyłość. Zachorowalność na te schorzenia podwaja się co dziesięć lat i zaczynają się one pojawiać w coraz młodszym wieku, często już w dzieciństwie. To nowa epidemia, nasza współczesna plaga. (Trzeba zauważyć, że choroby te utrzymują się na dużo niższym poziomie w krajach rozwijających się, w których poważny problem stanowią nadal choroby zakaźne i śmiertelność niemowląt). Większość z nas zna kogoś, kto cierpi co najmniej na jedną z wymienionych chorób przewlekłych; ta nagminność skłoniła naukowców do podjęcia badań nad czynnikami, które je wywołują. Wiemy dziś, że choć wszystkie te choroby mają składnik genetyczny, jednak coraz powszechniejszego ich występowania nie można wyjaśnić, odwołując się jedynie do dziedziczenia. Nasze geny nie zmieniły się aż tak bardzo w ciągu zaledwie dwóch pokoleń – czego nie można powiedzieć o naszym środowisku.

Około dwudziestu pięciu lat temu duże zainteresowanie wzbudził krótki artykuł naukowy opublikowany przez pewnego epidemiologa z Londynu. Dr David Strachan wysunął hipotezę, że brak kontaktu z bakteriami i pasożytami, zwłaszcza w dzieciństwie, może być przyczyną szybkiego wzrostu liczby przypadków alergii, ponieważ uniemożliwia prawidłowy rozwój układu odpornościowego. Koncepcja ta została z czasem nazwana hipotezą higieniczną. Obecnie prowadzi się coraz więcej badań, które mają zweryfikować, czy hipoteza ta może wyjaśniać rozwój rozmaitych chorób, nie tylko alergii. Zgromadzono wiele mocnych dowodów, które omówimy w następnych rozdziałach, potwierdzających ogólną słuszność poglądów dr. Strachana. Mniej oczywiste pozostaje, jakie konkretnie czynniki odpowiadają za ten niedostatek kontaktu z drobnoustrojami. W swojej pracy na temat alergii dr Strachan doszedł do wniosku, że do ograniczenia styczności z mikrobami przyczyniają się „malejąca wielkość rodziny, lepsza infrastruktura domowa i wyższe standardy higieny osobistej”. Może rzeczywiście tak jest, ale we współczesnym życiu zaszło też wiele innych zmian, które mają jeszcze silniejszy wpływ na nasz kontakt z mikrobami.

Część tych zmian można przypisać używaniu, nadużywaniu i niewłaściwemu stosowaniu antybiotyków – substancji chemicznych, które służą do niewybiórczego zabijania bakterii. Pojawienie się antybiotyków, których odkrycie było niewątpliwie jednym z największych, jeśli nie największym, odkryciem dwudziestego wieku, oznaczało gigantyczny przełom w nowoczesnej medycynie. Przed ich wynalezieniem umierało 90 procent dzieci z bakteryjnym zapaleniem opon mózgowych; obecnie, jeśli leczenie zostanie podjęte odpowiednio wcześnie, większość takich pacjentów wraca do pełni zdrowia. Zwykła infekcja ucha mogła przenieść się na mózg, powodując rozległe uszkodzenia, a nawet śmierć. Bez antybiotyków nie do pomyślenia byłaby większość współczesnych operacji chirurgicznych. Niemniej stosowanie antybiotyków stało się zbyt nagminne. Tylko w dziesięcioleciu 2000–2010 nastąpił 36-procentowy wzrost ich stosowania na świecie (zjawisko to, jak się wydaje, jest następstwem rozwoju gospodarczego w takich krajach, jak Rosja, Brazylia, Indie i Chiny). Niepokojące w statystykach jest to, że szczyt stosowania antybiotyków przypada na okresy wirusowych infekcji grypowych, choć antybiotyki nie są skuteczne w walce z wirusami (służą do zabijania bakterii, a nie wirusów).

Antybiotyki są również powszechnie używane jako suplementy wzrostu w rolnictwie. Podawanie bydłu, trzodzie chlewnej i innym zwierzętom hodowlanym niskich dawek antybiotyków powoduje znaczący przyrost masy ciała zwierząt, zwiększając w rezultacie ich wydajność mięsną. Praktyka ta jest obecnie zakazana w Europie, ale w Ameryce Północnej nadal pozostaje legalna. Wydaje się, że nadużywanie antybiotyków u ludzi, zwłaszcza u dzieci, w niezamierzony sposób skutkuje tym samym, co u zwierząt: zwiększonym przyrostem wagi. W niedawno przeprowadzonym badaniu obejmującym 65 tysięcy dzieci w USA okazało się, że ponad 70 procent z nich zażywało antybiotyki przed ukończeniem drugiego roku życia i że dzieci te przeszły średnio 11 kuracji antybiotykowych przed ukończeniem pięciu lat. Co szczególnie niepokojące, u dzieci, które wzięły cztery lub więcej serii antybiotyków w ciągu pierwszych dwóch lat życia, występowało o 10 procent wyższe ryzyko otyłości. W odrębnym badaniu epidemiologowie z amerykańskiego Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób stwierdzili, że w stanach USA z wyższymi wskaźnikami stosowania antybiotyków notuje się również wyższe wskaźniki otyłości.

Choć badania te nie dowiodły, że antybiotyki bezpośrednio wywołują otyłość, stałość tych zależności zaobserwowanych u zwierząt hodowlanych skłoniła naukowców do bliższego przyjrzenia się temu zjawisku. Ich ustalenia były zdumiewające. Samo przeniesienie bakterii jelitowych od otyłych myszy do tzw. myszy sterylnych (pozbawionych bakterii jelitowych) spowodowało, że myszy te również stały się otyłe! Słyszeliśmy już, że wiele czynników prowadzi do otyłości: genetyka, dieta wysokotłuszczowa, dieta wysokowęglowodanowa, brak ruchu itd. Ale bakterie? Wzbudziło to sceptycyzm nawet wśród największych fanatyków mikrobiologii, którzy często uważają bakterie za pępek świata. Tego typu eksperymenty powtórzono jednak na kilka różnych sposobów i wyniki są bardzo przekonujące: obecność pewnych gatunków bakterii, a brak innych we wczesnym okresie życia ma znaczenie dla wagi ciała w późniejszym wieku. Jeszcze bardziej niepokojące są nowe badania, które pokazują, że zmiana składu gatunkowego społeczności bakteryjnych zamieszkujących nasz organizm wpływa nie tylko na przyrost wagi i otyłość, lecz także na rozwój wielu innych chorób przewlekłych, których związku z mikrobami dawniej nie podejrzewaliśmy.

Spójrzmy na przykład astmy i alergii. Wszyscy jesteśmy świadkami szybkiego wzrostu liczby dzieci cierpiących na te dwie powiązane ze sobą przypadłości. Jeszcze w poprzednim pokoleniu widok dzieci z inhalatorami na astmę w szkole był czymś niezwykłym. Dzisiaj 13 procent dzieci kanadyjskich, 10 procent dzieci amerykańskich oraz 21 procent dzieci australijskich cierpi na astmę. Alergia na orzeszki ziemne? Kiedyś była bardzo rzadka, teraz jest tak częsta i tak ciężka, że wprowadza się zakaz wnoszenia orzeszków ziemnych do szkół i samolotów. Tak jak w przypadku otyłości jest dziś jasne, że na podwyższenie ryzyka astmy i alergii wpływa przyjmowanie antybiotyków w dzieciństwie.

Zainteresowaliśmy się tym problemem w naszym laboratorium na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej i postanowiliśmy przeprowadzić pewien eksperyment. Podobnie jak obserwowano u ludzi, również podawanie antybiotyków młodym myszom sprawiło, że stały się bardziej podatne na astmę. W zdumienie wprawiło nas jednak następne odkrycie. Otóż jeśli takie same antybiotyki podawano dopiero wtedy, kiedy małe myszy zostały odstawione od matek i nie znajdowały się już pod ich opieką, nie skutkowało to podatnością na astmę. Wydaje się, że istnieje pewien krytyczny okres, we wczesnym etapie życia, w ciągu którego antybiotyki wpływają na rozwój astmy. Wybrany przez nas antybiotyk, wankomycyna, jeśli jest podawany z karmą, zabija tylko bakterie jelitowe, gdyż nie przechodzi do krwi, płuc ani innych narządów. Oznacza to, że nasilenie astmy (choroby płuc) spowodowała zmiana składu bakterii jelitowych wywołana antybiotykami! Z naszego eksperymentu oraz z badań kilku innych laboratoriów wypływa taki sam wniosek: modyfikacja składu gatunkowego drobnoustrojów, które bytują wewnątrz nas na początku naszego życia, może wywrzeć daleko idące skutki zdrowotne w późniejszym wieku. Odkrycie, że ten wczesny okres życia jest tak wrażliwy i tak istotny, pokazuje, jak ważne jest określenie czynników środowiskowych, które powodują zakłócenia w społecznościach drobnoustrojów zasiedlających nas w dzieciństwie.

Jeden z tych czynników dostrzeżono, porównując dzieci wychowywane w gospodarstwach wiejskich z dziećmi wychowywanymi w mieście. Wiele badań wykazało, że kontakt ze środowiskiem rolnym zmniejsza prawdopodobieństwo zachorowania na astmę nawet u dzieci z rodzin, w których występują przypadki astmy. Uczeni powoli zaczynają rozumieć mechanizm tego zjawiska. Dzieci dorastające w gospodarstwie mają więcej do czynienia ze zwierzętami, spędzają więcej czasu na dworze i mają większy kontakt z ziemią (oraz odchodami!), a wszystko to, jak wiadomo, stymuluje układ odpornościowy. Układ ten uczy się i rozwija przede wszystkim w pierwszych latach życia. Wydaje się, że astma, która charakteryzuje się nadaktywnością tego układu, ma większą szansę rozwinąć się u dziecka mającego ograniczony kontakt ze stymulantami odporności, ponieważ bez nich układ odpornościowy nie ma wszystkich narzędzi do prawidłowego rozwoju.

Nadmiernie oczyszczając otoczenie naszych dzieci, nie pozwalamy, by ich układ odpornościowy dojrzewał w taki sposób, jak odbywało się to od milionów lat: przy udziale mnóstwa mikrobów. Życie naszych przodków obfitowało w kontakty z drobnoustrojami z otoczenia, żywności, wody, odchodów i różnych innych źródeł. Porównajmy to z naszym obecnym życiem, w którym mięso sprzedaje się na sterylnych, zafoliowanych tackach ze styropianu, a wodę uzdatnia tak długo, aż zostanie prawie zupełnie pozbawiona wszelkich mikrobów.

Dzieci to dzieci

Kiedy pierwsze dziecko naszej znajomej, Julii, było w przedszkolu, przeprowadziła się ona na małą ekologiczną farmę hodowlaną trzody chlewnej i drobiu. Na własne oczy przekonała się, jak bardzo dzieciństwo w mieście różni się od dorastania na wsi. Zawsze lubiła spędzać czas na wolnym powietrzu, więc nawet kiedy mieszkała w mieście, pozwalała swemu najstarszemu synowi Jeddowi bawić się często poza domem. Chodzili razem do parków i na place zabaw, gdzie zachęcała go, żeby się brudził, bawił w piaskownicach i kałużach – pozwalała mu nawet wkładać do buzi różne (bezpiecznej wielkości) przedmioty, takie jak większe kamyki czy liście. Spodziewała się, że taka „zaprawa” ułatwi im przestawienie się na wiejskie życie, i po części tak się stało.

Nic jednak nie mogło przygotować Julii na to, co jej dzieci wyrabiały na farmie. Kiedy urodziło się jej drugie dziecko, co rano wychodziła z nim, niosąc go w chuście na plecach, po jajka do kurnika. Jedd, na początku lękliwy wobec zwierząt, zaczął ganiać kury i dosiadał ich okrakiem, próbował ich paszy i dotykał świeżych jaj. Kilka razy przyłapała go nawet, jak żuł coś podniesionego z ziemi. Każdy, kto miał okazję zajrzeć do kurnika, wie, co się tam wala, więc Julia jest przekonana, że Jedd przynajmniej kilka razy posmakował kurzych odchodów. Na początku była tym przerażona, ale trudno było jej dopilnować, żeby pięcioletni chłopiec nie pobrudził się, kiedy sama musiała zajmować się gospodarstwem i opieką nad drugim dzieckiem. Gdy okazało się, że Jedd nie rozchorował się z powodu nowo poznanych smaków farmy, Julia trochę się uspokoiła. Jedd ma obecnie osiem lat i do jego obowiązków należy codzienne zbieranie jajek. Świeżo zniesione jajka są często zabrudzone, a chłopiec nie zakłada rękawiczek. Po skończeniu pracy myje ręce, ale niemożliwe, by żadna drobina nie dostała mu się nigdy do ust.

Drugi syn Julii, Jacob, urodził się i dorastał na farmie, i podobnie jak starszy brat nigdy nie miał oporów przed brudzeniem się. Kiedyś znaleziono go, gdy bawił się w najlepsze, stojąc po kolana w dole z odchodami świń. W wieku czternastu miesięcy zdążył połknąć garść świeżego kurzego łajna, zanim Julia go powstrzymała. Jej początkowe obawy, że od tego ciągłego brudu dzieci się rozchorują, nie potwierdziły się, bo dzieci pozostawały zdrowe.

Dzisiaj, z trzecim dzieckiem w chuście na plecach, Julia nawet nie mrugnie na widok dwóch starszych chłopców zajętych tym, co robią wszystkie wiejskie dzieci: brudzeniem się po pachy. Codziennie wracają do domu cali umorusani błotem, łajnem, piórami i kto wie, czym jeszcze. Chłopcy starają się chodzić w gumiakach tylko po podwórzu, ale nie ma siły, żeby od czasu do czasu brudne buty nie zawędrowały na dywan w głębi domu. Julia pilnuje, by myli ręce przed jedzeniem, i rzadko im się zdarza opuścić wieczorną kąpiel (kolor wody nieustannie przypomina, dlaczego codzienne kąpiele są obowiązkowe w ich domu).

Dzieci dorastające w mieście, nawet jeśli lubią spędzać dużo czasu poza domem, rzadko osiągają stopień zabrudzenia, który jest normą dla dzieci Julii. Pod tym względem wiejskie dziecko (i jego mikroby) bardzo różni się od tego z miasta. Nie chcemy przez to powiedzieć, że wszyscy powinniśmy pozwalać dzieciom na zabawę zwierzęcymi odchodami, ponieważ rzeczywiście mogą się od tego rozchorować. Jednak farma zapewnia bogate w mikroby środowisko, które jest szczególnie korzystne dla rozwoju układu odpornościowego oraz przypomina warunki dawnego stylu życia, który uległ radykalnej zmianie dopiero w ciągu ostatnich paru pokoleń.

Zdecydowana większość dzieci przypomina Jedda i Jacoba pod tym względem, że ciągnie do brudu, lubi się umorusać i ssać różne rzeczy. Dlaczego? Nasze naturalne zachowanie w pierwszych latach życia niewątpliwie maksymalizuje kontakt z mikrobami: niemowlęta mają bezpośrednią styczność ze skórą matki karmiącej je piersią, stale wkładają sobie do buzi dłonie, stopy i najróżniejsze przedmioty. Raczkując i ucząc się chodzić, dzieci ciągle opierają ręce na podłodze, a potem wkładają je do buzi. Często wydaje się, że czekają tylko na to, by rodzice spuścili je na kilka sekund z oczu, a zaraz w niemal magiczny sposób znajdują najbrudniejsze rzeczy wokół siebie i wkładają je sobie do oślinionej buzi. Każe to postawić pytanie: Czy dzieci instynktownie ciągnie do mikrobów?

Starsze dzieci uwielbiają babrać się w ziemi, brać do rąk robaki, turlać się po trawie, łapać żaby i węże itd. Być może jest to naturalne zachowanie służące temu, by zasiedlić się jeszcze większą liczbą mikrobów. Dzieci rzadko powstrzymują się przed polizaniem czegoś lub kogoś. Oczywiście przechodzą też więcej infekcji niż dorośli. Zachowując się jak odkurzacze, mają okazję posmakować świat drobnoustrojów i w ten sposób wyćwiczyć odpowiednie reakcje układu odpornościowego. Kiedy dziecko trafi na mikroorganizm chorobotwórczy, zwany patogenem, układ ten wykrywa go, reaguje na niego złym samopoczuciem i stara się go zapamiętać, aby przy następnym spotkaniu z tym zarazkiem zapobiec chorobie. Kiedy zaś układ odpornościowy natyka się na nieszkodliwy drobnoustrój – a zdecydowana większość drobnoustrojów jest nieszkodliwa – też go wykrywa, ale dzięki wielu mechanizmom, które nauka jeszcze do końca nie poznała, postanawia go zignorować lub tolerować.

Jeśli tryb życia i zachowanie dzieci nie stwarzają okazji do takiej nauki, układ odpornościowy pozostaje częściowo niedojrzały; nie uczy się prawidłowo reagować na patogeny oraz tolerować nieszkodliwe mikroby. Jak się zdaje, konsekwencją braku możliwości tego wczesnego treningu bywa zbyt gwałtowne reagowanie układu odpornościowego na nieszkodliwe drobnoustroje, co może doprowadzać do stanów zapalnych w różnych narządach. Przyczynia się to do powstawania „chorób krajów rozwiniętych” (np. astmy lub otyłości), które dzisiaj są tak powszechne.

Mikroby na ratunek

Mikroby nie tylko pomagają nam w rozwoju układu odpornościowego. Odpowiadają też za trawienie większości zjadanego przez nas pokarmu, w tym błonnika i białek złożonych, rozkładając je do łatwiej przyswajalnej postaci. Dostarczają również niezbędnych witamin B i K przez syntetyzowanie ich od podstaw, czego nie potrafi metabolizm naszego własnego organizmu. Dodajmy, że bez darowanej przez mikroby witaminy K krew nie ulegałaby krzepnięciu.

Dobre bakterie i inne pożyteczne drobnoustroje pomagają nam również w zwalczaniu mikroorganizmów chorobotwórczych. Eksperymenty prowadzone w naszym laboratorium wykazały, że zakażenia pałeczkami salmonelli, bakterii wywołujących infekcje biegunkowe, mają o wiele cięższy przebieg, jeśli przed wystąpieniem zakażenia podawano antybiotyki. Podobnie wielu z nas przekonało się, że skutkami ubocznymi długiej antybiotykoterapii są skurczowe bóle brzucha i wodnista biegunka. Zasiedlające nas mikroby żyją w stanie równowagi, zapewniając nam mnóstwo korzyści w zamian za wikt i dach nad głową, czyli codzienną porcję kalorii i ciepłe, ciemne i wilgotne środowisko życia.

Równowagę tę zaburzają jednak zmiany w dzisiejszym stylu życia, istotne zwłaszcza w krytycznym okresie wczesnego dzieciństwa. W wielu krajach rozwiniętych około 30 procent dzieci rodzi się przez cesarskie cięcie, o wiele częstsze jest stosowanie antybiotyków, a dzięki szczepieniom większość dzieci nie zapada na poważne infekcje. Jesteśmy dalecy od sugerowania, że którejkolwiek z tych rzeczy należałoby unikać, chcemy jednak edukować rodziców oraz przyszłych rodziców, dziadków i opiekunów w zakresie decyzji, które mogą mieć wpływ na całe życie ich podopiecznych, a które podejmujemy codziennie, wychowując dzieci w środowisku czystszym niż kiedykolwiek w przeszłości. Sami jesteśmy rodzicami i rozumiemy, że większość z nas stara się postępować jak najlepiej, nie jest też naszym zamiarem dyktowanie, jak ktoś ma wychowywać swoje dzieci. Lecz będąc mikrobiologami, jesteśmy coraz bardziej świadomi kluczowej roli, jaką bytujące w nas mikroby odgrywają w rozwoju naszego organizmu. Wewnętrzne środowisko mikrobiologiczne niemowląt i małych dzieci zmienia się w sposób, który może sprawić, że w przyszłości będą one bardziej chorowite z powodu praktyk, które w założeniu mają służyć zachowaniu ich w zdrowiu. To broń obosieczna!

Środowisko naukowe dopiero zaczyna doceniać znaczenie tej nowej wiedzy, a opinia publiczna słyszeć o niej z medialnych (często przeinaczanych) doniesień na temat badań. Zapobieganie poważnym chorobom zawsze musi być jednym z naszych priorytetów, powinniśmy jednak starać się odróżniać niezbędne interwencje, takie jak podanie antybiotyku w celu zwalczenia zagrażającej życiu infekcji bakteryjnej, od niepotrzebnych, nadmiernych praktyk higienicznych, takich jak stosowanie płynów antybakteryjnych do rąk za każdym razem, kiedy dziecko bawi się na dworze. Nie wszystkie dzieci będą – i nie wszystkie powinny być – wychowywane jak Jedd czy Jacob, ale z pewnością możemy zmienić niektóre nawyki naszego zbyt czystego świata.

Tradycyjne kształcenie akademickie w dziedzinie mikrobiologii dotyczyło wyłącznie drobnoustrojów chorobotwórczych oraz sposobów ich unicestwiania. Przyznajemy teraz, że przez wiele lat ignorowaliśmy znakomitą większość mikrobów, które zapewniają nam zdrowie. Laboratoria badawcze zmieniają swój sposób podejścia. Powoli zaczyna docierać do nas, że nadszedł czas, byśmy wszyscy stali się lepszymi gospodarzami dla swoich mikroskopijnych gości.

Chłopiec z bańki

David Vetter urodził się w 1971 roku w Houston z rzadką chorobą genetyczną upośledzającą działanie układu odpornościowego. Wszelki kontakt z niesterylnym światem oznaczałby dla niego pewną śmierć. Dlatego poród przeprowadzono przez cesarskie cięcie i natychmiast po urodzeniu umieszczono chłopca w sterylnej bańce. W wyniku kontrowersyjnej decyzji lekarskiej chłopiec mieszkał w szpitalu zamknięty w bańce, która rosła razem z nim. W ramach leczenia podano mu wiele serii antybiotyków w celu zapobieżenia wszelkim infekcjom bakteryjnym. Dla pozbawionego bakterii chłopca lekarze musieli opracować specjalną dietę zawierającą między innymi konieczne witaminy K i B, które normalnie są wytwarzane przez bakterie jelitowe.

Historia Davida ilustruje niemożność samodzielnego życia bez układu odpornościowego w świecie pełnym mikrobów, a także zależność ludzi od drobnoustrojów i ich wytworów. Niestety, David zmarł w wieku dwunastu lat na infekcję wirusową, która wywiązała się kilka miesięcy po przeszczepie szpiku kostnego.

ROZDZIAŁ 2

Nowo odkryty narząd: ludzki mikrobiom

Niewidzialne życie

Myśl, że w ciele ludzkim żyją niezliczone mikroorganizmy niewidoczne gołym okiem, jest tak stara jak pierwszy mikroskop. Urodzony w 1632 roku w Delft na terenie dzisiejszej Holandii Antoni van Leeuwenhoek był kupcem, który interesował się wyrobem soczewek. Pragnąc dokładnie badać sploty tkanin, którymi handlował, wynalazł metodę tworzenia kulek ze szklanej rurki umieszczonej nad płomieniem. Korzystając z takich soczewek, mógł powiększać nie tylko sploty nici, ale i inne rzeczy, które chciał obejrzeć z bliska. Mimo braku akademickiego wykształcenia miał naturalne zacięcie naukowe i wkrótce zaczął pod swoimi prostymi mikroskopami umieszczać najróżniejsze próbki: wodę ze strumienia, krew, mięso, ziarna kawy, spermę itp. Dokonywane przez siebie obserwacje metodycznie spisywał i wysłał do Towarzystwa Królewskiego w Londynie, które zaczęło publikować jego pełne osobliwości listy.

Pewnego dnia w 1683 roku Leeuwenhoek postanowił zbadać biały nalot zeskrobany z zębów. Umieściwszy go pod soczewkami, zanotował:

Niewiarygodnie wielka kompania żywych animalkuł, pływających ze zwinnością, jakiej nigdzie dotąd nie widziałem. Największe (których było bez liku) wyginały łukowato ciało, przemieszczając się do przodu (…) Były też inne w tak dużych ilościach, że cała woda (…) zdawała się żywa (…) Wszystkich mieszkańców naszych Zjednoczonych Niderlandów nie ma tylu, ile żyjątek sam noszę w swoich ustach.

Relacje Leeuwenhoeka na temat nigdy wcześniej nieopisanego świata pełnego mikroskopijnych „animalkuł” spotkały się z nader sceptycznym i drwiącym przyjęciem. Dopiero kiedy inni brytyjscy uczeni ujrzeli je na własne oczy, zaczęli przyznawać, że kupiec bławatny z Delft nie cierpi na przywidzenia. Leeuwenhoek pisał do Towarzystwa listy na wiele tematów, ale właśnie odkrycie mikroskopijnego życia przypieczętowało jego długotrwałą sławę. Dzięki swym licznym odkryciom w tym zakresie Leeuwenhoek został obwołany ojcem mikrobiologii.

Niemniej jego obserwacje długo pozostawały jedynie ciekawostkami przyrodniczymi, niemającymi żadnego realnego związku z wiedzą biologiczną o człowieku, dopóki naukowcy nie odkryli, że owe „animalkuły” wywołują choroby. To odkrycie nastąpiło prawie dwieście lat później, kiedy Robert Koch, Ferdinand Cohn i Louis Pasteur, każdy na własną rękę, potwierdzili, iż takie choroby jak wścieklizna i wąglik są wywoływane przez mikroby. Pasteur dowiódł również, że mikroby są odpowiedzialne za psucie się mleka, oraz opracował proces zwany pasteryzacją, który polega na zabijaniu drobnoustrojów za pomocą wysokiej temperatury. Zanieczyszczenie mleka podsunęło Pasteurowi myśl, że można zapobiegać przedostawaniu się mikrobów do ludzkiego organizmu. Razem z Josephem Listerem opracował pierwsze metody antyseptyczne, które szybko się upowszechniły, a jeden z ówczesnych środków pozostaje do dzisiaj w użyciu – to Listerine.

Unikanie zarazków za wszelką cenę

Odkrycia Pasteura, Cohna, Kocha i innych zaowocowały upowszechnieniem wiedzy, że chorób można uniknąć przez niedopuszczanie do kontaktu z mikrobami oraz zabijanie ich. W konsekwencji zaczęto podejmować zmasowane działania w celu wyplenienia zarazków. W Londynie, Paryżu, Nowym Jorku i innych metropoliach powoływano do życia wydziały zdrowia. Odpadki, które wcześniej zalegały hałdami na chodnikach, zaczęto zbierać i usuwać, uzdatniano wodę pitną, tępiono szczury i myszy, zakładano kanalizację, a pacjentów z chorobami zakaźnymi umieszczano w izolacji. To właśnie w tych okolicznościach słowo „bakterie” zyskało swoją złą sławę i automatyczne skojarzenie z chorobami, zarazkami i epidemią. Stały się one czymś, czego należy się bać, unikać i za wszelką cenę zwalczać.

Minęło kolejnych dwieście lat i dzisiaj dokonujemy równie zdumiewającego odkrycia: dążąc do zaprowadzenia czystości w świecie, zabijamy więcej mikrobów, niż to konieczne, i paradoksalnie zaczynamy od tego chorować. Dlaczego? Dlatego, że nasz organizm umie się prawidłowo rozwijać wyłącznie w obecności mikrobów. Ta przełomowa koncepcja znacznie rozszerza dotychczasową wiedzę naukową, zgodnie z którą nieszkodliwe bakterie mieszkające w naszym ciele wspomagają trawienie pewnych pokarmów i wytwarzają pewne podstawowe witaminy. Dopiero niedawno zaczęliśmy pojmować, jak niezbędne są mikroby dla naszego prawidłowego rozwoju i dobrego samopoczucia.

Mikroby: partnerzy w ewolucji

Ostatnie 20 lat badań nad drobnoustrojami pozwoliło nam zrozumieć, że mikroby nie są opcjonalnymi żyjątkami, które po prostu w nas mieszkają, lecz stanowią część naszej biologicznej tożsamości. Aby lepiej to sobie uzmysłowić, musimy przede wszystkim rozumieć, że nasze partnerstwo z nimi jest tak stare jak pierwsze gatunki hominidów (człowiekowatych) i że zmianom ewolucyjnym hominidów towarzyszyły również zmiany w naszej mikrobiocie. W całej historii rodzaju ludzkiego było tylko kilka przełomowych skoków ewolucyjnych (gwałtownych zmian ewolucyjnych), które wyznaczyły tor rozwoju hominidów. Co ciekawe, dwa z nich można wyraźnie powiązać ze zmianami w fizjologii naszych jelit, a tym samym z naszym mikrobiomem.

Jako myśliwi i zbieracze (styl życia, który utrzymywał się przez około 2,5 mln lat) nasi praprzodkowie nie mieli stałych domów, mieszkali w tymczasowych schronieniach z tak skromnym dobytkiem, że łatwo mogli przemieszczać się z miejsca na miejsce. W zależności od zamieszkiwanego regionu geograficznego pierwsi ludzie żywili się różnymi rodzajami mięsa, korzonków, bulw i owoców – tym, co było dostępne w danym sezonie. W pewnym momencie nastąpiło jednak niezwykle ważne wydarzenie, które doprowadziło do jednego ze wspomnianych skoków ewolucyjnych: nauczyliśmy się panować nad ogniem i gotować pokarm.

Dziś uznajemy to za rzecz oczywistą, ale gotowanie jedzenia sprawiło, że stało się ono zdrowsze, ponieważ wysoka temperatura zabija bakterie chorobotwórcze, które mnożą się w gnijącym mięsie. Gotowanie zmienia również postać chemiczną samego pokarmu, znacznie ułatwiając jego trawienie i zwiększając wartość energetyczną. Ten nagły wzrost zasobu dostępnej energii odmienił życie ludzi. Nasi przodkowie nie musieli już godzinami przeżuwać surowych produktów, aby pozyskać dość kalorii na utrzymanie się przy życiu. Zwróć uwagę, co nasi najbliżsi krewni w przyrodzie, czyli małpy człekokształtne, robią prawie zawsze, kiedy widzimy je w zoo lub w telewizji. Gdyby ludzie nie wymyślili jakiegoś sposobu gotowania, my również musielibyśmy poświęcać sześć godzin dziennie na przeżuwanie pięciu kilogramów surowego pokarmu, aby zdobyć dość energii do przeżycia, tak jak to czynią nasi kuzyni naczelni.

Na szczątki kopalne ludzi z tego okresu składają się kości i zęby, co nie pozwala na określenie, jakiego typu mikrobiota (zespół drobnoustrojów bytujących w danym miejscu) żyła w jelitach dawnych łowców i zbieraczy. Antropologom udało się jednak wykazać, że zmiana stylu życia i odżywiania związana z wynalazkiem gotowania miała pewne konsekwencje anatomiczne, między innymi dla jelit. Wraz ze wzrostem spożycia energii jelita naszych ludzkich przodków uległy skróceniu i, co zdumiewające, jednocześnie urosły ich mózgi, powiększając się o mniej więcej 20 procent. Biorąc pod uwagę naszą dzisiejszą wiedzę na temat związku między mikrobami jelitowymi a rozwojem mózgu, jest bardzo prawdopodobne, że mikrobiota jelitowa brała udział w tym „skokowym” wzroście mózgu. Rozwój mózgu zwiększył zaś nasze możliwości w dziedzinie polowania, porozumiewania się i relacji społecznych. Innymi słowy, dzięki gotowaniu staliśmy się inteligentniejsi – staliśmy się ludźmi.

Kolejny ewolucyjny przełom nastąpił około jedenastu tysięcy lat temu. Pewne grupy ludzi zorientowały się, zapewne przypadkiem, że jeśli posieje się ziarna zebranej dzikiej pszenicy, wyrasta z nich jeszcze więcej pszenicy. Kiedy ludzie nauczyli się udamawiać rośliny jadalne, porzucili wędrowny tryb życia na rzecz osiadłego. Posiadanie upraw w pobliżu miejsca zamieszkania oznaczało, że małe społeczności złożone wcześniej z kilkudziesięciu osób mogły rozrastać się do kilkuset, co pozwoliło na wykształcenie się podstawowych elementów cywilizacji, takich jak handel, pismo czy matematyka. Gdyby nie uprawa roli, wszyscy nadal zbieralibyśmy jagody z krzaków, pokonując w tym celu wiele kilometrów dziennie. Rozwój rolnictwa zbiega się z narodzinami pierwszych miast – okazuje się, że rolnictwo położyło podwaliny pod nasze współczesne struktury społeczne. Ta zmiana stylu życia była tak udana, że rolnicy wyparli zbieraczy i dziś zaledwie garstka ludzi zachowała łowiecko-zbierackie zwyczaje.

Jak można się spodziewać, tryb życia związany z rolnictwem oznaczał wielkie zmiany w sposobie odżywiania. Ludzie przestali ograniczać się do podjadania małych kąsków przez cały dzień i sporadycznego ucztowania po polowaniu, gdyż rolnicy mieli stały i bardziej przewidywalny dostęp do żywności. Jak wpłynęło to na naszą mikrobiotę? W wyniku udomowienia zbóż i przejścia na pozyskiwanie kalorii głównie z nowych upraw jadłospis rolników stał się mniej urozmaicony. Na podstawie obecnej wiedzy o wpływie diety na mikrobiotę możemy przypuszczać, że również ich mikrobiota stała się mniej zróżnicowana. Pod względem różnorodności biologicznej mikrobiota jelitowa członków ludu Hazda w Tanzanii, jednego z niewielu współczesnych plemion, które nadal wiedzie łowiecko-zbieracki tryb życia, tak się ma do mikrobioty współczesnego rolnika jak las deszczowy do pustyni. Mniejsza różnorodność naszej mikrobioty wiąże się z szeregiem chorób, z których kilka omówimy w kolejnych rozdziałach.

Choć rolnictwo upowszechniło się zaledwie jedenaście tysięcy lat temu (co stanowi tylko 0,004 procent historii rodzaju ludzkiego!), z dietą rolniczą wiążą się również pewne zmiany fizjologiczne, w które częściowo zamieszane są nasze mikroby. Nowa dieta przyniosła nam próchnicę i inne choroby przyzębia inicjowane przez bakterie rzadko występujące u zbieraczy. Nasze zęby, szczęki i twarze zmniejszyły się, prawdopodobnie dlatego, że dieta taka wymagała mniej żucia. Niektórzy biologowie ewolucyjni uważają, że jako łowcy-zbieracze prowadziliśmy zdrowszy tryb życia, ale ludzie przehandlowali ten zdrowszy tryb życia na pewność jedzenia oraz większą liczbę dzieci (w sumie nie był to zły interes!). Pewni dietetycy wysnuli z tego wniosek, że w trosce o własne zdrowie wszyscy współcześni ludzie powinni odżywiać się jak łowcy i zbieracze, ale wniosek ten został obalony przez czołowych ewolucjonistów na podstawie obserwacji, że ludzie przystosowali się genetycznie do wyzwań, które przyniosło rolnictwo (zob. Dieta jaskiniowców).

Te dwa wielkie wydarzenia w historii ludzkości uczą nas, że zmianom w stylu życia towarzyszą zmiany w naszej mikrobiocie, a zmiany w mikrobiocie mogą wyjść naszemu zdrowiu na dobre (np. gotowanie jedzenia i ograniczenie infekcji) lub na złe (np. rolnictwo i mniejsza różnorodność mikrobów). Czy nam się to podoba, czy nie, jesteśmy związani z mikrobami węzłem ewolucyjnym na całe życie, w zdrowiu i chorobie, w dostatku i biedzie.

Mikroby są nami

Bytujące w nas drobnoustroje są jednym z czynników składających się na naszą ludzką tożsamość, tymczasem współczesny styl życia i odżywiania się, zwłaszcza w świecie zachodnim, spowodował zmiany w naszej mikrobiocie i cechach biologicznych. W ciągu ostatniego stulecia, a szczególnie ostatnich 30 lat, ludzie nauczyli się przetwarzać żywność, tak by była smaczniejsza, strawniejsza i trwalsza niż kiedykolwiek przedtem. Ponadto nasze dążenie do zaprowadzenia czystości w otoczeniu w celu zwalczenia chorób zakaźnych, w tym stosowanie antybiotyków, dodatkowo wpłynęło na skład i różnorodność społeczności naszych mikrobów. Efektem tych wszystkich oddziaływań na mikrobiotę są ogromne zmiany w środowisku naszych jelit oraz – jak dowiemy się w kolejnych rozdziałach – w wielu innych aspektach normalnego funkcjonowania naszego organizmu.

Aby zrozumieć wpływ mikrobioty na nasze zdrowie, należy omówić pewne podstawowe pojęcia biologiczne dotyczące niej samej oraz narządu, który jest domem dla dużej jej części – ludzkich jelit. Mikrobiota człowieka składa się z bakterii, wirusów, grzybów, pierwotniaków i innych mikroskopijnych form życia. Zasiedlają one naszą skórę, jamę ustną i nosową, oczy, płuca, przewód moczowy i przewód pokarmowy – właściwie każdą powierzchnię, która ma kontakt ze światem zewnętrznym. Innym często używanym pojęciem jest mikrobiom, który odnosi się nie tylko do samych drobnoustrojów żyjących w nas, lecz również do tego, co robią. Szacuje się, że w ciele człowieka żyje łącznie 10^14 mikrobów, z czego około 10^13 bakterii w przewodzie jelitowym, który jak już wspomnieliśmy, jest największym siedliskiem mikrobów. To właśnie ta społeczność wpływa na nas, czyli swojego gospodarza, najbardziej. Dlatego w całej książce, o ile nie zaznaczono inaczej, terminu „mikrobiota” używamy właśnie na określenie mikrobioty jelitowej. Choć bakterie są około dwudziestopięciokrotnie mniejsze niż komórki ludzkie, stanowią znaczącą składową naszej masy. Gdybyśmy mieli się pozbyć swojej mikrobioty, stracilibyśmy około półtora kilograma, czyli mniej więcej tyle, ile waży wątroba lub mózg! Przeciętny stolec składa się w 60 procentach z bakterii, których liczba przewyższa liczbę wszystkich ludzi na Ziemi (to bardzo stresujące statystyki dla bakteriofobów).

Dla mikrobów układ pokarmowy jest wymarzonym miejscem do życia. Jest wilgotny, pełen składników odżywczych i kleisty (co pozwala mikrobom przylgnąć do niego), a w wielu odcinkach zupełnie pozbawiony tlenu. Choć może wydawać się sprzeczne z intuicją, by jakaś forma życia upodobała sobie środowisko beztlenowe, to ogromna liczba gatunków bakterii preferuje lub wręcz wymaga właśnie takiego miejsca, ponieważ ich świat przez miliardy lat ewoluował bez tlenu. Mikroby obywające się bez powietrza nazywane są beztlenowcami (anaerobami) i w jelitach są ich całe masy.

W przewodzie pokarmowym człowieka żyje 500–1500 gatunków bakterii; konkretne rodzaje i ich mnogość różnią się w poszczególnych odcinkach. Zaczynając od góry: jama ustna jest siedliskiem bogatej i złożonej mikrobioty. Język, wewnętrzna strona policzków, podniebienie i zęby pokryte są gęstą warstwą bakterii zwaną biofilmem. Przykładem biofilmu jest płytka nazębna, którą usuwają nam dentyści. Z kolei żołądek nie jest najlepszym miejscem dla mikrobów, ponieważ pH ma zbliżone do kwasu akumulatorowego. Jednak kilka gatunków bakterii przystosowało się do życia w takich warunkach. Niżej znajdują się jelita, najpierw cienkie, potem grube, w których liczba drobnoustrojów stopniowo wzrasta w miarę zbliżania się do końca jelita grubego. Z tlenem jest odwrotnie – w miarę schodzenia do coraz niższych części układu pokarmowego jest go mniej, dzięki czemu w jelicie grubym mogą się bujnie rozwijać beztlenowce bezwzględne (te, które giną w zetknięciu nawet z najmniejszą ilością tlenu). Odmienne warunki życia w obrębie jelita cienkiego i grubego determinują liczbę i rodzaj bakterii bytujących w poszczególnych odcinkach. Na przykład lekko kwaśne i natlenione środowisko górnego jelita cienkiego pozwala na osiedlanie się bakterii tolerujących takie warunki, na przykład Lactobacillus, które często zjadamy w jogurcie. W przeciwieństwie do górnego odcinka jelita cienkiego jelito grube bardzo powoli przesuwa swoją treść i wytwarza dużo śluzu, umożliwiając rozwój dużo większej i bardziej zróżnicowanej rzeszy bakterii, zwłaszcza tych, które żywią się śluzem.

Kolejną cechą ludzkiej mikrobioty są różnice międzyosobnicze. Mniej więcej jedna trzecia gatunków bakterii jest wspólna dla wszystkich ludzi, ale reszta ma bardziej indywidualny charakter, dzięki czemu nasz mikrobiom jest tak niepowtarzalny jak linie papilarne. Podobieństwa w mikrobiocie w dużym stopniu zależą od diety i stylu życia, w mniejszym zaś od genów. Na przykład bliźnięta jednojajowe (mające identyczne geny) mogą mieć bardzo różne mikrobioty, jeśli jedno z nich jest wegetarianinem, a drugie jada mięso. Członkowie rodziny – w tym niespokrewnieni genetycznie małżonkowie – mają z reguły podobne mikrobioty za sprawą wspólnego środowiska życia oraz diety. Ludzka mikrobiota wykazuje też uderzające podobieństwa z mikrobiotami kilku gatunków małp człekokształtnych, ale tylko tych, które są wszystkożerne tak jak my. Natomiast goryle górskie mają mikrobiotę o wiele bardziej zbliżoną do pand, ponieważ jednym i drugim dni upływają na leniwym podgryzaniu bambusa.

Po osiedleniu się w naszych jelitach społeczności mikrobów są bardzo stabilne. Zasiedziałą mikrobiotę mogą poważnie zmodyfikować jedynie drastyczne zmiany, takie jak przejście na weganizm czy przeprowadzka do zupełnie innej części świata. Tygodniowa kuracja antybiotykami w przypadku infekcji również wpływa na naszą mikrobiotę, ale w większości przypadków jest to jedynie przejściowa zmiana. Na ogół, kiedy kończymy leczenie i wracamy do zwykłego stylu odżywiania, mikrobiota powraca z grubsza do poprzedniego stanu. Jest jednak pewne duże „ale”: proces kształtowania się mikrobioty trwa około 3–5 lat od chwili naszych narodzin i w tym okresie jest ona bardzo niestabilna, zwłaszcza w pierwszych miesiącach życia. Wszelkie drastyczne zmiany w tym czasie najczęściej modyfikują mikrobiotę na stałe. To właśnie pierwsi osadnicy w mikrobiocie jelitowej mają bowiem zasadniczy wpływ na to, jaki rodzaj mikrobiomu będziemy mieć w późniejszym życiu. Jednorazowe zdarzenie, jakim jest cięcie cesarskie, może mieć zatem długotrwałe konsekwencje, ponieważ urodzone w ten sposób dziecko już na starcie ma mikrobiotę zupełnie inną niż dziecko urodzone drogą pochwową. Tego typu zdarzenie w początkowym okresie życia ma dalekosiężne skutki dla późniejszego zdrowia i podatności na choroby, o czym będzie mowa w dalszych rozdziałach.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki