«Бактерии не могут без общения»

«Бактерии не могут без общения»

Бонни Басслер (крайняя справа) и ее сотрудники рассчитывают , изучив язык общения бактерий, найти новые способы борьбы с ними. Фото: Джулиан Дюфорт

Биохимик Бонни Басслер о том, как разговаривают между собой бактерии, что общего у науки и аэробики, а также о том, почему не работают антибиотики и какая им есть альтернатива

Бонни Басслер уже 30 лет изучает бактерии. За это время она многого добилась: стала членом Академии наук США, Американской академии наук и искусств и Национальной комиссии США по науке, а также лауреатом многих научных премий, например Wiley Prize 2009 (за достижения в биомедицине) и премии Национальной академии наук (2011). Басслер преподает на кафедре молекулярной биологии Принстона и возглавляет Американское микробиологическое общество. В этом году за «понимание химической коммуникации между бактериями и за открытие новых способов излечения инфекций» она получила еще одну премию, L’OréalUNESCO, которая вручается женщинам-ученым.

Вокруг света. Сама идея о коммуникации бактерий поражает. Правда, я был отчасти подготовлен — много лет назад слушал публичную лекцию блестящего советского ученого Симона Шноля, и он говорил, что в нашем теле бактериальных клеток куда больше, чем наших собственных, и поэтому мы в большей степени бактерии, чем люди.

Бонни Басслер. Забавный поворот. Кажется, я слышала фамилию Шноль. На самом деле мои исследования не совсем о том, что человек — это большая бактерия, я все же не фрик. (Смеется.) Бактерий в теле человека и правда в десять раз больше, чем наших собственных клеток, то есть около десяти триллионов. А уж генетического материала больше раз в сто. С этой точки зрения, если угодно, каждый из нас человек лишь на один процент.

Бактерии — древнейшие существа на Земле, они живут не первый миллиард лет. Они крохотные и состоят всего из одной клетки, а их особенность — это гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Бактерии для человека в первую очередь не источник болезней, а источник жизни. Они покрывают нас невидимыми доспехами, которые сдерживают разнообразные атаки из окружающей среды, то есть собственно от болезней. Это они переваривают нашу пищу и производят для нас витамины. И как раз полезные бактерии обучают нашу иммунную систему противостоять вредным бактериям-пришельцам. Мы бы не смогли обойтись без бактерий, но об этом редко кто задумывается. Обычно их называют микробами и считают, что с ними нужно воевать. Это отчасти не лишено смысла — на Земле существует множество видов бактерий, которым не место внутри нашего организма. Но многим как раз именно там и место.

Удивительно, что эти триллионы существ могут работать настолько слаженно…

В том-то и дело. Основная цель нашей лаборатории — изучение механизма их работы, а также взаимодействия. Мы понимаем, что и атака на организм, и защита требуют быстрых одновременных действий. И как-то ведь у них это получается. Между тем если просто наблюдать за бактерией в микроскоп, то ничего интересного увидеть нельзя: она только ест и делится. В гости к соседям не ходит, гражданской активности не проявляет, не общается. Она похожа на одиночный организм, никак с другими организмами не связанный. Но на самом деле это не так.

Ключом к разгадке для нас стало исследование бактерии Vibrio fi sheri. Она обладает свойством биолюминесценции, то есть может светиться. Но светятся бактерии только тогда, когда их много. Как они это делают? Каждая бактерия вырабатывает определенные молекулы (гормоны) и выделяет их в окружающую среду. Когда концентрация гормонов достигает нужного уровня, бактерии «понимают», что у них образовалось много соседей, и… включают свет. Так и происходит то, что именуется «разговором». С использованием химических «слов».

Постепенно выяснились удивительные вещи. Бактерии одного вида общаются на языке, который другому виду непонятен. Но есть и некий «эсперанто» для межвидового общения. Бактерия способна «понимать», сколько в данном месте ее родственников и сколько бактерий другого вида, и начинать какие-то действия (или не начинать) в зависимости от того, кого больше.

Раз так, можно подключиться к разговору и сказать им что-то нужное для нас?

Вот именно. Какая главная проблема медицины сейчас? Антибиотики. Они убивают большинство бактерий, разрывая им мембрану, или прерывают естественный процесс воспроизводства ДНК, не позволяя бактериям размножаться. Это грубые и хорошо заметные действия, бактерии защищаются и мутируют. Антибиотики перестают действовать. Мы решили зайти с другой стороны. Точнее, с двух сторон. Во-первых, вмешаться во внутривидовое общение — создали «молекулу-слово», которая забивает рецепторы бактерий и мешает им воспринимать «слова» друг друга. А во-вторых, мы воспроизвели межвидовые «слова», чтобы внести беспорядок в общение между разными видами. Я уверена, что не за горами практическое применение результатов наших исследований.

Как вообще вы попали в науку?

Скорее, случайно. Я собиралась стать ветеринаром и поступила на факультет биологии Калифорнийского университета (США). И спустя всего три недели поняла, к ужасу своему, что мне нравится смотреть на животных, но вовсе не хочется их лечить и тем более резать. Но и тогда я не собиралась заниматься наукой с большой буквы, просто пошла к профессору и попросилась работать в лаборатории. Ничего не умела, но меня взяли. Я была намерена найти лекарство от рака, но так получилось, что начала заниматься бактериями.

И поэтому в аспирантуру вы поступали уже на биохимию...

Меня интересовали разные темы, и, в конце концов, я могла бы заняться чем-то еще, если бы не попала на лекцию замечательного ученого Майка Силвермана, который рассказывал об удивительном поведении морских бактерий. И все, я погибла!

Своим голубоватым свечением кальмар с отмелей вблизи Гавайских островов (2) обязан колониям бактерий Vibrio fisheri (1), живущим в специальных светящихся органах — фотофорах на поверхности его кожи. Благодаря способности к коммуникации внутри колонии, бактерии регулируют интенсивность свечения и сохраняют ее неизменной, даже когда численность их удваивается.
Фото: PHOTO RESEARCHERS/DIOMEDIA, GETTY IMAGES/FOTOBANK.COM

Так прекрасен оказался Майк?

Да, но бактерии еще интереснее. А Майк стал моим научным руководителем (после окончания аспирантуры Басслер поехала работать в лабораторию Силвермана в Калифорнии. — Прим. ред.).

Вы получили много научных премий, но премия L’Oréal-UNESCO — специально для женщин-ученых. Разве для американского ученого вашего поколения это важно, мужчина он или женщина?

Вы знаете, я очень горда и рада, что родилась в Америке, у нас масса возможностей. И все же хочу сказать, что женщинам приходится тяжелее, чем мужчинам. Нужно дольше и лучше работать, чтобы получить такой запас доверия, какой у мужчин есть изначально.

Но у вас он есть.

Да, но вы сейчас говорите со мной, потому что это специальный конкурс для женщин в науке! А будь он обычным, может, здесь вообще ни одной женщины не было бы или было бы совсем немного, и это не их вина — ну, не полностью их вина.

Но такое впечатление, что у вас-то все всегда получалось.

Вообще-то мне долгое время было очень сложно. Слишком сумасшедшая эта идея — общение бактерий. Впрямую фриком меня не называли, и все же. Денег не давали совсем, а ведь медицина живет на гранты. Но 10 лет назад Фонд Макартуров вдруг дал мне премию, которую еще называют «грант за гениальность» (каждый год благотворительный фонд выбирает несколько десятков человек, продемонстрировавших «талант и выдающуюся оригинальность и приверженность своей творческой работе», а также самостоятельность; каждый кандидат получает 500 000 долларов, которыми может распорядиться по своему усмотрению. — Прим. ред.). И вот с тех пор все идет очень гладко. В данный момент я работаю на президента Обаму, он мне предложил посотрудничать в Национальной комиссии США по науке. Ведь одна из самых страшных проблем моей страны состоит в том, что люди не интересуются наукой, хотя профессия ученого до сих пор считается самой престижной.

Это парадоксально звучит...

Люди думают, что от науки, если она не прикладная, немного пользы и что заниматься ею ужасно тоскливо и вредно для здоровья. Знаете, этакие задохлики в белых халатах чахнут в лаборатории. А это неправда. Наука спасает мир, и она потрясающе, удивительно интересна. Это не только зарядка для мозгов, это часто просто очень прикольно. В моей лаборатории царит дух приключений. От этого часто не меньший драйв, чем плавать на каноэ, ходить по горам, заниматься аэробикой, которую я преподаю, кстати.

Невидимая жизнь

Бактерии появились одними из первых на Земле более трех миллиардов лет назад. Люди узнали об их существовании только три столетия назад: голландский ученый Антони ван Левенгук увидел их, разглядывая в микроскоп соскоб с языка человека. По меньшей мере 600 видов бактерий обитает у нас во рту, несмотря на наши попытки их уничтожить. И это хорошо: без них мы бы погибли, потому что бактерии создают защитный слой на поверхности нашей кожи и слизистых, помогают нам усваивать питательные вещества, поставляют организму многие витамины и укрепляют иммунную систему человека. Бактерий вместе с их ближайшими родственниками — археями — можно по праву считать главными обитателями нашей планеты, по численности они превосходят все прочие организмы, вместе взятые. Ученые оценивают их количество в пять нониллионов.

 
# Вопрос-Ответ