Экосистема дома: кто мы здесь — хозяева или гости?

Экосистемы вроде тропического леса складывались десятки миллионов лет. Экосистеме дома всего лишь сотня лет — с тех пор, как мы придумали отопление, герметичные окна и водопровод с постоянным давлением.

Начнём с простого вопроса: что содержится в домашней пыли?

Проект «Wild Life of Our Homes» под руководством Роба Данна и Ноя Фирера собрал домашнюю пыль из более чем 1100 домов по всей территории США. Собирали, что приятно, сами жильцы: ватной палочкой по верхнему краю дверного проёма — по той единственной горизонтальной поверхности в доме, куда за десятилетие не добирается ни одна тряпка.

В этой пыли обнаружили более 72 000 таксонов грибов и более 125 000 таксонов бактерий.

(Barberán, Dunn et al., Proceedings of the Royal Society B, 2015.)

Семьдесят две тысячи разновидностей грибов. Так кто здесь, собственно, хозяин?

Вопрос из заголовка, разумеется, риторический, и ответ на него зависит от того, какой критерий вы предпочитаете.

По численности вы проигрываете с разгромным счётом. По массе, впрочем, выигрываете уверенно — если только у вас не совсем уж запущенный дом. По давности проживания вы снова проигрываете: значительная часть ваших сожителей принадлежит к линиям, существовавшим за сотни миллионов лет до того, как первый примат догадался соорудить крышу.

И вот что придаёт всей этой истории особую пикантность.

Экосистемы вроде тропического леса или кораллового рифа складывались десятки миллионов лет. Экосистеме дома всего лишь сотня лет — с тех пор, как мы придумали отопление, герметичные окна и водопровод с постоянным давлением.

Мы построили совершенно новое местообитание — тёплое, сухое, круглогодично стабильное, с бесперебойной подачей воды и органики, — а затем удивились, что оно кем-то заселилось. Это примерно как соорудить посреди леса шалаш и возмущаться, что туда ходят звери.

Познакомимся поближе. Поговорим о царстве грибов (плесени) и бактериях.

Первые соседи — грибы

Тёмное пятно, которое мы называем плесенью, — это не организм. Это его плоды: масса спор, вынесенная наружу, и цвет пятну дают именно они.

Тело гриба находится внутри материала. В штукатурке, гипсокартоне или дереве грибница уходит вглубь на миллиметры, а при благоприятных обстоятельствах и на сантиметры. Стена для него не преграда — стена почва.

Отсюда простая аналогия: пятно относится к грибу примерно так же, как яблоки к яблоне. Вытирая пятно, вы снимаете урожай. Дерево при этом невредимо, корни на месте, и через две-три недели оно плодоносит снова — на том же самом месте, к вашему искреннему негодованию.

Но грибы — это яблоня с сюрпризом: эта яблонька не роняет споры и не ждёт услужливого ветра. Гриб споры выстреливает — круглосуточно и бесшумно.

Впечатляет? Безусловно. Означает ли это, что вам следует немедленно испугаться? Нет. Споры в воздухе присутствовали всегда, наши лёгкие сформировались в мире, ими насыщенном.

Грибы как разрушители

Микотоксинами люди травятся через еду — заплесневевшее зерно, орехи, корма. Там гриб растёт месяцами и накапливает дозу, которую затем съедают целиком. Дышать тем же самым — принципиально иная арифметика, и концентраций, необходимых для отравления через воздух комнаты, в реальных квартирах не находят.

Stachybotrys chartarum, «токсичная чёрная плесень», действительно производит внушительный набор токсинов. Это не выдумка.

А вот утверждения, что вдыхаемые в жилом помещении споры этого гриба повреждают лёгкие, расстраивают иммунную систему и ухудшают память, не нашли подтверждения.

Что установлено твёрдо — сырое жильё с плесенью связано с раздражением дыхательных путей, с обострением астмы и с аллергией. Плесень — полноценный аллерген, и для сенсибилизированного человека хватает малых количеств. Этого совершенно достаточно, чтобы отнестись к плесени серьёзно.

При этом царство грибов спасло больше жизней, чем большинство врачей

Пенициллин. 1928 год, Александр Флеминг, плесень рода Penicillium, забредшая в чашку Петри. Вероятно, самое результативное лабораторное разгильдяйство в истории науки.

Статины. В 1970-х японский биохимик Акира Эндо искал среди плесеней вещества, подавляющие синтез холестерина, и нашёл — у Penicillium. Сегодня препараты этого класса принимают десятки миллионов людей.

Циклоспорин. Выделен из почвенного гриба Tolypocladium inflatum; именно он сделал возможной современную трансплантологию — до него пересаженные органы отторгались с унылой регулярностью.

Добавьте сюда хлеб, сыр, вино, пиво, соевый соус и антибиотики следующих поколений. Счёт в пользу грибов, если кто-то ведёт счёт.

Вторые наши соседи — бактерии

Бактериальное разнообразие в доме почти вдвое богаче грибного. И придётся расстаться с приятной мыслью, будто оно заносится откуда-то извне.

В 2015 году группа Джеймса Медоу посадила добровольцев поодиночке в чистую камеру и стала анализировать воздух вокруг них. Человек постоянно производит личное микробное облако — миллионы клеток в час, слетающих с кожи, волос и одежды. Облако это индивидуально: большинство участников удавалось опознать в течение четырёх часов просто по составу бактерий в воздухе вокруг них.

(Meadow et al., «Humans differ in their personal microbial cloud», PeerJ, 2015.)

В 2016 году Рон Сендер с коллегами из Института Вейцмана пересчитали количество бактериальных клеток в человеческом теле: примерно 30 триллионов человеческих против примерно 38 триллионов бактериальных. Соотношение около 1:1 — вместо десятикратного перевеса, который кочевал по научно-популярным текстам сорок лет.

(Sender, Fuchs, Milo, PLoS Biology, 2016.)

Ещё одно исследование — про губку для посуды. В бывших в употреблении губках обнаружили локальные плотности до 5,4 × 10¹⁰ клеток на кубический сантиметр: порядок, сопоставимый с содержимым кишечника. Затем сравнили губки, которые хозяева регулярно «обеззараживали» — кипятили, грели в микроволновке, — с теми, которые просто использовали. В продезинфицированных доля устойчивых видов бактерий оказалась достоверно выше: Chryseobacterium hominis и Moraxella osloensis. Авторы прямо ставят под сомнение осмысленность такой санации в долгосрочной перспективе.

(Cardinale et al., Scientific Reports, 2017.)

Патогенные бактерии среди всего этого разнообразия составляют доли процента от списка. Остальные заняты вещами в диапазоне от безразличных до совершенно необходимых человеку.

Бактерия, которую мы вырастили сами

В июле 1976 года в Филадельфии, на съезде организации ветеранов «Американский легион», внезапно заболели больше ста восьмидесяти человек. Двадцать девять умерли. Причину искали полгода и нашли: неизвестную прежде бактерию, размножившуюся в системе охлаждения отеля и вышедшую наружу с водяным туманом.

Легионелла — заурядный обитатель пресных вод, живший в озёрах и ручьях задолго до появления отелей. В природе она паразитирует внутри амёб, одноклеточных, которые пасутся в биоплёнках. Специалист по проникновению в клетку и размножению внутри неё — а человеческие лёгочные макрофаги оказались достаточно похожими на амёбу, чтобы приём сработал. Отсюда и мишень: лёгкие.

Ей нужна тёплая пресная вода, примерно от 20 до 45 градусов, желательно застойная, желательно с биоплёнкой на стенках. Мы создали ровно эти условия, каких в природе почти не встречается: километры тёплой воды, постоянная температура круглый год, обильная поверхность для биоплёнки — и полное отсутствие конкурентов, потому что воду мы предварительно обеззаразили.

Хлорирование она переживает лучше многих: пережидает обработку внутри амёб и в толще биоплёнки. Гибнет при температуре выше шестидесяти градусов.

Заразиться можно только вдохнув водяной аэрозоль — не выпив воду и не от другого человека; в списке источников стоят градирни, джакузи, фонтаны и душевые лейки, а не стакан из-под крана.

Болезнь легионеров — прямое следствие водопроводной и климатической инженерии XX века. Бактерия, разумеется, существовала и раньше: после филадельфийской вспышки подняли замороженные сыворотки прошлых лет и ретроспективно опознали более ранние случаи, включая вспышку 1968 года в Понтиаке. Но опознали её только в 1976-м — до этого она была одной из безымянных пневмоний неясного происхождения.

Куда всё это движется

Двадцать лет назад рамка была простой: микроб — противник, задача — уничтожить, идеал — стерильность. Логика операционной, распространённая на кухню, ванную и детскую.

Сейчас направление сменилось. Микробное сообщество рассматривается как среда, и задача — управлять её составом, где идеалом считается устойчивое разнообразие, в котором ничто не разрастается до доминирования. Появилось даже отдельное направление — микробиом застроенной среды, изучающее, как планировка, вентиляция и материалы формируют то, чем мы дышим дома.