Влияние экологии почвы на микробиом человека

Садоводы умеют оценивать свои почвы по химическим и физическим параметрам, знают, глинистые они или песчаные, много ли в них органики, гумуса, каково содержание азота и фосфора. А вот представить биологическую составляющую плодородия своих почв садоводу очень трудно, плохо учат этому даже студентов в сельскохозяйственных вузах и мало рассказывают в книгах по земледелию.

Итак, попытаемся разобраться в этой невидимой биологической составляющей. Раньше почвенные микроорганизмы ученые изучали с помощью микроскопов и размножали в чашках Петри. Последние пару десятков лет появилась новая наука – молекулярная генетика. И оказалось, что с помощью генетического анализа можно обнаружить в почве на два порядка больше микроорганизмов, чем предполагали раньше.

Ученые, основываясь на методах молекулярной генетики, пришли к единому мнению, что в одном грамме хорошей почвы, хорошего компоста или вермикомпоста может содержаться 1 млрд бактерий и 1 млн грибов, не считая другие группы микроорганизмов.

Современным биологам стало понятно, что экологические взаимодействия между этими группами организмов очень сложны и многообразны. Они осознали проблему, что подавляющее большинство из них (по некоторым оценкам, это не менее 99,9 %) не могут быть выделены, выращены и идентифицированы при их культивировании даже с помощью современных лабораторных методов.

В западной литературе уже не пишут просто о бактериях, а пишут всегда о бактериях и археях (археи не могут быть идентифицированы при их культивировании, они не имеют ядра, имеют свою независимую эволюцию и характеризуются многими особенностями биохимии, отличающими их от других форм жизни).

Другими словами, мы знаем, что в почве живут и взаимодействуют между собой миллиарды живых существ, но мы только начинаем понимать, что всего лишь 0,1 % из этих миллиардов микроорганизмов действительно что-то делают в почвенной экосистеме.

Наука экология нам подсказывает, что чем больше индивидуальных цепочек «хищник – жертва» содержится в почве, тем сильнее они будут подавлять фитопатогены и защищать наши растения, это показывает практика.

Ученые знают также, что в экологии существует важное понятие о том, что целое больше, чем сумма его частей.

О роли бактерий и грибов для жизни почвы написано много. О функции дождевых червей знает каждый садовод. Но если спросить, кто играет «роль волка в лесу», является главным хищником в почве, ответят не все. Оказывается – это простейшие и другие мелкие почвенные хищники. Именно они определяют главный экологический тезис, что целое – всегда больше суммы частей.

Миллиарды бактерий, миллионы грибов, которые разрушают почвенный опад, контролируют гораздо меньшее число мелких (микро), средних (мезо) и больших (макро) животных-хищников.

Их размеры варьируются в диапазоне от нескольких микрометров до более метра. Список включает в себя: простейших (жгутиковые, амебы, инфузории), нематод, клещей, коллембол, моллюсков, мелких червей – энхитрей, дождевых червей, многоножек, сороконожек, изопод, муравьев, термитов, жуков, личинок двукрылых и пауков.

А вот когда в эту живую почву с миллиардами живых существ проникает живой корень со своими выделениями – система усложняется многократно.

Приведу лишь один пример, который стал понятен мне совсем недавно. Концентрация азота в клетках простейших (и круглых червей) ниже, чем в бактериях, которых они поедают (соотношение углерода к азоту в клетках простейших составляет 10:1 и более, а у бактерий – от 3:1 до 10:1). Бактерии, потребляемые простейшими, содержат слишком много азота в соотношении с количеством углерода, необходимого простейшим. Поэтому простейшие высвобождают излишки азота в виде иона аммония (NH 4+). И человек, и корова выделяют мочу, пахнущую аммиаком, и это лучшая азотистая подкормка для растений.

Эта концентрация бактерий и хищников с их выделениями происходит в слоях у корневой системы растения. Бактерии и другие организмы быстро перехватывают и поглощают большую часть аммиака, но часть потребляется и растением.

Таким образом, в реальной живой почве корни не берут азот непосредственно «из трупов погибающих бактерий», а получают через выделения простейших. Задача корня сводится лишь к регулированию бактерий и простейших своими выделениями.

Еще одна роль, которую играют простейшие, – регулирование популяций бактерий. Когда представители этого класса потребляют бактерии, они стимулируют рост их популяции (следовательно, и темпы разложения и агрегации почвы). Этот процесс можно сравнить с обрезкой дерева: если обрезать немного – это улучшает рост, переусердствовать – снижает.

Простейшие к тому же – важнейшее звено в системе почвенных пищевых цепочек. Они помогают снизить заболеваемость растений, поскольку конкурируют с патогенами или питаются ими. Все это налаживалось и регулировалось миллиарды лет совместной эволюции растений и почвенных животных.

Я по профессии врач. Поэтому, интересуясь жизнью микроорганизмов почвы, невольно провожу параллели с микроорганизмами в кишечнике человека. Чтобы увлечь читателей этой интереснейшей темой, приведу небольшую выдержку из научного журнала.

«В пищеварительном тракте человека углеводы расщепляются группой ферментов под общим названием гликозидазы, которая насчитывает более 260 веществ. Эти ферменты не производятся клетками нашего организма, а вырабатываются микрофлорой кишечника, в том числе бактериями рода Bacteroides.

Каждый из таких ферментов расщепляет определенный вид углеводов, поступающих в организм с растительной пищей.

Гликозидазы, участвующие в переваривании морских красных водорослей, были выделены у бактерий Zobelliagalactanivorans, которые обитают на поверхности этих растений. Французские специалисты провели сравнительный анализ генома указанных бактерий, а также представителей микрофлоры кишечника.

В ходе анализа гены ферментов для переваривания водорослей были обнаружены у бактерий Bacteroides plebeius, населяющих пищеварительный тракт жителей Японии, тогда как у аналогичных бактерий, живущих в кишечнике североамериканцев, эти ферменты отсутствовали.

По мнению исследователей, представители микрофлоры кишечника японцев получили эти гены в результате обмена наследственной информацией с бактериями, обитающими на водорослях, которые используются в приготовлении многих блюд японской кухни, в том числе различных видов суши. Когда именно произошел обмен генами между бактериями, исследователи не уточняют…»

Поэтому многие годы я выращиваю на своей земле не только стандартный набор из десятка культур, а стараюсь вырастить сотни сортов и видов зелени, плодов, ягод, корнеплодов и других вкусностей.

Потребляя растения с более разнообразным микробиомом, я формирую и свой микробиом. Адаптирую свою кишечную флору к своему образу жизни и образу питания. Даю возможность обмениваться с помощью горизонтального переноса генами этим двум микробиомам. Делаю свой организм более богатым генами, обслуживающими мой метаболизм. Это лучшая профилактика различных заболеваний.