Текст книги "Не один дома. Естественная история нашего жилища от бактерий до многоножек, тараканов и пауков"

Глава 3
Вглядываясь во тьму

Мы перестали искать чудовищ под своей кроватью, когда осознали, что они прячутся внутри нас.

Чарльз Дарвин

Мой собственный путь к изучению форм жизни в домах начался во влажном тропическом лесу. В бытность мою студентом я провел часть второго года обучения в Коста-Рике, на биологической станции Ла Сельва. Я работал вместе с Сэм Мессье, аспиранткой из Колорадского университета в Боулдере, изучавшей один вид древесных термитов, называемый Nasutitermes corniger. Рабочие термиты питаются отмершей древесиной и листьями лесных деревьев. В такой еде полно углерода, но мало азота. Чтобы компенсировать недостаток этого элемента в пище, в кишечнике термитов имеются особые бактерии, способные поглощать азот из воздуха. Колонии этих рабочих термитов с их королевами, королем и потомством находятся под охраной термитов-солдат, головы которых вытянуты наподобие пушечных стволов, через которые они выпрыскивают ядовитую жидкость на своих врагов – муравьедов и муравьев. Эти «пушки» настолько длинны, что термиты-солдаты не могут есть самостоятельно и полностью зависят от питательных веществ, которые получают от рабочих термитов или от бактерий из воздуха. В некоторых термитниках этого вида можно обнаружить большое число этих беспомощных солдат; в других колониях их очень мало. Сэм хотела проверить гипотезу о том, что при повторяющихся набегах муравьедов число особей-солдат увеличивается. Сделать это было довольно легко: просто имитировать нападение муравьеда на одни термитники, не трогая другие. Это и было моей задачей. Вооружившись мачете, я день за днем ходил от одного термитника к другому.

Для мальчишки, каким я втайне оставался в свои 20 лет, такая работа – предел мечтаний. Я бродил по лесу, то и дело пуская в ход мачете. Для молодого ученого – лучше не придумаешь. За работой я вел с Сэм разговоры о науке, пока она не уставала. За ланчем и ужином досаждал своими расспросами другим ученым. Когда вокруг не оставалось никого, кто мог бы отвечать мне, отправлялся на прогулку. Ночами я бродил по лесным тропинкам с фонариком и налобной лампой (еще один фонарь был в резерве). Ночной лес был полон звуков и запахов жизни, но видеть я мог лишь то, на что падал свет моих ламп[37]37
  Не раз бывало, что я забредал так далеко и надолго, что во всех трех моих источниках света садились батарейки. Мне приходилось идти назад при свете луны, через кишащий ядовитыми змеями лес. Это было не очень разумно.


[Закрыть]. Казалось, что свет, выхватывая из тьмы животных, сам создавал их. Я учился различать блеск глаз змей, лягушек и млекопитающих, опознавать спящих птиц по их силуэтам. Учился терпеливо присматриваться к листве и стволам деревьев, где таились гигантские пауки, катидиды[38]38
  Катидиды – крупные кузнечики семейства Tettigoniidae. Некоторые тропические виды этой группы хорошо известны способностью к мимикрии: например, они могут быть внешне очень похожи на листья деревьев. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] и насекомые, мимикрирующие под птичий помет. Порой мне удавалось уломать одного немецкого зоолога, чтобы он позволил сопровождать его на ночную охоту за летучими мышами с помощью сети. У меня не было прививки от бешенства, но его это ничуть не беспокоило. Меня – в мои 20 лет – тоже. Он учил меня различать рукокрылых. Так я познакомился с нектароядными, насекомоядными и плодоядными их видами. Попадался мне и питающийся птицами большой листонос (Vampyrum spectrum), такой огромный, что мог проделать дыру в ловчей сети. Мои наблюдения, хотя и разрозненные, позволили мне начать строить некоторые гипотезы. Мне нравилось думать, что мы еще не узнали большую часть того, что нам предстоит. Мне нравилось, что открытия поджидают нас чуть ли не под каждым бревном или листом, стоит лишь запастись терпением.

К концу моего пребывания в Коста-Рике Сэм доказала с моей помощью, что в колониях термитов, чаще подвергавшихся атакам мачете, действительно появлялось больше особей-солдат[39]39
  S. H. Messier, "Ecology and Division of Labor in Nasutitermes corniger: The Effect of Environmental Variation on Caste Ratios" (PhD diss., University of Colorado, 1996).


[Закрыть]. Исследование закончилось, но полученный опыт сильно повлиял на меня. В следующие десять лет я побывал в Боливии, Эквадоре, Перу, Австралии, Сингапуре, Таиланде, Гане и в других странах, исходил тропические леса вдоль и поперек, словно пытаясь выткать единое большое полотно. Хотя я всегда возвращался в умеренный пояс – в Мичиган, Коннектикут или Теннесси, но раз за разом кто-нибудь предлагал отличную возможность: бесплатный авиаперелет, важное задание, полный пансион – и я внезапно опять оказывался в джунглях. Со временем такую же радость открытия, что и в дождевом тропическом лесу, я стал испытывать в самых разных местах, будь то пустыни, леса умеренного пояса и даже городские дворы. Интерес к последним возник с приходом в мою лабораторию нового студента по имени Бенуа Генар. Бенуа очарован муравьями. Приехав в Роли (столицу штата Северная Каролина), он без устали гонялся за ними по окрестным лесам. Это закончилось тем, что Бенуа отыскал такой вид, который ни он, ни я не смогли определить. Оказалось, что это чужеродный вид – азиатский муравей-игла, или Brachyponera chinensis[40]40
  B. Guénard and R. R. Dunn, «A New (Old), Invasive Ant in the Hardwood Forests of Eastern North America and Its Potentially Widespread Impacts,» PLoS One 5, no. 7 (2010): e11614.


[Закрыть]. Он расплодился в Роли, но умудрялся оставаться никем не замеченным. Исследуя этот вид, Бенуа обнаружил у него поведение, никогда прежде не наблюдавшееся у насекомых. Например, когда рабочий муравей-фуражир находит пищу, он не прокладывает к ней пахучую феромонную дорожку, как это делают другие виды. Нет, он возвращается в муравейник, хватает в охапку другого фуражира и, притащив его прямо к своей находке, бросает оземь: «Здесь еда!»[41]41
  B. Guénard and J. Silverman, «Tandem Carrying, a New Foraging Strategy in Ants: Description, Function, and Adaptive Significance Relative to Other Described Foraging Strategies,» Naturwissenschaften 98, no. 8 (2011): 651–659.


[Закрыть] Чтобы изучить повадки этого муравья на его родине, Бенуа отправился в Японию. Там он обнаружил совершенно новый вид муравьев, родственный Brachyponera chinensis и вполне обычный на большей части юга Японии даже в городах и их окрестностях[42]42
  T. Yashiro, K. Matsuura, B. Guénard, M. Terayama, and R. R. Dunn, "On the Evolution of the Species Complex Pachycondyla chinensis (Hymenoptera: Formicidae: Ponerinae), Including the Origin of Its Invasive Form and Description of a New Species," Zootaxa 2685, no. 1 (2010): 39–50.


[Закрыть], но до сих пор не описанный. И это было только начало…

Примерно в то же время в нашу лабораторию в Роли пришла новая студентка, Кэтрин Дрисколл, которая хотела изучать тигров. Но ни я, ни Бенуа такими исследованиями не занимаемся. Вместо этого я предложил Кэтрин взяться за поиски и изучение «тигрового муравья», Discothyrea testacea. Правда, мы ей не сказали, что сами только что придумали название «тигровый муравей» для этого вида и что никто и никогда еще не находил его муравейник. Кэтрин отправилась на поиски. Я рассчитывал, что неудача ее разочарует, и она переключится на какой-нибудь другой объект. Ничуть не бывало! Кэтрин отыскала «тигровых муравьев», более того, она нашла их не где-нибудь, а в почве прямо возле здания, где расположены моя лаборатория и мой кабинет. В свои 18 она стала первым человеком, сумевшим увидеть живьем «царицу», или матку, Discothyrea testacea[43]43
  Единственная статья об этом виде муравьев была опубликована в 1954 г.: M. R. Smith and M. W. Wing, "Redescription of Discothyrea testacea Roger, a Little-Known North American Ant, with Notes on the Genus (Hymenoptera: Formicidae)," Journal of the New York Entomological Society 62, no. 2 (1954): 105–112. Что касается Кэтрин, я не был уверен в ее склонностях, вот и решил проверить. Сейчас она работает смотрителем зоопарка в Эль-Пасо. Ее интерес к большим кошкам оказался сильнее, чем моя способность увлечь ее другим делом.


[Закрыть]. Вскорости мы начали даже привлекать совсем юных учеников к нашим поискам муравьев в городских дворах, и не только в Роли[44]44
  Этот проект начала в качестве руководителя Андреа Лаки, которая сейчас работает доцентом в университете Флориды. См.: A. Lucky, A. M. Savage, L. M. Nichols, C. Castracani, L. Shell, D. A. Grasso, A. Mori, and R. R. Dunn, «Ecologists, Educators, and Writers Collaborate with the Public to Assess Backyard Diversity in the School of Ants Project,» Ecosphere 5, no. 7 (2014): 1–23.


[Закрыть]. Мы разработали особый приборчик для детей, чтобы и они могли собирать муравьев около своих домов. Вскоре открытия посыпались одно за другим. Один восьмилетний натуралист отыскал азиатского муравья-иглу в Висконсине. Другой его сверстник – в штате Вашингтон. Никто и не подозревал, что этот вид успел распространиться за пределы юго-востока Соединенных Штатов.

Такая работа с привлечением детей к исследованию окрестных муравьев стала предвестником перемен в нашей лаборатории. Мы стали чаще обращаться за помощью к широкой публике. Поначалу это были десятки, потом сотни, а вскоре уже тысячи людей, готовых делать открытия там, где они живут. Вслед за этими открытиями – открытиями, сделанными в сотрудничестве с непрофессионалами, – мы постепенно перешли к изучению домашних обитателей. Поиски новых видов и неизвестных форм поведения вместе с нашими помощниками были тем более увлекательны, что они непосредственно касались повседневной жизни каждого. Мы как бы напоминали людям, что окружающий их мир хранит еще немало тайн. Я хотел верить, что мы дарим им такие же волнующие ощущения как те, что я, 20-летний, испытывал в джунглях Коста-Рики. О, если бы я знал тогда, как много нового можно обнаружить и в моем родном Мичигане! И вот мы подумали, что для наших добровольных помощников было бы еще интереснее совершать такие же открытия там, где они проводят большую часть своего времени, – в «джунглях» собственных жилищ.

Поскольку большинство исследований внутри домов было посвящено вредителям и патогенам, напрашивалась мысль, что другие виды просто остаются незамеченными. В те годы некоторые ученые время от времени изучали интересные, но не вредоносные для человека виды, встречающиеся в домах (вспомним поиски бактерий Thermus scotoductus в бойлерах). Но это были единичные, разрозненные исследования, а не крупные многолетние проекты. Ни на одной полевой биологической станции сотрудники не занимались целенаправленными поисками «домашних» видов. И тогда я собрал команду, чтобы изучать дома, – команду, которая, постоянно увеличиваясь, работает и сегодня и включает ученых со всего света, а также непрофессионалов – взрослых и детей, иногда целые семьи. Все вместе мы будем стремиться испытать то, что испытывал Левенгук, опьяненный восторгом первооткрывателя. Мы были уже практически готовы, оставалось только выбрать, с чего начать и как наблюдать. Решено было начать с бактерий. Еще во времена совместной работы с Сэм Мессье я заинтересовался бактериями, живущими в термитниках. Но ведь наш дом тоже можно представить себе в виде огромного термитника! Вполне вероятно, что среди невидимого невооруженным глазом мира, мира бактерий и прочих микробов, нас и ожидают самые крупные открытия. Но для такой работы нам уже было недостаточно простого микроскопа с одним окуляром. Пришли новые времена. И тут нам подвернулся Ной Фирер, микробиолог из Колорадского университета в Боулдере, работавший как раз на той кафедре, где училась в аспирантуре Сэм Мессье. Именно Ной дал нам инструмент, с которым мы могли начать поиски. Он мог идентифицировать виды микробов, живущих в комнатной пыли, с помощью их ДНК. Секвенируя гены бактерий, он мог обнаруживать невидимые формы жизни в среде, в которой мы дышим и движемся[45]45
  Задолго до того, как мы начали рассматривать возможность изучения микробов, живущих в человеческих пупках или домах, мы вместе с Ноем участвовали в проекте по изучению амброзиевых листоедов, которым руководил Иржи Хулкр. Он наблюдал, как жуки переносят с места на место бактерии и грибы и «высаживают» их на корм для своих личинок. Именно этот проект положил начало моему сотрудничеству с Ноем. См.: J. Hulcr, N. R. Rountree, S. E. Diamond, L. L. Stelinski, N. Fierer, and R. R. Dunn, «Mycangia of Ambrosia Beetles Host Communities of Bacteria,» Microbial Ecology 64, no. 3 (2012): 784–793.


[Закрыть].

По своей научной специальности и интересам Ной – почвенный микробиолог. Он буквально околдован почвами (они для него такое же чудо, как для меня – джунгли) – настолько, что до остального ему и дела нет. Но, к счастью, его не меньше интересуют (или, может, развлекают) формы жизни, обитающие и в других местах, – лишь бы они были не крупнее грибной споры. Заведите с Ноем разговор о муравьях или ящерицах, и взгляд его сразу потухнет. Но как исследователь мельчайших организмов, где бы они ни жили, Ной по-своему гениален. Он, как и Левенгук, мастерски находит новые способы употребления уже известных вещей. Про Левенгука часто говорят, что он изобрел микроскоп. Это неверно, как неверно и то, что у него были какие-то особенные микроскопы. На самом деле, если что-то и было в его микроскопах особенное, так это сам Левенгук. Так и в случае с исследованиями Ноя. Дело было не в оборудовании для идентификации микробов в пробах, а в том, как Ной использовал приборы, для того чтобы увидеть то, чего не замечали другие. Ной определял, какие виды присутствуют в пробах домашней пыли, путем секвенирования ДНК, представленной в этих пробах. Он и сотрудники его лаборатории экстрагировали ДНК из каждой пробы, затем, используя полимеразу от Thermus aquaticus (или другого термофильного вида микробов), получали множество ее копий, а потом расшифровывали нуклеотидные последовательности определенных генов, имеющихся у всех видов микробов в исследуемом образце. Таким образом он мог идентифицировать не только культивируемые виды, но и те, которые никто не умел выращивать в лаборатории. Итак, с помощью Ноя и наших добровольных помощников мы получили возможность регистрировать всех обитателей наших домов, живых или мертвых, покоящихся или активно размножающихся.

По нашему плану, жители 40 домов в городе Роли, Северная Каролина, где я жил тогда и живу до сих пор, должны были с помощью ватных палочек взять по десять проб домашней пыли из разных помещений. В то время мы еще так мало знали о доме как среде обитания, что Роли подходил для такого исследования не лучше, но и не хуже, чем любой другой город. Мы решили обследовать холодильники, но не пищу, которая в них хранится, а то, что вырастает на ее поверхности. Мы предполагали собирать пыль с оконных рам, как с внутренней, так и с внешней стороны. Не были забыты подушки и дверные ручки, туалеты и кухонные столы. Участникам проекта предлагалось брать пробы со всех этих мест.

Каждому из участников[46]46
  Первыми участниками исследования были в основном наши знакомые, но по мере расширения проекта круг вовлеченных в него людей становился все шире, шире и шире.


[Закрыть] были отправлены ватные палочки для взятия проб. Пыль, собранная ими с помощью ватных палочек, содержала то, что Ханна Холмс назвала «фрагментами дезинтегрированного мира»: кусочки краски, одежды, волокна диванной обивки, собачью шерсть, обломки улиточьих раковин и панцирей креветок, пепел от марихуаны, отшелушившуюся кожу. А кроме того, там были бактерии – живые и мертвые[47]47
  H. Holmes, The Secret Life of Dust: From the Cosmos to the Kitchen Counter, the Big Consequences of Small Things (Hoboken, NJ: Wiley, 2001).


[Закрыть]. Затем ватные палочки помещали в герметично закрытые пробирки и отсылали в лабораторию Ноя, где во всех образцах пыли предстояло определить каждый бактериальный вид (или почти каждый). Для нас эта лаборатория была подобна лучу света, проникающему в тайную жизнь комнатной пыли.

Илл. 3.1. Джессика Хенли работает с пробами ДНК перед их помещением в центрифугу. Центрифугирование – один из этапов подготовки ДНК, выделенной из проб, для секвенирования. (Фото Лорен М. Николс.)

Я УЖ НЕ ЗНАЮ, какие надежды питал сам Ной, приступая к этой работе, но могу точно сообщить, что было известно по данному вопросу в научной литературе, накопившейся со времен Левенгука, в 1600-е. Начиная с 1940-х гг. стало известно, что в домах повсеместно обнаруживаются виды бактерий, связанные с человеческим телом. Они особенно обильны в тех помещениях, где люди проводят много времени, и в первую очередь на поверхностях, соприкасающихся с обнаженной человеческой кожей, будь то сиденье унитаза, наволочка или пульт дистанционного управления. Сначала подобные исследования были нацелены на поиск и уничтожение небезопасных микробов, например фекальных бактерий на цветной капусте или возбудителей кожных заболеваний на постельном белье. Остальные виды, не вызывающие опасений, не привлекали особого внимания. Уже позднее, в 1970-е гг., были обнаружены и другие микроорганизмы, такие как Thermus в бойлерах и странные бактерии, населяющие канализационные стоки. Все эти данные наводили на мысль, что, исследуя человеческие дома, можно найти много других форм жизни. И мы находили.

Всего в обследованных 40 домах мы обнаружили около 8000 разных видов бактерий, что примерно соответствует числу видов птиц и млекопитающих, обитающих в Америке. Среди них были не только хорошо известные микробы, связанные с человеческим телом, но и многие другие виды, порой весьма необычные. Выражаясь метафорически, мы «раздвинули листву» над 40 домами и обнаружили таящийся под ней мир «дикой природы». Многие из найденных микробов были неизвестны науке, они принадлежали к ранее не описанным видам и даже родам бактерий. Это приводило меня в восторг, я как будто снова вернулся в джунгли, но теперь это были «джунгли» нашей обыденной жизни.

Мы решили расширить число участников и охватить большее число домов. Понадобилось некоторое время, чтобы убедить Фонд Слоуна, который как раз в это время начал амбициозный проект по финансированию исследований форм жизни в домашней среде, выделить нам средства на расширенные исследования. Мы также привлекли к работе 1000 новых участников по всем Соединенным Штатам, каждый из которых взял по четыре пробы в разных местах своего жилища[48]48
  Это означало, что Джессике Хенли, лаборантке Ноя, пришлось в скором времени обрезать 4000 ватных палочек и поместить их кончики в 4000 пробирок. Извини, Джессика. Спасибо тебе.


[Закрыть].

Мы определили видовой состав микроорганизмов в этой 1000 домов. Можно было ожидать, что во второй выборке окажутся виды, сходные с теми, что нашлись в Роли. До известной степени так оно и оказалось. Многие из микробов, зарегистрированных в Роли, обнаружились во Флориде и даже на Аляске. Однако в каждом доме и в каждом регионе мы встречали такие виды, которых не было в Роли. В итоге было зарегистрировано около 80 000 видов бактерий и архей – в десять раз больше, чем на первом этапе исследования. В это число вошли представители почти всех древнейших «ветвей» на древе жизни. Виды бактерий и архей группируются в роды, роды – в семейства, семейства объединяются в порядки, а те, в свою очередь, образуют классы. Наконец, классы группируются в типы. Некоторые типы, хотя они очень древние, встречаются крайне редко. Тем не менее в домах мы обнаружили почти все типы бактерий и архей, населяющих нашу планету. В постельном белье и в холодильниках мы находили представителей типов, о которых какие-нибудь десять лет назад никто не знал. Именно тогда мы почувствовали всю грандиозность жизни на Земле и ее истории. Для того чтобы полностью разобраться с многообразием живых существ в наших домах, нам придется изучить естественную историю десятков тысяч видов. (Мы еще далеки от этого, тут не хватит и нескольких десятилетий!) Но даже сейчас можно было попытаться очертить какие-то общие закономерности, найти способ классифицировать огромное разнообразие жизни, чтобы сделать его чуть более доступным для понимания.

Некоторые из обнаруженных нами микробов относились к видам, тесно связанным с организмом человека и потому ранее привлекавшим определенное внимание. Но большинство из найденных видов не были патогенными. Это микробы-детритофаги, живущие за счет не очень привлекательных продуктов нашей жизнедеятельности. Куда бы мы ни шли, вокруг нас витает живое облако. Когда мы ходим по дому, с поверхности нашей кожи постоянно отслаиваются чешуйки (этот процесс именуется десквамацией). За день с тела каждого из нас отшелушивается примерно 50 млн кожных чешуек, каждая из которых плавает в воздухе и несет с собой тысячи бактерий, живущих и питающихся на ней. Мы создаем вокруг себя постоянный «снегопад» из таких микробов, спускающихся на кожных чешуйках, как на парашютах. Бактерии выделяются также с фекалиями и с жидкостями нашего тела (слюной и пр.), которые мы оставляем то здесь, то там. В результате в разных местах нашего жилища можно обнаружить следы нашего присутствия. В каждом исследованном доме, на каждой поверхности, соприкасающейся с человеческим телом, мы неизменно находили микробные свидетельства того, что это место населено людьми[49]49
  В некоторых местах наших домов можно найти живые свидетельства присутствия наших тел. Рассмотрим исследование, выполненное Мэттом Коллоффом, экологом и специалистом по биологии клещей, работавшим в свое время в Университете Глазго. Он решил в течение нескольких ночей проводить изучение собственной постели и брать в ней пробы. Он установил устройства, отслеживающие температуру и влажность в девяти участках постели в то время, пока он спал. Как сообщает Коллофф, его постель состояла из 15-летней двуспальной кровати и матраса такого же возраста. Пока ученый дремал, приборы ежечасно фиксировали состояние его матраса. Он ожидал найти больше всего клещей в более теплых и влажных местах, но это предположение не оправдалось. Коллофф обнаружил, что численность клещей была самой высокой в те часы, когда он находился в постели, независимо от температуры и влажности. Всего он обнаружил 18 видов клещей, включая пылевых клещей, а также хищных клещей, которые на них охотились. Все они проживали под тем местом кровати, на котором он спал, подъедая отшелушивающиеся кусочки его тела. Надо полагать, что и микробы концентрируются в тех местах, где мы проводим больше времени. Коллофф объясняет высокое разнообразие клещей в своей постели возрастом матраса. См.: M. J. Colloff, «Mite Ecology and Microclimate in My Bed,» in Mite Allergy: A Worldwide Problem, ed. A. De Weck and A. Todt (Brussels: UCB Institute of Allergy, 1988), 51–54.


[Закрыть].

То, что человек оставляет за собой микробный след, в принципе неудивительно. Это неизбежно и в общем безвредно, особенно в условиях, где используются современные средства гигиены и есть доступ к «чистой» питьевой воде (позднее мы вернемся к вопросу, что это значит). Подавляющее большинство микробов, остающихся на кресле после того, как в нем посидели вы или кто-нибудь еще, даже приносят определенную пользу. Перед тем как погибнуть, они съедают всевозможные частички, осыпавшиеся с вашего тела. Это бактерии кишечника, помогающие нам усваивать пищу и производящие необходимые для нас витамины. Это кожные бактерии, произрастающие во всех уголках нашего тела и помогающие бороться с патогенными микроорганизмами. Это бактерии в наших подмышках, помогающие сражаться с оседающими на коже патогенами. Изучению нашего микробного следа посвящены сотни научных исследований. О них пишут в новостях. Человеческие бактерии обнаруживаются на сотовых телефонах, поручнях вагонов метро и дверных ручках. Они сопровождают человека повсюду, и их численность прямо пропорциональна плотности человеческой популяции. Они будут с нами всегда, и это прекрасно.

Кроме видов, связанных с частичками, опадающими с наших тел, мы обнаружили виды, живущие на разлагающейся пище, – гнилостные бактерии. Неудивительно, что мы находили их в холодильниках и на разделочных столах, но далеко не только там. Например, одна из проб, взятая из телевизионного приемника, почти целиком состояла из бактерий, ассоциированных с пищей. Зачастую мы просто не могли найти объяснение, почему такое происходит. Наука полна загадок[50]50
  Позже мы столкнулись с чем-то подобным при изучении микробиальной жизни человеческих пупков. В пупке одного из участников проекта, довольно известного журналиста, оказались почти исключительно бактерии, ассоциированные с пищевыми продуктами. Мы не смогли определить причину этого. Некоторые из природных загадок вообще не поддаются научному объяснению.


[Закрыть]. Конечно, если бы мы обнаружили, что в человеческом жилье встречаются только гнилостные бактерии и микробы, питающиеся опавшим с нас детритом, такая находка с научной точки зрения была бы крайне банальной, подобно «открытию», что влажный тропический лес в Коста-Рике состоит из деревьев. Но дело не сводилось к микробам на нашем теле и испорченной пище.

При более детальном анализе мы нашли другие разновидности микробов, экстремофильные виды бактерий и архей, подобные тем, которые были предметом поисков Брока, – виды, предпочитающие самые экстремальные условия и процветающие в них. Для такого микроскопического существа, как бактерия или архей, наш дом предоставляет самое невероятное сочетание крайностей, большинство из которых непреднамеренно созданы самими людьми. В наших холодильниках и морозильниках температура ниже, чем в самой холодной тундре. Мы пользуемся бытовыми печами, в которых жарче, чем в самой жаркой пустыне, и бойлерами, напоминающими горячие источники. К тому же в домах можно найти как предельно кислые среды (например, в некоторых продуктах, таких как хлебная закваска), так и предельно щелочные (как в зубных пастах, отбеливателях и различных чистящих средствах). В таких контрастных уголках человеческого жилища мы обнаруживали виды, которые, как считалось ранее, живут только в океанских глубинах, на ледниках или в отдаленных соляных пустынях. Дозаторы мыла в посудомоечных машинах оказались совершенно особой экосистемой, состоящей из микробов, способных жить в очень жарких, в очень сухих и в очень влажных условиях[51]51
  P. Zalar, M. Novak, G. S. De Hoog, and N. Gunde-Cimerman, «Dishwashers – a Man-Made Ecological Niche Accommodating Human Opportunistic Fungal Pathogens,» Fungal Biology 115, no. 10 (2011): 997–1007.


[Закрыть]. В бытовых печах обнаружены виды, выдерживающие экстремально высокие температуры. А недавно выяснилось, что один вид архей выживает в автоклавах – сверхгорячих устройствах, используемых в лабораториях и больницах для стерилизации оборудования[52]52
  Штамм 121, как первоначально назвали этот вид, был впервые найден поблизости от глубоководного горячего источника в океане, в котором температура воды достигала 130 ºC. Он способен существовать при таких условиях, которые раньше считались совершенно непригодными для жизни. В автоклавах, как и в бытовых скороварках, создается высокое давление, так что температура в них может достигать 121 ºC (250 градусов по Фаренгейту), при этом уничтожается все живое, а главное – бактерии, способные загрязнить лабораторное оборудование. Штамм 121 может существовать в автоклавах при таких условиях сутки и даже дольше. Большинство циклов стерилизации в автоклавах продолжаются всего один – два часа. См.: K. Kashefi and D. R. Lovley, «Extending the Upper Temperature Limit for Life,» Science 301, no. 5635 (2003): 934–934.


[Закрыть]. Когда-то давно Левенгук показал, что перец может содержать необычные формы жизни. Мы обнаружили, что это характерно и для соли. Только что купленная в магазине соль содержит виды бактерий, типичные для пустынных солончаков и тех мест, что когда-то были океанским дном. В стоках из раковин мы нашли совершенно уникальное сообщество видов, куда входят не только бактерии, но и крошечные мушки, личинки которых питаются этими бактериями. (Вы часто видите их, при этом, вероятно, не понимая, что это. Их крылья имеют сердцевидную форму, и на каждом – кружевной узор.) Душевые шланги и лейки, которые периодически то увлажняются, то обсыхают, покрыты пленкой из необычных микробов, обычно встречающихся в болотах. Такие новые экосистемы часто физически очень малы, а экологические ниши входящих в них видов довольно узки. Эти микробы зачастую нуждаются в очень специфических условиях. В результате их трудно заметить, что характерно для видов естественной среды, обладающих очень узкими нишами. К примеру, того самого «тигрового муравья», которого отыскала Кэтрин, обнаружить в принципе нелегко, потому что он обитает исключительно в яйцевых коконах пауков, причем тех их видов, которые прячут свои коконы под землей.

Открытие жизни в экстремальных уголках человеческого жилища было не единственным откровением для нас. В некоторых из обследованных домов нашлось кое-что еще, а именно особая группа микробов, не достигающая высокой численности, но тем не менее составлявшая значительную долю от общего разнообразия, обнаруженного нами. Это были виды, типичные для девственных лесов и прерий, обычно обитающие в почве, на корнях растений, на листьях и даже в кишечнике насекомых. Такое буйное биоразнообразие чаще всего встречалось с наружной стороны входных дверей, несколько реже – с их внутренней стороны, но, как оказалось, они способны иногда проникать и внутрь помещения. Эти виды могут жить в воздухе и на комочках почвы, попадающих в дом с улицы. Они могут находиться в состоянии покоя, поджидая, когда для них найдется подходящая пища, а могут быть и мертвыми. А вот какие именно из этих микробов окажутся внутри дома, зависит от того, что находится в его ближайшем окружении. Чем ближе к естественным условия снаружи, тем больше дикой природы проникает внутрь[53]53
  Позже мы показали, что это нехарактерно для межкомнатных дверей, которые принципиально не отличаются в этом отношении от других частей квартиры. См.: R. R. Dunn, N. Fierer, J. B. Henley, J. W. Leff, and H. L. Menninger, «Home Life: Factors Structuring the Bacterial Diversity Found within and between Homes,» PLoS One 8, no. 5 (2013): e64133.


[Закрыть]. Очень легко воспринять этих неприкаянных бродяг, путешествующих по нашему дому, как ни на что не влияющих правонарушителей. Легко, но совершенно неправильно.

ДАВАЙТЕ СДЕЛАЕМ НЕБОЛЬШУЮ ПАУЗУ, прежде чем я начну рассказ о различных микробах, которых вы прямо сейчас вдыхаете с воздухом, и о том, что происходит в домах с обилием уличных бактерий и других форм жизни (членистоногих, грибов и т. д.). Позвольте мне сначала поместить наши открытия в несколько более широкий контекст. Чтобы разобраться в том, кто же живет бок о бок с вами, нужно рассмотреть более долгую историю, а именно историю человеческого дома.

В доисторические времена люди обычно проводили ночь в шалашах из прутьев и листьев. Это подсказывает нам образ жизни современных человекообразных обезьян, у которых был общий предок с нами, людьми. Те черты поведения, которые специфичны для каждого из видов обезьян, ничего не дают нам для понимания этого прародителя, но общие для них признаки, скорее всего, унаследованы именно от него. Все ныне живущие человекообразные строят убежища из плохо прилаженных друг к другу веток и листьев. Их делают шимпанзе, обычные и карликовые, а также гориллы и орангутаны[54]54
  B. Fruth and G. Hohmann, «Nest Building Behavior in the Great Apes: The Great Leap Forward?» Great Ape Societies, ed. W.C. McGrew, L. F. Marchant, and T. Nishida (New York: Cambridge University Press, 1996), 225; D. Prasetyo, M. Ancrenaz, H. C. Morrogh-Bernard, S. S. Utami Atmoko, S. A. Wich, and C.P. van Schaik, «Nest Building in Orangutans,» Orangutans: Geographical Variation in Behavioral Ecology, ed. S. A. Wich, S. U. Atmoko, T. M. Setia, and C.P. van Schaik (Oxford: Oxford University Press, 2009), 269–277.


[Закрыть]. Обычно обезьяны устраивают пристанище всего на одну ночь, а потом бросают его. Такие гнезда – это скорее спальные места, чем дома, – лежанки, устроенные в однодневных ночлежках, напоминающих «общежития».

Не так давно одна студентка из моей лаборатории в Университете Северной Каролины, Меган Томмс, изучала бактерий и насекомых в гнездах шимпанзе. Мы ожидали, что в них будет полным-полно видов, связанных с телом обезьян, будь то специфичные для шимпанзе бактерии или кое-кто покрупнее, забравшийся в гнездо в поисках поживы. (Например, в шерсти ленивцев формируется особое сообщество, состоящее из членистоногих и водорослей[55]55
  Один раз в три недели или около того трехпалый ленивец предпринимает опасный спуск из своего убежища в лесном пологе на землю, для того чтобы опорожнить кишечник. В этот момент мотыльки, живущие в его шерсти, откладывают яйца в кучку помета, где и развиваются их личинки. Став взрослыми насекомыми, они взлетают вверх, чтобы поселиться в шерсти ленивца, на одной особи которого может проживать от 4 до 35 мотыльков. Предполагается, что насекомые обеспечивают питательными веществами водоросли, тоже растущие в шерсти ленивцев, которые, в свою очередь, поедают эти водоросли, потому что они более богаты липидами, чем листья. См.: J. N. Pauli, J. E. Mendoza, S. A. Steffan, C. C. Carey, P. J. Weimer, and M. Z. Peery, «A Syndrome of Mutualism Reinforces the Lifestyle of a Sloth,» Proceedings of the Royal Society B 281, no. 1778 (2014): 20133006.


[Закрыть]. Почему бы и не у шимпанзе?) Паразитические клещи. Пылевые клещи. Может быть, кожееды и жуки-притворяшки. Всех их можно встретить в человеческой постели[56]56
  См., к примеру: M. J. Colloff, «Mites from House Dust in Glasgow,» Medical and Veterinary Entomology 1, no. 2 (1987): 163–168.


[Закрыть]. Во время сна мы, люди, окружены своеобразной экосистемой, живущей за счет отмерших частиц нашего тела. Однако Меган установила, что гнезда шимпанзе населены почти исключительно бактериями из окружающей среды – из почвы и листьев[57]57
  В своих убежищах шимпанзе не принимают ванну и не разбрасывают объедки, к тому же они делают себе новое гнездо почти каждую ночь. Благодаря этому в гнездах не накапливаются микробы и другие организмы, ассоциированные с их телом. См.: D. R. Samson, M. P. Muehlenbein, and K. D. Hunt, «Do Chimpanzees (Pan troglodytes schweinfurthii) Exhibit Sleep Related Behaviors That Minimize Exposure to Parasitic Arthropods? A Preliminary Report on the Possible Anti-vector Function of Chimpanzee Sleeping Platforms,» Primates 54, no. 1 (2013): 73–80. Исследование Меган опубликовано в статье: M. S. Thoemmes, F. A. Stewart, R. A. Hernandez-Aguilar, M. Bertone, D. A. Baltzegar, K. P. Cole, N. Cohen, A. K. Piel, and R. R. Dunn, «Ecology of Sleeping: The Microbial and Arthropod Associates of Chimpanzee Beds,» Royal Society Open Science 5 (2018): 180382. doi:10.1098/rsos.180382.


[Закрыть]. Какие именно бактерии, зависит от того, в какой сезон, сухой или влажный, взята проба. Очень может быть, что похожее микробное население обитало и во временных жилищах наших далеких предков, когда они еще не начали строить себе дома. Именно с ним наши прародители сосуществовали в течение миллионов лет, хотя конкретный состав видов мог меняться в зависимости от времени года и местообитания.

Когда нашим пращурам понадобилось постоянное убежище, а не просто гнездо, они начали заселять пещеры. Искусство возводить настоящие дома возникло позднее. Самое древнее свидетельство такого умения – стоянка древнего человека Терра-Амата (в районе современной Ниццы)[58]58
  H. De Lumley, «A Paleolithic Camp at Nice,» Scientific American 220, no. 5 (1969): 42–51.


[Закрыть]. Именно там археологи раскопали остатки не менее 20 домов, стоявших в древности вдоль побережья. В наиболее сохранившихся из них найдены круги, составленные из камней, в центре которых был слой пепла. На полу до сих пор заметны ямки от кольев, на которых держалась крыша. Вокруг каменного очага расположены следы от других кольев, которые, по-видимому, были изогнуты и, сходясь верхними концами в одной точке, образовывали своды жилища. Эти постройки были сооружены древними гоминидами (скорее всего, принадлежавшими виду Homo heidelbergensis) более чем 300 000 лет назад[59]59
  Трудно представить, чтобы гоминиды смогли поселиться в Европе более чем 1,7 млн лет назад, не обладая способностью строить какие-то убежища. Проблема в том, что материалы, из которых строились такие первобытные жилища, – ветви, листья, грязь и т. п. – плохо сохраняются. Но потребовалось не так много шагов, чтобы перейти от сооружения простых «гнезд» к возведению укрытий от ветра, а потом и куполообразного дома.


[Закрыть]. Мы почти ничего не знаем о том, насколько распространены были такие жилища, насколько они были разнообразны и когда их начали строить. Археологическая летопись содержит только отрывочные данные, разбросанные здесь и там. Например, убежища, предположительно построенные гоминидами (в этот раз людьми современного типа) на стоянке в Южной Африке возрастом 140 000 лет. Кровати возрастом 70 000 лет, найденные на другой южноафриканской стоянке[60]60
  L. Wadley, C. Sievers, M. Bamford, P. Goldberg, F. Berna, and C. Miller, «Middle Stone Age Bedding Construction and Settlement Patterns at Sibudu, South Africa,» Science 334, no. 6061 (2011): 1388–1391.


[Закрыть]. Как бы то ни было, точно известно, что по крайней мере некоторые из наших предков уже проводили ночи в помещениях, хотя бы немного отгороженных от внешнего мира.

Двадцать тысяч лет тому назад в разных уголках мира стали появляться настоящие дома. Почти во всех известных случаях эти жилища имели круглую форму и сводчатую крышу. Их конструкция была очень простой и напоминала гнездовую камеру термитника, которую строят для себя самцы и самки («царица» и «царь» термитов). В некоторых местностях дома строили из ветвей, в других из глины. В более северных районах – даже из мамонтовых костей. Некоторые из этих построек были временными, их использовали всего несколько дней или недель. Но я думаю, что даже в таких домах уже формировалось сообщество микробов, немного отличающееся от естественного. Прекрасное доказательство тому дали исследования построек современных людей, очень напоминающих первобытные жилища. Например, в Бразилии изучались традиционные дома племени ачуар, не имеющие стен и покрытые сверху пальмовыми листьями. В них преобладают бактерии, попадающие из окружающей среды[61]61
  J. F. Ruiz-Calderon, H. Cavallin, S. J. Song, A. Novoselac, L. R. Pericchi, J. N. Hernandez, Rafael Rios, et al., «Walls Talk: Microbial Biogeography of Homes Spanning Urbanization,» Science Advances 2, no. 2 (2016): e1501061.


[Закрыть]. А вот в постройках племени химба из северной Намибии, исследованных Меган Томмс, хотя они представляют собой самые простые круглые дома, микробное население той части дома, где люди проводят ночь, отличалось от микробов в той части, где готовится пища. Даже в самых примитивных жилищах формируется сообщество микробов, связанных с человеческим телом. Оно существует в домах химба и ачуар, но, как и в гнездах шимпанзе, в этих жилищах бактерии из внешней среды представлены не меньшим числом видов, чем в окружающем их воздухе. В постройках этих племен эти две группы микробов сосуществуют. Конечно, дома химба и ачуар нельзя считать полными аналогами древнейших человеческих построек, но я считаю вполне резонным предполагать, что обитатели хижин в Терра-Амата во Франции жили в таком же окружении из бактерий из внешней среды, как и наши современники ачуар и химба.

Итак, было время, когда люди умели строить только круглые дома. Примерно 12 000 лет назад появились квадратные конструкции. Хотя по сравнению с круглыми домами в них меньше полезного пространства, квадратные удобны тем, что их элементы легче комбинировать, например ставить бок о бок или даже один модуль на другой. Практически везде, где люди освоили земледелие и плотность населения выросла, произошел переход от круглых сооружений к квадратным. Когда это случилось, жилище стало еще более изолированным от внешнего мира. Пространство еще определеннее разделилось на «внутри» и «снаружи». Впрочем, постройки старого типа не исчезли, они продолжали существовать наряду с квадратными домами.

А теперь перенесемся на 12 000 лет вперед. Сегодня большая часть человечества проживает в городах, и эта тенденция постоянно усиливается. Основная масса городского населения живет в квартирах. Расстояние, которое необходимо преодолеть микробам из внешнего мира, чтобы попасть в них, все увеличивается. Если держать окна квартиры закрытыми, то бактериям нужно каким-то образом подняться по лестнице, миновать холл, пройти через несколько дверей и только потом юркнуть внутрь. Мы воображаем, что способны создать стерильный мир. Но вместо этого в квартирах, где окна постоянно закрыты, а путь до парка неблизок, создается собственный мир, состоящий в основном из микробов, питающихся частичками, осыпающимися с нас самих, с нашей пищи, со стен, потолков и т. д. Когда-то мы жили в убежищах-гнездах в окружении бактерий из внешней среды, и микробный след, оставляемый человеком в том месте, где он сидел или лежал, был почти незаметен. Тут мы подходим к ключевому моменту. Результаты нашего исследования показали, что микробная жизнь в квартирах почти так же разнообразна, как и внутри особняков. Некоторые человеческие постройки очень надежно изолированы от внешнего мира, другие, например жилища современных ачуар и химба, практически открыты. Мы сами выбираем, насколько богатой будет природная жизнь в нашем доме.