Мікроби людини продовжують жити після її смерті: мікробіолог пояснює, як некробіом утилізує тіло, щоб підтримати нове життя

Авторка: Дженіфер Дебрейн, професорка мікробіології довкілля Університету Тенесі

Людське тіло містить складну систему трильйонів мікроорганізмів, важливих для здоровʼя впродовж усього життя. Ці мікробні симбіонти допомагають вам перетравлювати їжу, виробляти необхідні вітаміни, захищають вас від інфекцій і виконують чимало інших критичних функцій. У свою чергу, мікроби, які знаходяться переважно у кишківнику, мають можливість жити у відносно стабільному, теплому середовищі з постійним постачанням їжі.

Але що стається з цими симбіотичними побратимами після того, як ви помираєте?

Як мікробіологиня-екологиня, яка вивчає некробіом — мікроби, які живуть у тілі, що розкладається, та навколо нього, — я зацікавилася нашою посмертною мікробною спадщиною. Ви можете припустити, що ваші мікроби вмирають разом з вами: коли ваше тіло розкладається і мікроби потрапляють у навколишнє середовище, вони там не виживуть.

У нещодавно опублікованому дослідженні мої колеги і я ділимося доказами того, що мікроби не тільки продовжують жити після смерті людини, а й відіграють важливу роль у переробці тіла, що уможливлює розквіт нового життя.

Життя мікробів після смерті

Коли ви помираєте, ваше серце припиняє переганяти кров, яка розносить кисень по всьому тілу. Позбавлені кисню клітини починають перетравлювати самі себе — цей процес отримав назву автоліз. Ферменти в цих клітинах, які зазвичай перетравлюють вуглеводи, білки і жири для контрольованого отримання енергії або зростання, починають перетравлювати мембрани, білки, ДНК та інші компоненти, з яких складаються клітини.

Продукти розпаду клітин — це чудова їжа для ваших симбіотичних бактерій, і без вашої імунної системи, яка тримає їх під контролем, і без постійного надходження їжі з травної системи, вони переходять на нове джерело живлення.

Кишкові бактерії, особливо клас мікробів під назвою клостридії, поширюються по органах і перетравлюють вас зсередини в процесі, який називається гниттям. За відсутності кисню в організмі анаеробні бактерії покладаються на процеси виробництва енергії, які не потребують кисню, наприклад, ферментацію. Вони продукують характерні гази, запах яких є ознакою розкладання.

З точки зору еволюції, логічно припустити, що мікроби повинні були розвинути способи адаптації до мертвого тіла. Подібно до щурів на кораблі, що тоне, бактерії в якийсь момент будуть змушені покинути свого господаря, прагнучи прожити у зовнішньому світі достатньо довго, щоб знайти нового господаря. Використовуючи вуглець і поживні речовини вашого тіла, бактерії збільшують свою чисельність. Чим більша популяція, тим вища ймовірність того, що принаймні деякі з них виживуть у суворих умовах і зможуть знайти нове тіло.

Вторгнення мікробів

Якщо вас поховали в землі, ваші мікроби потрапляють у ґрунт разом з сумішшю рідин розкладання вашого тіла. У ґрунті вони потрапляють в цілком нове середовище і стикаються з зовсім новим мікробним оточенням.

Змішування, або коалесценція, двох різних мікробних спільнот часто трапляється в природі. Коалесценція відбувається, коли коріння двох рослин зростається, коли стічні води потрапляють у річку або навіть коли двоє людей цілуються.

Результат змішування — яка спільнота домінуватиме і які мікроби будуть активними — залежить від кількох факторів, наприклад, від того, наскільки сильно мікроби змінили навколишнє середовище і хто з них потрапив туди першим. Ваші мікроби пристосовані до стабільного, теплого середовища всередині вашого тіла, де вони отримують постійне живлення. Натомість ґрунт є особливо суворим середовищем для життя — вкрай мінливим, з різкими хімічними та фізичними ґрадієнтами і великими коливаннями температури, вологи та наявності поживних речовин. Ба більше, у ґрунті вже існує надзвичайно різноманітне мікробне співтовариство, сповнене мікроорганізмів-редуцентів, які добре пристосовані до цього середовища і, ймовірно, витіснили би будь-яких зайд.

Легко припустити, що ваші мікроби загинуть, як тільки покинуть межі вашого тіла. Однак попередні дослідження нашої команди науковців показали, що генетичні ознаки мікробів з тіла господаря можна виявити в ґрунті під тілом, що розкладається, на поверхні ґрунту та в могилах протягом місяців або років після того, як м’які тканини тіла розклалися. Це змусило нас замислитися, чи ці мікроби все ще живі та активні, чи вони просто перебувають у стані спокою в очікуванні наступного господаря.

Результати нашого останнього дослідження свідчать про те, що мікроби з мертвого тіла не лише живуть у ґрунті, а й взаємодіють із місцевими мікробами у ґрунті, допомагаючи у розкладі вашого тіла. Лабораторні експерименти показали, що змішування ґрунту та рідин розкладання, наповнених мікробами з людського тіла, збільшує швидкість розкладання, порівняно з швидкістю розкладання за участі лише мікробів з ґрунту.

Ми також виявили, що пов’язані з тілом господаря мікроби посилюють колообіг азоту. Азот є важливою поживною речовиною для життя, але більша його частина на Землі міститься в атмосферному газі, який організми не можуть використовувати. Редуценти відіграють важливу роль у переробці органічних форм азоту, таких як білки, в неорганічні форми, такі як амоній і нітрат, які можуть використовувати мікроби та рослини.

Наші нові відкриття показують, що мікроби в людському тілі, ймовірно, відіграють певну роль у цьому процесі переробки, перетворюючи великі азотовмісні молекули, такі як білки та нуклеїнові кислоти, на амоній. Нітрифікуючі мікроби в ґрунті можуть потім перетворити амоній на нітрат.

Новий витóк життя

Переробка поживних речовин із детриту, або неживої органічної речовини, є основним процесом всіх екосистем. У наземних екосистемах розкладання мертвих тварин, або падаль, живить біорізноманіття та є важливою ланкою в харчових ланцюгах.

Живі тварини є перешкодою для циклів вуглецю та поживних речовин в екосистемі. Вони повільно накопичують поживні речовини та вуглець із великих ділянок ландшафту протягом свого життя, а потім відкладають все це відразу в невеликій локалізованій точці, коли гинуть. Одна мертва тварина може певний час підтримувати цілий харчовий ланцюг мікробів, ґрунтової фауни та членистоногих, які живуть завдяки трупам.

Комахи та тварини-падальщики допомагають подальшому перерозподілу поживних речовин в екосистемі. Мікроби-редуценти перетворюють концентровані ділянки багатих на поживні органічні молекули з нашого тіла на менші, більш біодоступні форми, які інші організми можуть використовувати для підтримки нового життя. Ми можемо побачити буяння рослин біля трупів тварин, що є очевидним доказом повернення поживних речовин з організму до екосистеми.

Те, що наші власні мікроби відіграють важливу роль у цьому циклі, є одним із способів продовження нашого життя на мікроскопічному рівні.

Стаття вперше була опублікована англійською мовою під назвою «Your microbes live on after you die — a microbiologist explains how your necrobiome recycles your body to nourish new life» в журналі The Conversation 28 вересня 2023 року.

Переклали Маргарита Клименко і Ростислав Кашуба