Вселенная внутри нас. Как микробы обогащают наш взгляд на жизнь - Эд Йонг

Лишившись расцветки, пищи, дома и строительных материалов, бедные кораллы заболевают. Им угрожает целая палитра заразы: «белая чума», «черная лента», «розовая линия», «красная лента»[179]. Таких болезней насчитываются дюжины, и за последние десятилетия они сильно распространились.

И это странно. Как правило, инфекции распространяются быстрее в тех случаях, когда концентрация переносчиков достаточно высока, но частота заболеваний кораллов подскочила как раз тогда, когда популяции кораллов пошли на убыль. Дело в том, что специфичные патогены вызывают лишь часть этих заболеваний. С остальными дело обстоит сложнее: судя по всему, их вызывают большие группы микробов, работающих вместе, или бактерии, являющиеся частью микробного мира кораллов. Именно этот мир и привлек внимание Роуэра.

Волосы у Роуэра черные и взлохмаченные, манеры непринужденные, а голос резкий. Он одевается во все оттенки черного и темно-серого и носит серебряные украшения. Он – пионер метагеномики, принципиально новой методики, заключающейся в описании микробов с помощью их генов, о которой мы читали во второй главе. Сначала Роуэр использовал эту методику для описания вирусов в открытом океане, а потом переключился на кораллы. Другие ученые уже выяснили, что микроскопических ребят кораллам не занимать. На каждом квадратном сантиметре их поверхности содержится 100 миллионов микробов – это в десять с лишним раз больше, чем на таком же участке кожи человека или почвы в лесу. Кораллы считаются чудесным и многоликим миром, но большая часть их многоликости невидима. Забудьте о скатах, черепахах и электрических угрях – большую часть природы кораллового рифа составляют бактерии и вирусы, причем большинство из них не изучили до сих пор.

А что эти микроорганизмы делают? «Ну, во-первых, они занимают место», – объясняет Роуэр. В теле коралла не так уж много источников пищи и участков, пригодных для обитания микробов. Если эту нишу займут полезные микробы, опасным будет негде приткнуться, так что само присутствие разнообразного микробиома препятствует появлению болезней. Такой эффект называется колонизационной резистентностью. Если ее нарушить, начнет распространяться инфекция. Роуэр предположил, что именно это и стало причиной разрушения стольких рифов. Явления, вызывающие стресс кораллов, – нагревание океанов, повышение кислотности воды, избыток питательных веществ – нарушают их партнерство с микробами. У кораллов остаются искаженные, истощенные сообщества микробов, восприимчивые к заболеваниям или даже способные сами их вызывать[180].

Чтобы проверить свою теорию, Роуэр должен был исследовать самые разные рифы – от нетронутых до разоренных. Так он и попал на «Уайт Холли». За два месяца этот корабль прошел мимо четырех северных островов архипелага Лайн по нарастанию человеческой деятельности: риф Кингмен (не заселен), атолл Пальмира (несколько десятков человек), остров Фаннинг (2500 жителей), остров Рождества (5500 жителей). Пока остальные исследователи занимались подсчетом рыбы и сбором кораллов, Роуэр и его коллега Лиз Динсдейл изучали местных микробов. Они взяли по образцу воды с каждого участка и пропустили ее сквозь стеклянный фильтр с такими крохотными отверстиями, что даже вирусы бы не пролезли. Затем они соскребли с этих суперситечек всех оставшихся там микробов и пометили их флуоресцентными красками, чтобы светились под микроскопом. «Этими крошечными светящимися точками была начерчена судьба кораллов – здоровье или увядание», – писал позже Роуэр.

Динсдейл и Роуэр обнаружили, что чем больше на местности людей, тем больше становится микробов. Если сравнить остров Рождества с Кингменом, мы увидим, что высшие хищники, такие как акулы, перестали господствовать на рифе и их остались единицы, доля покрытия кораллами упала с 45 до 15 %, а количество микробов и вирусов в воде увеличилось в 10 раз. Все эти закономерности сплелись в сеть причинно-следственных связей, основанную на борьбе за власть между кораллами и их давними соперниками – макроводорослями[181].

Некоторые водоросли приходятся кораллам союзниками – обитают у них в клетках, обеспечивая их пищей, или же образуют твердый поверхностный слой розового цвета, объединяющий отдельные колонии в одну большую и прочную. Но макроводоросли – их противники: они борются с кораллами за территорию. Взлет водорослей означает падение кораллов – и наоборот. На большинстве рифов макроводоросли находятся под контролем местных садовников-вегетарианцев – например, рыбы-хирурги и рыбы-попугаи объедают их так, что от них остаются лишь ухоженные лужайки. Но люди вылавливают травоядных рыб острогами, удочками и рыболовными сетями. К тому же мы истребляем высших хищников, таких как акулы, что приводит к стремительному росту популяций хищников среднего звена – а они, в свою очередь, поедают травоядных. В любом случае мы даем водорослям фору. Ухоженные лужайки разрастаются и становятся заросшими лугами, а живущие рядом с ними кораллы погибают. Дженнифер Смит, еще одна участница экспедиции, продемонстрировала это с помощью простого эксперимента. Она поместила кусочки кораллов и водорослей в смежные аквариумы, разделенные лишь фильтром, о котором мы говорили выше. Микробы через них пройти не могли, а вода с растворенными в ней веществами могла. Спустя два дня все кораллы погибли. Водоросли выделяли в воду что-то, что их убивало. Токсин? Не исключено. Но когда Смит обработала кораллы антибиотиками, они выжили. Значит, не токсин. И не микробы – фильтры не дали бы им добраться до кораллов. Нет, водоросли вырабатывали нечто, убивающее кораллы с помощью их собственных микробов.

Это «нечто» оказалось растворенным органическим углеродом (РОУ) – по сути, это углеводы в воде. Когда макроводорослей вокруг кораллов становится слишком много, они вырабатывают РОУ в огромных количествах и устраивают микробам пир на весь риф. В естественных условиях углеводы водорослей отправились бы вверх по пищевой цепочке, попав в организм травоядных рыб и, наконец, акул. В одной-единственной акуле – энергия от нескольких тонн водорослей. Однако, если акул больше нет, углеводы остаются в самом низу пищевой сети. Там, вместо того чтобы питать рыб, они питают микробов. Те, в свою очередь, объедаются и начинают быстро расти и размножаться, поглощая весь имеющийся кислород. В итоге кораллы задыхаются.

Однако РОУ не питает всех микробов одновременно. Будучи высокоэнергетической, легко перевариваемой пищей (Роуэр сравнивает его с гамбургерами), он предпочитает кормить быстрорастущие виды, а патогены в основном к ним и относятся. У рифа Кингмен к семействам, способным вызывать болезни у кораллов, относятся лишь 10 % микробов, а у острова Рождества – аж половина. «Поверьте, вы бы не захотели там поплавать, – пишет Роуэр. – А вот у кораллов, увы, нет выбора». Значит, нет ничего удивительного в том, что больных кораллов у острова Рождества в два раза больше, чем у Кингмена, притом что в целом там в четыре раза меньше кораллов. (Позже выяснилось, что несколько здоровых рифов у острова Рождества все же сохранилось – на бывших полигонах для испытаний ядерного оружия.