yorker

Това е редактиран откъс от „Съдържам множества: Микробите в нас и по-велик поглед към живота“, който ще бъде публикуван на 9 август от Ecco, отпечатък на издателите на HarperCollins.

Млякото е иновация на бозайници, характерна за утконосите и панголините, хората и хипопотамите, като съставките му варират според нуждите на всеки вид. Човешкото мляко е особено чудо. Всяка майка от бозайници произвежда сложни захари, наречени олигозахариди, но човешките майки по някаква причина произвеждат изключително разнообразие: досега учените са идентифицирали повече от двеста олигозахариди от човешко мляко или H.M.O.s. Те са третата най-изобилна съставка в човешкото мляко след лактозата и мазнините и тяхната структура трябва да ги направи богат източник на енергия за растящите бебета, но бебетата не могат да ги усвоят. Когато Герман за първи път научи това, той беше смаян. Защо една майка да харчи толкова много енергия за производството на тези сложни химикали, ако те очевидно са били безполезни за детето й? Защо естественият подбор не е сложил крак на такава разточителна практика? Ето подсказка: HMO преминават през стомаха и тънките черва невредими, кацайки в дебелото черво, където живеят повечето от нашите бактерии. Ами ако изобщо не са храна за бебета? Ами ако са храна за микробите?

Тази идея датира от началото на ХХ век, когато две съвсем различни групи учени са направили открития, които, без да са им известни, са били тясно свързани. В един лагер педиатрите установиха, че микробите, наречени Bifidobacteria („Bifs“, на техните приятели), са по-често срещани в изпражненията на кърмачета, отколкото тези, хранени с шише. Те твърдяха, че човешкото мляко трябва да съдържа някакво вещество, което подхранва бактериите - нещо, което по-късно учените нарекоха бифидус фактор. Междувременно химиците бяха открили, че човешкото мляко съдържа въглехидрати, което кравето мляко не съдържа, и постепенно смесват тази загадъчна смес до отделните й компоненти, включително няколко олигозахариди. Паралелните следи се срещат през 1954 г., благодарение на партньорството между Ричард Кун (химик, австриец, нобелов лауреат) и Пол Дьорджи (педиатър, роден в Унгария американец, адвокат на кърмата). Заедно те потвърдиха, че мистериозният бифидусен фактор и млечните олигозахариди са едно и също - и че те подхранват чревните микроби.

Към деветдесет и деветдесетте години учените знаят, че има повече от сто HMO в млякото, но те са характеризирали само няколко. Никой не знаеше как изглеждат повечето от тях или с какви видове бактерии се хранят. Общата мъдрост беше, че те хранеха всички Bifs еднакво, но Герман не беше доволен. Искаше да знае точно кои са вечерящите и какви ястия си поръчват. За целта той взе реплика от историята и събра разнообразен екип от химици, микробиолози и учени по храните. Заедно те идентифицираха всички HMO, извадиха ги от млякото и ги хранеха с бактерии. И за огорчение на изследователите, нищо не нарасна.

Проблемът скоро се изясни: HMO не са универсална храна за Bifs. През 2006 г. екипът установи, че захарите селективно подхранват един подвид, Bifidobacterium longum infantis. Докато предоставяте на B. infantis H.M.O.s, той ще надделее над всяка друга чревна бактерия. Тесно свързан подвид, B. longum longum, расте слабо на същите захари, а иронично нареченото B. lactis, често срещано тяло на пробиотични кисели млека, изобщо не расте. Друга пробиотична опора, B. bifidum, се справя малко по-добре, но е суетлив, разхвърлян ядец. Той разбива няколко ХМО и поема парчетата, които харесва. За разлика от него, B. infantis поглъща всяка последна троха, използвайки група от тридесет гена - изчерпателен набор от прибори за ядене на H.M.O.s. Никой друг Bif няма този генетичен клъстер; уникален е за B. infantis. Човешкото мляко е еволюирало, за да подхрани микроба, а то от своя страна се е превърнало в непрекъснато H.M.O.vore. Не е изненадващо, че често е доминиращият микроб в червата на кърмачетата.

Б. infantis печели своята издръжка. Докато смила ХМО, той освобождава късоверижни мастни киселини, които хранят чревните клетки на бебето. Чрез директен контакт, B. infantis също така насърчава чревните клетки да произвеждат адхезивни протеини, които затварят пролуките между тях, предпазвайки микробите от кръвния поток и противовъзпалителни молекули, които калибрират имунната система. Тези промени се случват само когато B. infantis се храни с H.M.O.s; ако вместо това получи лактоза, тя оцелява, но не участва в никакви повторни анализи с клетките на бебето. С други думи, пълният полезен потенциал на микроба се отключва само когато се храни с кърмата. По същия начин, за да се възползва детето от всички предимства, които млякото може да осигури, тя трябва да има B. infantis в червата. Поради тази причина Дейвид Милс, микробиолог, който работи с немски, всъщност вижда B. infantis като част от млякото, макар и част, която не е направена в гърдата.

Не е ясно защо човешкото кърма се откроява сред това на други бозайници. Той има пет пъти повече видове HMOs като краве мляко и няколкостотин пъти повече от количеството. Дори млякото от шимпанзе е обедняло в сравнение с нашето. Милс предлага няколко възможни обяснения за тази разлика. Едната включва нашите мозъци, които са изключително големи за примати с нашия размер и които растат невероятно бързо през първата ни година от живота. Този бърз растеж отчасти зависи от хранително вещество, наречено сиалова киселина, което също се оказва един от химикалите, които B. infantis отделя, докато яде H.M.O.s. Възможно е, като поддържат тази бактерия добре хранена, майките да отглеждат по-здрави бебета. Това може да обясни защо сред маймуните и маймуните социалните видове имат повече млечни олигозахариди, отколкото единични, и по-голям брой от тях за зареждане. Животът в по-големи групи изисква запомняне на повече социални връзки, управление на повече приятелства и манипулиране на повече съперници. Много учени вярват, че тези изисквания са предизвикали еволюцията на интелекта на приматите; може би те подхранват и разнообразието на H.M.O.s.

Алтернативна идея включва заболявания. В групова обстановка патогените могат лесно да прескачат от един гостоприемник на друг, така че животните се нуждаят от по-добри начини за защита. H.M.O.s предоставят една такава защита. Когато патогенът инфектира червата ни, той почти винаги започва чрез закрепване върху гликани - захарни молекули - на повърхностите на чревните ни клетки. Но H.M.O.s поразително приличат на тези гликани, така че патогените понякога се придържат към тях. Те действат като примамки, привличайки огън от собствените клетки на бебето. Те могат да блокират поименни разговори на злосторници в червата, включително салмонела; Листерия; Vibrio cholerae, виновникът зад холерата; Campylobacter jejuni, най-честата причина за бактериална диария; Entamoeba histolytica, ненаситна амеба, която причинява дизентерия и убива сто хиляди души всяка година; и много вирулентни щамове на Е. coli. H.M.O.s може дори да успеят да възпрепятстват H.I.V., което може да обясни защо повече от половината бебета, които кърмят от заразени майки, не се заразяват, въпреки че пият мляко, заредено с вируси в продължение на месеци. Всеки път, когато учените изправят патоген срещу култивирани клетки в присъствието на H.M.O.s, клетките излизат усмихнати.