Seria #nauka

Wydawca dziękuje Pani Monice Grzebyk, doktorantce w Katedrze Mikrobiologii UJ CM, za konsultację merytoryczną.

Projekt serii Marta Jaszczuk

Projekt okładki Sebastian Wojnowski

Tytuł oryginału I Contain Multitudes. The Microbes Within Us and a Grander View of Life

Copyright © Ed Yong 2016

© Copyright for Polish Translation and Edition by Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego Wydanie I, Kraków 2018 All rights reserved

Niniejszy utwór ani żaden jego fragment nie może być reprodukowany, przetwarzany i rozpowszechniany w jakikolwiek sposób za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych oraz nie może być przechowywany w żadnym systemie informatycznym bez uprzedniej pisemnej zgody Wydawcy.

ISBN 978-83-233-4358-5

www.wuj.pl

Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego Redakcja: ul. Michałowskiego 9/2, 31-126 Kraków tel. 12-663-23-80, 12-663-23-82, tel./fax 12-663-23-83 Dystrybucja: tel. 12-631-01-97, tel./fax 12-631-01-98 tel. kom. 506-006-674, e-mail: sprzedaz@wuj.pl Konto: PEKAO SA, nr 80 1240 4722 1111 0000 4856 3325

Dla Mamy

Prolog – wycieczka do zoo

Baba ani drgnie. Nie przejmuje się chmarą zgromadzonych wokół niego podekscytowanych dzieciaków. Nie robi na nim wrażenia upał kalifornijskiego lata. Nie przeszkadzają mu patyczki higieniczne, którymi pocierane są jego pyszczek, ciało i łapki. Ta nonszalancja jest uzasadniona, ponieważ Baba prowadzi bezpieczne i wygodne życie. Mieszka w ogrodzie zoologicznym w San Diego, ma pancerną zbroję i w tej chwili jest owinięty wokół talii swojego opiekuna. Baba to łuskowiec nadrzewny – absolutnie ujmujące zwierzę, które wygląda jak skrzyżowanie mrówkojada i szyszki sosnowej. Jest wielkości niedużego kota. Jego czarne oczka wydają się przepełnione smutkiem, a sierść obramowująca policzki przypomina niezdyscyplinowane bokobrody. Różowa mordka zwęża się w bezzębny ryjek, dobrze przystosowany do siorbania mrówek i termitów. Krótkie i masywne przednie łapy są zakończone długimi, zakrzywionymi pazurami służącymi do uczepiania się pni drzew oraz atakowania owadzich gniazd, a długi ogon przydaje się do zwisania z gałęzi (lub zaprzyjaźnionych opiekunów w zoo).

Najbardziej charakterystyczną cechą tego zwierzęcia są jednak łuski. Pokrywają jego głowę, ciało, kończyny i ogon: bladopomarańczowe, nachodzące na siebie płytki tworzą wyjątkowo wytrzymałą warstwę ochronną. Są z tego samego materiału co nasze paznokcie – z keratyny. I z wyglądu i w dotyku rzeczywiście przypominają paznokcie, tyle że duże, polakierowane i okropnie poobgryzane. Każda łuska jest elastycznie, ale mocno przymocowana do ciała, więc gdy przesuwam dłonią po grzbiecie zwierzątka, opadają i z powrotem się podnoszą. Gdybym pogłaskał go w przeciwnym kierunku, prawdopodobnie bym się zaciął – wiele z tych łusek ma ostre krawędzie. Tylko mordka, brzuch i łapki Baby nie są chronione, ale w razie potrzeby mógłby je z łatwością osłonić, zwijając się w kulkę. To właśnie od tej umiejętności wzięła się jego angielska nazwa: pangolin pochodzi od malajskiego słowa pengguling oznaczającego „coś, co się zwija”.

Baba jest jednym ze zwierzęcych ambasadorów zoo w San Diego – wyjątkowo potulnych i dobrze wytresowanych osobników, które występują publicznie. Opiekunowie często zabierają go do domów spokojnej starości oraz dziecięcych szpitali, żeby rozweselić chorych i przedstawić im niezwykłe zwierzęta. Ale dziś łuskowiec ma wolne. Siedzi owinięty wokół pasa swojego opiekuna, niczym najdziwniejsza na świecie szarfa smokingowa, a Rob Knight delikatnie przeciera mu bok pyszczka patyczkiem kosmetycznym. „To jeden z tych gatunków, które zauroczyły mnie, kiedy jeszcze byłem dzieckiem: sam fakt, że takie stworzenie w ogóle istnieje” – mówi.

Knight – wysoki, chudy, krótko ostrzyżony Nowozelandczyk – jest badaczem mikroskopijnego życia, koneserem niewidzialnego. Zajmuje się bakteriami i innymi mikroskopijnymi organizmami – mikroorganizmami, a w szczególności zafascynowany jest tymi, które żyją na ciałach zwierząt lub w ich wnętrzu. By móc je badać, musi je najpierw zebrać. Kolekcjonerzy motyli używają siatek i słoików, a Knight stosuje wymazówki – podobne do patyczków kosmetycznych, ale sterylne. Sięga małym wacikiem do pyszczka Baby i turla patyczek po nosie zwierzęcia przez kilka sekund – wystarczająco długo, by na końcówce nagromadziły się bakterie łuskowca. W tym momencie pomiędzy białymi włoskami znalazły się tysiące, jeśli nie miliony mikroskopijnych komórek. Knight wykonuje delikatne ruchy, żeby nie zaniepokoić łuskowca. Baba nie mógłby wyglądać na mniej zaniepokojonego, nawet gdyby się bardzo starał. Mam wrażenie, że nawet gdyby tuż obok wybuchła bomba, co najwyżej lekko by się wzdrygnął.

Baba nie jest tylko łuskowcem. Jest także nieprzebraną masą mikroorganizmów. Niektóre z nich żyją w ciele zwierzęcia, głównie w jego przewodzie pokarmowym. Inne bytują na powierzchni: na mordce, brzuszku, łapkach, pazurach i łuskach. Knight pobiera wymaz z każdego z tych miejsc. Wiele razy pobierał również wymaz z własnego ciała, ponieważ on także gości społeczności mikroorganizmów. Tak samo jak ja. Tak samo jak każde zwierzę w tym zoo. Jak każde stworzenie na tej planecie z wyjątkiem kilku okazów laboratoryjnych, które naukowcy celowo rozmnażają tak, żeby pozostały sterylne.

Każdy z nas ma liczną menażerię mikroorganizmów, znaną jako mikrobiota lub mikrobiom1. Żyją na nas, w naszych ciałach, a czasem i we wnętrzu naszych komórek. Ogromna większość z nich to bakterie, ale są to również inne malutkie organizmy, w tym grzyby (takie jak drożdże) czy archeony, tajemnicza grupa, którą później jeszcze spotkamy. Są także wirusy, w niemierzalnych ilościach – wirom, który infekuje wszystkie inne mikroorganizmy, a od czasu do czasu także komórki gospodarza. Nie widzimy żadnej z tych maleńkich drobin. Gdyby jednak nasze własne komórki miały nagle zniknąć, być może te drobiny byłyby dostrzegalne w postaci widmowego migotania mikroorganizmów, tworzącego zarys, nieobecnego teraz, zwierzęcego ciała2.

W niektórych przypadkach zniknięcie tych zwierzęcych komórek byłoby ledwie zauważalne. Gąbki należą do najprostszych zwierząt, z nieruchomymi ciałami grubości nie większej niż kilka komórek. Żyje w nich doskonale rozwijający się mikrobiom3. Czasami, jeżeli spojrzeć na gąbkę pod mikroskopem, ledwie można dostrzec zwierzę pod pokrywającymi je mikroorganizmami. Jeszcze prostsze płaskowce – będące właściwie pokrytymi wydzieliną płytkami z kilku warstw komórek – wyglądają jak ameby, jednak – tak samo jak my – są zwierzętami. I one również mają mikrobiotycznych partnerów. Mrówki żyją w koloniach, w których mogą być ich miliony, jednak każda pojedyncza mrówka jest kolonią samą w sobie. Niedźwiedź polarny wlokący się samotnie przez Arktykę, ze wszech stron otoczony lodem, w rzeczywistości jest całkowicie pokryty mikroorganizmami. Gęsi tybetańskie przenoszą mikroorganizmy nad Himalajami, a słoń morski zabiera je w głębiny oceanu. Kiedy Neil Armstrong i Buzz Aldrin stanęli na Księżycu, był to również wielki skok dla mikroorganizmów.

Orson Welles mylił się, mówiąc: „Tak naprawdę rodzimy się samotni, żyjemy samotni i umieramy samotni”. Nawet kiedy jesteśmy sami, nigdy nie jesteśmy samotni. Istniejemy w symbiozie: to cudowny termin odnoszący się do kilku organizmów żyjących razem. Niektóre zwierzęta zostają skolonizowane przez mikroorganizmy jeszcze jako niezapłodnione jaja, inne spotykają pierwszych partnerów w chwili narodzin. Kiedy jemy, one także się pożywiają. Kiedy podróżujemy, jadą z nami. Gdy umieramy, to one nas zjadają. Każdy z nas jest ogrodem zoologicznym – kolonią zamkniętą w jednym ciele. Wielogatunkowym kolektywem. Całym światem.

Te pojęcia trudno przyswoić, zwłaszcza że my, ludzie, jesteśmy gatunkiem ogólnoświatowym. Nasz zasięg nie zna granic. Dotarliśmy do każdego zakątka błękitnej planety, a niektórzy z nas nawet ją opuścili. Zastanawianie się nad istnieniami, które trwają w jelicie lub w pojedynczej komórce, albo myślenie o własnych częściach ciała jako o pofałdowanym krajobrazie może wydawać się dziwne. A jednak tak to właśnie wygląda. Ziemia mieści bogactwo różnorodnych ekosystemów: lasy deszczowe, stepy, rafy koralowe, pustynie, słone bagna – każdy z własnym szczególnym zespołem gatunków. Jednakże pojedyncze zwierzę także jest pełne ekosystemów. Skóra, usta, trzewia, genitalia, wszystkie organy, które łączą się ze światem zewnętrznym: każdy z nich ma własny charakterystyczny zespół mikroorganizmów4. Wszystkie te koncepcje, których ekologowie używają do opisania ekosystemów na skalę kontynentalną, tych widocznych z satelitów, mają zastosowanie także do ekosystemów w naszych ciałach, na które patrzymy przez mikroskopy. Możemy mówić o różnorodności gatunków mikroorganizmów. Możemy rysować sieci zależności pokarmowych, w których różne organizmy zjadają się i karmią nawzajem. Możemy wybrać kluczowe mikroorganizmy, które wywierają niewspółmiernie duży wpływ na swoje środowisko – odpowiedniki wydr morskich czy wilków. Możemy traktować mikroorganizmy wywołujące choroby – patogeny – jako gatunki inwazyjne, niczym ropuchy olbrzymie lub mrówki ogniste. Możemy porównywać przewód pokarmowy osoby cierpiącej na nieswoiste zapalenie jelit do umierającej rafy koralowej lub leżącego odłogiem pola – to przecież wyniszczony ekosystem, w którym równowaga organizmów została poważnie zachwiana.

Te podobieństwa oznaczają, że kiedy patrzymy na termita, gąbkę czy mysz, patrzymy także na siebie. Mikroorganizmy tych stworzeń mogą być odmienne od naszych, jednak naszymi sojuszami rządzą te same zasady. Badając kałamarnicę z luminescencyjnymi bakteriami, które świecą tylko w nocy, możemy dowiedzieć się czegoś o codziennych fluktuacjach bakterii w naszym przewodzie pokarmowym. Rafa koralowa, której mikroorganizmy zaczynają szaleć z powodu zanieczyszczenia lub nadmiernego odławiania ryb, daje wskazówki co do chaosu ogarniającego nasz przewód pokarmowy po połknięciu niezdrowego jedzenia lub antybiotyków. Mysz, której zachowanie zmienia się pod wpływem mikroorganizmów bytujących w jej przewodzie pokarmowym, może nam pokazać coś związanego z mackami wpływów, jakie nasi towarzysze wywierają na nasze umysły. Poprzez mikroorganizmy znajdujemy wspólnotę z innymi mieszkańcami tej planety, mimo że prowadzimy niezwykle odmienny tryb życia. Żadne życie nie mija w izolacji – zawsze istnieje w kontekście mikroorganizmów i zawsze wiąże się z nieustannymi negocjacjami pomiędzy małymi i dużymi gatunkami. Mikroorganizmy poruszają się także pomiędzy zwierzętami, pomiędzy naszymi ciałami a ziemią, powietrzem, budynkami i innymi otaczającymi nas środowiskami. Łączą nas ze sobą i ze światem.