Апокалипсис, о котором не принято говорить

Мы обязаны микробам почти всем. Они участвуют во всех ключевых процессах: от круговорота углерода до пищеварения человека. Но по разным причинам, в том числе из-за активного использования антибиотиков, у микробов сейчас своего рода апокалипсис в масштабах планеты.

Они не вымирают в целом, но их сообщества радикально меняются. И главная проблема — они становятся все менее разнообразными, что напрямую влияет на нас с вами. Без конкретных бактерий многое не работает как надо.

Возьмем Bifidobacterium longum subsp. infantis — она помогает нам переваривать олигосахариды грудного молока и поддерживает развитие иммунной системы у младенцев. В индустриальных обществах исследователи связывают это с повышенными рисками аллергий, диабета и других иммунных заболеваний.

Так вот сейчас эта бактерия уже у многих встречается в недостаточных количествах. Педиатрам приходится назначать курс пробиотиков. Хотя раньше эти же бактерии у нас множились в достаточных количествах естественным образом.

История Helicobacter pylori еще ярче. Эту бактерию долгое время считали просто вредителем, вызывающим язвы желудка. И действительно, ее искоренение привело к уменьшению язв желудка. Но оказалось, что за спасение надо расплатиться.

Снижение H. pylori, как отмечают микробиологи, коррелирует с повышенными показателями аллергической астмы и метаболических расстройств.

То есть мы не просто теряем случайные бактерии в меняющемся мире — мы теряем партнеров, с которыми развивались вместе и без которых плохо обходимся.

То же самое в экологических системах. Таяние арктической вечной мерзлоты угрожает уникальным холодоадаптированным микроорганизмам, вроде Methanoflorens stordalenmirensis, который помогает регулировать выбросы метана, и различным видам Acidobacteria, критически важным для круговорота углерода.

Здесь возникает особенно опасная петля обратной связи: поскольку изменение климата убивает микробы вечной мерзлоты, их отсутствие ускоряет выброс парниковых газов, что еще больше нагревает планету. Так, потеря микробного разнообразия может иметь каскадные эффекты планетарного масштаба. И так родилась идея спасения биоразнообразия микробов.

Про один подобный проект вы уже наверняка слышали: Глобальное семенохранилище Свальбарда (Svalbard Global Seed Vault, SGSV). Его создали, чтобы сохранить генетическое разнообразие растений.

И работает этот проект по принципу страховки. По всему миру уже существуют сотни местных семенных банков, где ученые и агрономы десятилетиями собирают, хранят и используют семена растений. Например, после цунами в Японии в 2011 году фермеры смогли восстановить утраченные местные сорта риса именно благодаря семенным банкам. Так что остается только взять семя из банка, посадить, поливать и ухаживать, и получаешь растение, которое даст новые семена.

Так вот Свальбард — это эдакий мировой сейф в банке: там лежат копии на случай катастрофы, а в местных банках в разных странах — основные запасы, которые мы уже умеем восстанавливать.

С микробами, как правило, так не работает.

Недостаточно просто разморозить образец и "посадить" микробы обратно в кишечник или почву. Потому что отдельные бактерии не могут без микробиомов — вне сложной экосистемы из сотен видов, с которыми они давно и надежно "сработались".

Кроме того, в отличие от семян мы часто не знаем, останутся ли конкретные микробы живыми и функциональными после долгого замораживания. Семена эволюционировали для длительного "сна" — у них есть естественные механизмы для этого. У большинства микробов таких механизмов нет.

Нет ни одного документированного случая полного восстановления сложного микробиома из замороженного образца. Но даже если микробы выживут, мы все еще не знаем, как восстановить их естественные взаимосвязи и экологические ниши.

И это серьезные вопросы, не на все из них есть сейчас ответы у микробиологов и авторов проекта "банка семян" для бактерий.

Поэтому они пока придерживаются принципа: лучше сохранить что-то с неизвестным результатом, чем гарантированно потерять навсегда.

А для этого они разработали некоммерческий научный проект, который уже начинает работать — Microbiota Vault Initiative.

Пока он играет роль координирующего центра между местными коллекциями по всему миру. Без шикарного убежища где-то в скандинавских скалах. Алгоритм работы пока такой:

1. Местные коллекции собирают и изучают образцы в своих регионах
2. MVI обеспечивает резервное хранение этих образцов в криогенных условиях (-80°C)
3. По запросу MVI может секвенировать микробную ДНК и размещать данные в открытых базах данных
4. Исследователи же по всему миру могут связаться с депозиторами для сотрудничества

Сейчас завершилась стартовая фаза. Депонировали образцы из семи стран: Бенина, Бразилии, Эфиопии, Ганы, Лаоса, Таиланда и Швейцарии: 1204 образца человеческих фекалий и 190 образцов ферментированных продуктов.

Эти образцы сейчас хранятся в относительно скромном криохранилище в Институте медицинской микробиологии Цюрихского университета. Но это только начало.

Самое важное, как всегда, менее впечатляющее для посторонних. Исследователи, чтобы хранилище стало мировым, разработали стандартизированные протоколы для сбора образцов, сохранения, транспортировки, разработки метаданных и аннотации данных. Это может показаться скучной административной работой, но на самом деле это фундамент для масштабирования проекта на глобальный уровень.

Стартовая фаза заодно помогла решить сложные юридические вопросы. Многие страны мешают свободному экспорту биообразцов. Каждый депозит требует заключения депозитных соглашений между депозиторами и Microbiota Vault.

Да и технических вопросов встало немало, а их решение потребовали новых подходов. Ведь работа с микробными образцами намного сложнее, чем с семенами растений. Микробы требуют специальных условий хранения, и мы до сих пор не до конца понимаем, как лучше их содержать для долгосрочного хранения.

Такая вот незаметная работа с глобальными амбициями. Авторы надеются, что дальше удастся перейти от человеческих микробиомов к экологическим микробиотам из экосистем, где есть серьезные риски разрушения прежнего уклада.

Точных данных нет, но судя по тому, как проект устроен, он едва ли стоит больше, чем сотня новых танков в год. Это для тех любителей посчитать, сколько наука "проедает" бюджетов, и почему любой проект — это лишь способ заработать. Кажется, хуже способа заработать, чем возиться с какашками и бумажками, не придумать. Надеюсь, проект дорастет до масштабов семенного банка.

Исследование: https://www.nature.com/articles/s41467-025-61008-5