Перевод оригинальной статьи, размещённой на сайте The Conversation.
Каждый человеческий организм содержит сложное сообщество из триллионов микроорганизмов, которые важны для вашего здоровья, пока вы живы. Эти микробные симбионты помогают вам переваривать пищу, вырабатывать необходимые витамины, защищают вас от инфекций и выполняют множество других важных функций. В свою очередь, микробы, которые в основном сосредоточены в вашем кишечнике, получают возможность жить в относительно стабильной, тёплой среде с постоянным запасом пищи.
Но что происходит с этими симбиотическими союзниками после вашей смерти?
Изображение: Unsplash/Annie Spratt
Как микробиологу-экологу, изучающему некробиом — микробы, живущие внутри, на поверхности и вокруг разлагающегося тела, — мне захотелось узнать о нашем посмертном микробном наследии. Вы можете предположить, что ваши микробы умирают вместе с вами, и как только ваш организм разрушается, ваши микробы попадают в окружающую среду, где они просто не выживают.
В нашем недавно опубликованном исследовании моя исследовательская группа и я поделились доказательствами того, что ваши микробы не только продолжают жить после вашей смерти, но и на самом деле играют важную роль в переработке вашего тела, чтобы предоставить возможность появиться на свет новой жизни.
Жизнь микробов после смерти
Когда вы умираете, ваше сердце прекращает циркуляцию крови, которая разносила кислород по всему телу. Клетки, лишённые кислорода, начинают переваривать себя в процессе, называемом автолизом. Ферменты в этих клетках, которые обычно контролируемым образом переваривают углеводы, белки и жиры для получения энергии или роста, начинают воздействовать на мембраны, белки, ДНК и другие компоненты, из которых состоят клетки.
Продукты этого клеточного распада служат отличной пищей для ваших симбиотических бактерий, и без вашей иммунной системы, которая будет держать их под контролем, и без постоянного поступления пищи из вашей пищеварительной системы, они обращаются к этому новому источнику питания.
Кишечные бактерии, особенно класс микробов, называемых Clostridia, распространяются по вашим органам и переваривают вас изнутри в процессе, называемом гниением. Без кислорода внутри организма ваши анаэробные бактерии полагаются на процессы производства энергии, которые не требуют кислорода, такие как ферментация. Они создают отчётливо пахнущие газы, характерные для разложения.
С эволюционной точки зрения вполне логично, что ваши микробы развили способы адаптации к умирающему организму. Подобно крысам на тонущем корабле, вашим бактериям вскоре придётся покинуть тело хозяина, дабы выживать в мире достаточно долго для того, чтобы найти нового хозяина для колонизации. Использование углерода и питательных веществ вашего тела позволяет им увеличить их количество. Большая популяция означает более высокую вероятность того, что по крайней мере нескольким из них удастся выжить в более суровых условиях и успешно найти новое тело.
Микробная инвазия
Если вас закопали в землю, ваши микробы по мере распада вашего тела попадут в почву вместе с разлагающейся жидкостью. В итоге они окажутся в совершенно новой среде и столкнуться с совершенно новым микробным сообществом в почве.
В природе не является редкостью смешение или слияние двух различных микробных сообществ. Такое слияние происходит, когда корни двух растений срастаются вместе, когда сточные воды сбрасываются в реку или даже когда два человека целуются.
Результат смешивания — какое сообщество доминирует и какие микробы активны — зависит от нескольких факторов, например, от того, насколько сильное изменение окружающей среды испытывают микробы и кто был там первым. Ваши микробы адаптированы к стабильной, тёплой среде внутри вашего организма, где они получают постоянный приток пищи. Напротив, почва является особенно суровым местом для жизни: это очень изменчивая среда с крутыми химическими и физическими градиентами и большими перепадами температуры, влажности и питательных веществ. Более того, в почве уже существует исключительно разнообразное микробное сообщество, полное разлагающих микроорганизмов, которые хорошо адаптированы к этой среде и, предположительно, вытеснят любых новичков.
Легко предположить, что ваши микробы умрут, как только они окажутся вне вашего тела. Однако предыдущие исследования моей исследовательской группы показали, что ДНК-сигнатуры микробов, связанных с хозяином, можно обнаружить в почве под разлагающимся телом, на поверхности почвы и в могилах в течение месяцев или лет после разложения мягких тканей тела. Это подняло вопрос о том, являются ли эти микробы всё ещё живыми и активными или они просто находятся в спящем состоянии в ожидании следующего хозяина.
Наше новейшее исследование показывает, что ваши микробы не только живут в почве, но и сотрудничают с местными почвенными микробами, помогая разлагаться вашему телу. В лаборатории мы показали, что смешивание почвы и разлагающихся жидкостей, наполненных микробами, связанными с хозяином, увеличивает скорость разложения по сравнению только с почвенными сообществами.
Мы также обнаружили, что микробы, ассоциированные с хозяином, усиливают круговорот азота. Азот является важным питательным веществом для жизни, но большая часть азота на Земле содержится в виде атмосферного газа, который организмы не могут использовать. Разлагатели играют решающую роль в переработке органических форм азота, таких как белки, в неорганические формы, такие как аммоний и нитрат, которые могут использовать микробы и растения.
Наши новые результаты показывают, что наши микробы, вероятно, отыгрывают определённую роль в этом процессе переработки, превращая крупные азотсодержащие молекулы, такие как белки и нуклеиновые кислоты, в аммоний. Затем же нитрифицирующие микробы в почве могут превращать аммоний в нитрат.
Следующее поколение жизни
Переработка питательных веществ из детрита, или неживой органической материи, является основным процессом во всех экосистемах. В наземных экосистемах разложение мёртвых животных, или падали, способствует сохранению биоразнообразия и является важным звеном в пищевой сети.
Живые животные являются узким местом для круговорота углерода и питательных веществ в экосистеме. На протяжении всей своей жизни они медленно накапливают питательные вещества и углерод с больших площадей ландшафта, а после смерти откладывают всё это сразу в небольшом, локализованном месте. Одно мёртвое животное может поддерживать целую всплывающую пищевую сеть из микробов, почвенной фауны и членистоногих, которые питаются трупами.
Насекомые и животные-падальщики помогают дальнейшему перераспределению питательных веществ в экосистеме. Микробы-разлагатели преобразуют концентрированные запасы богатых питательными веществами органических молекул из нашего организма в более мелкие и биодоступные формы, которые другие организмы могут использовать для поддержания новой жизни. Нередко можно увидеть, как рядом с разлагающимся животным процветает растительная жизнь, что является видимым свидетельством того, что питательные вещества из тела перерабатываются и возвращаются назад в экосистему.
То, что наши собственные микробы играют важную роль в этом цикле, является одним из микроскопических способов, которым мы продолжаем жить после смерти.
