Биосфера планеты Земля включает в себя несколько биомов, в каждом из которых находится множество экосистем. В каждой экосистеме обитает множество разнообразных макроорганизмов, которые, в свою очередь, являются средой для множества микроскопических форм жизни — бактерий, вирусов, архей и микроэукариот. Каждого человека можно рассматривать как сложную и динамичную экосистему, в которой обитают миллиарды микробов, выполняющих функции симбиоза [1]. Действительно, людей можно считать голобионтами, где голо — греческое слово, означающее «целый», а бионт — «жизнь», и определяется как хозяин плюс миллиарды стабильных и непостоянных микробных организмов, которые работают в симбиозе, образуя функционирующую экологическую единицу [2].
Неудивительно, что эту концепцию сложно принять: сознание как биологическое явление сопряжено с внутренними сложностями, и, возможно, проще рассматривать себя как представителя вида. Даже на индивидуальном уровне существует фундаментальная асимметрия между тем, как мы воспринимаем себя, и тем, как мы воспринимаем других, отчасти из-за глубокой эмоциональной и когнитивной вовлечённости [3]. Хотя эта концепция может показаться нелогичной по сравнению с нашим привычным восприятием, экологический подход к рассмотрению человека как холобионта может вызвать интерес и любопытство.
Важно отметить, что экологический и целостный подход к человеческому организму может внести значительный вклад как в личное, так и в планетарное здоровье. Примером такого подхода могут служить недавние призывы включить принципы экологии в медицинские учебные программы [4] — признание человеческого организма как экологической единицы, открыто взаимодействующей с окружающей средой посредством сложных микроскопических процессов.
Растёт понимание того, что все формы жизни взаимосвязаны в экологическом и эволюционном плане [5,6]. Эти сложные связи также выходят за пределы социосферы — сложной сферы динамичных антропоцентричных структур и взаимодействий, которые пронизывают нашу социальную жизнь и культурную идентичность. Действительно, взаимосвязь общественного здоровья с экологической стабильностью и устойчивостью является неотъемлемой частью концепции планетарного здоровья [7,8].
С точки зрения эволюции, этот обширный набор связей проявляется с большой глубиной и разнообразием. Например, недавно была выдвинута гипотеза о том, что ось «корень — лист» у растений может быть эволюционным аналогом оси «желудочно-кишечный тракт — мозг» у животных [9]. Эта гипотеза, несомненно, провокационна и основана на функциональных параллелях между ауксином, растительным гормоном, и серотонином, гормоном и нейромедиатором у «высших животных», а также на их квантовых взаимодействиях с фотонами и питательными веществами [9].
После достижений в области молекулярной биологии в середине и конце XX века переосмысление эволюционной теории стало повсеместным и вызывающим интерес направлением в эволюционной биологии. Считается, что горизонтальный перенос генов, то есть интеграция генетического материала, обычно получаемого от других видов (а не передаваемого вертикально от родителей), может играть важную роль в эволюции того, что традиционно считается видом [10]. Куаммен исследует эту тему в своей недавней книге «Запутанное древо» [11]. Он описывает, как значительная часть человеческого генома (примерно 8%) была приобретена горизонтально в результате вирусных инфекций. Это, наряду с идеей холобионта, ещё больше ставит под сомнение наше концептуальное понимание вида как дискретной сущности и даже человеческой идентичности и индивидуальности.
Классическим примером этой межвидовой молекулярной связи, которая ещё больше укрепляет запутанную теорию эволюции, является существование митохондрий. Это органеллы, отвечающие за синтез аденозинтрифосфата (АТФ) посредством окислительного фосфорилирования, которые производят более 90 % нашей клеточной энергии [12]. Однако считается, что митохондрии произошли от бактерий-предшественников из типа альфапротеобактерий [13]. Таким образом, людей можно рассматривать не только как функциональные экологические единицы, состоящие из микробных симбионтов, но и как носителей примерно 8% микробного генома. Более того, органеллы, которые в значительной степени способствуют нашему выживанию, также имеют микробное происхождение.
Такой пересмотр традиционного представления о древе жизни, а также осознание того, что биосфера и социосфера неразрывно связаны, открывают путь к новой целостной философии жизни и здоровья. Можно утверждать, что естественным шагом, следующим за осознанием взаимосвязанности, является поиск взаимовыгодных отношений между составляющими целого. Целое — это планета, а составляющие — это окружающая среда, общество, «я», симбионты и гены.
Исследование показало, что на средней площади ладони человека может обитать более 150 филогенетических типов бактерий [17]. Для сравнения: это больше, чем общее количество всех видов млекопитающих, обитающих во всех экосистемах Великобритании. Однако это ничтожно мало по сравнению с микробной экосистемой в полости рта, где около 700 видов бактерий образуют плотные интерактивные сети конъюгированных биоплёнок [18]. Человеческий кишечник — одна из самых насыщенных микроорганизмами сред на Земле [19], в которой обитает около 1000 видов бактерий (в «здоровом» кишечнике), а совокупный вес микроорганизмов составляет 2 кг [20,21]. Как и их макроаналоги, микробиологи-экологи играют важную роль в изучении взаимоотношений микроорганизмов друг с другом и с окружающей средой — сетью сред обитания и биотических процессов, которые поддерживаются симбиотическим конгломератом, сложной системой, которую мы называем человеческим телом.
Представление о человеческом теле как об экосистеме выходит далеко за рамки уместных, но причудливых аналогий вроде «тропических лесов в нашем кишечнике», «саванн на нашей коже» и «коралловых рифов в нашем рту». Существует множество макроэкологических параллелей. Например, точно так же, как растения преобразуют энергию солнца, получают питательные вещества из почвы и впоследствии обеспечивают организмы, находящиеся выше в пищевой цепочке, полезными для здоровья питательными веществами и биоактивными фитохимическими веществами, микробы, живущие в кишечнике человека, потребляют пищу, которую мы едим, и выделяют важные метаболиты. Например, известно, что Bacteroides spp. преобразуют углеводы в короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), которые необходимы для поддержания гомеостаза кишечника [22,23].
Как и в случае с людьми, растения и их микробиомы образуют холобионт, и взаимодействие между растением-хозяином и его эволюционирующими микробными сообществами играет важную роль в поддержании здоровья этих функциональных экологических единиц [94]. Разнообразие микроорганизмов является ключевым фактором, влияющим на поддержание здоровья растений [94,95]. Действительно, отдельные генотипы растений могут демонстрировать различное микробное разнообразие, что указывает на способность некоторых растений формировать благоприятный микробиом, и этот процесс может подвергаться естественному отбору [96].
Таким образом, стратегии, направленные на увеличение микробного разнообразия в интересах здоровья человека, также могут принести пользу растениям и, как следствие, всей экосистеме. Это ещё раз подчёркивает важность взаимосвязи всего живого. Понимание того, как состав растительного сообщества, независимо от его разнообразия, влияет на микробиом, также является важным фактором, особенно в «спроектированных» городских условиях. Например, можно выбрать определённые парные и синергетические взаимодействия в растительных сообществах, чтобы повлиять на структуру почвенного микробиома и подавление патогенов [97].
Увеличение разнообразия как макро-, так и микробиологических компонентов природного мира, а также работа над более глубоким пониманием функций и динамики микроорганизмов в нашем организме и окружающей среде в целом вносят значительный и взаимовыгодный вклад в парадигму планетарного здоровья. Кроме того, популяризация преимуществ взаимодействия с природой для физического и психологического здоровья и благополучия (с помощью таких стратегий, как «зеленое» лечение, экологическое восстановление и ревайлдинг, а также инновационная «зеленая» инфраструктура, вдохновленная микробиомом) может только улучшить ситуацию. Этот эффект может быть усилен рядом потенциальных социально-экологических преимуществ, таких как бережное отношение к окружающей среде, социальная сплочённость и мультикультурная инклюзивность.
Мы считаем, что существует бесчисленное множество возможностей для создания зелёной инфраструктуры, вдохновлённой микробиомом, особенно если исследователи и практики будут работать сообща в рамках разных дисциплин над развитием этой концепции. Существует возможность объединить усилия для изучения потенциала микробного обмена между человеком и окружающей средой и связанных с этим преимуществ для здоровья, а также для разработки важных взаимовыгодных стратегий, которые позволят максимально усилить их влияние на человека и окружающую среду.
По мере того как наш вид или наши коллективные холобионты продвигаются вперёд в эпоху антропоцена, возможно, мы могли бы стремиться к эпохе «симбиоцена» — термину, впервые введённому австралийским «экофилософом» Альбрехтом, который основан на необходимости более целостного, симбиотического и экологического подхода к нашей жизни [109]. Перспективные стратегии, упомянутые в нашей статье, направлены на решение глобальной проблемы — прекращение и обращение вспять дисбиоза во всех его проявлениях. Мы надеемся, что в совокупности эти стратегии, а также экологический подход к человеческому организму будут способствовать улучшению здоровья людей и планеты.
