Poznaj swoje wewnętrzne grzyby
Zostaw bułkę na kilka dni na stole, a prawdopodobnie zauważysz rosnące na niej, fioletowawe plamy. W pewnym momencie zarodniki pleśni osiadły na niej i zaczęły konsumować twoją żywność. Pleśń jest rodzajem grzyba – tak jak borowik, drożdże i muchomor. Odżywiają się nie tylko bułkami. Grzyby istnieją na wszystkich kontynentach i świetnie się czują od wielu setek milionów lat. Jedne rozkładają resztki zwierząt i roślin w glebie. Inne dostarczają składników odżywczych drzewom i innym roślinom przez korzenie w zamian za dostawy węgla, jaki wytwarza roślina z pomocą światła słonecznego. Choć grzyby wyewoluowały w różnych kształtach i rozmiarach, wszystkie pod pewnym względem są podobne. Jeśli chodzi o jedzenie, to działają odwrotnie niż my. My połykamy żywność, a następnie rozkładamy ją enzymami. Grzyby najpierw rozkładają żywność uwolnionymi enzymami, a potem ją wchłaniają.
W teorii grzyby są imponujące i fascynujące. (Jaki jest największy organizm na ziemi? Grzyb.) Kiedy jednak zaczynasz poznawać grzyby w całej ich rzeczywistości, jest w nich coś niepokojącego, co musimy nauczyć się akceptować. Jesteś ich pełen.
Ta wycieczka opiera się na badaniach prowadzonych przez wielu naukowców. Początkowo ich badania dotyczyły niemal wyłącznie grzybów, które powodują nasze choroby. Infekcja grzybicza może wahać się od kłopotliwej do śmiertelnej. Grzybica, powodowana przez pleśń taką jak Trichophyton rubrum, na ogół powoduje tylko swędzenie. Inne grzyby potrafią jednak eksplodować w naszych ciałach. W latach 1980. ludzi, których układ odpornościowy został zrujnowany przez HIV, padali ofiarą grzyba o nazwie Pneumocystis jiroveci. Zajmował ich płuca i powodował śmiertelne zapalenie płuc.
Jesteśmy jednak gospodarzami grzybów zarówno w chorobie, jak i w zdrowiu. Grzyby są ważną częścią mikrobiomu obok bakterii i wirusów. Podobnie jak te inne organizmy, nasze grzyby utrudniły badanie ich przez ich niechęć do rośnięcia w laboratorium. Naukowcy zaczęli więc używać innej strategii – zrezygnowali z hodowania grzybów i po prostu zbierają grzybowy DNA od zdrowych ludzi.
W „Nature” Julie Segre z National Human Genome Research Institute i jej koledzy prezentują pierwszy rozległy atlas grzybów rosnących na naszej skórze. Zebrali grzybowy DNA z 14 miejsc na ciałach 10 zdrowych wolontariuszy. Znaleźli grzyby wszędzie, nie tylko na podeszwach stóp ludzkich, ale na wnętrzu dłoni, na ich plecach i w ich kanałach usznych.
Na większości skóry dominuje jeden rodzaj grzybów o nazwie Malassezia.
Wśród najbliższych krewnych Malassezia jest głownia kukurydzy, grzyb, który doprowadza do rozpaczy farmerów uprawiających kukurydzę. W jakimś momencie w przeszłości przodkowie Malassezia przeszli z roślin na ludzi i żywią się teraz tłuszczowymi wydzielinami naszej skóry. Malassezia wyewoluowała w co najmniej 14 różnych gatunków; Segre z kolegami znaleźli 11 z nich wśród uczestników swojego badania.
W niektórych miejscach, takich jak nozdrza i tył głowy Malassezia rządzi niepodzielnie. W innych miejscach jednak różnorodność wykracza poza ten rodzaj. Pięta okazała się być wielką dżunglą grzybów, goszcząc około 80 różnych rodzajów. Drugie i trzecie miejsca zdobyły przerwy między palcami u nóg oraz paznokcie na nogach. Grzyby naprawdę kochają nasze stopy. Intrygująco, różnorodność grzybów i bakterii idzie w odwrotnym kierunku na naszych ciałach. Stopy mają niską różnorodność bakterii, podczas gdy ramiona – zdominowane przez jeden rodzaj Malassezia – mają bogatą różnorodność gatunków bakteryjnych. Grzyby mogły szczególnie zaadaptować się do stóp, bo możemy zbierać spory podeszwami. Nasze buty tworzą cudowne, wilgotne i bezpowietrzne środowisko idealne dla grzybów.
Badanie Segre jest – zgodnie z projektem – tylko naskórkowe, a więc nie jest to pełna historia grzybów. W artykule w „Trends in Microbiology”, Gary Huffnagle z University of Michigan i Mairi Noverr z Louisiana State University podają ich katalog po wstępnej wyprawie w głąb naszych ciał. W ustach posiadamy wiele gatunków grzybów, chociaż wiele z nich może być tylko chwilowymi gośćmi, którzy wpadają tam z żywnością lub oddechem. Z drugiej strony, istnieje sporo gatunków – w ustach i gdzie indziej – które wyspecjalizowały się do życia w różnych częściach naszych ciał. Kilka gatunków potrafi na przykład, przeżyć w zalanych kwasem głębiach naszych żołądków.
Także Pneumocystis, jak sugerują Huffnagle i Noverr, mogą być bardzo dobrze zaadaptowane do życia w ludziach. Stały się tak zależne od ludzi, że straciły geny do budowy pewnych niezbędnych składników. Zamiast samowystarczalności pobierają te składniki od nas. Jakby to dziwnie nie brzmiało Pneumocystis mogą w rzeczywistości być przez większość czasu spokojnymi lokatorami w naszych płucach. Nie zauważa się go u zdrowych ludzi, bo są rzadkością, a nasz układ odpornościowy wzmacnia ich rzadkość. Nasz układ odpornościowy toleruje kilka grzybów, ale kiedy ich liczba rośnie zanadto, trzebi trzodę. Dopiero kiedy HIV lub coś innego osłabia układ odpornościowy, równowaga załamuje się. Bez nadzoru Pneumocystis zamienia płuca w kolonię grzybów.
Podobne zakłócenie może wyjaśnić inną chorobę grzybiczą. Malassezia oczywiście może koegzystować pokojowo z naszym układem odpornościowym, skoro jest na całym naszym ciele. W niektórych wypadkach jednak nasz układ odpornościowy zaczyna patrzeć na pewne białka wytwarzane przez te grzyby jak na niebezpieczeństwo i odpowiada zapaleniem. Grzyby mogą w ten sposób pomóc w powstaniu alergii i reakcji autoimmunologicznych takich jak egzema. (Okazuje się, że łupież jest innym rezultatem złych stosunków z Malassezia.)
Nasi bakteryjni lokatorzy także mogą pomagać w utrzymywaniu grzybów pod kontrolą. Naukowcy odkryli, że niszcząca mikroby kuracja antybiotykowa może wywołać ryzyko rozkwitu grzyba Candida. Jest możliwe, że bakteria działa przeciwko grzybom po prostu przez zajmowani większości dobrych punktów przyczepienia się w naszych ciałach. Bakterie mogą nawet wydzielać w swoim pobliżu substancje antygrzybiczne.
Wielkim pytaniem dla przyszłych pokoleń badaczy grzybów będzie to, czy te setki gatunków grzybów w naszych ciałach w ogóle się nam do czegoś przydają. „Nie ma mocnych dowodów na mutualistyczny lub korzystny związek z mikrobiomem grzybowym” – piszą Huffnagle i Noverr. To jednak może być tylko wynikiem małej liczby badań nad tą kwestią. A istnieją dobre powody, by zbadać te możliwość. Na przykład, niektóre gatunki drożdży są obiecujące jako probiotyki przeciwko infekcjom bakteryjnym. A wszyscy przecież bardzo dobrze znamy alchemię grzybów – od chleba do piwa. Biolodzy używają teraz wszechstronności drożdży do produkcji leków na malarię i do produkcji biopaliw. Na długo zanim biolodzy odkryli grzybową alchemię, krowy wykorzystywały ją do rozkładania roślin, którymi się odżywiają. Być może nasz ogród grzybowy pomaga nam na sposoby, których jeszcze nie rozumiemy.
Zrozumiem, jeśli nagle niektórzy czytelnicy powiedzą w tym miejscu: „Wiesz co? Mam kilka bardzo ważnych spraw do załatwienia” i przerwą czytanie. Ale dla tych bardziej odpornych i ciekawych – pozwólcie, że poprowadzę was na wycieczkę po waszym grzybowym ogrodzie.
Ta wycieczka opiera się na badaniach prowadzonych przez wielu naukowców. Początkowo ich badania dotyczyły niemal wyłącznie grzybów, które powodują nasze choroby. Infekcja grzybicza może wahać się od kłopotliwej do śmiertelnej. Grzybica, powodowana przez pleśń taką jak Trichophyton rubrum, na ogół powoduje tylko swędzenie. Inne grzyby potrafią jednak eksplodować w naszych ciałach. W latach 1980. ludzi, których układ odpornościowy został zrujnowany przez HIV, padali ofiarą grzyba o nazwie Pneumocystis jiroveci. Zajmował ich płuca i powodował śmiertelne zapalenie płuc.
Jesteśmy jednak gospodarzami grzybów zarówno w chorobie, jak i w zdrowiu. Grzyby są ważną częścią mikrobiomu obok bakterii i wirusów. Podobnie jak te inne organizmy, nasze grzyby utrudniły badanie ich przez ich niechęć do rośnięcia w laboratorium. Naukowcy zaczęli więc używać innej strategii – zrezygnowali z hodowania grzybów i po prostu zbierają grzybowy DNA od zdrowych ludzi.
W „Nature” Julie Segre z National Human Genome Research Institute i jej koledzy prezentują pierwszy rozległy atlas grzybów rosnących na naszej skórze. Zebrali grzybowy DNA z 14 miejsc na ciałach 10 zdrowych wolontariuszy. Znaleźli grzyby wszędzie, nie tylko na podeszwach stóp ludzkich, ale na wnętrzu dłoni, na ich plecach i w ich kanałach usznych.
Na większości skóry dominuje jeden rodzaj grzybów o nazwie Malassezia.
Wśród najbliższych krewnych Malassezia jest głownia kukurydzy, grzyb, który doprowadza do rozpaczy farmerów uprawiających kukurydzę. W jakimś momencie w przeszłości przodkowie Malassezia przeszli z roślin na ludzi i żywią się teraz tłuszczowymi wydzielinami naszej skóry. Malassezia wyewoluowała w co najmniej 14 różnych gatunków; Segre z kolegami znaleźli 11 z nich wśród uczestników swojego badania.
W niektórych miejscach, takich jak nozdrza i tył głowy Malassezia rządzi niepodzielnie. W innych miejscach jednak różnorodność wykracza poza ten rodzaj. Pięta okazała się być wielką dżunglą grzybów, goszcząc około 80 różnych rodzajów. Drugie i trzecie miejsca zdobyły przerwy między palcami u nóg oraz paznokcie na nogach. Grzyby naprawdę kochają nasze stopy. Intrygująco, różnorodność grzybów i bakterii idzie w odwrotnym kierunku na naszych ciałach. Stopy mają niską różnorodność bakterii, podczas gdy ramiona – zdominowane przez jeden rodzaj Malassezia – mają bogatą różnorodność gatunków bakteryjnych. Grzyby mogły szczególnie zaadaptować się do stóp, bo możemy zbierać spory podeszwami. Nasze buty tworzą cudowne, wilgotne i bezpowietrzne środowisko idealne dla grzybów.
Badanie Segre jest – zgodnie z projektem – tylko naskórkowe, a więc nie jest to pełna historia grzybów. W artykule w „Trends in Microbiology”, Gary Huffnagle z University of Michigan i Mairi Noverr z Louisiana State University podają ich katalog po wstępnej wyprawie w głąb naszych ciał. W ustach posiadamy wiele gatunków grzybów, chociaż wiele z nich może być tylko chwilowymi gośćmi, którzy wpadają tam z żywnością lub oddechem. Z drugiej strony, istnieje sporo gatunków – w ustach i gdzie indziej – które wyspecjalizowały się do życia w różnych częściach naszych ciał. Kilka gatunków potrafi na przykład, przeżyć w zalanych kwasem głębiach naszych żołądków.
Także Pneumocystis, jak sugerują Huffnagle i Noverr, mogą być bardzo dobrze zaadaptowane do życia w ludziach. Stały się tak zależne od ludzi, że straciły geny do budowy pewnych niezbędnych składników. Zamiast samowystarczalności pobierają te składniki od nas. Jakby to dziwnie nie brzmiało Pneumocystis mogą w rzeczywistości być przez większość czasu spokojnymi lokatorami w naszych płucach. Nie zauważa się go u zdrowych ludzi, bo są rzadkością, a nasz układ odpornościowy wzmacnia ich rzadkość. Nasz układ odpornościowy toleruje kilka grzybów, ale kiedy ich liczba rośnie zanadto, trzebi trzodę. Dopiero kiedy HIV lub coś innego osłabia układ odpornościowy, równowaga załamuje się. Bez nadzoru Pneumocystis zamienia płuca w kolonię grzybów.
Podobne zakłócenie może wyjaśnić inną chorobę grzybiczą. Malassezia oczywiście może koegzystować pokojowo z naszym układem odpornościowym, skoro jest na całym naszym ciele. W niektórych wypadkach jednak nasz układ odpornościowy zaczyna patrzeć na pewne białka wytwarzane przez te grzyby jak na niebezpieczeństwo i odpowiada zapaleniem. Grzyby mogą w ten sposób pomóc w powstaniu alergii i reakcji autoimmunologicznych takich jak egzema. (Okazuje się, że łupież jest innym rezultatem złych stosunków z Malassezia.)
Nasi bakteryjni lokatorzy także mogą pomagać w utrzymywaniu grzybów pod kontrolą. Naukowcy odkryli, że niszcząca mikroby kuracja antybiotykowa może wywołać ryzyko rozkwitu grzyba Candida. Jest możliwe, że bakteria działa przeciwko grzybom po prostu przez zajmowani większości dobrych punktów przyczepienia się w naszych ciałach. Bakterie mogą nawet wydzielać w swoim pobliżu substancje antygrzybiczne.
Wielkim pytaniem dla przyszłych pokoleń badaczy grzybów będzie to, czy te setki gatunków grzybów w naszych ciałach w ogóle się nam do czegoś przydają. „Nie ma mocnych dowodów na mutualistyczny lub korzystny związek z mikrobiomem grzybowym” – piszą Huffnagle i Noverr. To jednak może być tylko wynikiem małej liczby badań nad tą kwestią. A istnieją dobre powody, by zbadać te możliwość. Na przykład, niektóre gatunki drożdży są obiecujące jako probiotyki przeciwko infekcjom bakteryjnym. A wszyscy przecież bardzo dobrze znamy alchemię grzybów – od chleba do piwa. Biolodzy używają teraz wszechstronności drożdży do produkcji leków na malarię i do produkcji biopaliw. Na długo zanim biolodzy odkryli grzybową alchemię, krowy wykorzystywały ją do rozkładania roślin, którymi się odżywiają. Być może nasz ogród grzybowy pomaga nam na sposoby, których jeszcze nie rozumiemy.
Getting to know your inner mushroom
The Loom, 22 maja 2013
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Carl Zimmer
Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”.