Ученый так и не понял, почему холера убивает одних и щадит других. Сгорбившись над чашками Петри в своей лаборатории, он обнаружил, что некоторые микробы провоцируют рост холеры, а другие препятствуют ему. Он задался вопросом, происходят ли аналогичные события в кишечнике человека. Возможно, именно микробы определяют, заболеет ли инфицированный человек. «Флора человеческого желудка почти не изучена, а кишечника – еще меньше», – писал он в своей статье 1894 года, посвященной холере.

Мечников экспериментировал с кишечными микробами не только на людях, но и на головастиках, крысах, кроликах, морских свинках и макаках. Он также заказал в Индии несколько самых крупных летучих мышей в мире, известных как «летучие лисицы». В 1901 году, в конце своей карьеры, исследователь отметил, что населяющие кишечник микроорганизмы могут быть как невинными, так и смертельно опасными. «Идея заключается в том, чтобы точно определить эти две категории и привлечь полезные бактерии к борьбе с вредными», – писал он. Ученый предположил, что некоторые микроорганизмы, особенно в толстой кишке, вырабатывают яды, способные просачиваться через стенки кишечника в кровь, что приводит к артериосклерозу, затвердению артерий и повреждениям других органов. «Кишечная флора, – писал он, – является главной причиной слишком короткой продолжительности нашей жизни, которая угасает, не достигнув своей цели». Его захватила идея о том, что микробы могут взаимодействовать с иммунной системой, выделяя токсины, которые стимулируют макрофаги организма, косвенно способствуя старению и болезням. Эта, казалось бы, простая догадка – связать микробы и макрофаги – будет иметь последствия, превосходящие его самые смелые предположения.

Микробы населяют землю задолго до появления сложной животной жизни, помогая растениям добывать необходимые питательные вещества из почвы. Миллиарды лет они живут на поверхности, вокруг и внутри нашего тела. Бактерии, вирусы, простейшие и грибки кишат на нашей коже, в легких, кишечнике, ротовой полости, на половых органах и в глазах. В кишечнике обитает больше микробов, чем в любой другой части тела. Наибольшая концентрация микроорганизмов – в ротовой полости. В желудке с его кислой средой их намного меньше, в тонком кишечнике она снова увеличивается, а затем резко возрастает в толстой кишке, где образуется тот самый «кишечный микробиом», что привлек пристальное внимание ученых к микробам, живущим рядом с нами. Микробиом кишечника содержит в несколько раз больше клеток и генетической информации, чем весь организм человека. Функции кишечника позволяют назвать его жизненно важным органом, превосходящим по своей метаболической способности печень. Он может заболеть, что приводит к пагубным изменениям в микробных сообществах, и, подобно многим больным органам, его можно заменить с помощью трансплантации.

В древнем мире дефицита питательных ресурсов возник симбиоз между человеком и микробами: они научились взаимовыгодным отношениям. Кишечные микробы подвергают процессу ферментации то, что мы не в состоянии переварить, тем самым добывая для себя энергию и вырабатывая в процессе витамины, минералы и другие полезные соединения. Они разлагают токсичные вещества, включая канцерогены. Кроме того, защищают нас от чужеродных, смертельно опасных микроорганизмов. Микробы вырабатывают свои собственные антибиотики для борьбы друг с другом, которые наносят незначительный побочный ущерб по сравнению с их аналогами, созданными человеком. Ранние исследования микробиома выявили эти и другие его ключевые функции. В конце концов ученые поняли, что микроорганизмы кишечника также играют главную роль в иммунологии и воспалении.

Во второй половине XX века ученые-первопроходцы изучали связь микробиома животных с болезнями, однако интенсивное исследование микробиома кишечника началось лишь в первом десятилетии XXI века. Когда начала прослеживаться тесная связь скрытого воспаления с распространенными хроническими заболеваниями, получили развитие и исследования микробов. В последующие годы микробиологи активно подслушивали «переговоры» между микробами, макрофагами и другими иммунными клетками. Кишечные микробы влияют на защитную систему, которая в ответ влияет на них, играя важнейшую роль в наших иммунных реакциях. Тесные отношения между микробами и иммунными клетками вносят свой вклад в такие, казалось бы, предопределенные судьбой события, как заражение смертельной инфекцией, надоедливая сезонная аллергия или неспособность к выработке иммунитета после вакцинации. Они влияют на риск возникновения скрытого воспаления и развития хронических воспалительных заболеваний.

Одним из важнейших механизмов взаимодействия между микробами и иммунными клетками является обучение нашего организма способности отличать безвредные продукты и микробы от их токсичных аналогов. Большая часть этого взаимодействия происходит в кишечнике. Кишечник содержит самый большой резервуар макрофагов в организме. Они зачастую живут тяжелой и короткой жизнью, постоянно уступая место более молодым сородичам, циркулирующим в крови.

Макрофаги не только заживляют раны и борются с микробами, как это происходит в других тканях, но и учатся совместному проживанию вместе со множеством кишечных микроборов, функционируя в рамках сложной, многослойной иммунной системы кишечников.

На внутренней поверхности кишечника, на границе между нашим организмом и внешним миром, прямоугольные эпителиальные клетки, подобно кирпичам, плотно прилегают друг к другу, ограничивая проникновение вредных веществ. Эти клетки собирают питательные вещества и выделяют защитный слой скользкой, водянистой слизи. Она покрывает пищеварительную систему и содержит антитело под названием иммуноглобулин А (IgA), препятствующий проникновению токсинов и вредных микробов. Такая слизистая иммунная система существует не только в кишечнике, но и в других полостях тела, подверженных внешним воздействиям, включая нос, легкие, глаза, рот и гениталии. За забором из эпителиальных клеток расположена lamina propria («собственная пластинка») – тонкий слой рыхло упакованной соединительной ткани, которая содержит большую часть иммунных клеток кишечника, кровеносные и лимфатические сосуды. Здесь перемешаны клетки врожденного и адаптивного иммунитета, такие как макрофаги, дендритные клетки, В– и Т-лимфоциты. Внутри lamina propria также находится лимфоидная ткань кишечника – самый большой лимфатический орган в нашем организме. Он состоит из особых участков лимфоидной ткани, расположенных по всему кишечнику, и лимфатических узлов, разбросанных по всей брюшной полости. Эти области кишат иммунными клетками, готовыми разжечь воспалительную атаку против неприятеля.

Когда микробы и другие микроорганизмы вторгаются в организм, пытаясь пробиться через кишечный барьер и попасть в кровь, врожденная и адаптивная ветви иммунной системы работают сообща, чтобы им помешать. Клетки врожденного иммунитета выступают в роли первой линии обороны, выставляя своих часовых – макрофагов. Затем дендритные клетки спешат предупредить адаптивную иммунную систему, подстегивая Т– и В-лимфоциты к действию.

Постоянно подверженная непрерывному потоку пищевых антигенов, микроорганизмов и всего остального, что проникает в наше тело через рот, иммунная система обязана принимать решение, что пускать в наш организм, а что нет. Это задача не из простых. Организм должен защитить себя от смертельно опасных микробов и в то же время сохранять спокойствие при встрече с безвредными частицами пищи или полезными микроорганизмами. Создавая этот тонкий баланс, кишечник склоняется к толерантности, приглушая свои иммунные