Пушистые детекторы микробиома
Некоторые повадки животных людям кажутся, мягко говоря, неприличными. Кто, например, не наблюдал ритуала приветствия встретившихся знакомых собак, тут же принимающихся рьяно обнюхивать друг друга — особенно под хвостом? Работая в Ветеринарном колледже Корнеллского университета, я часто наблюдал такое поведение, т. к. в клинику приводили много животных. При любой возможности я старался удержать своих собак от такой практики. Но теперь-то я знаю, что к чему! Если собака состоит из «собачьих» клеток всего на 10 %, а остальные 90 % общего количества клеток ее организма приходятся на микробов, что, по вашему мнению, вынюхивают животные?
Анальное и другие отверстия тела — это открытые порталы в мир микробиома. И, обнюхивая другого пса, собака не преминет обследовать своим носом анальное отверстие сородича. Зачем она это делает? Пытается получить ответы на главные вопросы о другом животном: «Кто ты на самом деле?» и «Как твое здоровье?». И, как правило, любопытство собак в этом отношении не ограничивается только сородичами. С помощью обоняния они могут собирать эту информацию о других животных и даже людях. Их нос знает, что делать!
По мнению Саймона Гэдбойса и Кэтрин Рив из канадского Университета Далхаузи, мочевые и каловые метки составляют важную часть собачьей социальной сети. Острый нюх этих животных делает их ценным источником информации. Собаки различают тончайшие нюансы запахов. Это делает их незаменимыми помощниками при поиске мин, наркотиков и следов пропавших людей (в том числе и оказавшихся под завалами в районах бедствий).
Сравнительно недавно собак начали обучать для оказания медицинской помощи. Собаки — диагносты диабета способны учуять малейшие изменения химического состава крови и загодя сообщить своему хозяину о надвигающейся гипогликемии, чтобы тот успел вовремя принять соответствующие меры и избежать смертельно опасной ситуации. Кроме того, собаки могут диагностировать рак толстого кишечника по дыханию человека или запаху образцов его стула. Такие собаки прекрасно знают уникальную химическую «подпись» болезни.
Собаки не только диагностируют рак, но и способны различать многие формы раковых заболеваний. Они отличают рак легких от рака груди, идентифицируют различные формы рака яичников и диагностируют рак мочевого пузыря. Но полный спектр диагностических талантов собак еще не изучен. Возможно, чтобы предупредить своих владельцев о надвигающейся опасности, они руководствуются и какими-то иными, помимо обонятельных, подсказками.
А сегодня собак обучают отыскивать микробов. Если люди чувствуют запах бутирата при его разведении 10 частей на миллион, то собаки выявляют его в тысячи раз меньших концентрациях. Благодаря острейшему чутью собаки — очень ценные и полезные животные.
Одна из причин того, что собаки и другие животные способны обнаруживать специфических микробов и продукты их жизнедеятельности, заключается в том, что микробы питаются особыми веществами и выделяют специфические соединения. Все бактерии, археи и микробные эукариоты выделяют химические вещества настолько уникальными, порой в высшей степени специализированными способами, что впору говорить о «микробных отпечатках пальцев». Биологи и химики называют эти «отпечатки» биомаркерами — признаками того, что в среде присутствует достаточное для выявления количество того или иного микроба. Собаки — лишь один из видов животных, которых можно легко обучить выявлению этих «химических подписей» микробов.
Одна из первых попыток обучить собак обнаруживать запах микробов была связана с бытовыми нуждами: собак тренировали улавливать запах бактерий и плесени в сырых зданиях. В 2002 г. ученые из Национального института здравоохранения (Финляндия) показали, что собак можно обучить отыскивать по запаху разные бактерии и некоторые штаммы плесневых грибов.
Живущий в Нидерландах бигль по кличке Клифф знает человеческий микробиом настолько досконально, что порой даже подсказывает врачам, когда пациентам нужна медицинская помощь. Он официально включен в штат больницы и во время работы даже носит особую униформу. Благодаря невероятно острому нюху и отличной выучке этот пес способен выявлять изменения одного из самых опасных кишечных патогенов, бактерии Clostridium difficile. Клифф безошибочно определяет, у каких пациентов присутствует клостридий, у каких его нет, и даже может предсказывать вспышки размножения этой бактерии на три дня раньше, чем это делают самые чувствительные приборы. А это значит, что пес способен предупреждать работников больницы о надвигающейся угрозе, давая им возможность принять соответствующие меры.
Собаки способны улавливать запахи человеческих микробов даже в отсутствие людей. Хотя научного подтверждения это предположение еще не получило, исследователи считают, что поисковые собаки, участвующие в поисках пропавших детей, людей под завалами зданий или сбежавших преступников, берут их следы, используя запах уникальных смесей человеческих микробов, частиц отмершей кожи и кожных жировых секретов.
В Калифорнии специально обученные собаки принимали участие в проектах по оценке качества воды: они должны были определять, заражены ли поверхностные и грунтовые воды человеческими фекалиями. Если источник воды заражен человеческими нечистотами, собаки выявляют запах фекальных микробов гораздо быстрее, чем другие полевые тесты; кроме того, собачий нос гораздо чувствительнее к этим ароматам, чем самые современные приборы. Выявив загрязненность воды, собаки легко берут след и легко определяют по нему местоположение источника загрязнения, помогая властям быстро принять надлежащие меры.
Собаки — далеко не единственные существа, способные воспринимать запахи микробов. Так, работающие в Африке бельгийские медики сумели обучить гамбийских хомяковидных крыс выявлять бактерии, вызывающие туберкулез (и, кстати, обнаруживать заложенные в земле мины). Лично я, конечно, предпочел бы иметь дело с Клиффом, а не с гигантской гамбийской крысой, но каждому, как говорится, свое…
