Как микробиом человека продолжает жить после смерти и перерабатывает тело

Каждое человеческое тело содержит сложное сообщество триллионов микроорганизмов, критически важных для здоровья при жизни. Эти микробные симбионты помогают переваривать пищу, производят витамины, защищают от инфекций. Взамен они получают стабильную, тёплую среду с постоянным запасом пищи.

Но что происходит с этими союзниками после смерти?

Как исследователь некробиома — микробов, живущих в, на и вокруг разлагающегося тела, — я изучаю посмертное микробное наследие. Можно предположить, что микробы умирают вместе с хозяином, но наше недавнее исследование показывает обратное: они не только выживают, но и играют ключевую роль в переработке тела, чтобы могла процветать новая жизнь.

Микробная жизнь после смерти

После остановки сердца клетки, лишённые кислорода, начинают самопереваривание (автолиз). Ферменты этих клеток разрушают их мембраны, белки и ДНК. Продукты этого распада становятся отличной пищей для симбиотических бактерий.

Кишечные бактерии, особенно класса Clostridia, распространяются по органам и разлагают тело изнутри (гниение). Без кислорода анаэробные бактерии используют процессы вроде брожения, производя характерные газы разложения.

С эволюционной точки зрения, микробам выгодно адаптироваться к умирающему телу. Используя углерод и питательные вещества организма, они увеличивают свою численность, что повышает шансы выжить в суровой внешней среде и заселить нового хозяина.

Микробное вторжение в почву

Если тело погребено, микробы вместе с жидкостями разложения попадают в почву, встречаясь с совершенно новым микробным сообществом.

Смешение двух различных микробных сообществ (коалесценция) — частое явление в природе. Исход зависит от факторов вроде степени изменения среды и того, кто был первым. Почва — жёсткая среда с резкими перепадами температуры, влажности и питательных веществ, где обитают хорошо адаптированные местные разлагатели.

Предыдущие исследования нашей команды показали, что генетические сигнатуры микробов, связанных с хозяином, обнаруживаются в почве под разлагающимся телом, на её поверхности и в могилах в течение месяцев или лет после разложения мягких тканей.

Сотрудничество с почвенными микробами

Наше новейшее исследование указывает, что микробы человека не просто выживают в почве, но и сотрудничают с местными почвенными микробами, помогая разлагать тело. В лаборатории мы показали, что смешение почвы с жидкостями разложения, содержащими микробы хозяина, увеличивает скорость разложения по сравнению с действием только почвенных сообществ.

Мы также обнаружили, что микробы хозяина усиливают круговорот азота. Азот — важнейший элемент, но большая его часть недоступна организмам. Разлагатели играют ключевую роль, преобразуя органические формы азота (например, белки) в неорганические (аммоний и нитрат), которые могут использовать микробы и растения.

Наши данные позволяют предположить, что микробы человека участвуют в этом процессе, превращая крупные молекулы с азотом (белки, нуклеиновые кислоты) в аммоний. Нитрифицирующие почвенные микробы затем могут преобразовать аммоний в нитрат.

Поддержка нового поколения жизни

Переработка питательных веществ из детрита — основа всех экосистем. Разложение падали (мертвых животных) поддерживает биоразнообразие и является важным звеном пищевых сетей.

Живые животные — «бутылочное горлышко» для циклов углерода и питательных веществ в экосистеме: они накапливают их на большой территории в течение жизни и отдают в одном месте после смерти. Одна туша может поддержать целую всплывающую пищевую сеть из микробов, почвенной фауны и членистоногих.

Микробы-разлагатели преобразуют концентрированные запасы богатых органикой молекул нашего тела в более мелкие, биодоступные формы, которые могут использовать другие организмы. Часто можно видеть пышную растительность рядом с разлагающимся животным — видимое свидетельство рециклинга питательных веществ обратно в экосистему.

То, что наши собственные микробы играют важную роль в этом цикле, — один из микроскопических способов, которым мы продолжаем жить после смерти.