Сожители меняют химический состав дома на молекулярном уровне

Внутри и на поверхности каждого человека обитают бесчисленные микроорганизмы — микробиота, которая помогает формировать жизнь своих хозяев. Схожее явление происходит между людьми, микробами и домами, которые они делят.

В выпуске Science Advances от 24 июня 2022 года учёные из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и других учреждений сообщают о молекулярном воздействии жизни в помещении. Они описывают, как присутствие людей взаимодействует с их микробными сожителями, меняя биологию и химию дома.

Авторы предполагают, что эти выводы должны повлиять на будущие проекты зданий.

Современные американцы проводят примерно 70% времени в помещении, изменяя внутренний микробиом «вкладом» своих тел. Ограниченные исследования изучали взаимодействие людей с воздействием конкретных загрязнителей, токсинов и частиц внутри помещений. Но новое исследование более амбициозно документирует, как люди влияют на весь молекулярный и химический состав дома через повседневную деятельность.

Экспериментальный тестовый дом был построен в Остине, Техас, летом 2018 года. Дом был предназначен для обычного использования и включал ванные, кухню, зоны для собраний и работы. Ночёвки были запрещены, но 45 участников исследования, а также посетители, проводили время в доме, занимая его примерно по шесть часов в день в течение 26 дней. За это время они выполняли запланированные действия, такие как приготовление пищи, уборка и общение.

Исследователи взяли пробы распределения обнаруживаемых молекул и микробов по всей жилой площади дома в начале эксперимента (условно T1) и через 28 дней (T2). В основном это делалось путём смывов с поверхностей и проведения различных геномных, метаболических и химических анализов.

Перед T1 дом был тщательно убран раствором отбеливателя. Тем не менее, исследователи заявили, что следы молекул, связанных с людьми, всё ещё присутствовали. К моменту T2, после почти месяца пребывания людей, дом был наполнен молекулярным и микробным изобилием и разнообразием, хотя и распределённым неравномерно.

Что нашли исследователи

Были обнаружены молекулы, связанные с:

Большинство молекул на внутренних поверхностях были натуральными продуктами (биологически произведёнными молекулами, а не синтетическими соединениями), пищей, молекулами, связанными с внешней средой, средствами личной гигиены и метаболитами человеческого происхождения, часто прослеживаемыми до фекальных масс.

Вероятными основными источниками были признаны: пища, микробы, связанные с человеком, фекалии, строительные материалы и микробы, которые на них растут, а также строительные материалы во влажных условиях.

Горячие точки и влияние уборки

Неудивительно, что кухня и туалет были горячими точками молекулярного и микробного разнообразия, хотя их количество колебалось в зависимости от уборки и санитарной обработки. Авторы написали: «Похоже, что даже когда часть химических веществ удаляется из-за уборки, это лишь временно и/или частично, поскольку совокупность уборки и человеческой активности в целом приводит к увеличению накопления более богатой химии».

Поверхности, к которым люди регулярно прикасаются (столы, выключатели, ручки), были более богаты молекулярной и микробной химией. На полах наблюдалось меньше молекулярного разнообразия, возможно, из-за более частой уборки. Окна, стулья и двери, к которым жильцы не прикасались регулярно, показали наименьшее изменение химического разнообразия между T1 и T2.

Микробные сожители

Конечно, люди были не единственными обитателями тестового дома. Исследователи обнаружили, что внутренние поверхности были покрыты бактериями, грибками и другими микробами, а также их метаболитами. Регулярная уборка со временем изменяла эти микробные популяции и разнообразие, позволяя разным видам повторно заселять очищенные пространства.

К концу испытательного периода менее половины исходного микробиома дома осталось, но на него приходилось более 96% всего подсчитанного микробного сообщества. Большая часть обнаруженного микробиома на момент T2 была получена от людей-обитателей, в основном комменсальных видов, обитающих на коже человека или в кишечнике. Свободноживущие микробы, связанные с окружающей средой, были истощены человеческой деятельностью — вычищены или вытеснены.

«Мы не знаем точно, как микробы, связанные с человеком, вытеснили микробы из окружающей среды, потому что это могло произойти многими способами, но ясно, что они это делают», — сказал Роб Найт, доктор философии, один из главных исследователей исследования и директор Центра инноваций в области микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего. — «Понимание этого феномена станет ключевой целью будущих исследований микробиологии искусственной среды».

Последствия для здоровья

Авторы отметили, что по крайней мере 1% обнаруженных молекул в помещении может оказывать непропорционально большое влияние на здоровье. Например, бактериальный вид Paenibacillus был связан с молекулами из кофе — одного из основных источников обнаруженных молекул пищевого происхождения в помещении. В доме, особенно в T2, Paenibacillus наблюдался в районе приготовления кофе и вокруг него, и известно, что этот род растёт в кофемашинах. Виды Paenibacillus использовались в качестве пробиотиков для кур и пчёл и также могут способствовать здоровью человека, что согласуется с недавними сообщениями о том, что употребление кофе связано с улучшением сердечно-сосудистого здоровья и долголетием.

«Понимание того, как именно наши наблюдения — что и люди, и микробные обитатели изменяют химический состав дома — должно повлиять на дизайн строительных материалов для улучшения здоровья человека, потребует дополнительных исследований», — сказал со-руководитель исследования Питер Доррестейн, доктор философии, директор Центра инноваций в области совместной масс-спектрометрии в Школе фармации и фармацевтических наук Скэггса Калифорнийского университета в Сан-Диего.