Интригующей и важной роль кишечной микробиоты делает тот факт, что масса этих микроорганизмов обитает прямо на границе, которая отделяет внутренние реакции от внутренних ощущений в ЖКТ. В зависимости от пищи, которую только что съел человек, или от того, что его пищеварительный тракт абсолютно пуст, энтеральная нервная система изменяет среду в ЖКТ и управляет пищеварением, контролируя кислотность, вязкость и секрецию пищеварительных жидкостей, а также механические сокращения желудочно‑кишечного тракта. Из этого следует, что микроорганизмы в ЖКТ постоянно адаптируются к изменениям кислотности, секреции пищеварительных жидкостей, имеющимся питательным веществам и учитывают время, которое есть у них в распоряжении, чтобы переварить эти вещества до состояния, в котором они будут выведены из организма. События развиваются схожим образом и тогда, когда стресс или сильное беспокойство заставляют операционные программы головного мозга, отвечающие за эмоции, создавать драматические сюжеты в пьесах, которые разыгрываются в ЖКТ. При этом стенки пищеварительного тракта сокращаются, а скорость движения содержимого из желудка в кишечник и скорость кровотока меняются. Все вместе это может в значительной степени изменить условия жизни микроорганизмов в тонкой и толстой кишке и является, вероятно, одной из причин того, почему во время стресса изменяется состав кишечной микробиоты. Для сравнения: когда человек чувствует себя подавленным и процессы в пищеварительном тракте замедляются, микроорганизмы ощущают эти изменения и активизируют гены, которые помогают им адаптироваться к этим меняющимся условиям.

В то же время ткани пищеварительной, иммунной и нервной систем занимаются общением друг с другом, используя для этого сигнальные молекулы – кишечные гастроинтестинальные пептиды, цитокины и нейротрансмиттеры. Следует специально отметить, что все эти вещества являются элементами биохимических языков, которые благодаря долгой эволюционной истории человека фактически представляют собой далекие диалекты речи микроорганизмов.

После того как ученые справились с первым удивлением, узнав о ключевой роли кишечной микробиоты во взаимодействии между головным мозгом и пищеварительным трактом, они углубились в исследование этих отношений. Выяснилось, что головной мозг, ЖКТ и кишечная микробиота постоянно и тесно общаются друг с другом. С учетом этого факта ученые стали рассматривать головной мозг, пищеварительный тракт и микробиом как части единой интегрированной системы, имеющей множество перекрестных коммуникаций и обратных связей одних частей с другими. В этой книге я называю эти связи осью взаимодействия между головным мозгом, ЖКТ и микробиомом.

На протяжении всего XX в. ученые не видели наших микроорганизмов‑партнеров, потому что большинство из них в лаборатории вырастить нельзя. До появления автоматизированных приемов секвенирования (определения порядка) генов, используемых для идентификации классов микроорганизмов, и суперкомпьютеров для обработки массивных объемов данных не было возможности проводить обширные исследования и определять, какие микроорганизмы имеются в ЖКТ, какими генами они в совокупности обладают и какие метаболиты вырабатывают. Более того, у исследователей были крайне ограниченные представления о том, как участники взаимодействия между головным мозгом, ЖКТ и микробиомом общаются друг с другом.

Теперь стало ясно, что микроорганизмы пищеварительного тракта играют не просто привилегированную роль в организме человека. Согласно утверждениям видного специалиста в области кишечной микробиоты Дэвида Релмана из Стэнфордского университета, «микробиота человека является фундаментальным компонентом того, что вообще понимается под человеком». Помимо незаменимой роли в переваривании части пищи выясняется, что микробиота кишечника масштабно и совершенно неожиданным образом влияет на системы контроля аппетита и операционные системы в головном мозге, которые отвечают за эмоции, а также за поведение и даже за мышление. Эти невидимые микроскопические существа, обитающие в пищеварительной системе человека, вносят свой вклад в то, как он себя чувствует, как принимает интуитивные решения и как развивается и стареет его головной мозг.