Rob Dunn: Pająki, bakterie, drożdże… Kevin nigdy nie jest sam w domu

Plus Minus: Gdy mówimy o ekosystemie, mamy na myśli las, morze czy rzekę, tymczasem pan wskazuje nasze domy. Jak bogaty jest to ekosystem?

W przeciętnym domu lub mieszkaniu mieszkają tysiące gatunków. Łącznie, wszystkie domy na całym świecie są zasiedlone przez setki tysięcy gatunków. Jest to nędzny biom w porównaniu z – powiedzmy – lasem deszczowym, a jednak o wiele bardziej zróżnicowany, niż możemy sobie wyobrazić. Kiedy się budzimy i głęboko oddychamy, wprowadzamy do naszych płuc powietrze wypełnione różnymi stworzeniami. Gdy usiądziemy, nieważne gdzie, jesteśmy otoczeni przez cyrk unoszących się w powietrzu, skaczących, wijących się gatunków. Kiedy zaczęliśmy badać życie w naszych domach w sposób, w jaki można byłoby dokonywać inwentarza lasu deszczowego albo sawanny, byliśmy zaskoczeni. Spodziewaliśmy się znaleźć setki gatunków, a natknęliśmy się na ponad 200 tysięcy.

Czy możemy uznać, że jest to pełen ekosystem z jego strukturą, powiązaniami, niszami ekologicznymi?

Dobre pytanie. Niektóre gatunki specjalizują się w żerowaniu na ziarnach zbóż. Są to na przykład mole spożywcze, ale także bakterie i drożdże, które powodują, że chleb na zakwasie rośnie. Inne gatunki żyją z rozpadających się ciał, zjadają martwe komórki skóry i inne kawałki ciała, które nam odpadną. Na naszych ciałach żyje wiele tysięcy gatunków stworzeń – wszyscy dorośli mają na przykład roztocza mieszkające na ich twarzach. Istnieją gatunki, które przystosowały się do życia wewnątrz ziaren soli. Inne żyją tylko w podgrzewaczach ciepłej wody. Oczywiście, te różne nisze są połączone przez drapieżniki. Liczne pająki mieszkające w domach łączą życie wokół nas i uosabiają je.

Jakie najrzadsze organizmy możemy spotkać w tym ekosystemie? Nazwijmy je gatunkami zagrożonymi.

Jeszcze nie wiemy, które są najrzadsze. Niektóre gatunki znajdujemy tylko w kilku domach. Jest tam, na przykład, skorpion jaskiniowy, którego widzieliśmy dotychczas wyłącznie w jaskiniach i domach w okolicach Austin w Teksasie. Entomolog z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej Matt Bertone w jednym z domów w Peru odkrył zupełnie nowy gatunek chrząszcza (a przynajmniej wszystko na to wskazuje).

W naszych domach często pojawia się niepozorny owad, którego nazywamy śpieszkiem. Zbadaliśmy bakterie zamieszkujące jego układ pokarmowy i okazało się, że jest tam bakteria, która jako jedna z sześciu spośród 10 milionów znanych obecnie potrafi rozłożyć ligninę w odpadach przemysłowych papierni. Te odpady są ekstremalnie alkaliczne, mają pH około 12. W jednym śpieszku i jednym modzelkowatym, który również zamieszkuje nasze domy, znaleźliśmy różnorodność bakterii rozkładających ligninę, zwiększając o 30 proc. liczbę gatunków, o których wiedzieliśmy, że są do tego zdolne.

Naprawdę nawet nie próbuję się domyślać, co możemy jeszcze znaleźć w naszych domach. Szansa na znalezienie tych bakterii była ekstremalnie mała, a jednak udało się je odszukać w ciałach stworzeń, które towarzyszą nam od zawsze. Nie wiem, jakie rzadkie gatunki zamieszkują domy w Polsce. Jeśli zapiszesz się do naszego projektu iNaturalist i zrobisz zdjęcia życia w swoim domu, możesz pomóc nam znaleźć te rzadkie gatunki.

W swojej książce „Nie jesteś sam w domu" wspomina pan o ekstremofilach. Czy dużo ich znajdziemy, dajmy na to, pod łóżkiem?

Myślę, że to zależy od tego, co robisz w łóżku. Ale tak, znajdziemy.

Jakiś przykład?

Wspomniałem o bakteriach w bojlerach. Thomas Brock, pracujący wówczas na Uniwersytecie Indiana, był zafascynowany kolorowymi wzorami tworzącymi się wokół gejzerów. Sądził, że te wzory to sprawka organizmów jednokomórkowych. Miał rację. Poza nimi Brock znalazł bakterie, które żywiły się materią organiczną unoszącą się w bulgoczącej wodzie – czy to komórkami innych bakterii, czy martwymi muchami. Po dłuższych badaniach stwierdził, że należą one do zupełnie nowego gatunku, a nawet nowego rodzaju. Nazwał je Thermus aquaticus. Brock obserwował swoje bakterie w laboratorium tylko wtedy, kiedy utrzymywał podłoże hodowlane w temperaturach przekraczających 70 stopni Celsjusza. Bakterie wolały jeszcze wyższe temperatury i przeżywały nawet w 80 stopniach. Zastanawiał się, czy mogą one występować w innych miejscach niż woda gejzerów i poszukiwał tych miejsc. Okazało się, że w ciepłej wodzie płynącej z kranu jego laboratorium znajdują się bakterie bardzo przypominające te z gejzerów. Brock zbadał bojlery znajdujące się w pobliskich domach i pralniach. Okazało się, że znalazł tam bakterie z rodzaju Thermus, mimo że od najbliższego gorącego źródła dzieliło je setki kilometrów. Brock udał się na koniec świata, by odnaleźć gatunki z rodzaju Thermus, a mógł dokonać tego samego odkrycia tuż obok swojego laboratorium na zapleczu pralni.

Do naszych ekosystemów wkradł się właśnie nowy wróg: SARS-CoV-2. Czy obecni mieszkańcy naszych domów mogą mu jakoś zagrozić?

Trudno powiedzieć. Ogólnie rzecz biorąc, uważamy, że wirusy są mniej zdolne do przetrwania w konfrontacji z bakteriami i grzybami. Obie te grupy produkują związki zdolne do zabijania wirusów. Jest więc możliwe, że jeśli masz więcej rodzajów łagodnych bakterii w swoim domu, na skórze lub nawet w płucach (tak, mamy mikrobiom płucny), to jesteś w stanie lepiej zwalczać SARS-CoV-2, ale nikt tego nie wie na pewno. Dla nas biologów nieznane może być wspaniałe i inspirujące, ale kiedy stajemy przed prawdziwymi praktycznymi wyzwaniami, takimi jak Covid-19, to to nieznane może być również prawdziwym utrapieniem.

Wszystkie powierzchnie ciała pokryte są warstwą mikrobów. Łatwo pomyśleć, że myjąc ręce, co jest zalecane w walce z SARS-CoV-2, usuwamy wszystkie te mikroby, a to nieprawda. Jeśli pobierzesz próbkę drobnoustrojów z czyichś rąk, a następnie każesz mu wyszorować dłonie i pobierzesz próbkę ponownie, to się okaże, że w ogólnym zestawie mikrobów nie zaszła żadna zmiana. Mycie rąk zapobiega rozprzestrzenianiu się patogenów, ale nie dzięki sterylizacji rąk. Mycie rąk wydaje się usuwać jedynie mikroby, które dopiero pojawiły się, ale nie zdążyły zadomowić.

Nie tylko domy pana interesują. Badał pan bioróżnorodność ludzkich pępków. Znalazło się tam coś ciekawego?

W pępku pisarza naukowego Carla Zimmera znaleźliśmy kiedyś gatunek bakterii znany wcześniej tylko z Rowu Mariańskiego na dnie oceanu.

Zauważyłem, że bada pan także zawartość spodni („The Life of Pants"), bimber („The Science of Sourdough") czy życie w słuchawce prysznica („The Showerhead Microbiom Project"). Jak długo trwają te badania?

O wiele dłużej, niż bym chciał. Na Ziemi są miliony rodzajów bakterii i grzybów. Znaleźliśmy kilka tysięcy gatunków w samych tylko pępkach. Pyta pan o bimber, my nie pędzimy bimbru, ewentualnie możemy zbadać tajemnicę tradycyjnego warzenia piwa. Badamy, co leży u podstaw tego, że chleb rośnie. Jak to się dzieje jest jedną z wielkich tajemnic cywilizacji, a proszę pamiętać, że chleb towarzyszy nam od zawsze, choć nie wszędzie jest taki sam. Ten nasz nowy projekt jest stosunkowo prosty i ma na celu umożliwienie każdemu na świecie zaangażowania się w naukę o zakwasie i produkcji smacznego chleba. Chcemy tylko, aby ludzie robili zakwas w domu w różnych warunkach (różne rodzaje mąki, wewnątrz i na zewnątrz), a przy tym mierzyli, jak szybko rosną ich nowe zakwasy i jak pachną.

Zauważyłem, że sery produkowane nawet z tych samych przepisów, ale przez różnych domowych wytwórców, smakują różnie. Czy to samo dotyczy chleba?

Koreańskie kimchi to jeden z najbardziej złożonych, różnorodnych pod względem biologicznym produktów fermentowanych. Podczas przygotowywania tej potrawy w każdy liść kapusty pekińskiej należy wmasować specjalną pastę złożoną między innymi z imbiru, cebuli, czosnku, rzodkwi. Jest wiele rodzajów kimchi wykonywanych według setek różnych przepisów. Jak się okazuje może być też tyle różnych rodzajów kimchi, ile osób je przyrządzających. Kimchi przyrządzane przez każdą osobę ma, jak to mówią Koreańczycy, wyjątkowy smak dłoni.

Moja przyjaciółka Soo Hee prowadziła kiedyś kurs przygotowywania kimchi. Wszyscy uczestnicy przygotowywali go z tych samych składników pod jej nadzorem. Kiedy po kilku tygodniach wyroby były gotowe, okazało się, że każdy smakuje inaczej, każdy miało wyjątkowy smak dłoni. Zastanowiło mnie to. Uznałem, że różnica w smaku pochodzi częściowo od mikrobów zamieszkujących na dłoniach. Ponieważ w koreańskiej kuchni jest wiele fermentowanych produktów, organizmy za to odpowiedzialne są obecne w ich domach i w trakcie przygotowywania potraw muszą spadać na wszystkie powierzchnie. Może więc to nie tylko smak dłoni, a coś, na co nie ma koreańskiego słowa, czyli smak domu?

Podobnie jak kimchi produkcja serów zależy od wielu różnych gatunków, także tych zamieszkujących ludzkie ciała. Chcieliśmy to zbadać. Zastanawialiśmy się nad rodzajem produktu, który będzie łatwy do przygotowania i interesujący dla domowych mikrobów. To dlatego padło na chleb. Rozdaliśmy tę samą mąkę 15 piekarzom z 14 krajów i poprosiliśmy o przygotowanie z niej zakwasu. Aby go zrobić, bierze się proste składniki, często tylko wodę i mąkę, pozostawia w naczyniu i pozwala fermentować. Nie ma znaczenia, czy mąka jest z najbliższego sklepu, czy też jest ekologiczna mielona w ręcznych żarnach, podobnie jak nie ma znaczenia, czy woda jest z kranu, czy jest nią rosa zbierana o brzasku z liści mniszka lekarskiego. Zaczyn zasilany wodą i mąką po pewnym czasie staje się bulgoczącą kwaśną i lepką strukturą, w której bytuje relatywnie prosta społeczność będąca mieszaniną bakterii i drożdży. Im kwaśniejszy staje się zakwas, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że będą w stanie przeżyć w nim patogeny. Czy zdaje pan sobie sprawę, że często te zakwasy hodowane w domach i piekarniach mają po 100 lat? Fajnie jest zanurzyć dłonie w zakwasie, w którym zanurzała je nasza babcia. Niektórzy nadają im nawet imię. W końcu to żyjąca struktura. W takich zakwasach można znaleźć ponad 60 różnych gatunków bakterii produkujących kwas mlekowy, a także pół tuzina gatunków drożdży.

Co z tymi piekarzami?

Tych 15 piekarzy przyjechało do Sankt Vith między innymi z Izraela, Australii, Tajlandii, Francji, Stanów Zjednoczonych. Wszystkich ich łączyła łączyła namiętna, obsesyjna miłość do wspaniałego chleba. Byli nieco nerwowi, bo następnego dnia mieli piec chleb z przygotowanych zakwasów. Podczas pobierania próbek zakwasów zauważyłem, że one różnią się od siebie. Jedne miały kwaśny zapach, inne owocowy, a jeszcze inne nieco mdły. Pobraliśmy też próbki mikrobów z dłoni piekarzy. W końcu pozwoliliśmy im upiec chleb. Każdy z piekarzy przygotowywał ciasto w ten sam sposób, choć jego sposób traktowania masy różnił się. Jedni miesili je pieszczotliwie, podczas gdy inni traktowali z agresją. Później nastąpiła degustacja chleba.

Wąchaliśmy ten chleb, dotykaliśmy palcami, aby sprawdzić elastyczność, żuliśmy, rozkoszowaliśmy się smakiem nieco różniących się od siebie mikrobów znajdujących się w każdym bochenku. Uznaliśmy, że podobnie jak kimchi, chleby są sposobem w jaki doświadczamy subtelności biologii naszych domów.

W swojej pracy wykorzystuje pan naukowców obywatelskich. Co to za współpracownicy?

Każdy projekt angażuje różne typy ludzi. Bioróżnorodność w pępku wydaje się angażować wszystkich. Większość ludzi jest zainteresowana tym tematem. Ale kiedy poruszamy się trochę w górę ciała, to nasze projekty, które umiejscowiliśmy pod pachami, interesują już znacznie mniej osób (głównie mężczyzn w średnim wieku). Ostatnio bardzo dużo pracujemy z żywnością sfermentowaną. Ta praca wydaje się angażować całe rodziny. Uwielbiam to, że możemy pracować razem z dziećmi i dziadkami.

W przeciwieństwie do ich zabawnych tytułów są to poważne badania. Jak ocenia pan ich znaczenie?

Myślę, że ważne jest, aby zaangażować w badania społeczeństwo w sposób, który jest zabawny, a dotyczy życia bezpośrednio w naszym otoczeniu, ale ze świadomością, że poprzez to zabawne zaangażowanie możemy zrobić poważną naukę. Uważam, że kiedy robimy to dobrze, znajdujemy sposób odpowiadania na pytania, na które ludzie chcą znać odpowiedzi. Studiuję zabawne rzeczy, tak, ale żyjemy zabawnie, w zabawnych ciałach, w dziwnych domach, w świecie, który jest ogromny i wspaniały, tragiczny i niewytłumaczalny.

Czy Kevin może zostać sam w domu?

Najlepiej jest spędzać czas na świeżym powietrzu. Spaceruj po lesie. Włóż ręce do ziemi i urządzaj ogród. Tam jest pełno życia. Włóż ręce do sfermentowanego jedzenia i wystaw się również na to życie. To są dobre, przyjazne organizmy, choć znajdujemy też takie, które są dla nas wrogie. Weźmy czarną pleśń, ale są też inne grzyby mogące wywołać uczulenia lub astmę. Toksyczna pleśń może pojawić się w domach w bardzo dużych ilościach. Wówczas jedyne rozwiązanie to wezwać specjalistyczną ekipę, która, aby ją usunąć, może spalić twoje ubrania i książki.