Сколько в нас «нас»? Учёные уверяют: тело — это не совсем вы 🤯

В повседневной жизни всё кажется простым: человек — это цельная и самостоятельная единица. Мы чётко чувствуем границу между собой и окружающим миром, и проходит она, как будто бы, по коже. Внутреннее ощущение «я» убеждает нас, что мы полностью контролируем своё тело и существуем отдельно от всего остального.

Но наука с этим спорит. Данные геномики, микробиологии и даже квантовой физики всё чаще намекают: наша «автономность» — скорее удобная иллюзия. Мы — сложная система из миллиардов процессов, чужих клеток и взаимодействий, и вопрос «где заканчиваюсь я?» оказывается куда сложнее, чем кажется на первый взгляд 🤔

При детальном рассмотрении выясняется, что человеческий организм никакой не монолит. Это скорее сложная, динамическая система, в которой собственные элементы неотделимы от чужеродных компонентов и фундаментальных физических полей. Чтобы понять, что на самом деле представляет собой человек, необходимо разобрать его структуру на трех базовых уровнях: клеточном, генетическом и атомарном.

Уровень первый: микробиологическая экосистема и понятие холобионта

Долгое время в биологии доминировала антропоцентричная модель, согласно которой микроорганизмы рассматривались либо как патогены, либо как несущественные спутники. В 1970-х годах возникла гипотеза, утверждающая, что бактериальных клеток в теле человека в десять раз больше, чем собственных. Это утверждение прочно закрепилось в научной и популярной литературе, создавая образ человека как «транспортного средства» для микробов.

В 2016 году группа биологов провела ревизию этих данных, используя современные методы проточной цитометрии и секвенирования ДНК. Выяснилось, что старые расчеты были неточными. Актуальное соотношение составляет примерно 1,3 к 1 в пользу микроорганизмов. В теле условного «референсного человека» (мужчина, рост 170 см, вес 70 кг) содержится около 30 триллионов собственных клеток и порядка 39 триллионов бактериальных. Хотя разрыв в численности сократился, факт остается неизменным: по количеству клеточных единиц человек находится в меньшинстве внутри собственной биологической оболочки.

Только вот простая арифметика не отражает сути взаимодействия. Важнее не количество клеток, а их функциональная интеграция. Совокупность генов микробиоты (микробиом) в сотни раз превышает размер генома человека. Это означает, что бактерии привносят в наш организм колоссальное количество биохимических инструментов, которыми само тело не обладает.

Метаболическая интеграция

Человеческие ферменты не способны переваривать многие виды сложных углеводов и растительных волокон. Эволюция передала эту функцию микроорганизмам толстого кишечника. Бактерии ферментируют пищевые волокна, превращая их в короткоцепочечные жирные кислоты (например, бутират, пропионат, ацетат). Эти вещества служат основным источником энергии для клеток эпителия кишечника, а также участвуют в регуляции метаболизма глюкозы и липидов во всем организме.

Кроме того, микробиота берет на себя функцию химического синтеза. Организм человека утратил способность производить некоторые жизненно важные соединения. Бактерии синтезируют витамин К, необходимый для свертывания крови, и витамины группы В (включая биотин и фолиевую кислоту), критически важные для деления клеток и работы нервной системы.

Иммунологическое обучение

Иммунная система человека не рождается готовой к работе — она обучается в процессе взаимодействия с микробиотой. Бактерии кишечника постоянно взаимодействуют с лимфоидной тканью, посылая сигналы, которые настраивают иммунный ответ. Они помогают организму калибровать реакцию, чтобы иммунитет атаковал опасные патогены, но не реагировал агрессивно на безопасные антигены пищи или собственные ткани. Нарушение этого диалога связывают с ростом аутоиммунных заболеваний и аллергий.

Нейробиологическая связь

Наиболее интересным является влияние микробиоты на нервную систему. Существует двусторонняя коммуникационная магистраль, известная как ось «кишечник—мозг». Связь осуществляется через блуждающий нерв, а также через гуморальные механизмы. Бактерии кишечника производят нейроактивные вещества, включая гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), серотонин и дофамин. Более 90% серотонина в организме синтезируется именно в желудочно-кишечном тракте, а не в головном мозге.

Исследования показывают, что метаболиты бактерий способны преодолевать гематоэнцефалический барьер и влиять на функционирование нейронов. Изменения в составе микробиоты коррелируют с уровнем тревожности, стрессоустойчивостью и когнитивными способностями. В современной биологии для описания человека все чаще используется термин «холобионт» — надорганизм, жизнеспособность которого обеспечивается неразрывным симбиозом хозяина и его микроскопических сожителей.

Уровень второй: генетическая мозаика и вирусное наследие

Представление о ДНК как об уникальном чертеже, определяющем исключительность человека, также требует корректировки. Секвенирование геномов различных видов показало высокую степень консервативности живой материи.

Человек делит около 98-99% генетической последовательности с представителями отряда приматов, в частности с шимпанзе. Сходство с другими млекопитающими, например с мышами, составляет от 85% до 90%. Это объясняется общностью анатомического плана и физиологических процессов у всех плацентарных.

Однако генетическое родство простирается намного глубже. Анализ показывает наличие так называемых ортологичных генов — последовательностей, которые происходят от общего предка и выполняют схожие функции у совершенно разных организмов.

- Около 30% человеческих генов имеют функциональные аналоги у дрожжей (одноклеточных грибов).
- Порядка 20-25% генома обнаруживает сходство с геномом растений.

Это не означает, что человек является частью гриба или растения. Это свидетельствует о том, что базовые механизмы жизни — репликация ДНК, транскрипция РНК, синтез белков, клеточное дыхание и цикл деления клетки — были сформированы на ранних этапах эволюции эукариот, миллиарды лет назад. Природа сохранила эти эффективные молекулярные машины, лишь незначительно модифицируя их в ходе эволюции.

Горизонтальный перенос и эндогенные ретровирусы

Помимо наследования генов от прямых предков (вертикальный перенос), в формировании генома человека сыграл роль и горизонтальный перенос генов. Этот механизм подразумевает передачу генетического материала между организмами, не являющимися родителями и потомками, часто принадлежащими к разным видам.

Наиболее ярким примером является присутствие в ДНК человека следов древних вирусных инфекций. Около 8% человеческого генома составляют эндогенные ретровирусы (HERV). Это остатки вирусного генетического кода, который миллионы лет назад встроился в половые клетки наших предков и закрепился в наследственности.

Долгое время эти участки считались «мусорной ДНК», не несущей функциональной нагрузки. Однако современные исследования показывают, что некоторые вирусные гены были «одомашнены» эволюцией и теперь выполняют критически важные функции. Например, гены, отвечающие за формирование синцитиотрофобласта — слоя плаценты, который обеспечивает обмен веществ между матерью и плодом и защищает плод от иммунной атаки материнского организма, — имеют вирусное происхождение. Фактически, плацентарное развитие млекопитающих, включая человека, стало возможным благодаря заимствованию механизма слияния клеток у древних вирусов.

Уровень третий: физическая структура и природа материи

Если биология размывает границы личности за счет симбиоза и генетического наследия, то физика ставит под вопрос саму материальность тела.

Организм человека состоит из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Классическая планетарная модель атома (где электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг звезды) является сильным упрощением и не отражает реальной картины. С точки зрения квантовой механики и физики элементарных частиц, атом представляет собой структуру с крайне неравномерным распределением массы и пространства.

Более 99,9% массы атома сосредоточено в его ядре, состоящем из протонов и нейтронов. Однако само ядро занимает ничтожно малый объем относительно общего размера атома. Если представить масштаб, то расстояние между ядром и электронными оболочками колоссально. Подавляющая часть объема атома не заполнена ядерным веществом.

Природа электронов и иллюзия твердости

Пространство вокруг ядра не является пустым в бытовом понимании, но и не заполнено твердой материей. Электроны, определяющие химические свойства атома и его размер, не являются твердыми частицами, движущимися по фиксированным траекториям. Согласно принципу неопределенности и корпускулярно-волновому дуализму, электрон описывается волновой функцией. Он существует как «облако вероятности» — область пространства, где нахождение электрона наиболее вероятно в данный момент времени.

Следовательно, тело человека на фундаментальном уровне представляет собой не плотную упаковку твердых частиц, а сложную конфигурацию квантовых полей и энергетических состояний.

Вопрос о том, почему мы ощущаем себя твердыми телами и не проходим сквозь стены, объясняется взаимодействием фундаментальных сил, в первую очередь — электромагнетизма. Когда палец человека касается поверхности предмета, атомы кожи и атомы предмета не вступают в непосредственный физический контакт (ядра атомов никогда не соприкасаются при обычных условиях).

Ощущение прикосновения возникает из-за сил электростатического отталкивания. Отрицательно заряженные электронные облака атомов руки отталкиваются от отрицательно заряженных электронных облаков атомов предмета (согласно принципу запрета Паули, фермионы не могут находиться в одинаковом квантовом состоянии). Нервные окончания регистрируют эту силу отталкивания и интерпретируют ее как ощущение твердости.

Фактически, то, что воспринимается как физическая материя тела, является проявлением взаимодействия полей в пространстве. Если гипотетически отключить электромагнитное взаимодействие, тело человека мгновенно потеряет структуру и способность взаимодействовать с окружающей материей, так как удерживающая атомы и молекулы сила исчезнет.

Синтез: идентичность как процесс

Анализ структуры человека на разных уровнях организации материи приводит к выводу, что понятие автономного «Я» является скорее психологическим и социальным конструктом, нежели строгим биологическим или физическим фактом.

1 Биологически организм является открытой экосистемой, где клетки человека сосуществуют и кооперируются с триллионами микроорганизмов, без которых выживание невозможно.

2 Генетически человек представляет собой мозаику, составленную из универсальных блоков жизни, общих для всего живого мира, и включающую в себя фрагменты кода древних инфекционных агентов.

3 Физически тело является динамическим возмущением квантовых полей, удерживаемым в стабильном состоянии благодаря фундаментальным взаимодействиям.

Это не означает, что человека не существует. Это означает, что суть человеческого существования кроется не в материале, а в структуре и процессе. Уникальность личности возникает как эмерджентное свойство — качество, присущее системе в целом, но не ее отдельным компонентам.

Сознание, память и самоощущение являются результатом сложнейшей организации материи. Электрическая активность нейронных сетей головного мозга, поддерживаемая биохимией микробиоты и работающая по правилам, записанным в древнем генетическом коде, порождает феномен субъективного опыта. Человек — это не набор атомов или клеток, а непрерывный процесс взаимодействия информации, энергии и материи.

via