You are here
Home > умные статьи > Молодые ученые: биолог Дмитрий Алексеев о пользе бактерий и вреде синтетической еды

Молодые ученые: биолог Дмитрий Алексеев о пользе бактерий и вреде синтетической еды


Дмитрий Алексеев вырос в семье ученых, в студенческие годы увлекся изучением бактерий, а потом создал собственную компанию. Среди проектов — исследование микробиоты кишечника, которое в будущем поможет диагностировать болезни. В новом выпуске регулярной рубрики T&P молодой ученый рассказывает, как бактерии управляют нашим поведением, почему они до сих пор нас не съели и чем грозит глобализация питания.

Где учился: окончил аспирантуру Московского физико-технического института, кандидат биологических наук

Что изучает: вычислительную биологию. Написал более 40 научных работ по анализу молекулярно-генетических данных, с 2014 года руководит компанией «Кномикс», которая занимается организацией научных исследований и анализом данных в области биологии, медицины и бизнес-аналитики

Особые приметы: Ironman, много читает и путешествует, развивает тему Art & Science

Мой прадедушка занимался эволюционной биологией, дедушка — химфизикой и физхимией, а папа строил сложные математические модели на только-только появившихся компьютерах. Я решил продолжать семейные традиции и пошел в науку. Выбора в такой семье на самом деле немного: уже в шестом классе начинаешь готовиться к поступлению в Физтех, тебя окружают книги, журналы про науку, а вместо загадок решаешь математические задачки. Забавно, что только в середине обучения в МФТИ я подумал, что можно в принципе заниматься чем хочешь, и перепробовал кучу профессий: от доставки пиццы по ночам и преподавания английского до создания гида по Сибири и ремонта автомобилей. Как и все мои сверстники, был увлечен программированием. Когда в институте нужно было определяться с направлением, я пропустил нужный срок, и меня распределили в Институт биоорганической химии — так и началась любовь к биологии, а с навыками программирования это быстро превратилось в биоинформатику. В биоинформатике мы берем биологические данные, полученные путем экспериментов, и с помощью компьютера извлекаем из них смысл.

Раньше наука и технологии стремились разобрать все на части, но стала появляться новая тенденция — смотреть на систему в целом. Возьмите любую сферу — финансовый рынок, социальную группу, группу белков. Математически они представляют собой одно и то же: простые элементы, которые взаимодействуют по простым правилам. Эти правила как раз и важно понять. В биологии это, грубо говоря, понимание не только того, из каких кусочков мы состоим, но и того, как они между собой взаимодействуют. Сейчас это целое направление — complexity science. В мои студенческие годы появилась модная штука — масс-cпектрометрия больших молекул. Это возможность исследовать большие комплексы белков с помощью нового оборудования. На пороге 2000-х за эти технологии дали Нобелевскую премию. Я как раз оказался в струе и посвятил дипломную работу изучению митохондрий сердца быка.

После защиты диплома я перешел к проектам, посвященным работе мозга. Например, пытался выяснить на примере мышей, как молекулы обеспечивают зрение. Но задача предстояла достаточно сложная. Из статей американцев казалось, что все это очень просто, но когда мы начинали экспериментировать сами, ничего не выходило. В целом, вся область протеомики (науки об исследовании белков) в тот момент была супероптимистичной — белков, их вариаций и модификаций в клетке было гораздо больше, чем тогда позволяло разрешение наших аппаратов, и я пришел в проекты, изучающие что-то более простое, чем мышка. Самой доступной для изучения оказалась бактерия. Предполагалось, что сначала разберемся с бактерией, у которой несколько тысяч генов, а потом можно вернуться с этими навыками к клеткам мозга, где белков уже десятки тысяч. Это удобный объект для работы: с живыми существами по этическим соображениям работать непросто, а с бактериями никаких проблем — можно мучить как захотим. Плюс они быстро растут. Больше всего меня заинтересовали те, что живут в кишечнике.

Много-много лет назад планету населяли только бактерии. Потом появились более серьезные существа, главным органом которых стал кишечник — в нем также поселились бактерии. В условиях изменяющейся среды живые существа путешествовали и находили новую еду. Эволюция выбирала самых приспосабливающихся — тех, кому бактерии больше помогали. Если бактерии какого-то существа не могли адаптироваться, оно просто не выживало и не давало потомства. У бактерий очень простой алгоритм поведения — размножиться и все съесть. Вы спросите — как же они не съели нас? Нужно сказать спасибо иммунной системе, которая нас защищает.

Наш организм эволюционно привык к тому, чтобы в нем всегда было много разных бактерий. Если мы питаемся однообразно, нишу занимают только одни бактерии, а другая их часть исчезает. Почему сегодня так популярны ферментированные продукты — кефиры и йогурты? На самом деле эта история не нова. Раньше у людей не было холодильников, и они научились заготавливать продукты впрок, когда бактерии их чуть-чуть поедали, — такие продукты для человека очень полезны. А чем более синтетические продукты мы едим, тем хуже делаем полезным бактериям, живущим у нас в организме. Например, если молоко спокойно стоит на свежем воздухе несколько дней и не портится, это явный показатель, что с ним что-то не так. Его не едят бактерии, а значит, не особо воспримут и те, что обитают в нашем кишечнике.

Сегодня мы наблюдаем настоящую глобализацию питания. Технологии приготовления продуктов осуществляются по одним стандартам, и в разных частях света люди покупают в супермаркетах примерно одни и те же продукты. В результате теряются специфичные для конкретных регионов бактерии. Если вдруг заведется какая-то инфекция, она поразит сразу всех. Это характерно для любой экосистемы: скажем, заболел хищник в лесу — весь лес под угрозой исчезновения. Китайская диетология, например, построена на подходе, при котором нужно употреблять в пищу только то, что выросло в твоем регионе.

В компании «Кномикс» мы проводим научные исследования и занимаемся анализом данных. В этом году совместно с биомедицинским холдингом «Атлас» мы запустили краудфандинговый проект OhmyGut по исследованию микробиоты кишечника — популяции бактерий, которые отвечают за метаболизм многих питательных веществ и противостоят заболеваниям. Нарушение баланса в работе микробиоты грозит развитием заболеваний — от сахарного диабета до ожирения. К счастью, это может предотвратить правильно подобранное питание. Любой желающий мог стать участником исследования, сдав микробиомный анализ, и получить индивидуальные рекомендации по питанию. Мы рассчитывали, что соберем данные не менее 100 человек, но за короткий срок число желающих почти в три раза превысило эту отметку. Проект собрал почти полтора миллиона рублей. Со временем эти методики можно было бы использовать для диагностики заболеваний: если у тебя бактерии в кишечнике в таком-то соотношении, значит, есть ранняя стадия такого-то заболевания. Не менее захватывающая тема — изучение вкусовых предпочтений, обусловленных генетикой. Человек может не употреблять в пищу определенные продукты, так как это обусловлено его генами. Этому посвящено наше новое исследование.

  • Фото предоставлено Дмитрием Алексеевым

? / ?

Я не устаю повторять, что бактерии — невероятно интересная тема для изучения. Они вырабатывают огромное количество веществ, которые помогают нервной системе функционировать, а поскольку кровоток общий, эти вещества попадают и в мозг. Это значит, что бактерии могут влиять на поведение человека. Есть исследование, которое проходили три группы женщин: одни ели йогурты без бактерий, другие — с мертвыми бактериями, а третьи — с активными. Каждой группе показывали картинки с изображенными неприятными лицами и измеряли уровень стресса. Так вот менее напряженно реагировали женщины, которые питались классными йогуртами с активными бактериями.

Почти каждый год я езжу на самые значимые конференции в этой области. Микробиота кишечника — передовая тема, и в Америке, например, в ее изучении заинтересовано государство. Там понимают, что подобные исследования могут привести к увеличению продолжительности жизни, а значит, к повышению эффективности труда. Последний писк моды — пересадка больному человеку здоровых бактерий. Есть такая инфекция — Clostridium difficile. Так вот чтобы ее побороть, с 70-х годов доктора практикуют пересадку бактерий из фекалий здорового донора больному человеку. Все новое — хорошо забытое старое: существуют китайские манускрипты, подтверждающие, что такие методы использовались уже тысячи лет назад.

В будущем мне хотелось бы изучить законы функционирования разных систем и попробовать силы в анализе не только бактерий. В этом году я побывал в летней школе по исследованию сложных систем Института Санта-Фе, основанном нобелевскими лауреатами по физике и экономике. С помощью компьютерного моделирования мы изучали самые разные сложные системы: движение в городе, распространение наречий в языках, взаимодействие бактерий в Нью-Йоркском метрополитене, поведение пчел-опылителей в Калифорнии. Главная задача в «Кномикс» — улучшить интерпретацию бактерий и выйти на иностранные рынки. Наконец, мне нравится работать со студентами и молодежью — было бы здорово открыть лабораторию на Физтехе, чтобы ребята могли заходить к нам между парами и практиковаться в решении множества маленьких задач, которые мы готовы им предложить. Хочется научиться самим и научить других зарабатывать в науке здесь и сейчас, чтобы специалисты высокого класса находили себе применение и не уезжали за рубеж.

Книги, которые советует Дмитрий

  • «Бытие и время», Мартин Хайдеггер

    Сборник работ немецкого философа о сущности современной технической цивилизации, назначении человека, истине бытия и многом другом.

  • «Эгоистичный ген», Ричард Докинз

    Научно-популярный бестселлер британского ученого по эволюционной биологии для всех, кого интересует место, занимаемое человеком во Вселенной.

  • «Наука сна», Дэвид Рэндалл

    Что происходит с нашим телом, когда мы спим, и к чему может привести пренебрежение этой потребностью.

Фотографии предоставлены Дмитрием Алексеевым.

Источник: TheoryAndPractice.ru

Related Post

Top