Невидимая жизнь (аннотация)
Секвенирование бактериального генома показало, что почти все участки человеческого тела населены микробными сообществами, известными под общим названием микробиома.
Прежде всего, стало ясно, что многие процессы, которые раньше приписывались только человеческому организму, на самом деле являются результатом взаимодействия между организмом человека и населяющими его бактериями. Таким образом, человек сам является экосистемой и хотя это уже стало предпосылкой многих научных исследований, как фундаментальных, так и трансляционных, глубокие последствия этого утверждения для взаимодействия между окружающей средой и человеком не столь очевидны.
Наши дома, наши города не пустуют. Они тоже являются экосистемами, включающими бактериальные сообщества, которые взаимодействуют с нами. Микроорганизмы неразрывно связывают наше существование с местом, в котором мы живем. Таким образом, границы между внутренним и внешним, между «я» и «не-я» размываются. Например, дом, архетип самости, символ нашей идентичности, бессознательного, спроектированный на основе органической проекции и изоляции от окружающей среды, должен быть переосмыслен как идеально связанный с окружающей средой. Здания вокруг нас покрыты микробными сообществами, которые придают им идентичность помимо дизайна и цвета, способствуют формированию их будущего и их функций. Микробы в построенной среде могут также влиять на здоровье людей, что подчеркивается в нескольких исследованиях.
Однако если этот момент можно легко понять, то прорывом стало понимание того, что микробиота окружающей среды имеет не только точную идентичность, связанную с географическим положением, но и с привычками и культурой тех, кто там живет. Последние исследования показали, что присутствие людей может влиять на микробное ядро пространства, например, наших квартир или наших городов. Таким образом, эти невидимые сообщества, живущие внутри и снаружи нас, меняются вместе с нами, а мы меняемся вместе с ними. Мы изменяем пространство, не только обустраивая его, но и колонизируя его своей микробиотой.
Недавнее исследование, проведенное в Германии с участием более 8 000 человек и более 2 000 семей с учетом многочисленных экологических и культурных факторов, позволило сделать важный вывод о том, что микробиота в основном связана с совместным проживанием и окружающей средой, а не с генетическим родством. Кроме того, мы живем в городах - процентное соотношение очевидно: сегодня 50% населения планеты живет в городах, и ожидается, что через несколько лет этот показатель достигнет 70%. Первый глобальный атлас городской микробиоты, включая здания и общественный транспорт, был опубликован в 2021 году. В нем говорится, что всемирный консорциум MetaSUB (основанный в Нью-Йорке в 2018 году и продолжающий свою работу сегодня) собрал и секвенировал микробиом в 60 городах по всему миру. Было показано, что города, независимо от страны в которой они расположены, имеют схожий микробный профиль для 85% бактерий: «отпечаток пальца» микробиома, который мы можем определить как «городской», характеризуется меньшей бактериальной гетерогенностью, большим количеством патогенов и большим количеством бактерий, резистентных к антибиотикам.
Между тем, микробиоту человека, живущего в городе, можно назвать "городским кишечником". Примечательно, что, согласно литературным данным, "городской кишечник" характеризуется меньшим бактериальным разнообразием, а частота заболеваний, связанных с микробиотой [воспалительные заболевания кишечника, аллергия или резистентность к противомикробным препаратам (AMR)], у людей, живущих в городе, выше, чем у жителей сельской местности. Питание, загрязнение окружающей среды, использование антибиотиков и чрезмерная гигиена, которые являются ключевыми факторами урбанизма, влияют на нашу микробиоту и оказывают воздействие на наше здоровье.
Таким образом, урбанизация растет, городская микробиота и "городской кишечник" становятся менее богатыми в плане биоразнообразия, а заболевания, связанные с микробиотой, увеличиваются. Потеря микробного разнообразия коррелирует с ростом резистентности, и, следовательно, необходимость реализации стратегий по восстановлению бактериального разнообразия в условиях растущей урбанизации становится актуальной для общественного здравоохранения. Но что мы можем сделать? "Городской кишечник" и особенно заболевания, связанные с микробиотой, являются объектом многочисленных исследований, но как насчет бактериального профиля городов? Зная, что бактериальные сообщества изменяются при использовании антибиотиков и пробиотиков, можем ли мы предположить, что и те, и другие могут быть использованы, например, для изменения городской микробиоты городов?
Точно так же, как мы используем антибиотики или пробиотики для себя, мы можем представить, что делаем это для городов. Невольно, но больницы уже частично ответили на один вопрос. Научные исследования показали, что стерилизация больниц не решает проблему; удаление безвредных бактерий из помещения может создать еще более опасную экосистему, а в больницах наблюдается микробный дисбиоз и резервуары AMR. Стерилизация и клининг снижают бактериальное разнообразие. Следует отметить, что если больницы являются хорошо известными местами, способствующими распространению резистентности к противомикробным препаратам в городской среде, то о школах, офисах и общественных местах имеется очень мало информации.
Во всем мире несколько консорциумов пытаются прояснить эту ситуацию. В частности, мы разрабатываем проект MUSE - трансдисциплинарный совместный проект, в котором участвуют Национальная высшая школа архитектуры Сент-Этьена, Франция (ENSASE) и лаборатория INSERM (Лион, Франция) и который направлен на определение характеристик городской микробиоты Сент-Этьена и ее влияния на жителей города. Собирая и анализируя данные метагеномики из городских и человеческих источников (образцы кожи и фекалий), мы стремимся изучить взаимосвязь между людьми и окружающей средой. Это поможет нам понять, характеризуются ли определенные места в силу врожденных или социальных особенностей более низким биоразнообразием, и определить, свидетельствует ли об этом значительная резистентность к антибиотикам или наличие определенных фил, находящихся в состоянии дисбактериоза. Кроме того, ENSASE планирует реализовать мероприятия по озеленению общественных пространств, чтобы повлиять на сообщества микробиоты и стимулировать регенерацию городов.
В последнее время несколько групп пытаются использовать пробиотики для оздоровления городской среды. Однако использование пробиотиков на поверхностях зданий или в метро не работает, потому что город, в силу того, как он построен, оказывает селективное давление на микробиоту. Действительно, архитектурный дизайн оказывает влияние на микробиом помещений и вмешательство в городское пространство, что может определять здоровье, благополучие и социальные последствия. Однако если научное сообщество только сейчас начинает понимать существенное значение микробиома для здоровья человека, то архитектура также начинает задаваться вопросами о роли микробиома.
Может ли микробиота стать инфраструктурой? Архитектура всегда задавала себе вопросы о том, как дизайн может создать «здоровое» место для человека: от первых проектов, направленных на минимизацию влажности, продолжающих «идеальный город» Ле Корбюзье, до последних проектов по созданию биоматериалов, способных ориентировать способность микроорганизма поселиться в том или ином месте. Начиная с 12 идеальных городов Superstudio, которые довели до крайности отдельные аспекты современного планирования, и заканчивая последними невидимыми проектами Дзюньи Исигами, сливающимися с окружающей средой, каждый аспект показал свою недостаточность перед лицом проблем, связанных со сложностью постоянно меняющегося города.
Открытие микробных сообществ, взаимодействующих с окружающей нас средой, имеет далеко идущие последствия для архитектуры и проектирования городов. Можно только представить, что могут дать микробные данные об эффективности гигиенических теорий, массово внедряемых по всему миру, или о социально-политическом распределении здоровой и нездоровой микробиоты в городской среде. Эти важные вопросы подтверждают идею о том, насколько важно для микробиологии и архитектуры наладить сотрудничество для создания микробиом-совместимого дизайна.
В архитектуре описание окружающей нас среды (построенной или природной) включает в себя множество форм, которые регулярно меняются с течением времени, чтобы охватить их неограниченное разнообразие. Архитектура и урбанистика недавно расширили сферу своих интересов и исследований, включив в нее невидимую и микробную жизнь как равную часть нашей обитаемой среды - концепцию глобальной экосистемы, частью которой мы являемся и к которой принадлежим. Так например, бельгийский павильон Венецианской биеннале ставит вопрос о том, как переосмыслить архитектуру и называет свой павильон «in vivo». Павильон был построен из «живого» материала - грибов и с их помощью. Архитекторы и ученые из Университетского колледжа Лондона создали биопанели из водорослей, которые могут поглощать загрязняющие вещества. Растет число инноваций с использованием водорослей в городах, в том числе разработка кабинок для очистки воздуха и фасадов зданий, содержащих водоросли, как, например, здание Bio-IQ в Гамбурге. В рамках одного интригующего проекта была разработана новая керамика для архитектурного оформления, инокулированная Bacillus subtilis, грамположительной почвенной бактерией, обладающей рядом преимуществ, включая стимулирование роста растений и укрепление здоровья кишечника.
В заключение можно сказать, что создание моста между архитектурой и биологией - это фундаментальная современная необходимость: создавая совместную сферу исследований вместе с задачами городского дизайна и политикой общественного здравоохранения, мы можем переосмыслить концепцию "здоровой жизни".
