Medach.Official

Moises Velasquez-Manoff

Среди триллионов микробов, живущих в кишечнике, ученые нашли несколько видов, которые, кажется, играют ключевую роль в поддержании нашего здоровья.

В середине 2000-х Гарри Сокол, гастроэнтеролог больницы Сен Антуан в Париже, был удивлен тем, что он нашел при проведении некоторых лабораторных тестов на образцах ткани, полученных от своих пациентов с болезнью Крона, хроническим воспалительным заболеванием кишечника. Точная причина этого недуга остается загадкой. Некоторые утверждают, что он является результатом действия скрытой инфекции; другие подозревают причиной пролиферацию определенных бактерий из триллионов, населяющих кишечник человека. Но когда Сокол провел сравнительный анализ ДНК хирургически удаленных пораженных участков кишечника пациентов, он отметил относительное истощение числа всего одного вида обычных бактерий, Faecalibacterium prausnitzii. Вместо гипотез о «плохих» микробах, вызывающих болезни, он предположил: может, существует один «хороший» микроб, способный предотвратить болезнь?

Сокол перенес эти бактерии мышам и обнаружил, что они защищают их от экспериментально индуцированного воспаления кишечника. А затем, смешав в пробирке F. prausnitzii с иммунными клетками человека, он отметил появление сильного анти-воспалительного ответа. Казалось, Сокол определил мощный противовоспалительный агент, присущий человеческой микрофлоре.

Каждый из нас таит в себе изобильную экосистему микробов, численно превосходящую общее количество клеток в организме человека с коэффициентом 10 к одному и чей коллективный геном по крайней мере в 150 раз богаче, чем наш собственный. В 2012 году Национальный институт здоровья завершил первый этап проекта расшифровки микробиома человека, затратив массу средств и усилий, чтобы систематизировать и понять, какие микробы населяют наши тела. Микробиом резко отличается у разных людей, а также может быстро меняться с течением времени в одном человеческом организме. Подавляющее большинство микробов живет в кишечнике, особенно в толстой кишке, которая служит анаэробной камерой пищеварения. Ученые до сих пор находятся на ранних стадиях изучения микробиома кишечника, но растущий объем исследований показывает, что состав этой сложной микробной экосистемы тесно связан с нашим иммунитетом. Некоторые исследователи допускают, что, помимо защиты нас от инфекций, одной из функций иммунной системы является воспитание, или «выращивание», дружественных микробов, на которые мы можем полагаться в поддержании здоровья. Это «сельское хозяйство» идет, однако, в обоих направлениях. Наши микробы-квартиранты, кажется, контролируют аспекты нашей иммунной функции таким образом, который наводит на мысль: они тоже меняют нас.

Непокорная тезка: Clostridium difficile, бактериальный бич больниц, является дальней родственницей доброкачественных микробов «клостридиальных кластеров», которые, по-видимому, играют ключевую роль в здоровье кишечника. Изображение: Science

Независимые исследователи по всему миру определили группу микробов, которые представляются важными для поддержания здоровья кишечника и сбалансирования иммунной системы. Они принадлежат к нескольким кластерным отраслям группы клостридий. Названные «клостридиальными кластерами», эти микробы отдаленно связаны с Clostridium difficile, бичом больниц и самой частой причиной смерти от диареи. Но в то время, как С.difficile вызывает бесконечные воспаления, кровотечения и потенциально катастрофические потери жидкости, бактерии клостридиальных кластеров, как раз наоборот, поддерживают кишечный барьер здоровым и непроницаемым, а также облегчают работу иммунной системы. В настоящее время ученые изучают, могут ли эти микробы быть использованы для лечения группы аутоиммунных, аллергических и воспалительных недугов, заболеваемость которыми увеличилась в последние десятилетия. В их числе болезнь Крона и, возможно, даже ожирение.

F.prausnitzii был одним из первых идентифицированных клостридиальных микробов. У больных Сокола с более высоким содержанием F.prausnitzii через шесть месяцев после операции наблюдаются гораздо лучшие результаты лечения. После того как в 2008 году он опубликовал свои первые результаты, ученые в Индии и Японии также обнаружили истощение колоний F. prausnitzii у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Сокол был особенно заинтригован результатами из Японии. В популяциях Восточной Азии варианты генов, связанные с воспалительными заболеваниями кишечника, отличаются от вариантов генов в европейских популяциях. Тем не менее, количество того же самого вида бактерий — F.prausnitzii — было уменьшено в кишечниках тех, у кого развита болезнь. Из этого можно предположить, что в то время как различные генетические дефекты лежат в основе расстройства, путь развития болезни всегда похож: потеря противовоспалительных микробов кишечника. И хотя Сокол подозревает, что существуют и другие «хорошие» бактерии, кроме F. prausnitzii, этот вывод подразумевает наличие одного потенциально подходящего для всех средства лечения болезни Крона и, возможно, других воспалительных заболеваний: восстановление популяции микробов-миротворцев.

МИКРОБНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

Один из вопросов, имеющих важное значение для научных исследований микробиома: почему в современном обществе, где заболеваемость инфекционными недугами, одна из основных причин воспаления, относительно прошлых десятилетий низка, люди так склонны к воспалительным, аутоиммунным и аллергическим заболеваниям. Многие подозревают, что в настоящее время в масштабах всего общества сдвиги в наших персональных микробиомах способствуют гиперреактивности иммунной системы. Причинами этих изменений могут являться антибиотики; санитарные меры, направленные на профилактику инфекционных заболеваний, но также препятствующие передаче симбиотических микробов; и, конечно, наша современная диета с высоким содержанием сахара и жиров. В конце концов, наши микробы едят то, что едим мы. Кроме того, наше непосредственное окружение может обсеменять нас уникальными микробами, «локализуя» их в нашей микрофлоре.

Невероятная изменчивость микроорганизмов-симбионтов людей в настоящее время настолько очевидна, что заставляет ученых пересмотреть взгляды на работу этих сообществ. В то время как несколько лет назад представление о них определялось основным набором микробов, общих для всех нас, теперь более вероятным выглядит предположение об основных специфических функциях, выполняемых любым количеством видов микробов.

Сталкиваясь с массой случаев некорректной работы иммунной системы, заманчиво представить себе, что вместо уязвимости ко многим заболеваниям, мы на самом деле страдаем только от одной проблемы – гиперреактивности иммунной системы. Может быть, эта тенденция вызвана, в частности, снижением или потерей ключевых штаммов противовоспалительных микробов и ослаблением их функции поддержания здоровья организма.

Антибиотики могут истощать бактерии, которые избирательно калибруют иммунную систему, формируя ее склонность к чрезмерной реактивности

В области науки об экосистемах, «ключевые виды» играют неоценимую роль в формировании больших экосистем. Слоны, например, помогают поддерживать систему африканской саванны, сбивая деревья, а это оказывается в интересах всех пасущихся животных. Эта концепция не так хорошо применима к нашим внутренним микробным экосистемам — ключевые виды, как правило, малочисленны, в то время как микробы-миротворцы, такие как F.prausnitzii довольно многочисленны. Однако она обеспечивает достаточно обоснований, чтобы задуматься о тех клостридиальных микробах.

Предполагается, что они занимают особую экологическую нишу, вплотную окружая внутреннюю оболочку кишечника, что позволяет им взаимодействовать с нами, их хозяевами, более тесно, чем другим участникам микрофлоры кишечника. Их функции обычно специализируются на брожении клетчатки, которую мы не можем переварить, и производстве побочных продуктов, или метаболитов, важных для здоровья кишечника. Некоторые из клеток, выстилающих нашу толстую кишку, получают питание непосредственно из этих метаболитов, а не через кровь. И когда клетчаточные волокна перестают поступать с пищей, клостридиальные и другие микробы могут переключиться на расщепление сахаров слизистой оболочки ЖКТ – сахара, производимые, по-видимому, чтобы поддерживать их в норме. На самом деле, они стимулируют продукцию слизи. Кениа Хонда, микробиолог Университета Кейо в Токио, был одним из первых раскрывших важнейшую роль клостридиальных микробов в поддержании сбалансированной иммунной системы. Для изучения влияния нативных микробов на животных, несколько десятилетий назад ученые разработали «стерильную» мышь – животное без какой бы то ни было микрофлоры. Эти грызуны, рождаемые путем кесарева сечения и выращенные в стерильных пластиковых контейнерах, могут существовать только в лабораториях. Среди прочих странностей их развития – например, усохших сердец и легких, нарушений в толстом кишечнике – Хонда был особенно заинтригован отсутствием у них клеток, препятствующих иммунной гиперреакции, так называемых регуляторных Т-клеток, или T-regs. Без этих клеток мыши становились необычайно склонны к воспалительным заболеваниям.

Хонда хотел бы знать, какие из множества видов кишечных микробов могли индуцировать работу этих клеток-супрессоров. Вскоре после Сокола определив противовоспалительное действие F.prausnitzii, Хонда начал уничтожать микрофлору кишечника мышей, применяя антибиотики узкого спектра. Уровень T-regs у животных снизился после курса ванкомицина. С учетом того, что их способность сдерживать собственные иммунные реакции заметно хромала, мыши стали очень чувствительны к колитам, воспалительным заболеваниям кишечника и аллергическим диареям. Хонда обнаружил, что может восстановить T-regs и иммунное равновесие мышей, просто восстановив в их кишечнике 46 нативных клостридиальных штаммов.

Он повторил эксперимент с человеческими микробами, полученными от здорового работника лаборатории. Он получил всего 17 штаммов, способных вызвать у мышей полный набор T-regs и предотвратить воспаление. Эти человеческие микробы специализируются на предохранении иммунной системы от воспалительных заболеваний. Они относятся к разновидностям микробов клостридиальной группы, именуемых кластерами IV, XIVа и XVIII. F.prausnitzii принадлежит к IV кластеру.

Веданта Biosciences была создана недавно, чтобы попытаться использовать 17-штаммовый «клостридиальный коктейль» Хонды в лечении воспалительных заболеваний. Если усилия компании будут успешными, они приведут к появлению следующего поколения пробиотиков – человеческих микроорганизмов для лечения иммунноопосредованных заболеваний — и родоначальником их всех будут штаммы, полученные всего от одного сотрудника лаборатории Хонды. Как всегда, непонятно, будет ли работать на людях средство, сработавшее на лабораторных мышах. У Сокола есть ряд сомнений. Недавно он определил тип регуляторных Т-клеток, являющийся уникальным для людей, дефицитный у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Он не уверен, что коктейль Хонды, разработанный на мышах, будет активировать эти клетки у людей.

ПРОБЛЕМЫ С АНТИБИОТИКАМИ

Даже если коктейль не сработает, наглядная демонстрация Хондой связи между антибиотиками и уязвимостью к воспалительным заболеваниям ставит тревожный вопрос ребром. Ряд исследований нашли небольшую, но значимую корреляцию между использованием антибиотиков в раннем возрасте и последующим развитием воспалительных заболеваний, включая астму, воспалительные заболевания кишечника и, по последним данным, колоректальный рак и ожирение в детском возрасте. Одним из объяснений этого явления может быть то, что уже больные люди стали использовать больше антибиотиков. Другими словами, причиной являются не сами антибиотики, но уже существующие болезни.

Исследования Хонды предлагают другое объяснение: антибиотики могут истощить именно те бактерии, которые избирательно калибруют иммунную систему, делая ее склонной к гиперреакции. Бретт Финлей, микробиолог из Университета Британской Колумбии, дотошно исследовал эту возможность. Он обнаружил, что лечение мышей ванкомицином с самого раннего возраста повышало впоследствии риск развития у животных астмы, в частности, за счет истощения тех же самые бактерий клостридиального кластера, выявленных Хондой. Соответственно оказалась поражена популяция клеток-супрессоров. И у животных снизилась способность сдерживать свои иммунные реакции при последующей встрече с аллергенами.

Такой механизм развития может также быть применим и к другим заболеваниям. Ранее в том же году Кэтрин Нэглер, иммунолог из Университета Чикаго, уничтожала в эксперименте клостридии при помощи антибиотиков, а затем кормила животных арахисовым белком. Без этих микробов и соответствующих им T-regs клеток, белок буквально утекал через кишечную стенку в кровеносное русло, что вызывало у грызунов пищевую аллергию. Однако, предотвратить раздражение можно было всего лишь введением в кишечник этих клостридиальных бактерий.

Одно из ключевых различий между мышами с бактериями клостридиального кластера и без них – в количестве наличествующих у них клеток, секретирующих слизь. У животных с нормальным содержанием клостридий в кишечнике их было больше. Этот факт может иметь далеко идущие последствия. Слизь, по мнению ученых, содержит соединения, которые отталкивают некоторые микробы, поддерживая минимальное расстояние между ними и нами, то есть кишечной стенкой. Но она также несет пищу для других бактерий — сложные, ферментированные сахара, напоминающие те, что содержатся в грудном молоке. Лора Хупер, микробиолог из Техасского университета Юго-западного медицинского центра в Далласе, называет эту двойную функцию «морковь» и «палка». Слизь служит и в качестве противомикробного репеллента, и в качестве питательной среды для дружественных бактерий.

Это явление имеет значение по нескольким причинам. Как предполагает Наглер в своих экспериментах, единственный способ, которым клостридиальные кластеры могут способствовать здоровью кишечника и сбалансированию иммунной системы, является обеспечение нормального потока слизи. Так же, как слоны помогают поддерживать экосистему африканской саванны, эти микробы могут выгодно формировать большую экосистему кишечника, стимулируя секрецию сахаров, которыми питаются, в свою очередь, другие дружественные микробы.

С другой стороны, ученые наблюдают дефекты в слизистой оболочке и другие расстройства, в частности, воспалительные заболевания кишечника, там, где эти клостридиальные штаммы часто истощены. Отсюда вопрос – что первично: дефекты в секреции слизи и затем рост аномальных колоний микроорганизмов, или размножение этих колоний, приводящее к разжижению слизистого слоя и повышению уязвимости к заболеванию? Эти факторы могут работать и вместе.

В 2011 году ученые из Университета Колорадо Боулдер исследовали добровольцев с вариантами гена, называемого NOD2, связанными с воспалительным заболеванием кишечника. Никто точно не понимает, как эти варианты гена, который кодирует рецепторы к микробам, увеличивают риск заболевания. Участниками исследования были люди как больные, так и здоровые. Ученые обнаружили: у тех, кто страдает от воспалительных заболеваний кишечника, уменьшено количество клостридиальных бактерий. Но более удивительно, что у людей, не имевших заболевания, однако являющихся носителями предрасполагающих вариантов NOD2-гена, также наблюдалось относительное истощение клостридиальных кластеров. Их микробные сообщества, по-видимому, находились в состоянии предболезни.

Исследование, казалось бы, подчеркивает роль генов в определении состава кишечной микрофлоры и уязвимости к болезни Крона. Но эпидемиологические обследования усложняют картину. Ряд исследований на протяжении многих лет связывают наличие меньшего количества санитарных удобств в детстве со снижением риска воспалительных заболеваний кишечника в зрелом возрасте. И исследование, проведенное в 2014 году Университетом Орхус в Дании, обнаружило, что среди жителей Северной Европы, росших на ферме с домашним скотом – еще один вид богатой микробами окружающей среды – вдвое снижен риск пострадать от воспалительного заболевания кишечника в зрелом возрасте.

Выводы этих экспериментов предполагают, что, возможно, заселение микрофлоры кишечника в раннем возрасте или прямая модификация иммунной системы под действием окружающей среды могут повлиять на риск возникновения воспалительного заболевания кишечника, несмотря на гены, которые мы носим. Они также поднимают вопрос о том, какие активные действия могут предпринять те из нас, кто не живет на фермах, чтобы увеличить шансы на носительство здоровой микрофлоры.

ЗНАЧЕНИЕ КЛЕТЧАТКИ

Одним из наиболее удивительных открытий в последние годы является тот факт, насколько микрофлора кишечника жителей Северной Америки отличается от микрофлоры людей, живущих в сельских условиях в Африке и Южной Америке. Штаммы микрофлоры североамериканцев специализируются на переваривании белка, простых сахаров и жиров, в то время как микробы сельскоафриканских и амазонских сред гораздо более разнообразны и направлены преимущественно на ферментацию растительных волокон. Некоторые думают, что наши предки, охотники и собиратели, обладали еще большим разнообразием микроорганизмов внутренней среды. Если принять кишечную флору людей сельских районов Африки и Южной Америки как аналог той, что преобладала в организмах до промышленной революции, то, по словам Джастина Л. Зонненбурга, микробиолога из Стэнфордского университета, наблюдаемые различия покажут: американцы и прочие популяции Запада в этом плане пошли по эволюционно новому пути.

Что беспокоит Зонненбурга в связи с этим сдвигом? Тот факт, что бактерии, которые предположительно оказывают максимальное противовоспалительное действие – в том числе клостридиальные кластеры – часто специализируются на брожении растворимой клетчатки. В процессе этого они производят различные метаболиты, в том числе бутират, ацетат и пропионат – некоторые из веществ, из-за которых, к примеру, наши подмышки так неприятно пахнут. Различные исследования на грызунах показывают, что эти метаболиты, называемые короткоцепочечные жирные кислоты, могут активировать T-regs и калибровать иммунную функцию таким образом, чтобы в течение всей жизни предотвращать воспалительные заболевания. Брожение побочных продуктов может быть одним из способов общения кишечной микрофлоры с нашими органами. Главный вывод: «дайте своим T-regs больше клетчатки», как выразилась иммунолог из Оксфордского университета Фиона Паури, написав об этом в прошлом году в журнале Science.

Тем не менее, предполагаемая значимость этих метаболитов имеет и другие стороны. Многие бактерии производят эти короткоцепочечные жирные кислоты, но лишь немногие из них обладают мощным противовоспалительным действием. Таким образом, хотя продукция этих метаболитов и может быть предпосылкой для благоприятной модуляции микробами нашей иммунной системы, этого недостаточно, чтобы объяснить, почему некоторые бактерии обладают более мощным противовоспалительным действием, чем другие, говорит Саркис Мазманян, микробиолог Калифорнийского технологического института. Другие характеристики, например, насколько близко они живут к собственно слизистой оболочке кишки или вид молекул, которые используют, чтобы влиять на иммунную систему хозяина, также должны играть свою роль, объясняет он.

ILLUSTRATION BY AXS BIOMEDICAL ANIMATION STUDIO;

SOURCE: “FEED YOUR TREGS MORE FIBER,” BY JULIA BOLLRATH

AND FIONA POWRIE, IN SCIENCE, VOL. 341; AUGUST 2, 2013

Существует, однако, вопрос о количестве чистой. Некоторые охотники и собиратели потребляли до 10 раз больше растворимой клетчатки, чем современные популяции, а их тела, вероятно, содержали намного больше побочных продуктов ферментации. Наши современные диеты с недостатком пищевых волокон, возможно, ведут к ослаблению этой связи, создавая состояние «кипящей гиперреактивности», говорит Зонненбург, и предрасполагает нас к «язвам» цивилизации. Он называет эту проблему «ущемлением собственных интересов наших микробов». Мы не можем адекватно кормить одних из самых важных членов нашей микрофлоры.

Эксперименты на мышах подтверждают эту идею. Диеты с высоким содержанием некоторых жиров и сахаров разрушают противовоспалительные бактерии, истончают слизистый слой и способствуют системному воспалению. Зато отлично себя чувствуют потенциально опасные оппортунисты. В одном из экспериментов на добровольцах в Университете Калифорнии, в Сан-Франциско, микробиолог Питер Торнбах обнаружил, что переключение с диет с высоким содержанием белка на диеты, богатые жирами, стимулировало рост штаммов желчеустойчивых бактерий, одну из которых, Bilophila wadsworthia, связывают с развитием воспалительных заболеваний кишечника. С другой стороны, предотвратить это «ущемление микробных интересов», кажется, не так уж трудно. У грызунов при добавлении к диете ферментируемых волокон вместо продуктов с высоким содержанием жиров «хорошие» микробы поддерживались в норме, слизистый слой оставался здоровым, а кишечный барьер – нетронутым, что препятствовало системному воспалению. Все вместе, эти исследования показывают, что для вашего здоровья имеет значение не только то, что поступает в пищу, но и то, что в ней отсутствует.

Исследования на людях оказываются еще более интригующими. Последние данные свидетельствуют о том, что системное воспаление, наблюдаемое при ожирении, является не только результатом накопления жира, но и фактором, способствующим ему. Ученые Католического университета Левена в Бельгии недавно выяснили, что добавление ферментируемого волокна инулина в рацион женщин, страдающих ожирением, увеличило содержание F.prausnitzii и других клостридиальных бактерий и снизило опасность развития системного воспаления. Потеря веса была незначительной, но позже анализ этого и двух аналогичных исследований показал, что вмешательства лучше всего сработали на пациентах, у которых с самого начала имелось достаточное количество клостридиальных кластеров IV, IX и XIVa — некоторые из тех же кластеров, что представлены в коктейле Хонды. Вмешательства у людей без этих штаммов на пользу не пошли, что позволяет предположить: когда какие-либо виды исчезают из микрофлоры органа, связанные с ними функции также могут исчезнуть. Этим людям, возможно, не столько требуется заселение новых экосистем, сколько восстановление собственных.

Эта возможность была также проверена. Несколько лет назад Макс Ньюдорп, гастроэнтеролог академического медицинского центра в Амстердаме, пересадил микробы от худых доноров пациентам с недавно диагностированным метаболическим синдромом – набором симптомов, которые зачастую предшествуют диабету 2-го типа. У реципиентов отмечались очевидное усиление чувствительности к инсулину и обогащение микрофлоры, в том числе тех самых клостридиальных видов. Но через шесть месяцев после трансплантации изменения рецидивировали, метаболические улучшения поблекли и микрофлора вернулась к своему первоначальному состоянию.

Для Зонненбурга эти результаты – свидетельство того, что взаимодействие между человеческим организмом и микробным сообществом – явление многогранное. Уничтожение «больной» микрофлоры и заселение новой не может преодолеть инерции. Кишечная иммунная система может просто сформировать новое микросообщество по образу и подобию старого. Это может объяснять, почему фекальными трансплантацями, которые эффективно борются с C.difficile-ассоциированными диареями, до сих пор не удалось победить воспалительные заболевания кишечника. Первые вызываются одним-единственным оппортунистом; последние могут быть связаны с неисправностями кишечной экосистемы и нашей реакции на расстройства микрофлоры.

Чтобы преодолеть инерцию, Зонненбург предусматривает лечение одновременно и хозяина, и микрофлоры. Этот метод пока не был протестирован, но он предполагает очистку микрофлоры, возможно, с использованием антибиотиков, а затем иммунодепрессантов, чтобы успокоить иммунную систему пациента и привести ее к нормализации. Только тогда новое микробное сообщество сможет удержаться и успешно откалибровать иммунную систему.

Опасный оппортунист: Bilophila wadsworthia, вид бактерий, связанный с воспалительными заболеваниями кишечника, размножается в микробиотах добровольцев, получавших питание с высоким содержанием жира и белка в недавнем эксперименте. Источник: Kari Lounatmaa/Science

ЭВОЛЮЦИЯ МОБИЛЬНОСТИ

К тому моменту, как около 800 миллионов лет назад на Земле образовалась животная жизнь, микробы уже существовали там, предположительно, три миллиарда лет. Главным прорывом в эволюции животных стал кишечник – тркубка, принимающая пищу с одного конца и изгоняющая отходы с другого. Возможно, утверждает Маргарет Макфол-Нгай, микробиолог из Университета Висконсин-Мэдисон, именно микробы напрямую двигали эволюцию кишечника. Растениям удалось колонизировать землю только в содружестве с микробами, которые помогли им извлечь из почвы жизненно важные питательные вещества. Возможно, главной эволюционной адаптацией животных стала возможность почерпнуть микробных сообществ, необходимых для выживания и оставить их с собой далее, приобретя мобильность.

Слизь может быть одним из способов селекции этих микробов человеческим кишечником. Зонненбург считает, что только совместно адаптированные бактерии могут метаболизировать сложные сахара, содержащиеся в нем. Краеугольным камнем этого симбиоза может быть простая необходимость приобретения питательных веществ в мире дефицита. Мы охотимся и собираем плоды; микробы ферментируют то, что мы не можем переварить, в процессе убивая патогены держа их «в черном теле». Наша иммунная система успокоиться, когда они получают сигналы, частично передаваемые с микробными метаболитами, указывая, что правильные микробы на месте.

Поле исследований кишечного микробиома уже расширилось от идей описания основных видов к выявлению основных экологических функций, выполняемых различными микробами. Многие виды могут потенциально выполнить любую из этих ролей. Теперь можно ввести еще одно понятие, называемое краеугольным камнем отношений. «Взаимодействие между волокнами и микробами, которые их потребляют», – говорит Зонненбург, – «это фундаментальное краеугольное взаимодействие, на котором построено все в кишечнике». Именно оно может лежать в основе симбиотического пакта между микробами и людьми.

Перевод: Даня Ряскина

Оригинал: http://www.nature.com/scientificamerican/journal/v312/n3/ful...

Полный перевод статьи из журнала Cell: http://medach.pro/life-sciences/gerontology/aging/

Оригинал: http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(13)00645-4

By John Bohannon Apr. 28, 2016 , 2:00 PM

С наступлением весны в прошлом месяце в Иране Мейсам Рахими сел за свой университетский компьютер и тотчас же столкнулся с проблемой: как достать необходимую ему научную литературу. Он должен был составить исследовательский проект для докторантуры по техническим наукам в Тегеранском Технологическом Университете “Амир-Кабир”. Его проект сочетал в себе и операционный менеджмент, и поведенческую экономику, так что Рахими необходимо было охватить большой объем информации.

Но каждый раз, находя абстракт нужной ему статьи, он наталкивался на платный доступ к ней. Несмотря на то, что “Амир-Кабир” занимает высокие позиции среди исследовательских институтов Ирана, международные санкции и экономические проблемы ограничили доступ университета к научным журналам. В 2011 году, чтобы прочитать статью в “Прикладной математике и вычислениях”, Рахими пришлось бы заплатить издательству Elsevier 28 долларов. А статья 2015 года в американском “Исследовании операций” обошлась бы ему в 30 долларов.

Он взглянул на свой список необходимых ему абстрактов и произвел расчет. Только за текущую неделю приобретение статей обошлось бы ему в 1.000 долларов — сумму, примерно покрывающую его месячные затраты на жизнь — и ему, в таком случае, пришлось бы ждать годами, чтобы ознакомиться с нужными исследовательскими материалами. Рахими был раздосадован: “Издатели ничего не дают авторам, так почему тогда они сами должны получать что-то помимо небольшой суммы за ведение журнала?”.

Многие академические издательства предоставляют программы помощи исследователям из стран с низким уровнем доходов в доступе к научным статьям, но только одна — Share Link — выглядела подходящей для статей, которые искал Рахими. Она бы потребовала от него связаться с авторами в индивидуальном порядке для получения ссылок на их работы, а эти ссылки “умирают” по прошествии 50 дней с публикации статьи. Стоял четкий выбор: или покинуть докторантуру, или получить копии статей нелегально. Таким образом, подобно миллионам других исследователей, он обратился к Sci-Hub — крупнейшему в мире пиратскому веб-сайту для научной литературы. Рахими не чувствовал вины. Дорогостоящие журналы, как он считает, “могут сильно задерживать развитие науки”.

У издателей на этот счет совсем иное мнение. “Я за универсальный доступ, но не за воровство, — сообщает директор Elsevier по универсальному доступу Алишия Вайс во время жарких публичных дебатов касательно Sci-Hub, — есть множество законных путей получения доступа”. Послание Вайс содержало в себе ссылку на список 20 инициатив их компании, включая Share Link.

Но все большее количество исследователей со всего мира обращается к Sci-Hub, содержащему 50 миллионов статей и непрерывно увеличивающему их количество. На протяжении шести месяцев до марта этого года Sci-Hub предоставил доступ к 28 миллионам документов. Более чем 2,6 миллиона запросов на загрузку поступили из Ирана, 3,4 миллиона из Индии, 4,4 миллиона из Китая. Статьи касаются огромного спектра научных тем — от смутных физических экспериментов, опубликованных десятилетия тому назад до последних прорывов в области биотехнологии. Кто же является издателем наиболее востребованных статей в Sci-Hub? В какой-то степени это Elsevier — за одну только последнюю неделю Sci-Hub обеспечил полмиллиона загрузок их статей.

Эта статистика основывается на обширных серверных данных по файлам регистрации, предоставленных Александрой Элбакян — нейробиологом из Казахстана, которая создала Sci-Hub в 2011 году будучи 22-летней аспиранткой. Я запросил у неё данные потому, что несмотря на шквал диаметрально противоположных мнений, сообщений в блогах и твитов о Sci-Hub и о том, какой эффект последний оказывает на исследования и академическое издательство, некоторые из краеугольных вопросов остаются без ответа: пользователи Sci-Hub — кто они и что они читают?

Для человека, выставляемого могущественными корпорациями и научными обществами преступником, Элбакян была на удивление обходительной и откровенной. В течение нескольких недель после установления контакта через зашифрованную чат-систему она работала со мной над созданием набора данных для публичного релиза: учитывалось каждое событие загрузки в шестимесячный период, отсчитываемый с 1 сентября 2015 года, включая цифровые идентификаторы объектов (DOI) для каждой статьи. В целях защиты конфиденциальности пользователей Sci-Hub мы решили, что ей следовало бы сначала составить совокупность геолокаций пользователей, относя их к ближайшим городам, используя данные Google Maps; при этом мне бы не передавались никакие идентифицирующие адреса интернет-протоколов (IP-адресов). Набор данных и детальный обзор того, как проводился анализ, находятся в свободном доступе.

Это мир Sci-Hub

Серверные логи веб-сайта Sci-Hub с сентября 2015 по февраль 2016 составляют изобличающий портрет его пользователей и освещают разнообразие их интересов. Sci-Hub получил 28 миллионов запросов на загрузку, охватывающих большинство научных дисциплин из всех регионов мира.

Элбакян также ответила почти на каждый вопрос из имеющихся у меня: о её работе над веб-сайтом, о взаимодействии с пользователями и даже о своей личной жизни. Среди немногих вещей, что она предпочитает держать в тайне — её текущее местоположение, ведь она находится под угрозой финансового краха, экстрадиции и заключения под стражу из-за начавшегося в прошлом году судебного процесса по иску Elsevier.

Данные Sci-Hub обеспечивают первое детальное представление о том, что де-факто становится исследовательской библиотекой открытого доступа мирового значения. Среди откровений, которые могут удивить как сторонников, так и недоброжелателей в равной степени: география пользователей не ограничивается развивающимися странами. Некоторые критики Sci-Hub жаловались на то, что многие пользователи имеют возможность получать доступ к одним и тем же статьям и через их библиотеки, но вместо этого обращаются к пиратскому ресурсу — больше ради удобства, нежели необходимости. Данные в некоторой степени оправдывают эту претензию. Соединенные Штаты Америки — пятый крупнейший загрузчик после России, а четверть обращений к Sci-Hub за статьями исходит от 34 членов Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР/OECD) — богатейших стран, с, казалось бы, наилучшим доступом к журналам. В действительности, пожалуй, наиболее интенсивное использование Sci-Hub, по-видимому, происходит в кампусах университетов США и Европы.

В октябре прошлого года судья Нью-Йорка вынес решение в пользу Elsevier, постановив, что Sci-Hub нарушает законные права издателя как владельца авторских прав на содержание его журнала, и вынес предписание, требующее прекратить данные незаконные действия на веб-сайте. Как показывают данные сервера, предписание почти не дало эффекта. Хотя на веб-домен sci-hub.org и был наложен арест в ноябре 2015, серверы, поддерживающие Sci-Hub, располагаются в России, за пределами влияния правовой системы США. Едва увернувшись от удара, сайт вернулся на другой домен.

Трудно судить, насколько Elsevier и другие весомые издатели действительно чувствуют себя находящимися под угрозой, исходящей от Sci-Hub, отчасти потому, что общие данные по легальным загрузкам обычно не становятся достоянием общественности. Однако отчет Elsevier от 2010 года оценивает число загрузок для всех издателей более чем в 1 миллиард за год, предполагая участие Sci-Hub в выкачивании менее 5% нормального трафика. Тем не менее, многие обеспокоены тем, что Sci-Hub проявит себя столь же разрушительно для академического издательского бизнеса, сколь был таковым пиратский сайт Napster для музыкальной индустрии (см. колонку Марсии МакНатт об её смешанных чувствах к Sci-Hub). «Я не поддерживаю незаконную тактику”, — говорит Питер Сабер, директор Управления по Научным Коммуникациям в Гарвардском Университете и один из ведущих экспертов по вопросам публикаций в открытом доступе. Однако, отмечает он: “Судебный процесс не собирается положить этому конец, также не существует каких-либо очевидных технических средств [для этого]. Каждому человеку стоит понимать, что это надолго».

Легко понять, почему издатели журналов могут рассматривать Sci-Hub как угрозу. Он так же прост в использовании, как и движок Google-поиска, и до тех пор, пока вы знаете DOI или заголовок статьи, это самый надежный вариант для поиска полного текста. Скорее всего, вы найдете то, что ищете. Наряду с главами книг, монографиями и тезисами конференций, Sci-Hub агрегировал копии важнейших из когда-либо изданных научных статей. Он продолжает расти: в тот момент, когда кто-нибудь запрашивает статью, еще не имеющуюся на сайте, последний делает её пиратскую копию и добавляет в репозиторий.

Элбакян отказалась сообщать, каким именно образом она добывает статьи, однако она подтвердила, что этот процесс включает использование онлайн- учетных данных, таких как логины, пароли людей или учреждений с легитимированным доступом к содержанию журнала. Она говорит, что многие академики пожертвовали эти данные добровольно. Издатели же утверждают, что Sci-Hub опирается на рассылку фишинговых электронных писем с целью обмана исследователей, к примеру, заставляя их авторизоваться на поддельных веб-сайтах журналов. “Я не могу подтвердить точный источник по учетным данным пользователей, — говорит мне Элбакян, — однако могу утверждать, что я лично не отправляла никаких фишинговых электронных писем”.

Так, в соответствии с замыслом, контент Sci-Hub приводится в движение тем, что ищут ученые. Январская статья в The Astronomical Journal, описывающая возможную новую планету на задворках нашей солнечной системы? Статья Nature 2015 года о кислороде на комете 67P/Чурюмова — Герасименко? Статья, опубликованная месяц назад в Journal of Assisted Reproduction and Genetics, в которой коллектив с помощью метода CRISPR создал генетическую устойчивость к ВИЧ в человеческих эмбрионах? Все эти статьи есть в Sci-Hub.

В нем есть новостные статьи из научных журналов, включая многие из моих работ для Science, равно как и копии статей, лежащих в открытом доступе, возможно, из-за путаницы со стороны части пользователей в том, что они просто используют Sci-Hub как совокупный [все-в одном] портал для поиска статей. Например, более чем 4.000 различных статей из различных журналов открытого доступа PLOS могут быть загружены с ресурса Sci-Hub.

Поток активности на Sci-Hub с течением времени отражает трудовые будни исследователей, вырастая по ходу каждого дня, затем идя на убыль с наступлением ночи, но никогда не останавливаясь. (Имеется 18-дневный промежуток в данных, начиная с 4 ноября 2015 года, когда домен sci-hub.org “упал” и логи серверов не были должным образом настроены.) К концу февраля 2016 года поток статей на Sci-Hub достиг своего исторического максимума — более 200.000 запросов на загрузку ежедневно.

Каково количество пользователей Sci-Hub? По самым скромным оценкам, запросы на загрузку исходят с 3 миллионов уникальных IP-адресов. Действительное же число значительно выше, потому что тысячи людей в университетских кампусах могут делить один IP-адрес. Пользователи Sci-Hub обитают на всех континентах, кроме Антарктиды. Из 24.000 мест их скопления в городах наибольшая активность наблюдается в Тегеране — в 1,27 миллионов запросов. В значительной мере потому, что, по словам Элбакян: “Иранцы используют программы для автоматической загрузки огромных массивов статей из Sci-Hub для создания локального зеркала сайта”. Рахими, студент-инженер из Тегерана, подтверждает это: “Существуют некоторые иранские сайты, аналогичные Sci-Hub”; ”Так что вам стоит оценивать число нелегальных загрузок [статей] как в пять-шесть раз большее, чем показывает только Sci-Hub”.

География использования Sci-Hub в общем походит на карту научной продуктивности, но в ряде некоторых богатейших и беднейших научно-ориентированных стран она инвертирована. Меньшие же страны имеют “свой” научный интерес. Кто-то в Нууке в Гренландии читает статью о том, как лучше обеспечить лечение рака у местного населения. Идут исследования в Ливии, невзирая на бушующую там гражданскую войну. Кто-то в Бенгази исследует способ передачи данных между компьютерами с физической изоляцией. Южнее, в богатой нефтью пустыне, кто-то неподалеку от города Сабха углубляется в гидродинамику. Картографирование IP-адресов на реальную местность может отображать ложную картину, если люди скрываются за веб-прокси или анонимными службами маршрутизации. Но, по словам Элбакян, их применяют менее 3% пользователей Sci-Hub.

В Соединенных Штатах Америки и Европе пользователи Sci-Hub сконцентрированы в местах работы академических исследователей. За шестимесячный период 74.000 запросов на загрузку исходили с IP-адресов Нью-Йорка — отчего края множества университетов и научных учреждений. 19.000 запросов на загрузку поступили из Колумбуса — города с населением в десять раз меньшим, чем Нью-Йоркское, а 68.000 запросов — из Восточного Лансинга в Мичигане, где население стократно меньше Нью-Йоркского — родины Государственного Университета штата Огайо и Мичиганского Государственного Университета (МГУ/MSU) соответственно.

Необходимость или удобство?

Создается впечатление, что многие пользователи Sci-Hub в США агрегируются около университетов, имеющих хороший доступ к журналам. Среди пяти городов с наибольшим количеством запросов выделяют: Ashburn, VA (96.857), New York, NY (73.606), East Lansing, MI (68.315), Fremont, CA (59.389), Mountain View, CA (56.637).

Сложнее объяснить число запросов из Ашберна, имеющего наибольшее их число среди городов США — около 100.000. В Университете Джорджа Вашингтона (УДВ/GWU) в городе Вашингтон имеются собственные студенческие городки науки и технологии, но Ашберн — это еще и дом Исследовательского Кампуса “Джанелия” — элитного филиала Медицинского Института Говарда Хьюза, равно как и серверов “Фонда Викимедиа” — штаб-квартиры онлайн-энциклопедии “Википедия”. Пресс-секретари последних заявляют, что их сотрудники навряд ли составляют этот трафик. Пресс-служба УДВ дала мне уклончивый ответ, ссылаясь к выставленному в сети отчету о том, что в Университете недавно имелись разногласия ввиду увеличения ставок библиотечного бюджета на журнальные подписки. «Академические ресурсы не являются предметами роскоши, — сообщается в отчете, — но они оцениваются по факту».

Некоторые студенты УДВ признались в симпатии к Sci-Hub. После переезда из Аргентины в США в 2014 году Наталия Клементи утверждает, что в рамках её области исследований ситуация с доступом к ключевым журналам фактически ухудшилась, потому как УДВ не имеет на них подписки. По ее словам, исследователи в Аргентине могут иметь проблемы с получением некоторых специализированных журналов, но “большая часть из них не испытывает затруднений в доступе к крупным изданиям, так как государство оплачивает подписку на них во всех государственных университетах в стране”.

“Sci-Hub становится буферным ресурсом даже для журналов, к которым университеты имеют доступ, — говорит Джил Форсис, другой физик-докторант УДВ, — если я произвожу поиск в Google Scholar и по результатам не имеется непосредственной ссылки на PDF-файл, мне необходимо нажать на “Проверить доступ через УДВ”, и затем я попадаю в цель или же нет; если я ввожу [название статьи или DOI] в Sci-Hub, это просто работает”. По его словам, с выпускаемыми Elsevier журналами возникают наибольшие проблемы при доступе.

Библиотечная система УДВ “предлагает специфичную систему доставки документов для факультетов математики, физики, химии и инженерии”, как сказала мне Марали Селар — директор Университета по связям со СМИ. “Аспиранты, желающие получить доступ к статье, относящейся к системе Elsevier, должны взаимодействовать с заведующим своей кафедрой, преподавателем в классе или искать помощи у своего научного руководителя”.

Интенсивная активность в отношении Sci-Hub в Восточном Лансинге проявляется и в другой мотивации для использования данного сайта. Похоже, что большинство загрузок — это работа одного или нескольких людей, использующих программы-парсеры (то же, что граббер, т. е. скрипт или программа, которые используются для сбора информации с сайтов для последующего размещения на собственных ресурсах. — прим. переводчика) с каникул декабря 2015 года, загружающих статьи на сверхчеловеческих скоростях. Я поинтересовался у Элбакян, шли ли эти запросы на загрузку с IP-адресов МГУ, и она подтвердила эту догадку. Все эти статьи — из журналов по химии, большинство из них выпущено Американским Химическим Обществом. Таким образом, очевидно, цель состоит в том, чтобы построить массивное личное хранилище химической литературы. Но зачем?

Билл Харт-Девидсон, заместитель декана постдипломного образования, предполагает, что, скорее всего, ответом будет “текстодобыча” — использование компьютерных программ анализа крупных собраний документов для генерирования данных. Когда я звонил Харт-Девидсону, то предполагал, что парсер из Восточного Ленсинга — кто-то из исследовательской команды под его руководством. Смеясь, он сказал, что не имеет понятия, о ком идет речь. Однако понимает, почему парсер использует Sci-Hub, несмотря на то, что МГУ имеет подписку на загружаемые журналы. В своем исследовании лингвистической структуры научного обсуждения Харт-Девидсон получил биологических статей больше, чем на 100 лет, тяжелым путем — законно с помощью издателей. “На получение разрешения потребовался целый год”, — говорит проводивший переговоры библиотекарь МГУ Томас Падилла. И как только в их руках оказался жесткий диск, полный статей, пришли и строгие правила их использования. Для анализа данных в конце каждого дня использования компьютерных программ на нем с автономного компьютера Падилла должен был идти к Харт-Девидсону с флеш-накопителем через весь кампус.

“Тем не менее, Sci-Hub имеет свои недостатки в исследованиях “текстодобычи”, — сообщает Харт-Девидсон, — скомпрометированные статьи находятся в неструктурированном PDF-формате, что осложняет работу программам для парсинга. Но большая проблема заключается в том, что источник данных является незаконным. Так каким образом вы собираетесь выпускать свою работу?” Опять же, наличие крупного личного репозитория статей позволяет исследователю быстро оценивать гипотезы до утруждения себя библиотеками в целом. И все это на расстоянии одного клика.

В то время как Elsevier тратится на легальную борьбу против Элбакян и Sci-Hub, многие в издательской индустрии видят это сражение тщетным. “Цифры просто поражают”, — сообщил мне руководитель высшего звена крупного издателя, изучив статистику Sci-Hub, — это предполагает практически полную неспособность этих исследователей быть обеспеченными путями доступа». Он работает на компанию, издающую некоторый наиболее активно загружаемый из Sci-Hub контент, и попросил о соблюдении конфиденциальности с тем, чтобы говорить искренне.

По его словам, для исследователей в организациях, которые не могут себе позволить доступ к журналам, издатели “должны предоставлять подписку или более приемлемые условия покупки”. Ричард Гедье, директор информационно-просветительских программ STM (НТМ), — Международной Ассоциации Научно-Технической и Медицинской литературы, оспаривает это. Организации в развивающихся странах, использующие преимущества программ помощи от издательской индустрии “имеют в некоторой степени такую широту доступа к рецензируемым научным исследованиями, которая эквивалентна аналогичной в среднестатистических организациях Северной Америки или Европы”.

А в случаях, касающихся исследователей в Западных университетах, которые используют Sci-Hub как альтернативу, анонимный издатель возлагает вину на библиотекарей, не делающих свои онлайн-системы более доступными для использования и обучения своих исследователей. “Я не думаю, что доступ является проблемой — существует представление, что доступ сложен”, — так он говорит.

“Не соглашусь”, — заявляет Айви Андерсон, руководитель собраний Калифорнийской Цифровой Библиотеки в Оакленде, предоставляющей доступ к журналам 240.000 исследователям системы Калифорнийского Университета. По её словам, системы аутентификации, должные использоваться исследователями для чтения журналов по подписке за пределами кампуса, а порой и в самом кампусе с персональных компьютеров, “существуют, чтобы обеспечить соблюдение издательских ограничений”.

Толкнет ли Sci-Hub индустрию навстречу модели открытого доступа, где читательская аутентификация необязательна? “Неясно, — говорит Сабер из Гарварда и добавляет, — хотя Sci-Hub и помогает огромному числу исследователей, он может дорого обойтись движению за открытый доступ, потому как издатели смогут перехватить инициативу в “путанице” вокруг легальности и ужесточить требования. Легализированный открытый доступ вынуждает издателей адаптироваться, в то время как незаконный вынуждает их обращаться в суд”.

Элбакян утверждает, что даже в случае её ареста Sci-Hub не канет в Лету. Она располагает ресурсами для того, чтобы поддерживать и развивать проект, а пользовательские пожертвования на данный момент покрывают стоимость его серверов. Она также замечает, что полное собрание из 50 миллионов статей уже неоднократно копировалось другими — “[Статьи] не нуждаются в повторной загрузке из университетов”.

В самом деле, данные свидетельствуют о том, что взрывной рост Sci-Hub подошел к концу. По словам Элбакян, доля запросов на загрузку статей, не содержащихся в базе данных, установилась на 4,3 %. В том случае, если у нее закончатся учетные данные для нелегального копирования свежего контента, этот разрыв вырастет снова, впрочем, и издатели, и университеты постоянно разрабатывают новые схемы аутентификации, которые ей и её помощникам придется перехитрить. Она даже полушутя попросила меня поделиться своим логином и паролем от Science.

Для самой Элбакян будущее еще более неопределенно. Elsevier не только обвиняет её в нарушении авторских прав, но и в незаконной хакерской деятельности, подпадающей под Акт о Компьютерном Мошенничестве и Злоупотреблении США. “Существует возможность быть внезапно арестованной за хакерство”, — признаётся Элбакян. Другие люди, преступающие этот закон, были экстрадированы в США во время того, как путешествовали. И она прекрасно осведомлена, что другой компьютерно-одаренный адвокат, Аарон Шварц, был арестован по сходным обвинениям в 2011 году после массовой загрузки научных статей. Перед лицом разорительных финансовых штрафов и тюремного заключения Шварц повесился.

Равно как и остальная часть научного сообщества, Элбакян наблюдает быстро разворачивающееся будущее научной коммуникации. “Увидим, во что это выльется”.

Издано в Scientific Community.

John Bohannon, рядовой корреспондент Science.

Оригинал: http://www.sciencemag.org/news/2016/04/whos-downloading-pira...

Перевод: Deepest Depths

Редакция: Даня Ряскина, Юля Белова, Азат Муртазин, Станислав Груздев

Изображения: Антон Осипенко

Стресс, вызванный жизнью с незнакомыми людьми, возможно, породил механизмы ограждения человека от других в условиях городской жизни.

Поместите человека каменного века в машину времени, отправьте его в метро Нью-Йорка в час пик, и его разум будет разрушен, если и не скоростным поездом, яркими огнями и чуждыми запахами, то одной лишь концентрацией людей. Один переполненный вагон метро может содержать больше людей, чем он когда-либо узнает за всю свою жизнь, потраченную на охоту и собирательство на пастбищах Африки.

Львиную долю истории человечества как вида люди жили в небольших, передвижных общинах насчитывающих от десятков до, возможно, пары сотен индивидов. Каждый знал всех остальных, что позволяло отслеживать, кого вы предпочтете в помощи в охоте или же кто может убить вас во сне. На сегодняшний день более половины из нас живут в городах, в окружении множества людей, с которыми мы никогда не познакомимся. Это радикальное изменение, которое произошло, по меркам эволюции, мгновенно. Всё больше и больше мы ориентируемся в нашем современном городском мире, имея палеолитические мозги.

С традиционной точки зрения, сельское хозяйство было инновацией, открывшей путь для создания городов. Около 12.000 лет назад, в период неолита, первые фермеры догадались, как вырастить достаточно пищи, чтобы прокормить много людей в одном месте, и, в конце концов, некоторые из этих поселений стали достаточно большими, чтобы называться городами. Согласно этому взгляду, такие аспекты городской жизни, как мода и публичная архитектура, разработаны гораздо позже появления сельского хозяйства, как побочного продукта жизни в больших группах.

Но, если верить эволюционному психологу Робину Данбару из Оксфордского университета, расположенного в Великобритании, который синтезировал свою собственную работу, а также труды других ученых в новую гипотезу о происхождении городской жизни, преодоление пищевых ограничений — только часть истории. Он утверждает, что в дополнение к получению достаточного количества еды, первые сельские жители должны были перескочить другое, столь же существенное препятствие: когнитивные потребности и социальный стресс, создаваемые жизнью среди незнакомых людей. “Стресс от жизни в крупных сообществах очень, очень интенсивен”, — говорит Данбар. “Это серьезная проблема, с которой сталкиваются все приматы. Вы нуждаетесь в механизмах, которые будут разряжать ситуацию и позволят вам оставаться вместе”.

Данбар, хорошо известный своими провокационными исследованиями социальных сетей, считает, что люди неолита придумали, или, по крайней мере, повстречали именно такие механизмы. К примеру, архитектура, создающая некоторые пространства для определенных типов социальных взаимодействий, помогает людям понять, чего им следует ожидать, входя в новое здание. Материальные атрибуты, такие как ювелирные изделия и керамика, указывают социальную группу и статус незнакомых людей. Он говорит, что и религия, и сложные групповые культурные ритуалы, такие как совместные пение или танцы, в больших группах людей действуют как “социальный клей”.

“Это блестящий синтез”, — говорит антрополог Ричард Сосис из Университета штата Коннектикут (UConn), в городе-кампусе Сторрсе, о идее Данбара. “Как и любая хорошая теория, она объединяет разрозненные наблюдаемые факты и позволяет задавать новые вопросы”.

Тем не менее, идеи Данбара были холодно приняты другими антропологами и археологами, многие из которых даже не комментировали эту историю. Они не видят необходимости привлекать психологию, утверждая, будто бы есть достаточно доказательств того, что к росту сельского хозяйства привели более постоянные человеческие поселения. Заключение о психическом состоянии доисторических людей является непростым делом, и расчёты Данбара будет затруднительно проверить, но, такая возможность, в принципе, не исключается.

Большинство людей, которые встречаются на деревенской площади Шингу в Бразилии, уже знают друг друга. Но в большом городе люди должны делить пространство с миллионами незнакомых людей. Источник: журнал Science.

Данбар, хорошо известный своими провокационными исследованиями социальных сетей, считает, что люди неолита придумали, или, по крайней мере, повстречали именно такие механизмы. К примеру, архитектура, создающая некоторые пространства для определенных типов социальных взаимодействий, помогает людям понять, чего им следует ожидать, входя в новое здание. Материальные атрибуты, такие как ювелирные изделия и керамика, указывают социальную группу и статус незнакомых людей. Он говорит, что и религия, и сложные групповые культурные ритуалы, такие как совместные пение или танцы, в больших группах людей действуют как “социальный клей”.

“Это блестящий синтез”, — говорит антрополог Ричард Сосис из Университета штата Коннектикут (UConn), в городе-кампусе Сторрсе, о идее Данбара. “Как и любая хорошая теория, она объединяет разрозненные наблюдаемые факты и позволяет задавать новые вопросы”.

Тем не менее, идеи Данбара были холодно приняты другими антропологами и археологами, многие из которых даже не комментировали эту историю. Они не видят необходимости привлекать психологию, утверждая, будто бы есть достаточно доказательств того, что к росту сельского хозяйства привели более постоянные человеческие поселения. Заключение о психическом состоянии доисторических людей является непростым делом, и расчёты Данбара будет затруднительно проверить, но, такая возможность, в принципе, не исключается.

Данбар больше известен числом, которое носит его имя. “Число Данбара” — это количество значимых социальных взаимоотношений, которые может поддерживать один человек. Он утверждает, что это определяется возможностью мозга хранить информацию о людях и взаимоотношениях. У приматов число Данбара коррелирует с относительным размером неокортекса — складчатого поверхностного слоя головного мозга (Science, 5 October 2012, p. 33). Согласно проведённому Данбаром анализу опубликованных полевых исследований, у шимпанзе оно составляет около 45.

Для людей число Данбара в среднем равно 150. Это далеко не все, кого вы знаете, но в этом кругу — друзья, которых вы, скорее всего, пригласили бы на свадьбу. Данбар говорит, что это число возникает снова и снова в небольшой группе испытаний в реальных условиях и данные из источников столь же разнообразны, как число получателей открыток на Рождество в списках британцев, размер римских пехотных дивизий и число “друзей” на Facebook, с которыми люди фактически взаимодействуют.

В небольшой группе возможно запомнить каждого индивида, их репутацию и связи с остальной частью коллектива. В сообществах, численность которых превышает число Данбара, их отследить невозможно, и Данбар считает, что это невероятно сильный стрессовый фактор для всех социальных приматов. Он ссылается на некоторые доказательства, в том числе на выводы о том, что излишняя скученность приводит к снижению рождаемости у находящихся в неволе и диких приматов, а также на работу, предполагающую (возможно, не убедительно), что насильственные преступления и психические заболевания более распространены в крупных городах.

Большую часть истории человечества как вида, люди решали эту проблему, проживая в раздробленно-объединенных сообществах, которые разрушались, становясь слишком большими, так же, как сегодня это делают группы современных охотников-собирателей. Но что-то изменилось в Неолите, что позволило людям начать жить в гораздо больших сообществах.

Несколько лет назад, после участия в мультидисциплинарном проекте Lucy to Language, финансируемом Британской Академией в Лондоне, Данбар серьезно задумался над этим вопросом. Он и археологи Клайв Гэмбл из Саутгемптонского университета и Джон Гуле из Ливерпульского университета, расположенных в Великобритании, возглавляли группы, которые анализировали опубликованные археологические отчеты, сообщающие об эволюции человеческой социальной жизни. Если бы психологические корректировки были решающим фактором на заре формирования крупных поселений, то они бы предшествовали или сопровождали их, а не появлялись только потом, в прочно устоявшихся общинах. В отчетах о ближневосточных неолитических поселениях исследователи стали замечать намёки на то, что механизмы снятия социального стресса, вызванного жизнью в крупных общинах, появились рано.

Один из наборов стратегий использует физические объекты, чтобы сделать социальные взаимодействия с незнакомцами более предсказуемыми и потому менее пугающими. Представьте себе посещение кофейни в чужом городе. Пространство заполняется неизвестными, но расположение знакомо. Стойка, за ней парень в фартуке. Он, очевидно, бариста, и вы в курсе, как взаимодействовать с ним, даже если не знаете его. Вы делаете заказ, протягиваете деньги и отходите в сторону, чтобы кто-то другой мог сделать то же самое. Каждый знает свою роль. Тысячи таких взаимодействий, происходящих каждый день, в основном проходят гладко, ведь они так предсказуемы.

Люди, собирающиеся, чтобы помолиться в мечети в Джакарте, могут не знать друг друга, но их объединяют религия и облачение. Точно так же, древняя религия, возможно, облегчала социальный стресс среди охотников-собирателей, которые встречались на древнем городище Гёбекли-Тепе в Турции. Источник: журнал Science

Вот как материальная культура, включая униформу, сегодня помогает сделать жизнь среди незнакомцев более управляемой, говорит археолог Фиона Ковард из кампуса Талбот Борнмутского университета в Великобритании, которая также работала над проектом Lucy. Она говорит, что эта культура уходит корнями в те времена, когда люди стали привыкать жить в больших группах. “То, что мы наблюдаем на Ближнем Востоке, как люди начинают остепеняться — является совершенствованием материального окружения”. Ковард провела несколько лет, исследуя бумаги, и составила базу данных, которая включает в себя около 30.000 созданных людьми объектов, обнаруженных почти на 600 Неолитических стоянках Ближнего Востока. Она свела в таблицы объекты и их стили, начиная с инструментов, например, шила, до украшений, таких, как бисер, чтобы отследить развитие и распространение материальной культуры на этих участках.

Общепринята мысль о том, что люди остепенились, а затем начали накапливать больше вещей, но Ковард думает, что всё, возможно, происходило наоборот. Выполненный ею предварительный анализ показывает, что на многих (хотя и не на всех) местах раскопок, богатая материальная культура предшествовала росту поселений. Если так, то материальная культура может давать возможность развитию более крупных сообществ, а не просто быть их побочным продуктом. Растущее разнообразие инструментов, ювелирных изделий и фигурок помогло разграничить социальные роли, объясняет Ковард. Вместо того чтобы пытаться вести счёт на сотни или даже тысячи индивидов, люди могли прибиться к своим соседям с гораздо меньшим количеством социальных категорий. Как оценивает это Гэмбл, консультировавший Ковард после защиты докторской: “Материальная культура должна стать более сложной, если мы будем расширяться, не теряя нашего здравомыслия”.

Архитектура, возможно, также служила средством социальной помощи, аргументируют Данбар и Ковард в главе книги Lucy to Language: The Benchmark Papers, вышедшей в 2014 году. Пути, которыми неолитические люди организовывали их пространства, предполагают развитие новых форм общественной жизни, утверждают ученые, опираясь на поддержку чужих работ, в том числе антрополога Брайана Бёрда, изучавшего переход к более устойчивым поселениям на Ближнем Востоке и западе США.

Большинство ключевых сообщений об охоте и собирательстве наших предков приходят от людей, которые живут таким же образом жизни и сегодня, объясняет Бёрд, главный исследователь объектов культурного наследия группы исследователей-антропологов Far Western и научный сотрудник Калифорнийского университета в Дейвисе. Посетите, например, живущий охотой и собирательством народ Кунг в Южной Африке и вы, вероятно, найдете здания, сделанные из хвороста, где практически не найти уединения. “В их хижинах двери широко открыты, все они обращены к центру и очагами ко входу”, — говорит Бёрд. “Один за всех, все за одного”.

Отсутствие различий между общественным и личным пространством еще может подходить членам небольших групп, которые хорошо знают друг друга. Но, так как люди перешли к более крупным, более постоянным поселениям, они начали создавать особые пространства для различных видов деятельности и взаимодействий. Например, в Бейдха, стоянке раннего Неолита в Иордании, Бёрд и коллеги обнаружили появление обозначений жилищ для отдельных семей, часто расположенных вокруг центрального общественного пространства. Индивидуальные жилые дома нередко имели участки для хранения зерна и других ресурсов, что было в числе первых признаков частной собственности, но приготовление пищи и другие совместные мероприятия осуществлялись в общественных местах. “Идеи Данбара о психосоциальном стрессе хорошо сочетаются с моей точкой зрения”, — рассказывает Бёрд.

Те же самые факторы, возможно, работали и в Чатал-Хююке, крупнейшем и наиболее хорошо сохранившемся Неолитическом поселении в современной Турции (Science, 20 November 1998, p.1442). Там 9.500 лет назад люди построили замкнутые жилища, скрывающие быт от посторонних глаз и позволявшие хозяевам быть в курсе обо всех желающих войти. “Чатал-Хююк — это экстраординарное место раскопок, потому что дома построены близко друг к другу, как картонные коробки, каждый точно напротив другого”, — рассказывает археолог Тревор Уоткинс из Эдинбургского университета, который работал на этих раскопках. “Вы перемещаетесь по плоским крышам, а оттуда спускаетесь по лестнице в здание, — продолжает он. — Это очень обдуманно — ты не можешь просто так, случайно, оказаться в чьем-нибудь доме”.

“В таком месте, как Чатал-Хююк, служившем домом около десятку тысяч человек, появилась потребность в соглашениях о том, постучаться ли в дверь или попросить впустить, или же в определении, какой дом бы подошел вам для того, чтобы установить социальную связь с его жителями”, — говорит Уоткинс. Людям были необходимы новые правила навигации в этом возникшем социальном мире, и Уоткинс считает, что сами здания могли служить в качестве руководства. “Есть нормы поведения, воплощенные в архитектуре, и они заключаются в путях организации и образах построек”.

Другие инновации помогли людям справиться с иными потенциальными участниками социальной борьбы — нахлебниками. “В группах меньших, чем число Данбара, все принадлежат к той же социальной сети, и только давление со стороны сверстников заставляет людей сохранять хорошее поведение”, — объясняет Данбар. В крупных группах, появляется необходимость в большем количестве формальных правил и механизмах регуляции.

Другие исследователи пришли к аналогичным выводам, и всё большее их число утверждает, что религии со всевидящими, наказывающими богами возникли в больших сообществах, чтобы взять на себя эту “полицейскую” роль (Science, 28 August 2015, p. 918). Данбар утверждает, что его тезисы согласуются с их исследованиями. “У охотников-собирателей таких богов нет”, — говорит он. Во время работы получены археологические данные, свидетельствующие о том, что рост организованной религии совпал или даже предшествовал появлению более крупных и постоянных общин. Например, археологи предполагают, что в Гёбекли-Тепе, ранней неолитической стоянке в современной Турции, охотники-собиратели массово объединялись для ритуалов, прежде чем начать жить вместе в деревнях (Science, 18 January 2008, p. 278).

Эти ритуалы, вероятно, включали музыку и танцы — практики укрепления социальных связей, как утверждает Данбар. Он считает, что эти мероприятия действуют так же, как социальный груминг у обезьян и человекоподобных обезьян, стимулируя связи через выброс эндорфинов — естественных эндогенных опиатов, вырабатываемых головным мозгом.

К примеру, в 2012 году в исследовании, опубликованном в журнале Evolutionary Psychology, Данбар и его коллеги обнаружили, что барабаны, танцы и пение в группах повышали у добровольцев уровни эндорфинов, что измерялось путем проверки их болевого порога перекачанной манжетой для измерения артериального давления или пакетом со льдом. Активное участие имело решающее значение — толерантность к боли не повышалась, когда люди просто слушали музыку.

Далее они привлекли к исследованиям Лондонскую хоровую группу и протестировали, способствует ли музыка укреплению социальных связей. Участники практиковались в группах от 20 до 80 и, затем, собирались вместе раз в год, чтобы выступать как “мегахор” в количестве более 200 человек. (Данбар отмечает, что эти цифры примерно те же, что и в раздробленно-объединенных сообществах, в которых небольшие группы охотников-собирателей периодически живут вместе некоторое время). У участников как малых, так и большой групп после пения были отмечены: более высокий болевой порог, усиление положительных эмоциональных проявлений и чувств причастности и единства. Различия в социальной близости до и после были интенсивнее выражены в “мегахоре”, о чем исследователи сообщили в прошлом году в журнале Evolution and Human Behavior, предположив, что такие культурные явления, как национальные гимны и религиозная музыка, способствуют укреплению социальных связей в больших группах незнакомых людей.

“Идея о том, как нечто вроде пения может связывать большие группы, несёт много смысла”, — говорит Сосис из UConn, который отмечает, что это согласуется с его наблюдениями за Микронезийскими общинами, где массовые песни и танцы откладываются до праздников, когда люди собираются с других островов.

Не все части расширенной гипотезы Данбара хорошо соотносятся между собой, однако, и некоторые исследователи указывают на пробелы в доказательствах. Приматолог Джоан Силк из университета штата Аризона в Темпе, например, не убеждена в том, что социальный стресс является слишком сильной помехой для жизни в больших группах. “Среди шимпанзе, с увеличением групп индивиды тратят больше времени на ухаживания, чтобы поддерживать социальные связи, но они также должны пробегать большие расстояния и тратить больше энергии, чтобы найти пищу”, — говорит Силк. Таким образом, размер их групп может быть ограничен пищей, а не психологией. “Когда группы разделяются, это может происходить потому, что энергетические затраты на проживание в больших коллективах становятся слишком высоки, или же потому, что качество социальных связей будет подорвано, — объясняет Силк, — исходя из имеющихся фактических данных, трудно говорить, кто играет более важную роль”.

Тот же вопрос относится и к Неолитическим людям. До сих пор только разрозненные данные свидетельствуют о том, что механизмы преодоления социального стресса появились прежде, чем люди сосредоточились вместе. Это оставляет достаточно места для традиционного взгляда на то, что богатство объектов архитектуры и культуры возникло почти случайно, после того, как сельское хозяйство освободило людей от траты всего их времени на обеспечение пропитания. Эту точку зрения поддерживает Питер Турчин, эволюционный антрополог из UConn: “Возникло сельское хозяйство, и тогда социальная сложность как бы разрослась”. Но Турчин считает, что Данбар прав, оспаривая эту хронологию. “Это несколько дискутабельно, но я на самом деле принимаю его идею”.

Многие из неолитических инноваций, которые Данбар счёл способствующими переходу к более крупным общинам, заметны в наших городах сегодня. На самом деле, они — некоторые из вещей, которые мы больше всего ассоциируем с городской жизнью: от сложной архитектуры и культурных учреждений до ослепительного выбора материальных благ. Если Данбар прав, тот факт, что нам нужны города для производства всех этих вещей — не такая уж и большая плата. У нас бы не было городов без них.

Оригинал: http://science.sciencemag.org/content/352/6288/908

Перевод: Елена Лисицына

Изображения: Антон Осипенко

Редакция: Ян Тихих, Даня Ряскина, Азат Муртазин, Deepest Depths, Михаил Гусев, Бровламих Мантис, Станислав Груздев