За последние 20 лет науки о жизни пришли к пониманию того, что все живые существа — от простейших животных и растительных организмов до человека — живут в тесной связи со множеством микроорганизмов. Вместе с многоклеточным организмом-хозяином эти симбиотические бактерии, вирусы и грибы, колонизирующие их ткани и образующие так называемый микробиом, составляют преимущественно полезное сообщество в форме метаорганизма.

Многие жизненные процессы, включая здоровье и болезни организма в целом, можно понять только в контексте этого функционального сотрудничества между организмом-хозяином и микроорганизмами, например, при поглощении питательных веществ, иммунной функции или нейрональных процессах.

Однако в последние десятилетия образ жизни в промышленно развитых обществах привел к постепенному истощению разнообразия микробиома человека, что способствовало развитию так называемых экологических заболеваний, например, воспалительных заболеваний кишечника, диабета 2 типа или нейродегенеративных заболеваний.

В Кильском университете взаимодействие хозяина и микроба и его влияние на здоровье и болезни подробно изучаются в Центре совместных исследований (CRC) 1182 «Происхождение и функции метаорганизмов».

Группа ученых, участвующих в исследовательской программе «Человек и микробиом» Канадского института перспективных исследований (CIFAR) в Торонто, опубликовала перспективную статью в журнале «Труды Национальной академии наук» , предлагая новое измерение для изучения микробиома. микробиом человека и смена парадигмы в городском и строительном планировании.

Они обсуждают влияние так называемой искусственной среды на состав и разнообразие микробиома. Они выдвинули гипотезу о том, что современные здания оказывают значительное влияние на микробную колонизацию человека в зависимости от их характера и степени защиты от окружающей среды, и что этот аспект следует учитывать в будущей архитектуре с точки зрения здорового и благоприятного для микробиома здания. условия.

В число исследователей входят профессор Беатрис Коломина из Колумбийского университета, профессор Брендан Боханнан из Университета Орегона, профессор Маргарет Макфолл-Нгай из Калифорнийского технологического института, а также член правления CRC 1182 и представитель Киля по наукам о жизни профессор Томас Бош из Кильского университета.

Здания прерывают контакт с микроорганизмами из окружающей среды

Человеческие поиски убежища и защиты от непогоды так же стары, как и само человечество: на протяжении тысячелетий люди во всем мире создавали и развивали самые разнообразные жилища вплоть до современной архитектуры; в ближайшем будущем более двух третей населения мира будет проживать в городах. В целом городской образ жизни в сочетании со многими другими факторами обеспечил значительное улучшение продолжительности и качества жизни большинства человечества.

«Однако здания как таковые и торжество городской жизни также привели к негативным последствиям, защищая людей в большей или меньшей степени от контакта с их микробной средой. Степень этих предположительно неблагоприятных последствий для состава и разнообразия микробиома человека может пока что вряд ли можно оценить», — объясняет сотрудник CIFAR Бош.

Главную причину этого исследователи видят в том, что наша современная жизнь в антропогенной среде все больше препятствует контакту с множеством микробов в естественной среде. Кроме того, сами здания следует рассматривать как сложные органические системы в смысле бесчисленных взаимозависимых микробных сообществ, которые также оказывают влияние на метаорганизм человека.

В совокупности это имеет негативные последствия, например, создавая новые ниши для хозяев и переносчиков болезней в зданиях, концентрируя отходы и токсичные вещества или уменьшая вентиляцию и проникновение солнечного света.

Все это, в свою очередь, влияет на микробиом человека по-разному: например, искусственная среда создает новые резервуары вредных микробов, адаптированных к человеку, снижает воздействие на людей полезных микробов или изменяет поведение человека, препятствуя естественной и полезной передаче вируса. микроорганизмов между людьми.

«Если здоровье человека определяется как зависящее от большого разнообразия микробиома, то большую часть современных зданий следует рассматривать как не способствующие здоровью с точки зрения конструкции и дизайна, материалов или типа использования, потому что в целом их Эффекты, по-видимому, уменьшают микробное разнообразие, что может привести к ухудшению общего состояния здоровья пассажиров», — подчеркивает Бош.

Архитектура будущего должна восстановить проницаемость для микроорганизмов

С момента своего изобретения здания часто непреднамеренно вызывали проблемы со здоровьем, хотя люди всегда пытались сделать их более здоровыми и безопасными. Таким образом, изучение связей между архитектурой и здоровьем ни в коем случае не является чем-то новым, и сегодня ключевой вопрос заключается в следующем: как можно проектировать здания для улучшения здоровья и строить их таким образом, чтобы мог выжить сложный и разнообразный микробиом?

«Изучая влияние характеристик зданий на микробиом человека, мы добавляем к этому комплексу совершенно новое и важное измерение. Наш городской образ жизни игнорирует тот факт, что организм адаптировался к окружающей среде и своим микробам на протяжении тысячелетий. и что он здоров только при контакте с этими организмами-партнерами», — говорит Бош.

«Только если мы примем эту мультиорганизменную сложность, мы придем к глубокому пониманию здоровья и, следовательно, к пониманию распространенных заболеваний. Совершенно революционный взгляд на живые организмы и микробы как на функциональную единицу также сдвинет границы городского планирования в будущее Мы предлагаем инновационные научные и прикладные перспективы для разработки будущей, благоприятной для микробиома архитектуры, которая снова позволит естественному и здоровому контакту человека с микроорганизмами в искусственной среде».

Предпосылкой для этого является то, что в будущем здания будут разрабатываться с дополнительной целью дозированного и контролируемого воздействия на людей, в частности, микроорганизмов — и уже не будут рассматривать их исключительно как барьер для отражения воздействия окружающей среды, как это было раньше.

По мнению исследователей, одной из целей может стать планирование и построение искусственной среды в будущем таким образом, чтобы не концентрироваться на полной изоляции от естественной, микробной среды. Напротив: здания можно снова открыть для природы и сделать более экологически чистыми.

Этого можно достичь, например, за счет использования менее токсичных строительных материалов и создания в целом большей проницаемости конструкции для внешних, особенно микробных, воздействий.

«С этой точки зрения мы фундаментально расширяем наш взгляд на микробиом человека и устанавливаем прямую связь с искусственной средой через современное городское планирование. Это приводит к появлению интересных новых подходов, касающихся архитектуры и строительства, благоприятных для микробиома , которые могут в будущем быть отражением в значительно улучшенной искусственной среде, которая будет полезна для здоровья человека», — говорит Бош.