Працівниці Київського метрополітену миють стіни біля входу до метро «Майдан Незалежності»
Фото:

EPA / SERGEY DOLZHENKO

Уже чотири роки поспіль учені на різних континентах спускаються в метро в один і той самий день, 21 червня, і роблять дивні (на перший погляд) речі. Ватними паличками ретельно труть лавки, стіни, поручні ескалаторів та інші поверхні, а потім ховають палички в пробірки з рідиною та щільно закривають. Це справді нагадує, як у лабораторії чи поліклініці беруть матеріали для аналізів у людей.

Але цього разу аналізи беруть у поверхонь метрополітену. Зібрані з усього світу зразки надходять до Нью-Йорка. Там дослідники «прочитують» генетичний матеріал, який вдалося зібрати з лавок, стін та автоматів для продажу квитків. Серед нього — гени бактерій і вірусів. І яблука, яке впало на підлогу — також.

Проєкт називається MetaSUB (Metagenomics and Metadesign of Subways and Urban Biomes). Його мета — розібратися, які ж бактерії населяють метрополітени світу. А потім зрозуміти, що це може значити для нас. 

Разом із Києвом участь у проєкті беруть понад пів сотні міст із різних континентів. А в багатьох інших містах, де немає метрополітену, реалізують споріднені проєкти: досліджують «мікробне населення» наземного транспорту — трамваїв, електричок тощо.

Сибірка в нью-йоркському метро?

Серед широкого загалу ці дослідження наробили галасу у 2015 році, коли в багатьох світових ЗМІ вийшли статті із заголовками на кшталт «У нью-йоркському метро знайшли збудників сибірської виразки!» Диму без вогню не було, але тоді не йшлося ні про терористичний акт, ні про можливість підхопити небезпечний вірус. Але про це — трішки пізніше.

За 5 років до цього доктор Крістофер Мейсон із Корнельского університету забирав доньку з садочка. І побачив (навряд чи вперше), як вона тягне до рота різні іграшки, а потім їх тягнуть до рота інші діти. Тоді він поставив сам собі запитання, яке непокоїть багатьох батьків у світі: «Що є на цих іграшках та інших поверхнях, які нас оточують, та як багато з цього моя донька поглинає щодня?»

Так народився проєкт PathoMap — попередник MetaSUB. У його межах науковці зібрали генетичний матеріал із різних поверхонь майже пів тисячі станцій нью-йоркського метро, щоб зрозуміти, а що ж там є?

Експерт бере зразок бактерій із сидіння в метро
Фото:

MetaSUB

Генетичний пазл

Зібрані вченими зразки надходять до лабораторії, де за допомогою технологій секвенування (тобто читання послідовностей ДНК та РНК) визначають генетичний матеріал, який потрапив до зразка.

Важливо розуміти, що у зразку опиняються не цілі геноми тієї чи іншої бактерії або вірусу (це було б занадто просто), а їхні фрагменти — менші або навіть більші. Уявіть, ніби текст випадково порвали на окремі шматки — це приблизно те саме.

Потім за допомогою складних алгоритмів дослідники знаходять фрагменти «генетичного тексту», які доповнюють один одного, складають їх і порівнюють отримані геноми з тими, що є в базах даних. Якщо вони збігаються — ви знаєте, який організм був у вашому зразку.

Але не все так просто. Ви майже точно чули, що геноми шимпанзе й людини збігаються приблизно на 98%. Це означає, що певні ділянки геному шимпанзе неможливо відрізнити від аналогічних у геномі людини. Серед бактерій та інших організмів ситуація схожа. Наприклад, збудник сибірської виразки — бактерія Bacillus anthracis — має багато однакових ділянок з іншими бактеріями, нездатними спричиняти якісь захворювання.

Ті алгоритми, які використовувала група Крістофера Мейсона, склали зокрема з фрагментів «генетичного тексту» збудника сибірки та збудника чуми — бактерії Yersinia pestis. Можливо, інші алгоритми видали б інакший результат — без цих «страшних» мікроорганізмів.

Не можна виключити й того, що в нью-йоркському метро справді залишили свій геном саме ці хвороботворні бактерії. Але це не означає, що він становив якусь небезпеку для людей, бо зараження можливе лише за низки умов. І якби хтось у Нью-Йорку захворів на чуму, увесь світ точно про це дізнався б.

До речі, на станції метро «Контрактова площа» в Києві також знайшли геном чумної палички — як і в наземному транспорті Нової Зеландії та Нігерії. У цьому будь-хто може пересвідчитися за допомогою спеціальної бази даних, створеної за результатами проєкту MetaSUB, де можна переглянути карту мікробів у всьому світі.

Експерт бере зразок бактерій із сидіння в метро
Фото:

Марина Черниш, FabLab Fabricator

«Населення» київського метро

В Україні проєкт MetaSUB працює з 2017 року й поки обмежується лише столичним метрополітеном. Його координаторка Аліна Фролова з Інституту молекулярної біології та генетики НАНУ каже, що проєкт фактично тримається на волонтерах, які збирають зразки тому, що їх цікавить це дослідження й вони вважають його важливим. Також вона була приємно здивована, з яким розумінням поставилося керівництво метрополітену до такого незвичного дослідження та як охоче пішло назустріч.

Щодо «мікробного населення» станцій київського метро, то якихось сенсацій тут шукати не варто. Принаймні тепер, коли ми знаємо, звідки там беруться геноми збудників страшних хвороб.

Від 10% до 80% геномів у зразках зі столичного метро — це мікроорганізми, які не вдається ідентифікувати за базами даних. Іншими словами, це щось невідоме науці. Але тут також немає жодної сенсації, бо в інших метрополітенах, а також у природному середовищі живе багато невідомих нам бактерій, яких дослідники знаходять тільки за «уламками генів». Найчастіше їх неможливо культивувати (вирощувати в лабораторії), тому ніхто точно не може сказати, що ж це за організми та які їхні властивості.

Експерт бере зразок бактерій з екрана банкомата в київському метро
Фото:

Марина Черниш, FabLab Fabricator

Одне з головних завдань проєкту MetaSUB — розібратися, хто живе поруч із нами та з ким ми постійно контактуємо.

З відомих науці бактерій, котрі знаходять у столичному метро, приблизно 80% — це мікроорганізми, які живуть на шкірі людини чи в її дихальних шляхах і зазвичай не викликають хвороб. Такі самі бактерії знаходять і в інших метрополітенах світу. 

Водночас будь-яке метро має свої характерні пропорції тих чи інших груп мікроорганізмів. За цим «підписом» можна визначити, з якого саме міста походить зразок. Це відкриває перспективи використання таких аналізів, наприклад, у криміналістиці.

Ще одне важливе завдання проєкту — дослідити поширення генів антибіотикорезистентності. Тобто тих генів, які роблять бактерії стійкими до антибіотиків. За словами Аліни Фролової, у київському метрополітені їх не надто багато — порівнюючи з іншими підземками світу.

Зрештою, проєкт може дати нові корисні ідеї для архітекторів, дизайнерів та інших фахівців, які відповідають за життя міста. Які матеріали використовувати в метро, а які не варто? Чи безпечно будувати лікарні поруч зі станціями? Які фактори роблять метро більш надійним, а які — навпаки? Це лише кілька з цілої низки питань, на які може дати відповідь проєкт MetaSUB. 

Аліна Фролова каже, що значно більше про мікробне населення київського метро ми дізнаємося років за п’ять, коли побачимо дані в динаміці.

Поділитись: