สูดลมหายใจเข้า สัมผัสอากาศที่ไหลผ่านรูจมูกทั้งสอง ออกซิเจนไหลเข้าท่วมช่องเล็กๆภายในปอด และผ่านต่อไปยังหลอดเลือดฝอย พร้อมเติมพลังแก่เซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายเพื่อให้คุณมีชีวิต
ลมหายใจที่คุณเพิ่งสูดเข้าไปก็มีชีวิตเช่นกัน เมื่อเราสูดหายใจเข้ารูจมูกจะรับอนุภาคเล็กจิ๋วหลายล้านอนุภาคที่มองไม่เห็น ซึ่งมีทั้งฝุ่น ละอองเกสร ละอองน้ำทะเล เถ้าธุลีภูเขาไฟ และสปอร์พืช อนุภาคเหล่านี้คือเจ้าบ้านของชุมชนสิ่งมีชีวิตอย่างแบคทีเรียและไวรัส บางชนิดอาจกระตุ้นให้เกิดภูมิแพ้และโรคหืด ส่วนจุลินทรีย์ก่อโรคซึ่งเป็นสาเหตุของโรคต่างๆ อาทิ โรคซาร์ส (SARS) วัณโรค และไข้หวัดใหญ่ที่เข้าสู่ร่างกายพร้อมลมหายใจมีน้อยกว่านั้นมาก
เราเพิ่งรู้จักแบคทีเรียที่ให้กำเนิดมวลหมู่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่บนโลก ตอนที่อันโตนี วาน เลเวนฮุก เริ่มใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูตัวอย่างน้ำจากหนองน้ำและน้ำลายเมื่อราว 350 ปีก่อน ส่วนไวรัสซึ่งมีขนาดเล็กว่าแบคทีเรียมาก แต่มีจำนวนมากมายมหาศาลกว่าสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบรวมกันเพิ่งถูกค้นพบเมื่อร้อยกว่าปีที่ผ่านมา และเราก็เพิ่งตระหนักว่าจุลินทรีย์มีอยู่เกือบทุกหนทุกแห่งเมื่อไม่กี่สิบปีมานี้เอง พวกมันอาศัยอยู่ตั้งแต่บนยอดเมฆไปจนถึงใต้ผิวโลกลึกลงไปหลายกิโลเมตร ท้ายที่สุดเราเพิ่งเริ่มเข้าใจว่าพวกมันมีความสำคัญต่อสุขภาพของเราและของโลกใบนี้มากเพียงใด
ความไม่รู้เมื่อครั้งเก่าก่อนขอเราในเรื่องที่ว่าจุลินทรีย์มีอยู่มากมายบนโลกใบนี้ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเราไม่สามารถเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ส่วนใหญ่ในห้องปฏิบัติการได้ แต่เมื่อไม่นานมานี้ กระบวนการจัดลำดับดีเอ็นเอช่วยให้เราศึกษาประชากรจุลินทรีย์ทั้งหมดในสิ่งแวดล้อมหนึ่งๆ ได้โดยไม่ต้องเพาะเชื้อบนจานเพาะเลี้ยงเลย เช่นเมื่อปี 2006 นักวิทยาศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ประกาศว่า ตัวอย่างอากาศที่เก็บจากเมืองแซนแอนโทนีโอและเมืองออสติน รัฐเทกซัส มีแบคทีเรียในอากาศอย่างน้อย 1,800 ชนิดพันธุ์ ทำให้อากาศมีความหลากหลายของแบคทีเรียมากพอๆกับดิน
ในบรรยากาศชั้นสูงกว่าอากาศที่เราหายใจเหนือพื้นโลกขึ้นไป 36 กิโลเมตร (ชั้นเมโซสเฟียร์) มีแบคทีเรียอาศัยอยู่เช่นกัน ผมเชื่อว่าพวกมันน่าจะขึ้นไปได้สูงกว่านั้น แม้จะยากสักหน่อยที่จะคิดจินตนาการว่า พวกมันจะอาศัยอยู่ในที่ที่ห่างไกลจากน้ำและสารอาหารได้นานเพียงใด ในระดับความสูงที่ต่ำลงมา พวกมันสามารถอยู่รอดและแม้แต่เจริญเติบโตได้ดี เราพบหลักฐานที่แสดงว่าทั้งๆที่มีรังสีอัลตราไวโอเลตอยู่ในระดับสูงจนทำลายแบคทีเรียได้เป็นส่วนใหญ่ แต่ยังมีแบคทีเรียบางชนิดที่สามารถเผาผลาญอาหารและอาจแพร่พันธุ์ได้ในหมู่เมฆ
จุลินทรีย์ไม่เพียงแต่อาศัยอยู่ในอากาศ พวกมันยังสร้างอากาศ หรืออย่างน้อยก็ส่วนที่เราต้องใช้ในการดำรงชีวิต ตอนที่ชีวิตเริ่มถือกำเนิดขึ้นบนโลก บรรยากาศในขณะนั้นยังมีออกซิเจนอยู่ในระดับต่ำ ออกซิเจนเป็นของเสียที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์แสง และเราก็เป็นหนี้ไซยาโนแบคทีเรีย (cyanobacteria) หรือสาหร่ายน้ำเงินแกมเขียว ซึ่งเป็นกลุ่มแบคทีเรียที่สร้างกระบวนการดังกล่าวขึ้นเมื่อราว 2,500 ล้านก่อน
ย้อนกลับมาที่จมูกของเรา จุลินทรีย์ในอากาศที่คุณเผอิญสูดหายใจเข้าไปน่ะหรือ พวกมันแค่ผ่านมาแล้วก็ผ่านไปช่องจมูกของเรายังเป็นแหล่งพำนักถาวรของกลุ่มสิ่งมีชีวิตซึ่งมีความหลากหลายและซับซ้อน แบคทีเรียส่วนใหญ่ที่อาศัยรูจมูกของเราเป็นบ้านมาจากสามสกุลหลักๆ ได้แก่ Corynebacterium, Propionibacterium และ Staphylococcus ซึ่งรวมกันเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตกลุ่มหนึ่งท่ามกลางอีกหลายกลุ่มที่กอปรกันขึ้นเป็นไมโครไบโอม (microbiome) ของมนุษย์ ซึ่งหมายถึงองค์ประกอบทางพันธุกรรมทั้งหมดของแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตอื่นๆที่อาศัยอยู่บนผิวหนัง เหงือก และฟัน รวมไปถึงทางเดินอวัยวะสืบพันธุ์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในลำใส้
โดยรวมแล้ว จุลินทรีย์ในร่างกายเรามีมากกว่าจำนวนเซลล์คิดเป็นสัดส่วนถึง 10 ต่อ 1 และอาจมีน้ำหนักรวมกันเท่ากับหรือมากกว่าน้ำหนักสมองของผู้ใหญ่ซึ่งเฉลี่ยอยู่ที่ราว 1350 กรัม เราแต่ละคนจึงเป็นทั้งสิ่งมีชีวิตและระบบนิเวศที่มีประชากรอาศัยอยู่อย่างหนาแน่น เป็นแหล่งอาศัยของชนิดพันธุ์ที่มีความแตกต่างไม่แพ้ส่ำสัตว์ในผืนป่าและทะเลทราย
ส่วนใหญ่แล้วจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกายเรา ถ้าไม่ใช่พวกที่สร้างประโยชน์ก็เป็นพวกอยู่ฟรีกินฟรีแบบไม่จ่ายค่าเช่า พวกมันช่วยย่อยอาหารและดูดซึมสารอาหาร ช่วยสังเคราะห์วิตามินที่จำเป็นต่อร่างกายและโปรตีนต้านการอักเสบที่ยีนของเราไม่สามารถสร้างขึ้นเองได้ พวกมันยังช่วยฝึกระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายให้ต่อสู้กับเชื้อโรค ส่วนแบคทีเรียที่อาศัยอยู่บนผิวหนังจะหลั่งสารให้ความชุ่มชื้นตามธรรมชาติเพื่อป้องกันผิวหนังแห้งแตก ซึ่งอาจเป็นช่องทางให้เชื้อโรคเข้าสู่ร่างกายได้
ร่างกายของเรายังเป็นแหล่งอาศัยของแบคทีเรียจอมเจ้าเล่ห์ ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง พวกเราหนึ่งในสามคนจะมีแบคทีเรีย Staphylococcus aureus อยู่ในรูจมูก ซึ่งปกติไม่เป็นอันตราย แต่อาจพลิกบทบาทกลายเป็นวายร้ายได้ ปกติแล้วการแข่งขันกับสิ่งมีชีวิตกลุ่มอื่นๆในรูจมูกจะเป็นตัวควบคุมแบคทีเรียชนิดนี้ แต่ S. aureus สามารถเป็นอันตรายได้โดยเฉพาะเมื่อออกไปอยู่ในสภาพแวดล้อมอื่น บนผิวหนังพวกมันสำแดงพิษสงได้ตั้งแต่ทำให้เกิดสิวเป็นครั้งคราว ไปจนถึงการติดเชื้อที่อาจเป็นอันตรายถึงชีวิต ภายใต้สภาพการณ์ที่เหมาะสม แบคทีเรียสามารถเชื่อมต่อกันเป็นแผ่นฟิล์มทำหน้าที่ประหนึ่งหัวหมู่ทะลวงฟันเข้าสู่เนื้อเยื่อใหม่ๆ และแม้แต่ทำให้หลอดสวนหลอดเลือดดำและอุปกรณ์การแพทย์อื่นๆ เกิดการติดเชื้อ
สิ่งที่ทำให้แบคทีเรียสายพันธุ์เหล่านี้อันตราย คือการที่พวกมันดื้อยาปฏิชีวนะที่เคยได้รับกล่าวขวัญว่าเป็นปาฏิหาริย์ของการแพทย์ยุคใหม่ ซึ่งช่วยรักษาชีวิตผู้คนหลายล้านคนมาตั้งแต่กลางศตวรรษที่ยี่สิบ อย่างไรก็ตาม ยิ่งเราเรียนรู้เกี่ยวกับจุลินทรีย์ในร่างกายเรามากเท่าไร ก็ยิ่งทำให้เราตระหนักว่า จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์อาจถูกลูกหลงจากยาปฏิชีวนะได้ง่ายมากขึ้นเท่านั้น
การใช้ยาปฏิชีวนะอย่างแพร่หลายขณะอายุยังน้อยอาจส่งผลกระทบรุนแรงในระยะยาว เป็นที่รู้กันดีว่าจุลินทรีย์ในกระเพาะอาหารที่ชื่อ Helicobacter pylori ทำให้เกิดแผลในกระเพาะอาหารสำหรับบางคน แต่สำหรับคนส่วนใหญ่มันกลับมีส่วนช่วยเหลือเซลล์ภูมิคุ้มกันในกระเพาะอาหาร มาร์ติน เบลเซอร์ นักจุลชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยนิวยอร์ก ผู้ศึกษา H. pylori มาหลายสิบปีตั้งข้อสังเกตว่า ปัจจุบันคนที่มีจุลินทรีย์ชนิดนี้มีจำนวนลดลง ส่วนหนึ่งอาจเป็นผลมาจากการใช้ยาปฏิชีวนะในขนาดสูงๆติดต่อกันในช่วงวัยเด็ก
ขณะที่เราเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างเรากับจุลินทรีย์ในร่างกาย และความสัมพันธ์อันซับซ้อนระหว่างจุลินทรีย์กลุ่มต่างๆมากยิ่งขึ้น นักวิทยาศาสตร์เองก็เริ่มมองไมโครไบโอมในลักษณะเดียวกับที่นักนิเวศวิทยามองระบบนิเวศมาช้านานว่า ไมโครไบโอมไม่ได้เป็นเพียงแค่การที่ชนิดพันธุ์ต่างๆมาอยู่รวมกัน หากเป็นสิ่งแวดล้อมที่มีพลวัตหรือการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา โดยมีปฏิสัมพันธ์อันหลากหลายระหว่างองค์ประกอบต่างๆ นัยของเรื่องนี้ก็คือเราควรใช้ยาปฏิชีวนะอย่างระมัดระวัง และเพิ่มการรักษาด้วยโพรไบโอติก (probiotic) ที่ไม่เพียงเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ชนิดใดชนิดหนึ่งชั่วคราว แต่ยังช่วยเพิ่มประชากรทั้งกลุ่มซึ่งทำให้สุขภาพโดยรวมของเราดีขึ้น แคเทอรีน เลมอน นักวิจัยด้านไมโครไบโอมในมนุษย์จากสถาบันฟอร์ซิทในเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ กล่าวว่า “ที่ผ่านมาเรารู้วิธีที่จะรบกวนกลุ่มจุลชีพต่างๆในร่างกาย สิ่งที่เราจำเป็นต้องเรียนรู้ต่อไปคือ เราจะทำให้พวกมันกลับมาแข็งแรงเหมือนเดิมได้อย่างไรค่ะ”
มกราคม 2556
