Пуп не е нищо друго освен научно чудо. Той помага на изследователите да разберат диетите на динозаврите, да проследят разпространението на древна болест и да разпознаят паразитна инфекция. Пресните човешки изпражнения също осигуряват директен прозорец в червата ни и милиардите микроскопични същества в тях, които помагат да храносмиламе храната ни, предпазват ни от болести и дори влияят на настроението ни.
Свързано съдържание
- Всички Poops. Някои животни го ядат. Защо?
- Как чудотворните микроби ни помагат да се развиваме по-добре, по-бързо, по-силно
Това беше идеята, която подхранва Роб Найт, един от основателите на изследванията на микробиома на червата, за да започне проекта за американски черва през 2012 г. Найт използва платформата за набиране на средства FundRazr, за да съумее повече от 9 000 доброволци първо да дарят пари и след това да изпратят проби от поп им чрез пощата. Екип от изследователи проучиха тези проби за бактериална ДНК, за да създадат първото преброяване на 40 трилиона или повече бактерии, които наричат червата им дом.
Това, което научи, беше разкриващо. Но колкото и да беше информативен, озаряващ и направо готин поп, все още нещо липсваше: Откъде идват всички тези трилиони бактерии? Оказва се, че в по-голямата си част ние доброволно ги поставяме в устата си около три пъти на ден. „Получавате непрекъснат принос на микроби от околната си среда - микроби, които ядете на самата храна“, казва Найт, който ръководи Центъра за иновации на микробиомите в Калифорнийския университет в Сан Диего.
Една от загадките, предизвикани от американския проект за червата, беше защо двама души, които твърдяха, че спазват една и съща диета, могат да имат такива различни общности от микроби на червата. За проучването доброволците са самоотчитали диетите си, като по-голямата част са спазвали всеядни диети, а по-малко от 3 процента всяка от тях определя като „вегетарианска“ или „веганска“. Когато изследователите ограничиха броя, обаче, те не откриха видими корелации между чревните общности и тези с привидно подобни диети.
„Диетичните категории бяха напълно безполезни и изобщо не корелираха с микробиомните общности“, казва Найт.
С други думи, бактериите в пуп разказват различна диетична история от хората, които я правят. „Можете да бъдете веган, който яде най-вече кале, или може да сте веган, който яде предимно пържени картофи“, обяснява Найт. "Това има напълно различни последици за вашия микробиом." Всеки може да твърди, че е твърдо привърженик на Палео диетата, изглежда, но данните подсказват, че микробиома помни всички онези полунощни прегрешения на сладолед.
Найт разбра, че в резултатите на американския проект за червата липсва нещо решаващо: по-дълбоко гмуркане в храната, която ядем. Попълването на тази празнина би означавало да се анализира цялата храна, която влиза, и да се види как тя корелира с моделите в това, което излиза. Но докато събирането на кокошка беше в някакъв смисъл направо - всеки човек „подава проба“ по същия начин - преброяването на всички много храни, които хората ядат, би било много по-амбициозно.
Всеки път, когато поглъщате, вие променяте вътрешния пейзаж на вас. Тъй като по-голямата част от бактериите в микробиома живеят в червата, когато се храним, ние също ги храним. Химията на това, което ядем, било то пържени картофи или кейл, променя химическия пейзаж на червата, правейки го по-уютен за някои и по-малко гостоприемен за други.
Става по-оживено. Тъй като микробите са навсякъде - на масата, във въздуха, на повърхността на кифла, който сте оставили на тезгяха - вие също добавяте нови микроби към сместа. Някои се разхождат по тялото ви като учтиви туристи. Други се придържат и си взаимодействат с местните. Всяка хапка има потенциал да промени микробиома и впоследствие човешкото здраве. Но изследователите все още не са решили как.
Това е така, защото досега не разполагахме с платформата да се заемем с огромното начинание за събиране и анализ на проби от храна от цял свят. Благодарение на American Gut Project, Найт и неговият екип не започват от нулата. Първоначално изследователите планират да съберат 1000 проби от всяка тухла от познатата хранителна пирамида, а след това ще я отворят за обществото, за да представят каквито и да са храни, които са им любопитни.
Заедно с Найт проектът за микробиома на храните се ръководи от микробиолозите Рейчъл Дътън, която използва сиренето като моделна система за разбиране на микробните общности и ферментацията, и Питър Доррещайн, който изучава химията на биологичните взаимодействия между микробите, както в Центъра за иновации на микробиомите., Те се стремят да стартират тази инициатива на тълпата преди края на годината.
"Знаем за броя на калориите и за различните групи храни, но целият свят на молекулите и микробите в храната ни е черна кутия", казва Джулия Гауглиц, докторантура в центъра, която ще ръководи проекта. Както гласи старата поговорка, "ние сме това, което ядем", казва тя. И все пак, когато слезете на микроскопично ниво, "ние знаем много малко за това, което консумираме."
Другите изследователи на „черната кутия“, които искат да изследват, са химичният състав на храната. Оказва се, че има много повече от това, което е посочено на етикета на хранителните факти: С конвенционалните техники могат да се измерват само мазнини, захари и витамини, „но това е само малка част от общото тегло на храната“, казва Доррещайн. Бихме могли да пренебрегнем новите антиоксиданти, борбата с рака съединения или дори антибиотиците, които се съхраняват без прекъсване.
Използвайки масспектрометри - основно фантастични везни, които са достатъчно точни, за да претеглят отделните молекули - Dorrestein може да изведе химичния състав на храната на ниво, което никога не е било постигнато. Докато пробите за храна се навият, Гауглиц ще чака в лабораторията. Тя ще вземе, да речем, гранола бар, ще извлече целия генетичен материал от колоните, които го колонизират, и след това ще използва ДНК секвениране, за да разбере идентичността на критиците.
След това тя ще пусне хапка от тази гранола в масов спектрометър, за да разкъсва всяка една молекула, от която е направена. В крайна сметка ще остане една много, много подробна рецепта за гранола. Тези молекули съставляват пейзажа, в който живеят хранителни микроби и вероятно влияят на това кой и какво прави.
Попитах Гауглиц как тя ще разграничи химическия състав на микробите, живеещи на гранола и химикалите, произведени от микробите. „Бих прехвърлил малко вашето мислене“, казва Гоглиц, гласът й става философски. „Това, което е присъщо в гранола бара, са и микробни метаболити.“ Казано по друг начин, гранолата е микробите.
Всичко, което ядем, е кумулативният продукт на химията и микробите в почвата, където е била отглеждана, фабриката, в която е била обработена, и всичко, което сте пипали точно преди да сте яли. Защо това е важно? В крайна сметка екипът се надява, че демистифицирането на микробните модели в храната ни ще ни помогне да разработим по-добре диетите си, за да подобрим здравето си и да предпазим от болести.
Найт прави исторически паралел с откриването на основни хранителни вещества. През миналия век изследователите разбраха, че промишлено преработените храни са се изчерпали с хранителни вещества. Чрез изкуственото добавяне на витамини и минерали обратно, болестите с дефицит като рахит и бери-бери бяха елиминирани до голяма степен от западния свят. По същия начин разбирането на здравните ефекти на микробиома може да ни позволи да инжектираме тези липсващи микроби обратно в храната ни.
„Доста вероятно е съвременният ни начин на живот да отнеме цяла маса живи микроби, от които се нуждаем, за да поддържаме здравето си, “ казва Найт. „Разбирането на това може да бъде също толкова важно, колкото и разбирането, че витамин С е необходим и да се уверите, че всички получават достатъчно от него.“
Екипът вече е избрал 1000 храни за първоначалното си изследване, включително скоби като хляб и сирене. "Искаме да включим сурови хранителни съставки, всякакъв вид плодове или зеленчуци, меса, закуски, детска храна", казва Гауглиц. Но те също искат да сравнят микробните общности в храни, произведени от биологично и конвенционално земеделие, както и да разгледат по-дълбоко продукти, които разчитат на микробна ферментация, като кафе, шоколад и колбаси.
Проектът може също така да разреши някои медицински мистерии, повдигнати от предишното изследване на микробиомите. Например, някои от тестовете в американския проект за червата пресяват през всяка фекална проба за следи от антибиотици. Странно е, че от хората, които са имали откриваеми антибиотици в пробите си, близо половината от тях са съобщили, че не са приемали антибиотици през последната година.
Дорещайн смята, че това са антибиотици втора употреба, които усвояваме от храната, която ядем, добавки или неща, останали от храната на добитъка. Това е обезпокоително, тъй като тяхното присъствие може да доведе до разпространение на антибиотични резистентни бактерии. Разбивайки химията на всяка проба, екипът ще може да разбере дали е прав и да започне да измисля какво биха могли да направят тези лекарства за нашите черва.
Оценката за силата на микробиома нараства, благодарение отчасти на инициативи като American Gut Project и книги като I Contain Multitudes на Ed Yong. Има дори бурно поле, посветено на микробиомата на изградената среда и как взаимодействат с нас микроскопичните ни съквартиранти, живеещи във въздуха и върху неодушевените предмети. Хората не са уникални в това отношение; проучвания на микробиомите в същества от коралови рифове до пчели, показват, че здравето на всеки организъм е тясно обвързано с микробите, които го наричат дом.
В резултат на това микробите започват да обръщат репутацията си. Вече те не са само заплахи в култура, отблъскваща зародишите. През изминалото десетилетие „диетолозите признаха важността за здравето на червата и човешкото здраве да имат здрави микроби в нашите големи и тънки черва“, казва Хелена Пахон, старши учен в областта на храненето в университета Емори, която не участва в проекта за микробиома на храните.
Пахон посочва, че днес онези исторически болести с дефицит, за които Найт говори, са надминати от страдания от 21 век като затлъстяване, диабет и сърдечни заболявания. „Има термин, наречен„ глобалност “, казва Пахон. „Потенциалът, че микробите могат да имат нещо общо с това, е напълно неизследван и може би е, че те са силно свързани.“
Найт се съгласява. "Би било невероятно да се измисли начин чрез храната да се елиминира по същия начин, както тези хронични заболявания преди век", казва той. За да направим това, „се нуждаем от помощта на хиляди хора, за да я съберем.“
