Povestea nu face nimic dintr-un miracol științific. Ajută cercetătorii să înțeleagă dietele dinozaurilor, să urmărească răspândirea bolii antice și să recunoască infecția parazitară. Fecalele umane proaspete oferă, de asemenea, o fereastră directă în intestinele noastre și miliarde de criteri microscopici din acestea, care ajută la digerarea alimentelor noastre, ne protejează împotriva bolilor și chiar ne influențează stările de spirit.
Continut Asemanator
- Toată lumea caca. Unele animale mănâncă. De ce?
- Cum ne ajută microbii miraculoși să evoluăm mai bine, mai repede și mai puternic
Aceasta a fost ideea care l-a alimentat pe Rob Knight, unul dintre părinții fondatori ai cercetării microbiomului intestinal, pentru a începe Proiectul American Gut în 2012. Knight a folosit platforma de crowdfunding FundRazr pentru a coaxa mai mult de 9.000 de voluntari pentru a dona mai întâi bani și apoi a trimite mostre de poopul lor prin poștă. O echipă de cercetători a sondat aceste probe pentru ADN-ul bacterian pentru a crea primul recensământ al celor 40 de trilioane de bacterii care numesc intestinele noastre acasă.
Ceea ce a aflat a fost revelator. Dar oricât de informativă, de iluminatoare și de ușor arăta a fost, încă mai lipsea ceva: De unde provin toate acele trilioane de bacterii? Se dovedește că, în cea mai mare parte, le punem în mod voluntar în gură de aproximativ trei ori pe zi. „Obțineți un aport continuu de microbi din mediul dvs. - microbi pe care îi mâncați pe alimente în sine”, spune Knight, care conduce Centrul pentru Inovare pentru Microbiome de la Universitatea din California din San Diego.
Unul dintre misterele declanșate de Proiectul Gut american a fost motivul pentru care două persoane care pretindeau că urmează aceeași dietă ar putea avea comunități atât de diferite de microbi intestinali. Pentru studiu, voluntarii și-au auto-raportat dietele, marea majoritate urmând diete omnivore și mai puțin de 3 la sută fiecare identificându-se drept „vegetarian” sau „vegan”. Cu toate acestea, cercetătorii au scos numerele, nu au găsit corelații evidente între comunitățile intestinale și cele cu diete aparent similare.
„Categoriile de dietă au fost complet inutile și nu s-au corelat deloc cu comunitățile de microbiomi”, spune Knight.
Cu alte cuvinte, bacteriile din poop spuneau o poveste dietetică diferită de oamenii care fac acea cocoșă. „Poți fi un vegan care mănâncă mai ales kale, sau poți fi un vegan care mănâncă în mare parte cartofi prăjiți”, explică Knight. „Acestea au consecințe total diferite pentru microbiomul tău”. Se pare că oricine poate fi un aderent greu la Dieta Paleo, dar datele sugerează că microbiomul amintește de toate acele încălcări ale înghețatei de la miezul nopții.
Knight și-a dat seama că rezultatele proiectului american Gut lipseau ceva crucial: o scufundare mai profundă în mâncarea pe care o mâncăm. Completarea acestui gol ar însemna analiza tuturor alimentelor care intră și a vedea cum se corelează cu tiparele din ceea ce iese. Dar, în timp ce colectarea cocoșului a fost, într-un anumit sens, simplă - fiecare persoană „depune un eșantion” în același mod - să punem la punct toate alimentele pe care oamenii le consumă ar fi mult mai ambițioase.
De fiecare dată când ingerați, schimbați peisajul interior al dvs. Deoarece cea mai mare parte a bacteriilor din microbiom trăiesc în intestin, atunci când ne hrănim pe noi înșine, le hrănim și noi. Chimia a ceea ce mâncăm, fie că este prăjit, fie călduță, modifică peisajul chimic al intestinului, făcându-l mai confortabil pentru unii și mai puțin ospitalier pentru alții.
Devine mai viu. Deoarece microbii sunt peste tot - pe masă, în aer, pe suprafața brioșei pe care ai lăsat-o pe tejghea - adaugi și noi microbi în amestec. Unii vă plimbă prin corp ca niște turiști politicoși. Alții se lipesc și interacționează cu localnicii. Fiecare mușcătură are potențialul de a modifica microbiomul și, ulterior, sănătatea umană. Însă cercetătorii nu și-au dat seama cum.
Asta pentru că, până acum, nu aveam platforma pentru a ne demara de eforturile masive de colectare și analiză a probelor alimentare din întreaga lume. Mulțumită Proiectului Gut American, Knight și echipa sa nu încep de la zero. Inițial, cercetătorii intenționează să colecteze 1.000 de eșantioane din fiecare cărămidă a piramidei alimentare cunoscute, apoi îl vor deschide pentru public pentru a trimite orice alimente sunt curios.
Alături de Knight, proiectul microbiomului alimentar este condus de microbiologii Rachel Dutton, care folosește brânza ca sistem model pentru a înțelege comunitățile microbiene și fermentația, și Pieter Dorrestein, care studiază chimia interacțiunilor biologice dintre microbi, atât la Centrul pentru Inovarea Microbiomului. . Ei urmăresc să lanseze această inițiativă plină de mulțimi înainte de sfârșitul anului.
„Știm despre numărul de calorii și despre diferite grupuri alimentare, dar întreaga lume a moleculelor și a microbilor din alimentele noastre este o cutie neagră”, spune Julia Gauglitz, cercetătoare post-doctorală din centru care va conduce proiectul. Pe măsură ce spune vechea zicală, „suntem ceea ce mâncăm”, spune ea. Și totuși, când cobori la nivelul microscopic, „știm foarte puțin despre ce consumăm”.
Cealaltă „cutie neagră” cercetătorii doresc să investigheze este compoziția chimică a alimentelor. Se dovedește că există mult mai mult decât ceea ce este enumerat pe eticheta Nutriții: cu tehnici convenționale, pot fi măsurate doar grăsimi, zaharuri și vitamine, „dar aceasta este doar o mică parte din greutatea totală a alimentelor”, spune Dorrestein. Am putea trece cu vederea noți antioxidanți, compuși pentru combaterea cancerului sau chiar antibiotice antiderapice.
Folosind spectrometre de masă - practic cântări de fantezie suficient de precise pentru a cântări molecule individuale - Dorresteina poate deduce compoziția chimică a alimentelor la un nivel niciodată atins. Pe măsură ce probele de produse alimentare se rostogolesc, Gauglitz va aștepta în laborator. Ea va lua, să zicem, o bară de granola, va extrage tot materialul genetic din microbii care îl colonizează și apoi va folosi secvențiere ADN pentru a descoperi identitățile criticilor.
Apoi, va trece o mușcătură din acea bară de granola prin spectrometrul de masă, pentru a vă distruge fiecare moleculă din care este făcută. Până la urmă, va rămâne cu o rețetă de bar granola foarte, foarte detaliată. Aceste molecule alcătuiesc peisajul în care trăiesc microbii alimentari și, probabil, influențează cine este acolo și ce fac.
L-am întrebat pe Gauglitz cum va distinge între compoziția chimică a microbilor care trăiesc pe bara de granola și substanțele chimice produse de microbi. „V-aș schimba puțin gândirea”, spune Gauglitz, cu vocea ei din ce în ce mai filozofică. „Ceea ce este intrinsec în bara de granola sunt, de asemenea, metaboliții microbieni.” Altfel spus, bara de granola sunt microbii.
Tot ceea ce mâncăm este produsul cumulat al chimiei și microbilor din pământul în care a fost crescut, fabrica în care a fost procesată și orice ai atins chiar înainte de a-l mânca. De ce este atât de important? În cele din urmă, echipa speră, demitificarea tiparelor microbiene din alimentele noastre ne va ajuta să ne inginerăm mai bine dietele pentru a ne îmbunătăți sănătatea și pentru a ne feri de boli.
Cavalerul trasează o paralelă istorică cu descoperirea nutrienților esențiali. În secolul trecut, cercetătorii au descoperit că alimentele procesate industrial au devenit epuizate de nutrienți. Prin adăugarea artificială a vitaminelor și mineralelor din nou, bolile cu deficiență precum rahitismul și beriberi au fost în mare parte eliminate din lumea occidentală. În mod similar, înțelegerea efectelor asupra sănătății microbiomului ne-ar putea permite să-i inginerăm pe acei microbi lipsă înapoi în mesele noastre.
„Este destul de probabil ca stilurile noastre de viață moderne să elimine o mulțime de microbi vii care trebuie să menținem sănătatea”, spune Knight. „Înțelegerea acestui lucru ar putea fi la fel de importantă ca înțelegerea faptului că vitamina C este necesară și asigurarea faptului că toată lumea are suficient.
Echipa a ales deja 1.000 de alimente pentru sondajul inițial, inclusiv capsele precum pâinea și brânza. „Vrem să includem ingrediente alimentare crude, orice fel de fructe sau legume, carne, gustări, mâncare pentru bebeluși”, spune Gauglitz. Dar doresc, de asemenea, să compare comunitățile microbiene în alimentele produse de agricultura ecologică și convențională, precum și să analizeze mai adânc produsele care se bazează pe fermentația microbiană, cum ar fi cafeaua, ciocolata și cârnații.
De asemenea, proiectul ar putea rezolva unele dintre misterele medicale ridicate de cercetările anterioare cu microbiomul. De exemplu, unele dintre testele din Proiectul Gut American s-au cernut prin fiecare probă fecală pentru urmări de cantități de antibiotice. În mod ciudat, dintre persoanele care aveau antibiotice detectabile în probele lor, aproape jumătate dintre ei nu au raportat că nu au luat antibiotice în ultimul an.
Dorrestein consideră că acestea sunt antibiotice de ocazie pe care le absorbem din alimentele pe care le consumăm, aditivi sau lucruri rămase din hrana animalelor. Acest lucru este îngrijorător, deoarece prezența lor ar putea duce la răspândirea bacteriilor rezistente la antibiotice. Prin eliminarea chimiei fiecărui eșantion, echipa va putea să-și dea seama dacă are dreptate și să înceapă să înțeleagă ce ar putea face aceste medicamente rămase în fața noastră.
Aprecierea pentru puterea microbiomului este în creștere, datorită în parte inițiativelor precum Proiectul Gut American și cărți precum I Contain Multitudes de Ed Yong. Există chiar și un câmp înrădăcinat dedicat microbiomului mediului construit și modul în care interacționează cu noi colegii de cameră microscopici care trăiesc în aer și pe obiecte neînsuflețite. Oamenii nu sunt unici în această privință; studiile asupra microbiomilor la criterii de la recifurile de corali la albinele arată că sănătatea oricărui organism este intim legată de microbii care îl numesc acasă.
Drept urmare, microbii încep să-și transforme reputația. Nu mai sunt doar menaces într-o cultură aversă germenilor. În ultimul deceniu, „nutriționiștii au recunoscut importanța pentru sănătatea intestinelor și a sănătății umane de a avea microbi sănătoși în intestinele noastre mari și subțiri”, spune Helena Pachón, un om de știință în domeniul nutriției senior la Universitatea Emory, care nu este implicat în proiectul microbiomului alimentar.
Pachón subliniază că, astăzi, acele boli cu deficiențe istorice la care se referă Knight au fost depășite de afecțiunile secolului XXI precum obezitatea, diabetul și bolile de inimă. „Există un termen numit„ globozitate ”, spune Pachón. „Potențialul pentru care microbii ar putea avea ceva de-a face cu acest lucru este complet inexplorat și s-ar putea ca acestea să fie extrem de înrudite.”
Cavalerul este de acord. „Ar fi uimitor să găsim o cale prin alimente pentru a le elimina în același mod în care au fost acele boli cronice cu un secol în urmă”, spune el. Pentru a face acest lucru, "avem nevoie de ajutorul a mii de oameni pentru a-l strânge pe toate."
