https://frosthead.com

Sinä olet mitä syöt, ja mitä syöt on miljoonia mikrobeja

Poop on vain tieteellinen ihme. Se auttaa tutkijoita ymmärtämään dinosaurusten ruokavalioita, jäljittämään muinaisen sairauden leviämistä ja tunnistamaan loistaudin. Tuoreet ihmisen ulosteet tarjoavat myös suoran ikkunan suolistoomme ja siinä oleviin miljardeihin mikroskooppisiin kriitteihin, jotka auttavat sulattamaan ruokamme, suojaavat meitä taudeilta ja vaikuttavat jopa mielialaan.

Asiaan liittyvä sisältö

  • Jokainen lopettaa. Jotkut eläimet syövät sitä. Miksi?
  • Kuinka ihmeelliset mikrobit auttavat meitä kehittymään paremmin, nopeammin ja voimakkaammin

Se oli ajatus, joka ruokki Rob Knightia, joka oli yksi suolistomikrobiomitutkimuksen perustajista, aloittaa American Gut -projekti vuonna 2012. Knight käytti joukkorahoitusalustaa FundRazr saadakseen yli 9000 vapaaehtoista houkuttelemaan ensimmäiseksi lahjoittamaan rahaa ja lähettämään sitten näytteitä heidän kakkonsa postitse. Tutkimusryhmä koetti näitä näytteitä bakteeri-DNA: n suhteen saadakseen aikaan ensimmäinen laskenta 40 biljoonaa bakteeria, jotka kutsuvat suolistomme koteihinsa.

Se mitä hän oppi, paljasti. Mutta riippumatta siitä kuinka informatiivinen, valaiseva ja suorastaan ​​viileä kakku oli, puuttui silti jotain: Mistä kaikki nämä biljoonat bakteerit ovat peräisin? Osoittautuu, että suurimmaksi osaksi laitamme ne vapaaehtoisesti suuhumme noin kolme kertaa päivässä. "Saat jatkuvasti mikrobituotteita ympäristöstäsi - itse ruokaan syömäsi mikrobit", sanoo Knight, joka johtaa Kalifornian yliopiston San Diegon mikrobiomeinnovaatiokeskusta.

Yksi salaisuuksista, jotka amerikkalainen suolistoprojekti herätti, oli se, miksi kahdella ihmisellä, jotka väittivät noudattavansa samaa ruokavaliota, voisi olla niin erilaisia ​​suolen mikrobien yhteisöjä. Tutkimusta varten vapaaehtoiset olivat ilmoittaneet itse ruokavalionsa, ja suurin osa noudatti monivuotisia ruokavalioita, ja alle 3 prosenttia ilmoitti "kasvissyöjäksi" tai "vegaaniksi". Kun tutkijat puristivat luvut, he eivät kuitenkaan löytäneet havaittavissa olevia korrelaatioita suolistoyhteisöjen ja näennäisesti samanlaisilla ruokavalioilla olevien välillä.

"Ruokavaliokategoriat olivat täysin hyödytöntä eivätkä olleet korreloivia mikrobiomiyhteisöjen kanssa", Knight sanoo.

Toisin sanoen kakkosbakteerit kertoivat erilaisen ruokavalion tarinan kuin ihmiset, jotka tekivät kakut. "Voit olla vegaani, joka syö enimmäkseen kaalia, tai voit olla vegan, joka syö enimmäkseen perunoita", Knight selittää. ”Näillä on täysin erilaiset vaikutukset mikrobiomiasi.” Näyttää siltä, ​​että kuka tahansa voi väittää olevansa kova kiinni Paleo-ruokavalioon, mutta tietojen mukaan mikrobiomi muistaa kaikki nuo keskiyön jäätelövirheet.

Knight tajusi, että American Gut -projektin tuloksista puuttui jotain tärkeätä: Syvempi sukeltaminen syömämme ruokaan. Tämän aukon täyttäminen merkitsisi kaikkien syötettyjen ruuan analysointia ja näkemistä, kuinka se korreloi tulevien kuvioiden kanssa. Mutta vaikka kakan kerääminen oli jossain mielessä suoraviivaista - kukin henkilö "toimittaa näytteen" samalla tavalla - kaikkien niiden monien ruokien kokoaminen, jotka ihmiset syövät, olisi paljon kunnianhimoisempaa.

Joka kerta kun nielet, muutat sisämaisemiasi. Koska suurin osa mikrobiomin bakteereista elää suolistossa, ruokimme itseämme myös niitä. Syömämme kemia, olipa se sitten perunoita tai lehtikaalia, muuttaa suoliston kemiallista maisemaa, mikä tekee siitä joillekin kodikkaamman ja toisille vähemmän vieraanvarainen.

Se elää. Koska mikrobeja on kaikkialla - pöydällä, ilmassa, tiskille jättämäsi muffinssin pinnalla - lisäät myös uusia mikrobeja sekoitukseen. Jotkut kulkevat kehosi läpi kuin kohtelias turistit. Toiset kiinni ja ovat paikallisten kanssa tekemisissä. Jokaisella puremalla on mahdollisuus muuttaa mikrobiomia ja sen myötä ihmisten terveyttä. Mutta tutkijoiden on vielä selvittämättä miten.

Tämä johtuu siitä, että toistaiseksi meillä ei ollut alustaa aloittaa massiivinen pyrkimys kerätä ja analysoida elintarvikkeiden näytteitä ympäri maailmaa. American Gut -projektin ansiosta Knight ja hänen tiiminsä eivät aloita tyhjästä. Aluksi tutkijat aikovat kerätä 1000 näytettä jokaisesta tutun ruokapyramidin tiilistä, ja sitten he avaavat sen yleisölle, jotta he voivat toimittaa mitä tahansa kiinnostuneita ruokia.

Yhdessä Knightin kanssa, ruoka-mikrobiomiprojektia johtavat mikrobiologit Rachel Dutton, joka käyttää juustoa mallijärjestelmänä mikrobiyhteisöjen ja käymisen ymmärtämiseksi, ja Pieter Dorrestein, joka tutkii mikrobien biologisten vuorovaikutusten kemiaa, molemmat mikrobiomien innovaatiokeskuksessa. . He pyrkivät käynnistämään tämän joukosta peräisin olevan aloitteen ennen vuoden loppua.

"Me tiedämme kalorimääristä ja erilaisista ruokaryhmistä, mutta koko ruoka-aineemme molekyylien ja mikrobien maailma on musta laatikko", sanoo keskuksen jatkotutkija Julia Gauglitz, joka johtaa hanketta. Vanhan sanonnan mukaan ”me olemme mitä syömme”, hän sanoo. Ja silti, kun pääset mikroskooppiselle tasolle, "tiedämme hyvin vähän siitä, mitä kulutamme."

Muut ”musta laatikko” -tutkijat haluavat tutkia ruoan kemiallista koostumusta. Osoittautuu, että ravitsemustietojen etiketissä on lueteltu paljon enemmän: Tavanomaisilla tekniikoilla voidaan mitata vain rasvat, sokerit ja vitamiinit, "mutta se on vain pieni osa ruoan kokonaispainosta", Dorrestein sanoo. Saatamme olla unohdemassa uusia antioksidantteja, syöpää torjuvia yhdisteitä tai jopa pakopaikkaan tarttuvia antibiootteja.

Käyttämällä massaspektrometrejä - pohjimmiltaan hienoja asteikkoja, jotka ovat riittävän tarkkoja yksittäisten molekyylien punnitsemiseksi -, Dorrestein voi päätellä ruoan kemiallisen koostumuksen tasolla, jota koskaan ennen ei ole saavutettu. Ruoanäytteiden rullautuessa Gauglitz odottaa laboratoriossa. Hän ottaa esimerkiksi granolapalkin, purkaa kaiken geneettisen materiaalin sitä kolonisoivista mikrobista ja käyttää sitten DNA-sekvensointia selvittääkseen kriitikkojen henkilöllisyydet.

Sitten hän ajaa purra tuosta granolapalkista massaspektrometrin läpi kiusatakseen jokaista molekyyliä, josta se on valmistettu. Loppujen lopuksi hänelle jää erittäin, erittäin yksityiskohtainen granolabaariresepti. Ne molekyylit muodostavat maiseman, jossa ruokamikrobit elävät, ja todennäköisesti vaikuttavat siihen, kuka siellä on ja mitä he tekevät.

Kysyin Gauglitzilta, kuinka hän erottaa granolapalkissa olevien mikrobien kemiallisen koostumuksen ja mikrobien valmistamat kemikaalit. "Siirtäisin ajattelusi vähän", Gauglitz sanoo, että hänen äänensä kasvaa filosofisena. "Se, mikä on luontaisesti granolapalkissa, ovat myös mikrobimetaboliitteja." Toisin sanoen, granolapalkki on mikrobit.

Kaikki, mitä syömme, on kemian ja mikrobien kumulatiivista tuotetta maaperässä, jossa sitä kasvatettiin, tehtaassa, jossa se prosessoitiin, ja mitä tahansa, mihin kosketit heti ennen kuin syöt sen. Miksi se on tärkeää? Viime kädessä joukkue toivoo, että ruokamme mikrobikuvioiden demystifiointi auttaa meitä suunnittelemaan ruokavaliomme entistä paremmin terveyden parantamiseksi ja sairauksien torjumiseksi.

Knight vie historiallisen rinnalla välttämättömien ravintoaineiden löytämiseen. Viime vuosisadalla tutkijat havaitsivat, että teollisesti jalostetuista elintarvikkeista oli tullut ravinteita. Lisäämällä keinotekoisesti vitamiineja ja kivennäisaineita takaisin, puutos sairaudet, kuten rahitit ja beriberit, poistettiin suurelta osin länsimaista. Samoin mikrobiomin terveysvaikutusten ymmärtäminen voisi antaa meille mahdollisuuden suunnitella puuttuvat mikrobit takaisin aterioihimme.

"On melko todennäköistä, että modernit elämäntyyliimme poistavat paljon eläviä mikrobeja, joita tarvitsemme terveyden ylläpitämiseksi", Knight sanoo. "Ymmärryksen saaminen siitä voi olla yhtä tärkeää kuin ymmärtäminen, että C-vitamiini on välttämätöntä, ja sen varmistaminen, että kaikki saivat tarpeeksi sitä."

Ryhmä on jo valinnut ensimmäistä tutkimusta varten 1 000 ruokaa, mukaan lukien niitit, kuten leipä ja juusto. "Haluamme sisällyttää raaka-aineosat, kaikenlaiset hedelmät ja vihannekset, liha, välipalat, vauvanruoat", Gauglitz sanoo. Mutta he haluavat myös verrata luonnonmukaisessa ja tavanomaisessa maataloudessa tuotettujen elintarvikkeiden mikrobiyhteisöjä ja tutkia tarkemmin tuotteita, jotka luottavat mikrobiseen käymiseen, kuten kahvia, suklaata ja makkaraa.

Projekti voisi myös ratkaista joitain aiemman mikrobiomitutkimuksen esiin tuomista lääketieteellisistä mysteereistä. Esimerkiksi jotkut American Gut Project -testistä seulottiin kunkin ulostenäytteen läpi jäljellä olevien määrien antibiooteja varten. Kummallista, että ihmisistä, joiden näytteissä oli havaittavissa antibiootteja, melkein puolet heistä oli ilmoittanut ottamatta mitään antibiootteja viimeisen vuoden aikana.

Dorrestein uskoo, että nämä ovat käytettyjä antibiootteja, jotka absorboimme syömästämme ruuasta, lisäaineista tai karjan rehusta jääneitä asioita. Tämä on huolestuttavaa, koska niiden läsnäolo voi johtaa leviämiseen antibioottiresistentteihin bakteereihin. Kiertämällä erikseen kunkin näytteen kemiaa, joukkue pystyy selvittämään, onko hän oikeassa, ja alkaa selvittää, mitä nämä jäljellä olevat lääkkeet voisivat tehdä suolistoomme.

Arvostus mikrobiomin voimasta kasvaa, johtuen osittain aloitteista, kuten American Gut Project ja kirjoista, kuten Ed Yongin I Contain Multitudes . Siellä on jopa kasvava kenttä, joka on omistettu rakennetun ympäristön mikrobiomille ja kuinka ilmassa ja elottomilla esineillä asuvat mikroskooppiset huonetoverimme vuorovaikutuksessa kanssamme ovat. Ihmiset eivät ole ainutlaatuisia tässä suhteessa; Koralliriutoista mehiläisiin liittyvissä kriittisissä mikrobiomeissa tehdyt tutkimukset osoittavat, että minkä tahansa organismin terveys on läheisesti sidoksissa mikrobiin, jotka kutsuvat sitä kotiin.

Seurauksena on, että mikrobit ovat alkaneet kääntää maineensa. Ne eivät enää ole pelkästään uhkia bakteereita välttävässä kulttuurissa. Viimeisen vuosikymmenen aikana ”ravitsemusterapeutit tunnustivat terveiden mikrobien merkityksen suoliston terveydelle ja ihmisten terveydelle paksussa ja ohutsuolessa”, sanoo Emoryn yliopiston vanhempi ravitsemustieteellinen tutkija Helena Pachón, joka ei ole mukana elintarvikkeiden mikrobiome-hankkeessa.

Pachón huomauttaa, että nykyään ne historialliset puutostaudit, joihin Knight viittaa, ovat ylittäneet 2000-luvun vaivat, kuten liikalihavuus, diabetes ja sydänsairaudet. "Siellä on termi nimeltä" globesity "", sanoo Pachón. "Mahdollisuutta, että mikrobilla voi olla jotain tekemistä tämän kanssa, ei ole täysin tutkittu, ja voi olla, että ne ovat hyvin sukulaisia."

Knight on samaa mieltä. "Olisi hienoa keksiä tapa saada ruoka läpi niiden poistamiseksi samalla tavalla kuin ne krooniset sairaudet vuosisata sitten", hän sanoo. Tätä varten "tarvitsemme tuhansien ihmisten apua kaiken kokoamiseksi yhteen".

Sinä olet mitä syöt, ja mitä syöt on miljoonia mikrobeja