Poop pole midagi muud kui teaduslik ime. See aitab teadlastel mõista dinosauruste dieeti, jälgida iidse haiguse levikut ja ära tunda parasiitnakkust. Värsked inimese väljaheited pakuvad ka otsest akent meie sisikonda ja selles asuvatesse miljarditesse mikroskoopilisse kriitikasse, mis aitavad meie toitu seedida, kaitsevad meid haiguste eest ja mõjutavad isegi meie tuju.
Seotud sisu
- Kõik punnitavad. Mõned loomad söövad seda. Miks?
- Kuidas imelised mikroobid aitavad meil paremini, kiiremini ja tugevamini areneda
See oli mõte, mis õhutas Rob Knightit, kes on üks soolestiku mikrobiome uuringute asutajatest, alustama Ameerika soolestiku projekti 2012. aastal. Knight kasutas ühisrahastusplatvormi FundRazr, et meelitada rohkem kui 9000 vabatahtlikku esmalt raha annetama ja seejärel proove saatma. nende kaka posti kaudu. Teadlaste meeskond sondeeris neid proove bakteriaalse DNA suhtes, et luua esimene umbes 40 triljoni bakteri loendus, mis nimetavad meie sisikonda nende koduks.
See, mida ta õppis, oli paljastav. Kuid ükskõik kui informatiivne, valgustav ja lausa jahe kaka oli, oli ikka midagi puudu: Kust pärinevad kõik need triljonid bakterid? Selgub, et enamasti paneme nad vabatahtlikult suhu umbes kolm korda päevas. "Saate oma keskkonnast pidevalt mikroobide sisendit - mikroobid, mida sööte ise toiduna, " ütleb Knight, kes juhib California ülikooli San Diegos asuvat mikrobiomi innovatsioonikeskust.
Üks ameerika soolestiku projekti põhjustatud saladusi oli põhjus, miks kahel inimesel, kes väitsid, et järgivad sama dieeti, võivad olla sellised erinevad soole mikroobide kooslused. Uuringu jaoks olid vabatahtlikud teatanud oma dieedist, kusjuures enamus järgisid kõigesööjate dieete ja vähem kui 3 protsenti pidasid neid taimetoitlasteks või veganiteks. Kui teadlased neid numbreid krõbistasid, ei leidnud nad siiski mingit märgatavat seost soolekoosluste ja näiliselt sarnase toitumisega inimeste vahel.
"Dieedikategooriad olid täiesti kasutud ja ei olnud üldse korrelatsioonis mikrobiomi kooslustega, " ütleb Knight.
Teisisõnu, kabiinis olevad bakterid rääkisid teistsugust toitumislugu kui inimesed, kes seda kakaot tegid. “Võite olla vegan, kes sööb enamasti lehtkapsast, või vegan, kes sööb enamasti friikartuleid, ” selgitab Knight. “Neil on teie mikrobiomi jaoks täiesti erinevad tagajärjed.” Näib, et igaüks võib väita, et on paleo dieedi järgija. Kuid andmete põhjal võib mikrobiome mäletada kõiki neid kesköö jäätise rikkumisi.
Knight mõistis, et Ameerika soolestiku projekti tulemustes puudub midagi olulist: sügavamale sukelduge toidus, mida sööme. Selle tühimiku täitmine tähendaks kogu sissetuleva toidu analüüsimist ja nägemist, kuidas see korreleerub väljatulevate mustritega. Kuid kuigi kaka kogumine oli mõnes mõttes otsekohene - igaüks "esitas sama moodi proovi" - oleks kõigi nende paljude toitude kokku rääkimine palju ambitsioonikam.
Iga kord, kui sööte alla, muudate teie sisemaastikku. Kuna suurem osa mikrobiomas leiduvatest bakteritest elab soolestikus, siis toita ka ise neid toites. See, mida sööme, olgu see prae- või lehtkapsas, muudab soolestiku keemilist maastikku, muutes selle mõne jaoks hubasemaks ja teiste jaoks vähem külalislahkeks.
See muutub elavamaks. Kuna mikroobid on kõikjal - laua peal, õhus, muffini pinnal, mille jätsite leti alt välja -, lisate segu ka uusi mikroobe. Mõni jalutab su keha läbi nagu viisakad turistid. Teised kleepuvad ringi ja suhtlevad kohalikega. Igal hammustusel on potentsiaal muuta mikroobioomi ja seejärel inimeste tervist. Kuid teadlased peavad veel välja mõtlema, kuidas.
Seda seetõttu, et seni ei olnud meil platvormi, et asuda massilistele püüdlustele kogu maailmast toiduproove koguda ja analüüsida. Tänu ameerika soolestiku projektile ei alusta Knight ja tema meeskond nullist. Esialgu plaanivad teadlased koguda 1000 proovi igast tuttava toidupüramiidi tellisest ja siis avavad nad selle üldsusele, et nad esitaksid ükskõik milliseid toite, mille vastu nad on huvitatud.
Toidumikroobioomi projekti juhivad koos Knightiga mikrobioloogid Rachel Dutton, kes kasutab juustuna mikroobide koosluste ja kääritamise mõistmise juhtsüsteemina, ja Pieter Dorrestein, kes uurib mikroobide bioloogiliste koostoimete keemiat, nii mikrobiomi innovatsiooni keskuses . Nende eesmärk on käivitada see rahvahulgast pärit algatus enne aasta lõppu.
"Me teame kalorite arvust ja erinevatest toidugruppidest, kuid kogu molekulide ja toidus sisalduvate mikroobide maailm on must kast, " ütleb projekti juhtima asunud keskuse järeldoktor Julia Gauglitz. Vanas kõnes öeldakse: "me oleme see, mida sööme, " ütleb ta. Ja veel, kui jõuate mikroskoopilisele tasemele, "teame väga vähe sellest, mida tarbime."
Teised „musta kasti” uurijad tahavad uurida toidu keemilist koostist. Selgub, et toitumisalaste faktide sildil loetletust on palju rohkem: tavapäraste tehnikate abil saab mõõta ainult rasvu, suhkruid ja vitamiine, “kuid see on vaid väike osa toidu kogumassist, ” räägib Dorrestein. Võiksime jätta tähelepanuta uudsed antioksüdandid, vähktõvevastased ühendid või isegi suvalised antibiootikumid.
Kasutades massispektromeetreid - põhimõtteliselt väljamõeldud skaalasid, mis on piisavalt täpsed üksikute molekulide kaalumiseks -, saab Dorrestein tuletada toidu keemilise koostise tasemel, mida kunagi varem pole saavutatud. Toiduproovide rullimisel ootab Gauglitz laboris. Ta võtab näiteks granola baari, ekstraheerib kogu koloniseerinud mikroobidest kogu geneetilise materjali ja kasutab seejärel DNA sekveneerimist, et selgitada välja kriitikute identiteet.
Seejärel ajab ta läbi massispektromeetri seda granolavarrast hammustust, et igast sellest tehtud molekulist lahku lüüa. Lõpuks jääb talle väga, väga üksikasjalik granolabaari retsept. Need molekulid moodustavad maastiku, kus toidumikroobid elavad, ja mõjutavad tõenäoliselt neid, kes seal asuvad ja mida nad teevad.
Küsisin Gauglitzilt, kuidas ta eristab granolavarras elavate mikroobide keemilist koostist mikroobide valmistatud kemikaalidest. "Nihutaksin teie mõtlemist natuke, " ütleb Gauglitz, tema hääl kasvab filosoofiliseks. „See, mis on granola baaris sisuliselt, on ka mikroobsed metaboliidid.” Teisisõnu, granola batoon on mikroobid.
Kõik, mida me sööme, on keemia ja mikroobide kumulatiivne saadus pinnases, kus seda kasvatati, tehases, kus seda töödeldi, ja kõik, mida te puudutasite vahetult enne selle söömist. Miks see oluline on? Lõppkokkuvõttes loodab meeskond, et toidu toidus leiduvate mikroobide mustrite desinfitseerimine aitab meil oma dieete paremini kujundada, et parandada oma tervist ja hoida ära haigusi.
Knight tõmbab ajaloolise paralleeli oluliste toitainete avastamisega. Eelmisel sajandil arvasid teadlased, et tööstuslikult töödeldud toidud on toitainetevaeseks muutunud. Vitamiinide ja mineraalide kunstliku lisamisega likvideeriti läänemaailmast suuresti sellised vaegushaigused nagu rahhiid ja beriberi. Samamoodi võiks mikrobiomi tervisemõjudest aru saamine võimaldada meil puuduvate mikroobide kavandamist toidukordadesse.
"On üsna tõenäoline, et meie tänapäevased eluviisid eemaldavad terve hulga elusaid mikroobe, mida me tervise säilitamiseks vajame, " ütleb Knight. "Sellest mõistmine võib olla sama oluline kui mõistmine, et C-vitamiin on vajalik, ja veenduda, et kõigil on sellest piisavalt."
Meeskond on oma esmaseks uuringuks juba välja valinud 1000 toitu, sealhulgas klambrid, nagu leib ja juust. "Tahame lisada toidutoorme koostisosi, igasuguseid puu- või köögivilju, liha, suupisteid, imikutoite, " ütleb Gauglitz. Kuid nad soovivad võrrelda ka mahepõllumajandusliku ja tavapärase põllumajandusega toodetud toidus sisalduvaid mikroobikooslusi ning uurida sügavamalt tooteid, mis toetuvad mikroobide kääritamisele, nagu kohv, šokolaad ja vorst.
Projekti abil saaks lahendada ka mõned meditsiinilised müsteeriumid, mille on tõstatanud eelnev mikrobiomi uuring. Näiteks sõeluti mõned American Gut Projecti testid igas fekaaliproovis antibiootikumide mikrokoguste kohta. Kummaline, et inimestest, kelle proovides oli tuvastatavaid antibiootikume, olid peaaegu pooled neist teatanud, et nad pole viimase aasta jooksul ühtegi antibiootikumi tarvitanud.
Dorrestein usub, et need on kasutatud antibiootikumid, mida omastame söödavast toidust, lisanditest või loomasöödast üle jäänud asjadest. See on murettekitav, kuna nende olemasolu võib põhjustada antibiootikumiresistentsete bakterite levikut. Iga proovi keemiat lahutades saab meeskond aru saada, kas tal on õigus, ja hakata välja mõtlema, mida need järelejäänud ravimid meie sisikonnale teha võiksid.
Tunnustus mikrobiomi võimsuse kohta kasvab, seda osaliselt tänu algatustele nagu American Gut Project ja sellistele raamatutele nagu Ed Yong's I Contain Multitudes . Seal on isegi kasvav väli, mis on pühendatud ehitatud keskkonna mikrobiomile ja sellele, kuidas meie õhus ja elututel objektidel elavad mikroskoopilised toakaaslased meiega suhelda saavad. Inimesed pole selles osas ainulaadsed; Korallriffidest kuni mesilasteni kulgevate mikroobide uuringud näitavad, et iga organismi tervis on tihedalt seotud mikroobidega, mis kutsuvad seda koduks.
Selle tulemusel on mikroobid hakanud oma mainet ümber pöörama. Enam pole need idude vältimise kultuuris pelgalt ähvardused. Viimase kümne aasta jooksul tunnistasid toitumisspetsialistid soolestiku tervise ja inimeste tervise jaoks tervislike mikroobide olulisust meie jämes ja peensooles.
Pachón juhib tähelepanu sellele, et tänapäeval on need ajaloolised vaegushaigused, millele Knight viitab, ületatud 21. sajandi vaevustega, nagu rasvumine, diabeet ja südamehaigused. "Seal on termin nimega gloobus, " ütleb Pachón. "Võimalus, et mikroobid võiksid sellega midagi pistmist olla, on täiesti uurimata ja võib olla, et nad on omavahel väga seotud."
Rüütel nõustub. "Oleks hämmastav, kuidas leida lahendus toidu kaudu nende kõrvaldamiseks täpselt samal viisil, nagu need kroonilised haigused sajand tagasi olid, " ütleb ta. Selleks "vajame tuhandete inimeste abi, et see kõik kokku tõmmata."
