Poop ništa drugo nije znanstveno čudo. Pomaže istraživačima da razumiju prehranu dinosaura, prate širenje drevne bolesti i prepoznaju parazitsku infekciju. Svježi ljudski izmet također pruža izravan prozor u naša crijeva i milijarde mikroskopskih sastojaka koji u njima pomažu probaviti našu hranu, štite nas od bolesti i čak utječu na raspoloženje.
Povezani sadržaj
- Svi Poops. Neke životinje ga jedu. Zašto?
- Kako nam čudesni mikrobi pomažu da se razvijamo bolje, brže, jače
To je bila ideja koja je pokrenula Roba Knight-a, jednog od očeva utemeljitelja istraživanja mikrobioma crijeva, da bi pokrenuo American Gut Project 2012. godine. Knight je upotrijebio crowdfunding platformu FundRazr kako bi ugovarao više od 9.000 dobrovoljaca da prvo doniraju novac, a zatim poslao uzorke njihov poop preko pošte. Tim istraživača prokušao je ove uzorke na bakterijskoj DNK kako bi stvorili prvi popis stanovništva od oko 40 trilijuna ili toliko bakterija koje naš crijev nazivaju svojim domom.
Ono što je naučio otkriva. No, ma koliko bio informativan, osvjetljavajući i potpuno hladan pas, još uvijek je nešto nedostajalo: Odakle dolaze svi ti trilijuni bakterija? Ispada da ih većim dijelom dobrovoljno stavljamo u usta otprilike tri puta dnevno. "Dobijate stalni unos mikroba iz svoje okoline - mikrobi koje jedete samom hranom", kaže Knight, direktor Centra za inovaciju mikrobioma pri Kalifornijskom sveučilištu u San Diegu.
Jedna od misterija koje je pokrenuo American Gut Project bila je zašto dvije osobe koje su tvrdile da slijede istu dijetu mogu imati tako različite zajednice mikroba crijeva. Za istraživanje su dobrovoljci sami izvijestili o svojoj prehrani, s tim da je velika većina slijedila svejednu dijetu, a manje od 3 posto identificiralo se kao "vegetarijansko" ili "vegansko". Međutim, kada su istraživači smanjili broj, nisu otkrili uočljivu povezanost između crijevnih zajednica i onih s naizgled sličnom prehranom.
"Dijetalne kategorije bile su potpuno beskorisne i nisu bile u korelaciji s zajednicama mikrobioma", kaže Knight.
Drugim riječima, bakterije u popu pripovijedale su drugačiju prehrambenu priču od ljudi koji čine tu. "Možete biti vegan koji uglavnom jede kelj ili možete biti vegan koji uglavnom jede pomfrit", objašnjava Knight. "To ima potpuno različite posljedice za vaš mikrobiom." Čini se da svatko može tvrditi da je čvrsto pristaša Paleo dijete, ali podaci sugeriraju da mikrobiom pamti sve one prijestupne sladolede u ponoć.
Knight je shvatio da u rezultatima American Gut Project nedostaje nešto presudno: Dublji zaron u hranu koju jedemo. Ispunjavanje tog jaza značilo bi analizirati svu hranu koja ulazi i vidjeti kako je to povezano sa obrascima onoga što izlazi. No, iako je prikupljanje pipa bilo, u određenom smislu, jednostavno - svaka osoba "podnosi uzorak" na isti način - preračunavanje mnogobrojne hrane koju ljudi jedu bilo bi mnogo ambicioznije.
Svaki put kada progutate, mijenjate unutarnji krajolik vašeg. Budući da najveći dio bakterija u mikrobiomu živi u crijevima, kad se hranimo, i njih se hranimo. Kemija onoga što jedemo, bila to pomfrit ili kelj, mijenja kemijski krajolik crijeva, čineći ga jednima ugodnijim, a drugima manje gostoljubivim.
Postaje živahnije. Budući da su mikrobi svugdje - na stolu, u zraku, na površini muffina koji ste ostavili na pultu - također dodajete nove mikrobe u smjesu. Neki šetaju vašim tijelom poput pristojnih turista. Ostali se drže oko sebe i komuniciraju s mještanima. Svaki zalogaj može izmijeniti mikrobiom, a nakon toga i zdravlje ljudi. No, istraživači još nisu utvrdili kako.
To je zato što do sada nismo imali platformu da se upustimo u ogromna nastojanja prikupljanja i analize uzoraka hrane iz cijelog svijeta. Zahvaljujući American Gut Project-u, Knight i njegov tim ne počinju ispočetka. U početku, istraživači planiraju prikupiti 1.000 uzoraka iz svake cigle poznate prehrambene piramide, a onda će je otvoriti za javnost da pošalju hranu koju zanimaju.
Zajedno s Knightom projekt mikrobioma hrane vodi mikrobiologinja Rachel Dutton, koja koristi sir kao model za razumijevanje mikrobnih zajednica i fermentacije, i Pieter Dorrestein, koji proučava kemiju bioloških interakcija između mikroba, oba u Centru za mikrobiomske inovacije., Namjeravaju pokrenuti ovu inicijativu okupljenu mnoštvu prije kraja godine.
"Znamo za broj kalorija i za različite skupine hrane, ali čitav svijet molekula i mikroba u našoj hrani crna je kutija", kaže Julia Gauglitz, post-doktorska istraživačica u centru koja će upravljati projektom. Kako kaže stara poslovica, „mi smo ono što jedemo“, kaže ona. Pa ipak, kada se spustite na mikroskopsku razinu, "vrlo malo znamo o tome što konzumiramo."
Drugi „crni okvir“ koji istraživači žele istražiti je kemijski sastav hrane. Ispada da postoji puno više od onoga što je navedeno na oznaci Nutrition Facts: S konvencionalnim tehnikama, mogu se mjeriti samo masti, šećeri i vitamini, „ali to je samo mali dio ukupne težine hrane“, kaže Dorrestein. Mogli bismo previdjeti nove antioksidante, spojeve koji se bore protiv raka ili čak zaustaviti antibiotike.
Korištenjem masenih spektrometra - u osnovi maštovitih vaga koje su dovoljno precizne za vaganje pojedinih molekula - Dorrestein može zaključiti kemijski sastav hrane na razini nikada ranije postignutoj. Dok se uzorci hrane naviru, Gauglitz će čekati u laboratoriju. Uzet će, recimo, šipku od granole, izvadit će sav genetski materijal iz mikroba koji ga koloniziraju, a zatim će upotrijebiti DNK sekvenciranje kako bi utvrdila identitet životopisaca.
Zatim će ona provesti ugriz te granole šipke kroz maseni spektrometar kako bi razdvojila svaku pojedinu molekulu od koje je načinjena. Na kraju će joj ostati vrlo, vrlo detaljan recept za granola bar. Te molekule čine krajolik u kojem žive mikrobi iz hrane i vjerojatno utječu na to tko je i što rade.
Pitao sam Gauglitzu kako će razlikovati kemijski sastav mikroba koji žive na šipki granole i kemikalije koje stvaraju mikrobi. "Malo bih promijenio vaše razmišljanje", kaže Gauglitz, a glas joj postaje sve veći filozofski. "Ono što je svojstveno granola baru su i mikrobni metaboliti." Drugim riječima, granola šipka su mikrobi.
Sve što jedemo je kumulativni proizvod kemije i mikroba u tlu u kojem je uzgajan, tvornice u kojoj je prerađen, i onoga što ste dodirnuli prije nego što ste jeli. Zašto je to važno? Konačno, tim se nada da će demistifikacija mikrobnih obrazaca u našoj hrani pomoći da se bolje umijete u prehranu za poboljšanje zdravlja i suzdržavanje od bolesti.
Knight vodi povijesnu paralelu s otkrićem esencijalnih hranjivih sastojaka. U prošlom stoljeću istraživači su zaključili da industrijski prerađena hrana postaje potrošna hranjiva. Umjetnim dodavanjem vitamina i minerala u zapadnom svijetu uglavnom su eliminirane bolesti poput rahitisa i beriberi. Slično tome, razumijevanje učinaka mikrobioma na zdravlje moglo bi nam omogućiti da iniciramo one mikrobe koji nedostaju nazad u naše obroke.
"Prilično je vjerojatno da će naš moderni način života ukloniti čitav niz živih mikroba koji su nam potrebni za održavanje zdravlja", kaže Knight. "Razumijevanje toga moglo bi biti jednako važno kao i razumijevanje da je vitamin C potreban i osigurati da ga svi dobivaju dovoljno."
Tim je već odabrao 1.000 namirnica za svoje početno istraživanje, uključujući i spajalice poput kruha i sira. „Želimo uključiti sirove namirnice, bilo koju vrstu voća ili povrća, meso, grickalice, hranu za bebe“, kaže Gauglitz. Ali oni također žele usporediti mikrobne zajednice u hrani proizvedenoj organskom i konvencionalnom poljoprivredom, kao i dublje sagledati proizvode koji se oslanjaju na mikrobnu fermentaciju, poput kave, čokolade i kobasica.
Projektom bi se također mogle riješiti neke medicinske misterije pokrenute prethodnim istraživanjem mikrobioma. Na primjer, neki testovi u američkom projektu crijeva prosijali su kroz svaki uzorak fekalija da bi utvrdili količine antibiotika u tragovima. Čudno, od ljudi koji su imali antibiotike koje je bilo moguće otkriti u svojim uzorcima, gotovo polovica njih prijavila je da nisu uzimali antibiotike u posljednjih godinu dana.
Dorrestein vjeruje da se radi o rabljenim antibioticima koje apsorbiramo iz hrane koju jedemo, aditiva ili drugih stvari preostalih od stočne hrane. To je zabrinjavajuće, jer njihova prisutnost može dovesti do širenja bakterija otpornih na antibiotike. Raskomadajući kemiju svakog uzorka, tim će moći shvatiti je li u pravu i započeti smišljati što bi ovi lijekovi koji ostaju mogli raditi na naše crijevo.
Uvažavanje snage mikrobioma raste, dijelom zahvaljujući inicijativama poput American Gut Project i knjigama poput Ed Yongovog I Contain Multitudes . Postoji čak i rastuće polje posvećeno mikrobiomu izgrađenog okoliša i načinu na koji naši mikroskopski cimeri koji žive u zraku i na neživim objektima djeluju s nama. Ljudi nisu jedinstveni u tom pogledu; studije mikrobioma u kreterima od koralnih grebena do pčela pokazuju da je zdravlje bilo kojeg organizma prisno povezano s mikrobovima koji ga nazivaju domom.
Kao rezultat toga, mikrobi počinju okretati svoju reputaciju. Više nisu prijetnje kulturi koja je zaobilazna od klica. U proteklom desetljeću „nutricionisti su prepoznali važnost zdravlja crijeva i zdravlja ljudi za zdrave mikrobe u našem velikom i tankom crijevu“, kaže Helena Pachón, viša znanstvenica za prehranu na Sveučilištu Emory koja nije uključena u projekt mikrobioma hrane.
Pachón ističe da su danas te povijesne bolesti s nedostatkom na koje Knight govori nadmašene nevoljama 21. stoljeća poput pretilosti, dijabetesa i srčanih bolesti. "Postoji termin koji se zove" globusity ", kaže Pachón. "Potencijal da bi mikrobi mogli imati nešto s tim u potpunosti je neistražen, a možda je to i da su oni u vrlo srodnoj vezi."
Knight pristaje. "Bilo bi nevjerojatno smisliti način da ih se eliminira na isti način na koji su te kronične bolesti prošli stoljeće", kaže on. Da bismo to učinili, „potrebna nam je pomoć tisuća ljudi da sve to povežemo.“
