Poop ni nič drugega kot znanstveni čudež. Raziskovalcem pomaga razumeti prehrano dinozavrov, izslediti širjenje starodavnih bolezni in prepoznati okužbo s paraziti. Sveži človeški iztrebki omogočajo tudi neposredno okno v naša črevesja in na mikroskopske mikroskope, ki pomagajo prebavljati hrano, nas ščitijo pred boleznimi in celo vplivajo na naše razpoloženje.
Sorodne vsebine
- Vsi Poops. Nekatere živali ga jedo. Zakaj?
- Kako nam čudežni mikrobi pomagajo, da se razvijamo bolje, hitreje in močneje
To je bila ideja, ki je spodbudila Roba Knight-a, enega izmed ustanoviteljev raziskav črevesnega mikrobioma, da je ameriški projekt črevesja začel leta 2012. Knight je s pomočjo množične naložbene platforme FundRazr uporabil več kot 9.000 prostovoljcev, da so najprej darovali denar in nato poslali vzorce njihovega popa preko pošte. Skupina raziskovalcev je te vzorce preizkusila na bakterijski DNK, da bi ustvarili prvi popis 40 milijard milijard ali približno toliko bakterij, ki našemu črevesju pravijo svoj dom.
Kar se je naučil, je bilo razkrito. A ne glede na to, kako informativen, osvetljujoč in naravnost kul je bil, je še vedno nekaj manjkalo: Od kod prihajajo vsi ti trilijoni bakterij? Izkazalo se je, da jih večinoma približno trikrat na dan prostovoljno damo v usta. "Dobivate nenehno vnašanje mikrobov iz svojega okolja - mikrobe, ki jih jeste sami s hrano, " pravi Knight, ki je vodil Center za inovacije mikrobiomov na kalifornijski univerzi v San Diegu.
Ena izmed skrivnosti, ki jo je sprožil ameriški projekt črevesja, je bila, zakaj bi lahko dve osebi, ki sta trdili, da sledita isti dieti, imeli tako različne skupnosti mikrobov črevesja. V študiji so prostovoljci sami poročali o svoji dieti, velika večina pa je sledila vsejedski dieti, manj kot 3 odstotke pa je vsaka označila za "vegetarijansko" ali "vegansko". Ko pa so raziskovalci zmanjšali število, niso našli nobene vidne povezave med črevesnimi skupnostmi in tistimi, ki so na videz podobne prehrane.
"Dietne kategorije so bile popolnoma neuporabne in sploh niso bile v korelaciji s skupnostmi mikrobiomov, " pravi Knight.
Z drugimi besedami, bakterije v popu so pripovedovale drugačno prehransko zgodbo kot ljudje, ki izdelujejo to kašo. "Lahko si vegan, ki večinoma jedo ohrovt, ali pa vegan, ki večinoma poje krompirček, " razlaga Knight. "To ima popolnoma različne posledice za vaš mikrobiom." Zdi se, da lahko vsak trdi, da je trdo privržen Paleo dieti, vendar podatki kažejo, da mikrobiom spominja na vse tiste polnočne prestopke sladoleda.
Knight je spoznal, da v rezultatih ameriškega projekta črevesja manjka nekaj ključnega: globlji potop v hrano, ki jo jemo. Če bi zapolnili to vrzel, bi bilo treba analizirati vso hrano, ki je vložena, in videti, kako se ujema z vzorci v tem, kar pride. Toda medtem ko je bilo zbiranje popa v določenem smislu enostavno - vsaka oseba "predloži vzorec" na enak način - bi seštevanje vseh številnih živil, ki jih ljudje jedo, bilo veliko bolj ambiciozno.
Vsakič, ko zaužijete, spremenite notranjost pokrajine. Ker večina bakterij v mikrobiomu živi v črevesju, ko se hranimo, jih tudi nahranimo. Kemija tega, kar jemo, pa naj bo krompirček ali ohrovt, spremeni kemično pokrajino črevesja, tako da je za nekatere bolj prijetna in za druge manj gostoljubna.
Postane živahnejše. Ker so mikrobi povsod - na mizi, v zraku, na površini muffina, ki ste ga pustili na pultu - v mešanico dodajate tudi nove mikrobe. Nekateri se sprehajajo po telesu kot vljudni turisti. Drugi se držijo okoli in komunicirajo z domačini. Vsak zalogaj lahko spremeni mikrobiom in posledično zdravje ljudi. Toda raziskovalci še niso ugotovili, kako.
To je zato, ker do zdaj nismo imeli platforme, da bi se lotili množičnega prizadevanja za zbiranje in analizo vzorcev hrane s celega sveta. Knight in njegova ekipa se zahvaljujoč ameriškemu projektu Gut ne začnejo iz nič. Sprva raziskovalci načrtujejo, da bodo zbrali 1.000 vzorcev iz vsake opeke znane piramide o hrani, nato pa jo bodo odprli za javnost, da predloži vse, kar jih zanima.
Skupaj s Knightom projekt mikrobioma hrane vodijo mikrobiologi Rachel Dutton, ki uporablja sir kot vzorčni sistem za razumevanje mikrobnih skupnosti in fermentacije, ter Pieter Dorrestein, ki preučuje kemijo bioloških interakcij med mikrobi, oba na Centru za mikrobiomske inovacije. . Namenjeni so, da bi to pobudo množice sprožili pred koncem leta.
"Vemo za število kalorij in za različne skupine hrane, vendar je cel svet molekul in mikrobov v naši hrani črna škatla, " pravi Julia Gauglitz, podoktorska raziskovalka v centru, ki bo vodila projekt. Kot pravi stara poslovica, "smo to, kar jemo, " pravi. In vendar, ko se spustite na mikroskopsko raven, "zelo malo vemo, kaj zaužijemo."
Drugi "črni okvir", ki ga želijo raziskati, je kemična sestava hrane. Izkazalo se je, da obstaja veliko več od tistega, kar je navedeno na oznaki Nutrition Facts: Z običajnimi tehnikami je mogoče izmeriti le maščobe, sladkorje in vitamine, "toda to je le majhen del skupne teže hrane, " pravi Dorrestein. Lahko bi spregledali nove antioksidante, spojine, ki se borijo proti raku, ali celo odpovedne antibiotike.
Z uporabo masnih spektrometrov - v bistvu domišljijskih lestvic, ki so dovolj natančne za tehtanje posameznih molekul - Dorrestein lahko sklepa o kemični sestavi hrane na ravni, ki je še nikoli ni dosegla. Ko se vzorci hrane vrtijo, bo Gauglitz čakal v laboratoriju. Vzela bo, recimo, granola bar, izvlekla ves genetski material iz mikrobov, ki ga kolonizirajo, in nato uporabila sekvenco DNK, da bi ugotovila identiteto kritikov.
Nato bo z masnim spektrometrom odgrizla to granolo palico, da bo raztrgala vsako posamezno molekulo. Na koncu ji ostane zelo, zelo natančen recept za granolo bar. Te molekule sestavljajo pokrajino, v kateri živijo mikrobi s hrano, in verjetno vplivajo na to, kdo je tam in kaj počnejo.
Gauglitz sem vprašal, kako bo razlikovala med kemično sestavo mikrobov, ki živijo na granoli bar, in kemikalijami, ki jih proizvajajo mikrobi. "Jaz bi malo prestavil vaše razmišljanje, " pravi Gauglitz, njen glas pa postaja vse bolj filozofski. "Karnotika v granoli baru je tudi mikrobni presnovek." Povedano drugače, granola bar so mikrobi.
Vse, kar jemo, je kumulativni produkt kemije in mikrobov v tleh, kjer so ga gojili, v tovarni, kjer je bila predelana, in karkoli ste se dotaknili, preden ste ga pojedli. Zakaj je to pomembno? Na koncu ekipa upa, da bo demistifikacija mikrobnih vzorcev v naši hrani bolje pomagala pri prehrani, da bomo izboljšali zdravje in preprečili bolezni.
Knight potegne zgodovinsko vzporednico z odkrivanjem bistvenih hranil. V zadnjem stoletju so raziskovalci ugotovili, da je industrijsko predelana hrana postala izčrpana s hranili. Z umetnim dodajanjem vitaminov in mineralov smo v zahodnem svetu v veliki meri odpravili bolezni pomanjkanja, kot so rahiteri in beriberi. Podobno lahko razumevanje vplivov mikrobioma na zdravje omogoči, da tiste manjkajoče mikrobe prejmemo nazaj v obroke.
"Precej verjetno je, da naš sodobni način življenja odstrani cel kup živih mikrobov, ki jih potrebujemo za ohranjanje zdravja, " pravi Knight. "Razumevanje tega bi bilo lahko prav tako pomembno kot razumevanje, da je vitamin C potreben, in poskrbeti, da ga vsi dobijo dovolj."
Ekipa je za prvotno raziskavo že izbrala 1.000 živil, vključno s sponkami, kot sta kruh in sir. "Vključiti želimo surove sestavine hrane, kakršno koli sadje ali zelenjavo, meso, prigrizke, otroško hrano, " pravi Gauglitz. Želijo pa tudi primerjati mikrobne skupnosti v živilih, pridelanih z ekološkim in običajnim kmetovanjem, pa tudi poglobiti se v izdelke, ki temeljijo na mikrobni fermentaciji, kot so kava, čokolada in klobase.
Projekt bi lahko rešil tudi nekatere medicinske skrivnosti, ki so jih ustvarile prejšnje raziskave mikrobiomov. Na primer, nekateri testi v ameriškem projektu črevesja so skozi vsak vzorček fekalija presejali antibiotike v sledovih. Nenavadno je, da od ljudi, ki so v svojih vzorcih zaznali antibiotike, skoraj polovica poroča, da v zadnjem letu ne jemljejo nobenih antibiotikov.
Dorrestein verjame, da gre za rabljene antibiotike, ki jih zaužijemo iz hrane, ki jo jemo, aditivov ali stvari, ki so ostale od krme za živino. To je zaskrbljujoče, saj lahko njihova prisotnost povzroči širjenje bakterij, odpornih na antibiotike. S tem, ko bomo razodeli kemijo vsakega vzorca, bo ekipa lahko ugotovila, ali ima prav, in začela ugotavljati, kaj bi ta droga lahko naredila našim črevesjem.
Vrednota za moč mikrobioma raste, deloma zahvaljujoč pobudam, kot je ameriški projekt črevesja, in knjigam, kot je Ed Yong's I Contain Multitudes . Obstaja celo rastoče polje, namenjeno mikrobiomu zgrajenega okolja in kako naši mikroskopski sostanovalci, ki živijo v zraku in na neživih predmetih, sodelujejo z nami. Ljudje v tem pogledu niso edinstveni; Študije mikrobiomov pri kreterjih od koralnih grebenov do čebel kažejo, da je zdravje katerega koli organizma tesno povezano z mikrobi, ki mu pravijo dom.
Posledično se mikrobi začnejo obračati po slovesu. Niso več le grožnje v kulturi, ki preprečuje zarodom. V zadnjem desetletju so "nutricionisti prepoznali, kako pomembni so za zdravje črevesja in zdravje ljudi zdravi mikrobi v našem velikem in tankem črevesju, " pravi Helena Pachón, višja prehranska znanstvenica na univerzi Emory, ki ni vključena v projekt mikrobioma hrane.
Pachón opozarja, da so danes tiste zgodovinske bolezni pomanjkanja, ki jih imenuje Knight, presegle težave zaradi 21. stoletja, kot so debelost, diabetes in srčne bolezni. "Obstaja izraz, ki se imenuje" globesity ", " pravi Pachón. "Potencial, da bi mikrobi lahko imeli nekaj s tem, je popolnoma neraziskan in lahko je, da so zelo povezani."
Knight se strinja. "Bilo bi neverjetno, da bi s hrano izumili način, kako jih odpraviti na enak način, kot so bile tiste kronične bolezni pred stoletjem, " pravi. Da bi to storili, "potrebujemo pomoč tisoč ljudi, da bi vse to združili."
