Το Poop δεν είναι τίποτα λιγότερο από ένα επιστημονικό θαύμα. Βοηθά τους ερευνητές να κατανοήσουν τη δίαιτα των δεινοσαύρων, εντοπίζουν την εξάπλωση των αρχαίων νόσων και αναγνωρίζουν την παρασιτική μόλυνση. Τα νωπά ανθρώπινα κόπρανα παρέχουν επίσης ένα άμεσο παράθυρο στα έντερά μας και τα δισεκατομμύρια μικροσκοπικά σκεύη σε αυτά, τα οποία βοηθούν στην αφομοίωση των τροφίμων μας, μας προστατεύουν από ασθένειες και ακόμη και επηρεάζουν τις διαθέσεις μας.
σχετικό περιεχόμενο
- Όλοι οι Πόπες. Μερικά ζώα το τρώνε. Γιατί;
- Πόσο θαυμαστά μικρόβια μας βοηθούν να εξελιχθούμε καλύτερα, γρηγορότερα, ισχυρότερα
Αυτή ήταν η ιδέα που τροφοδότησε τον Rob Knight, έναν από τους ιδρυτές της έρευνας στο μικροβιολογικό έμβρυο, για να ξεκινήσει το αμερικανικό σχέδιο Gut το 2012. Ο Knight χρησιμοποίησε την πλατφόρμα crowFunding FundRazr για να συνεισφέρει περισσότερους από 9.000 εθελοντές στην πρώτη δωρεά χρημάτων και στη συνέχεια να στείλει δείγματα το πόδι τους μέσω του ταχυδρομείου. Μια ομάδα ερευνητών ανίχνευσε αυτά τα δείγματα για το βακτηριακό DNA για να δημιουργήσουν την πρώτη απογραφή των 40 τρισεκατομμυρίων ή περίπου βακτηρίων που καλούν τα έντερά μας στο σπίτι τους.
Αυτό που έμαθε ήταν αποκαλυπτικό. Όμως, ανεξάρτητα από το πόσο ενημερωτικό, φωτιστικό και εντελώς δροσερό πόπα ήταν, έλειπε ακόμα κάτι: Από πού προέρχονται όλα αυτά τα τρισεκατομμύρια βακτήρια; Αποδεικνύεται ότι, ως επί το πλείστον, τους βάζουμε εθελοντικά στο στόμα μας περίπου τρεις φορές την ημέρα. "Παίρνετε μια συνεχή εισροή μικροβίων από το περιβάλλον σας - μικροβιακά που τρώτε στην ίδια την τροφή", λέει ο Knight, διευθυντής του Κέντρου Μικροβιοτικής Καινοτομίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.
Ένα από τα μυστήρια που προκάλεσε το αμερικανικό πρόγραμμα Gut ήταν γιατί δύο άνθρωποι που ισχυρίστηκαν ότι ακολουθούν την ίδια διατροφή θα μπορούσαν να έχουν τόσο διαφορετικές κοινότητες μικροβίων εντέρου. Για τη μελέτη, οι εθελοντές είχαν αυτο-αναφερθεί στη δίαιτά τους, με τη συντριπτική πλειοψηφία μετά από παμφάγα διατροφή και λιγότερο από 3% το καθένα αναγνωρίζοντας ως "χορτοφάγος" ή "vegan". Ωστόσο, όταν οι ερευνητές τσακίζουν τους αριθμούς, δεν βρήκαν αξιόλογους συσχετισμούς ανάμεσα στις κοινότητες των εντέρων και σε εκείνους με φαινομενικά παρόμοιες δίαιτες.
"Οι κατηγορίες διατροφής ήταν εντελώς άχρηστες και δεν συσχετίζονταν καθόλου με τις κοινότητες μικροβίων", λέει ο Knight.
Με άλλα λόγια, τα βακτηρίδια που έμοιαζαν με άχυρο μιλούσαν για μια διαφορετική διατροφική ιστορία από ό, τι οι άνθρωποι που έκαναν αυτό το άλογο. "Μπορείς να είσαι βέγκαν που τρώει κυρίως καλαμπόκι ή μπορείς να είσαι vegan που τρώει κυρίως πατάτες", εξηγεί ο Knight. «Αυτές έχουν τελείως διαφορετικές συνέπειες για το μικροβιοκτόνο σας». Οποιοσδήποτε μπορεί να ισχυριστεί ότι είναι ένας σκληρός προσκολλημένος στην Παλαιό Διατροφή, φαίνεται ότι, αλλά τα δεδομένα πρότειναν ότι ο μικροβιακός θυμάται όλες αυτές τις παραβάσεις παγωτού τα μεσάνυχτα.
Ο Knight συνειδητοποίησε ότι τα αποτελέσματα του Αμερικανικού Έργου Gut έλειπαν κάτι κρίσιμο: Μια βαθύτερη βουτιά στα τρόφιμα που τρώμε. Η πλήρωση αυτού του κενού θα σήμαινε την ανάλυση όλων των τροφίμων που έμπαιναν και θα δούμε πώς συσχετίζονταν με τα μοτίβα σε αυτό που βγαίνει. Όμως, ενώ η συλλογή του σκύλου ήταν, κατά κάποιον τρόπο, απλή - κάθε άτομο "υποβάλλει δείγμα" με τον ίδιο τρόπο - μαζεύοντας όλες τις πολλές τροφές που οι άνθρωποι τρώνε θα ήταν πολύ πιο φιλόδοξες.
Κάθε φορά που καταναλώνετε, αλλάζετε το εσωτερικό τοπίο σας. Επειδή ο όγκος των βακτηρίων στο μικροβιοκτόνο ζουν στο έντερο, όταν τροφοδοτούμε τους εαυτούς μας, τους τροφοδοτούμε επίσης. Η χημεία του τι τρώμε, είτε πρόκειται για πατάτες είτε για κάστανα, μεταβάλλει το χημικό τοπίο του εντέρου, καθιστώντας το πιο ζεστό για κάποιους και λιγότερο φιλόξενο για τους άλλους.
Είναι πιο ζωντανό. Επειδή τα μικρόβια είναι παντού - στο τραπέζι, στον αέρα, στην επιφάνεια του muffin που έχετε αφήσει έξω στον πάγκο - προσθέτετε επίσης νέα μικρόβια στο μείγμα. Μερικοί βόλτα στο σώμα σας σαν ευγενικοί τουρίστες. Άλλοι παραμένουν γύρω και αλληλεπιδρούν με τους ντόπιους. Κάθε μπουκιά έχει τη δυνατότητα να αλλάξει το μικροβιοκτόνο, και στη συνέχεια την ανθρώπινη υγεία. Αλλά οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη καταλάβει πώς.
Αυτό συμβαίνει επειδή, μέχρι τώρα, δεν είχαμε την πλατφόρμα να ξεκινήσουμε τη μαζική προσπάθεια συλλογής και ανάλυσης δειγμάτων τροφίμων από όλο τον κόσμο. Χάρη στο αμερικανικό πρόγραμμα Gut, ο Knight και η ομάδα του δεν ξεκινούν από το μηδέν. Αρχικά, οι ερευνητές σχεδιάζουν να συλλέξουν 1.000 δείγματα από κάθε τούβλο της γνωστής πυραμίδας τροφίμων και στη συνέχεια θα το ανοίξουν για να υποβάλουν το κοινό όποια τρόφιμα είναι περίεργα.
Μαζί με τον Knight, το μικροβιολογικό πρόγραμμα για τα τρόφιμα οδηγείται από τους μικροβιολόγους Rachel Dutton, οι οποίοι χρησιμοποιούν το τυρί ως πρότυπο σύστημα για την κατανόηση των μικροβιακών κοινοτήτων και τη ζύμωση, και ο Pieter Dorrestein, ο οποίος μελετά τη χημεία των βιολογικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ μικροβίων τόσο στο Κέντρο Μικροβιοτικής Καινοτομίας . Σκοπεύουν να ξεκινήσουν αυτή την πρωτοβουλία που προέρχεται από πλήθος πριν από το τέλος του έτους.
«Γνωρίζουμε για τον αριθμό των θερμίδων και για τις διάφορες ομάδες τροφίμων, αλλά ολόκληρος ο κόσμος των μορίων και των μικροβίων στο φαγητό μας είναι ένα μαύρο κουτί», λέει η Julia Gauglitz, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο κέντρο που θα κατευθύνει το έργο. Όπως λέει η παλιά παροιμία, "είμαστε αυτό που τρώμε", λέει. Και όμως, όταν κατεβαίνετε στο μικροσκοπικό επίπεδο, "γνωρίζουμε πολύ λίγα για αυτό που καταναλώνουμε".
Το άλλο "μαύρο κουτί" οι ερευνητές θέλουν να ερευνήσουν είναι η χημική σύνθεση των τροφίμων. Αποδεικνύεται ότι υπάρχει πολύ περισσότερα από όσα αναφέρονται στην ετικέτα "Διατροφικά γεγονότα": Με συμβατικές τεχνικές, μπορούν να μετρηθούν μόνο τα λίπη, τα σάκχαρα και οι βιταμίνες, "αλλά αυτό είναι μόνο ένα μικρό κλάσμα του συνολικού βάρους των τροφίμων", λέει ο Dorrestein. Θα μπορούσαμε να παραβλέψουμε τα νέα αντιοξειδωτικά, τις ενώσεις καταπολέμησης του καρκίνου ή ακόμα και τα αντιβιοτικά των λαθρεπιβάτων.
Με τη χρήση φασματόμετρων μάζας - βασικά φανταστικών ζυγών που είναι αρκετά ακριβείς για να ζυγίσουν μεμονωμένα μόρια - ο Dorrestein μπορεί να συναγάγει τη χημική σύνθεση των τροφίμων σε επίπεδο που δεν έχει επιτευχθεί ποτέ. Καθώς τα δείγματα τροφίμων στρέφονται, ο Gauglitz θα περιμένει στο εργαστήριο. Θα πάρει, για παράδειγμα, ένα μπαρ granola, θα αποβάλει όλο το γενετικό υλικό από τα μικρόβια που τον αποικίζουν και στη συνέχεια θα χρησιμοποιήσει την αλληλουχία του DNA για να καταλάβει τις ταυτότητες του critters.
Στη συνέχεια, θα τρέξει ένα δάγκωμα από το granola bar μέσω του φασματόμετρου μάζας για να πειράξει κάθε μόριο από το οποίο είναι φτιαγμένο. Στο τέλος, θα μείνει με μια πολύ, πολύ λεπτομερή συνταγή granola μπαρ. Αυτά τα μόρια αποτελούν το τοπίο όπου ζουν τα μικρόβια τροφίμων και πιθανόν να επηρεάσουν ποιος είναι εκεί και τι κάνουν.
Ζήτησα από τον Gauglitz πώς θα κάνει διάκριση μεταξύ της χημικής σύνθεσης των μικροβίων που ζουν στο μπαρ granola και των χημικών ουσιών που παράγουν τα μικρόβια. "Θα ήθελα να μετατοπίσω τη σκέψη σας λίγο, " λέει ο Gauglitz, η φωνή της αυξάνεται φιλοσοφικά. "Αυτό που είναι εγγενώς στη ράβδο granola είναι επίσης μικροβιακοί μεταβολίτες." Με άλλο τρόπο, το μπαρ granola είναι τα μικρόβια.
Όλα όσα τρώμε είναι το σωρευτικό προϊόν της χημείας και των μικροβίων στο έδαφος όπου καλλιεργείται, το εργοστάσιο όπου έγινε η επεξεργασία και ό, τι αγγίξατε πριν το φάγατε. Γιατί είναι αυτό σημαντικό; Τελικά, η ομάδα ελπίζει, απομυθοποιώντας τα μικροβιακά πρότυπα στο φαγητό μας, θα μας βοηθήσει να σχεδιάσουμε καλύτερα τη διατροφή μας για να βελτιώσουμε την υγεία μας και να αποφύγουμε τις ασθένειες.
Ο Ιππότης σχεδιάζει ιστορικό παράλληλο με την ανακάλυψη βασικών θρεπτικών ουσιών. Τον περασμένο αιώνα, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα βιομηχανικά επεξεργασμένα τρόφιμα είχαν εξαντληθεί. Με την τεχνητή προσθήκη βιταμινών και ανόργανων ουσιών, η έλλειψη ασθενειών όπως η ραχίτιδα και το beriberi εξαλείφθηκαν σε μεγάλο βαθμό από τον δυτικό κόσμο. Ομοίως, η κατανόηση των επιπτώσεων του μικροβιολογικού συστήματος στην υγεία θα μας επιτρέψει να επιστρέψουμε στα γεύματά μας τα μικροσκοπικά που λείπουν.
"Είναι αρκετά πιθανό ότι ο σύγχρονος τρόπος ζωής μας αποβάλλει πολλά ζωντανά μικρόβια που πρέπει να διατηρήσουμε την υγεία μας", λέει ο Knight. «Η κατανόηση του γεγονότος αυτού θα μπορούσε να είναι εξίσου σημαντική με την κατανόηση ότι η βιταμίνη C είναι απαραίτητη και να διασφαλίσουμε ότι όλοι έχουν αρκετό από αυτό».
Η ομάδα έχει ήδη επιλέξει 1.000 τρόφιμα για την αρχική τους έρευνα, συμπεριλαμβανομένων των συνδετήρων όπως το ψωμί και το τυρί. "Θέλουμε να συμπεριλάβουμε ωμά συστατικά τροφίμων, κάθε είδους φρούτα ή λαχανικά, κρέατα, σνακ, παιδικές τροφές", λέει ο Gauglitz. Αλλά θέλουν επίσης να συγκρίνουν τις μικροβιακές κοινότητες στα τρόφιμα που παράγονται από τη βιολογική και συμβατική γεωργία, καθώς και να εξετάζουν βαθύτερα τα προϊόντα που βασίζονται στη μικροβιακή ζύμωση, όπως ο καφές, η σοκολάτα και το λουκάνικο.
Το σχέδιο θα μπορούσε επίσης να λύσει μερικά από τα ιατρικά μυστήρια που έθεσε η προηγούμενη μικροβιολογική έρευνα. Για παράδειγμα, μερικές από τις δοκιμές στο αμερικανικό πρόγραμμα γαστροκνημίας κοσκινίστηκαν μέσω κάθε δείγματος κοπράνων για ίχνη αντιβιοτικών. Παραδόξως, από τους ανθρώπους που είχαν ανιχνεύσιμα αντιβιοτικά στα δείγματα τους, σχεδόν οι μισοί από αυτούς είχαν αναφέρει ότι δεν έλαβαν αντιβιοτικά κατά το παρελθόν έτος.
Ο Dorrestein πιστεύει ότι πρόκειται για αντιβιοτικά από δεύτερο χέρι που απορροφούμε από τα τρόφιμα που τρώμε, τα πρόσθετα ή τα πράγματα που απομένουν από την τροφή των ζώων. Αυτό είναι ανησυχητικό, διότι η παρουσία τους μπορεί να οδηγήσει στην εξάπλωση βακτηρίων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά. Με τη διάλυση της χημείας κάθε δείγματος, η ομάδα θα είναι σε θέση να καταλάβει εάν έχει δίκιο και να ξεκινήσει να υπολογίζει τι θα μπορούσαν να κάνουν τα απομεινάρια αυτά στα κόπρανα μας.
Η εκτίμηση για τη δύναμη του μικροβιακού αυξάνεται, χάρη εν μέρει σε πρωτοβουλίες όπως το αμερικανικό πρόγραμμα Gut και σε βιβλία όπως το Ed Yong's I Contain Multitudes . Υπάρχει ακόμη και ένα πεδίο ανάπτυξης που είναι αφιερωμένο στο μικροβιοκτόνο του δομημένου περιβάλλοντος και πώς οι μικροσκοπικοί συγκάτοικοι μας που ζουν στον αέρα και σε άψυχα αντικείμενα αλληλεπιδρούν μαζί μας. Οι άνθρωποι δεν είναι μοναδικοί από την άποψη αυτή. οι μελέτες μικροβίων σε πλάσματα από κοραλλιογενείς υφάλους έως μελισσών δείχνουν ότι η υγεία οποιουδήποτε οργανισμού είναι στενά συνδεδεμένη με τα μικρόβια που το ονομάζουν σπίτι.
Ως αποτέλεσμα, τα μικρόβια αρχίζουν να γυρίζουν τη φήμη τους. Δεν είναι πλέον απλώς απειλές σε μια καλλιέργεια που δεν έχει σημασία. Κατά την τελευταία δεκαετία, «οι διατροφολόγοι αναγνώρισαν τη σημασία για την υγεία του εντέρου και την ανθρώπινη υγεία να έχουν υγιή μικρόβια στο έντερο και στα μικρά έντερα», λέει η Helena Pachón, ανώτερος επιστήμονας διατροφής στο Πανεπιστήμιο Emory που δεν εμπλέκεται στο σχέδιο microbiome τροφίμων.
Ο Pachon επισημαίνει ότι σήμερα, αυτές οι ιστορικές ανεπάρκειες, στις οποίες αναφέρεται ο Knight, έχουν ξεπεραστεί από τις ασθένειες του 21ου αιώνα όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης και οι καρδιακές παθήσεις. "Υπάρχει ένας όρος που ονομάζεται" globesity ", " λέει ο Pachón. "Οι δυνατότητες που μπορούν να έχουν τα μικρόβια σε σχέση με αυτό είναι τελείως ανεξερεύνητες και θα μπορούσαν να είναι πολύ συγγενείς".
Ο Ιππότης συμφωνεί. "Θα ήταν καταπληκτικό να βρούμε έναν τρόπο μέσα από τα τρόφιμα για να τα εξαλείψουμε με τον ίδιο τρόπο που οι χρόνιες παθήσεις πριν από έναν αιώνα ήταν", λέει. Για να γίνει αυτό, "χρειαζόμαστε τη βοήθεια χιλιάδων ανθρώπων για να τα βγάλουμε όλοι μαζί".
