Hovno není nic jiného než vědecký zázrak. Pomáhá vědcům pochopit stravu dinosaurů, sledovat šíření starověké nemoci a rozpoznat parazitární infekci. Čerstvé lidské výkaly také poskytují přímé okno do našich vnitřností a miliardy mikroskopických tvorů, které pomáhají trávit naše jídlo, chrání nás před nemocemi a dokonce ovlivňují naši náladu.
Související obsah
- Všichni Poops. Některá zvířata to sní. Proč?
- Jak nám zázračné mikroby pomáhají vyvinout lepší, rychlejší, silnější
To byl nápad, který podnítil Roba Knighta, jednoho ze zakladatelů výzkumu střevních mikrobiomů, aby zahájil projekt amerického střeva v roce 2012. Knight použil platformu crowdfundingové platformy FundRazr, aby donutil více než 9 000 dobrovolníků, aby nejprve darovali peníze, a poté poslali vzorky jejich hovno prostřednictvím pošty. Tým vědců zkoumal tyto vzorky na bakteriální DNA, aby vytvořil první sčítání přibližně 40 bilionů bakterií, které nazývají naše střeva jejich domovem.
To, co se dozvěděl, bylo odhalující. Ale bez ohledu na to, jak informativní, osvětlující a přímo chladný hovno bylo, stále ještě něco chybělo: Odkud pocházejí všechny ty biliony bakterií? Ukazuje se, že z větší části je dobrovolně vkládáme do úst asi třikrát denně. "Z vašeho prostředí získáváte nepřetržitý vstup mikrobů - mikrobů, které jíte na samotném jídle, " říká Knight, který řídí Centrum pro inovaci mikrobiomů na University of California v San Diegu.
Jednou z záhad vyvolaných projektem American Gut Project bylo to, že dva lidé, kteří tvrdili, že dodržují stejnou stravu, by mohli mít takové odlišné komunity střevních mikrobů. Pro studii dobrovolníci sami hlásili svou stravu, přičemž velká většina následovala všudypřítomnou stravu a méně než 3 procenta každá byla označena jako „vegetariánská“ nebo „veganská“. Když však vědci tato čísla rozdrtili, nenašli žádné patrné korelace mezi střevními společenstvími a těmi, které mají zdánlivě podobnou stravu.
"Dietní kategorie byly naprosto zbytečné a vůbec nekorelovaly s mikrobiomovými komunitami, " říká Knight.
Jinými slovy, bakterie v hovínku vyprávěly jiný dietní příběh než lidé, kteří to hovínko vyráběli. "Můžete být veganem, který většinou jí kale, nebo můžete být veganem, který většinou jí hranolky, " vysvětluje Knight. "Ty mají úplně jiné důsledky pro váš mikrobiom." Zdá se, že kdokoli může tvrdit, že je adherentem Paleo Diet, ale data naznačují, že mikrobiom si pamatuje všechny tyto půlnoční přestupky zmrzliny.
Knight si uvědomil, že výsledky projektu American Gut Project chyběly něco zásadního: Hlubší skok do jídla, které jíme. Naplnění této mezery by znamenalo analyzovat veškeré jídlo, které přichází, a zjistit, jak to korelovalo se vzory v tom, co vychází. Ale zatímco sbírání hovězího masa bylo v jistém smyslu přímočaré - každý člověk „předkládá vzorek“ stejným způsobem - sčítání všech potravin, které lidé jedí, by bylo mnohem ambicióznější.
Pokaždé, když požíváte, měníte vnitřní prostředí vás. Protože většina bakterií v mikrobiomu žije ve střevech, když se krmíme sami, krmíme je také. Chemie toho, co jíme, ať už jsou to hranolky nebo kapusta, mění chemickou krajinu střeva, takže je pro některé útulnější a pro ostatní méně pohostinná.
Živější. Protože mikroby jsou všude - na stole, ve vzduchu, na povrchu muffinu, který jste vynechali na přepážce - přidáváte do směsi také nové mikroby. Někteří procházejí vaším tělem jako zdvořilí turisté. Jiní se drží a komunikují s místními obyvateli. Každé sousto má potenciál změnit mikrobiom a následně lidské zdraví. Ale vědci ještě musí přijít na to, jak.
Je to proto, že až dosud jsme neměli platformu, která by se mohla pustit do masivního úsilí shromažďovat a analyzovat vzorky potravin z celého světa. Díky projektu American Gut Project Knight a jeho tým nezačíná od nuly. Vědci zpočátku plánují odebrat 1 000 vzorků z každé cihly známé potravinové pyramidy a poté otevřou pro veřejnost, aby předložili jakékoli potraviny, na které jsou zvědaví.
Spolu s Knightem vede projekt mikrobiologie potravin mikrobiologové Rachel Duttonová, která používá sýr jako modelový systém k porozumění mikrobiálním společenstvím a fermentaci, a Pieter Dorrestein, který studuje chemii biologických interakcí mezi mikroby, a to jak v Centru pro mikrobiální inovace. . Mají v úmyslu zahájit tuto iniciativu pocházející z davu do konce roku.
"Víme o počtu kalorií ao různých skupinách potravin, ale celý svět molekul a mikrobů v našem jídle je černá skříňka, " říká Julia Gauglitz, postdoktorandka ve středisku, která bude projekt řídit. Jak se říká staré pořekadlo, „jsme to, co jíme, “ říká. A přesto, když se dostanete na mikroskopickou úroveň, „víme velmi málo o tom, co konzumujeme.“
Další vědci „černé skříňky“, kteří chtějí prozkoumat, je chemické složení potravin. Ukázalo se, že je mnohem víc, než je uvedeno na štítku Nutriční fakta: U konvenčních technik lze měřit pouze tuky, cukry a vitamíny, „ale to je jen malý zlomek celkové hmotnosti jídla, “ říká Dorrestein. Mohli bychom přehlédnout nové antioxidanty, sloučeniny bojující proti rakovině nebo dokonce antibiotika.
Použitím hmotnostních spektrometrů - v podstatě ozdobných měřítek, které jsou dostatečně přesné na to, aby zvážily jednotlivé molekuly - může Dorrestein odvodit chemické složení potravin na úrovni, která nikdy nebyla dosažena. Když se vzorky potravin válí, Gauglitz bude čekat v laboratoři. Vezme, řekněme, granolovou tyčinku, vyjme veškerý genetický materiál z mikrobů, které ho kolonizují, a pak pomocí DNA sekvenování zjistí totožnost tvorů.
Potom provede kousnutí granulační tyčky přes hmotnostní spektrometr, aby škádlila každou jednotlivou molekulu, ze které je vyrobena. Nakonec jí zůstane velmi, velmi podrobný recept na granolovou tyčinku. Tyto molekuly vytvářejí krajinu, kde žijí potravinářské mikroby, a pravděpodobně ovlivňují, kdo tam je a co dělají.
Zeptal jsem se Gauglitze, jak bude rozlišovat mezi chemickým složením mikrobů žijících na granola baru a chemikáliemi vyrobenými mikroby. "Trochu bych posunula tvé myšlení, " říká Gauglitz a její hlas rostl filozoficky. „To, co je v granolové tyčince vlastní, jsou také mikrobiální metabolity.“ Jinými slovy, granolová tyčinka jsou mikroby.
Všechno, co jíme, je kumulativním produktem chemie a mikrobů v půdě, kde se pěstovala, v továrně, kde byla zpracována, a všeho, čeho jste se dotkli těsně před tím, než jste ji snědli. Proč je to důležité? Nakonec tým doufá, že demystifikuje mikrobiální vzorce v našem jídle, což nám pomůže lépe připravit naši stravu, abychom zlepšili naše zdraví a odvrátili nemoc.
Rytíř kreslí historickou paralelu s objevem základních živin. V minulém století vědci zjistili, že průmyslově zpracované potraviny se vyčerpaly živinami. Umělým přidáváním vitamínů a minerálů zpět byly ze západního světa do značné míry odstraněny nemoci z nedostatku, jako jsou křivice a beriberi. Podobně pochopení zdravotních účinků mikrobiomu by nám mohlo umožnit zkonstruovat ty chybějící mikroby zpět do našich jídel.
"Je docela pravděpodobné, že náš moderní životní styl vytáhne spoustu živých mikrobů, které potřebujeme, abychom si udrželi zdraví, " říká Knight. "Pochopení toho by mohlo být stejně důležité jako pochopení toho, že vitamín C je nezbytný, a ujistit se, že ho má každý dost."
Tým již vybral pro svůj první průzkum 1 000 potravin, včetně sponek jako je chléb a sýr. "Chceme zahrnout suroviny, jakékoli druhy ovoce nebo zeleniny, maso, občerstvení, dětskou výživu, " říká Gauglitz. Chtějí však také porovnat mikrobiální komunity v potravinách vyrobených ekologickým a konvenčním zemědělstvím a podívat se hlouběji do produktů, které se spoléhají na mikrobiální fermentaci, jako je káva, čokoláda a klobásy.
Projekt by také mohl vyřešit některé lékařské záhady vyvolané předchozím výzkumem mikrobiomů. Například některé z testů v projektu American Gut Project prošly každým fekálním vzorkem na stopová množství antibiotik. Kupodivu, z lidí, kteří měli ve svých vzorcích detekovatelná antibiotika, téměř polovina z nich uvedla, že v minulém roce žádná antibiotika nepřijala.
Dorrestein věří, že se jedná o použité antibiotika, které absorbujeme z potravin, které jíme, přísad nebo věcí, které zbyly z krmiva pro zvířata. To je znepokojivé, protože jejich přítomnost by mohla vést k šíření bakterií odolných vůči antibiotikům. Tím, že si rozloží chemii každého vzorku, bude tým schopen zjistit, jestli má pravdu, a začít přijít na to, co by tyto zbylé léky mohly udělat pro naše vnitřnosti.
Ocenění síly mikrobiomu roste, částečně díky iniciativám, jako je projekt American Gut Project a knih, jako je Ed Yong's I Contain Multitudes . Existuje dokonce rostoucí pole věnované mikrobiomu v zastavěném prostředí a tomu, jak s námi spolupracují naše mikroskopické spolubydlící žijící ve vzduchu a na neživých objektech. Lidé nejsou v tomto ohledu jedineční; Studie mikrobiomů v zvířatech od korálových útesů po včely medonosné ukazují, že zdraví každého organismu je úzce spjato s mikroby, které jej nazývají domovem.
Výsledkem je, že mikroby začínají obracet svoji pověst. Už to nejsou jen hrozby v kultuře s bakteriemi averzí. V posledním desetiletí „odborníci na výživu uznali význam zdravého střeva pro zdravé střevo v našem tlustém a tenkém střevě, “ říká Helena Pachón, vedoucí vědecká pracovnice v oblasti výživy na Emory University, která se nezúčastňuje projektu potravinářských mikrobiomů.
Pachón poukazuje na to, že dnes ty historické nemoci z nedostatku, o nichž se Knight zmiňuje, byly překonány utrpením 21. století, jako je obezita, cukrovka a srdeční choroby. "Existuje termín zvaný 'globesity', " říká Pachón. "Potenciál, s nímž by mikrobi mohli mít něco společného, je zcela neprozkoumaný a mohlo by to znamenat, že jsou velmi příbuzní."
Knight souhlasí. "Bylo by úžasné přijít na cestu potravou, která by je odstranila stejným způsobem, jakým byla ta chronická onemocnění před sto lety, " říká. „Potřebujeme pomoc tisíců lidí, abychom to všechno spojili.“
