Как пищевые добавки создают мутантов в кишечнике: революционное открытие о быстрой эволюции микробов
Используя новое сканирование ДНК для быстрого поглощения генов, исследователи обнаружили, что промышленные крахмальные добавки в упакованных продуктах стимулируют эволюцию кишечных бактерий во всем мире. Об этом сообщается в исследовании, проведенном Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе (UCLA).
Обработанные пищевые продукты изменяют пищеварение
Многие ультра-обработанные продукты полагаются на крахмалы, которые фабрики настраивают для текстуры, и эти крахмалы могут быть легко усвоены. Когда кишечник получает постоянный поток этих крахмалов, бактерии, которые могут их расщеплять, быстро набирают больше топлива.
Разные сообщества едят разные крахмалы, поэтому сильнейшие победители в одной стране могут не выиграть в другой.
Что для нас делают кишечные микробы
Микробиом кишечника, сообщество микробов, живущих в кишечнике, помогает переваривать пищу и производит химические вещества, которые попадают в кровь. Некоторые из этих химических веществ могут успокоить воспаление, изменяя иммунную сигнализацию в стенке кишечника, в то время как другие питают клетки толстой кишки. Изменения в диете могут переставлять, какие микробы доминируют, но изменения генов внутри вида могут иметь значение, даже когда виды остаются похожими.
Эти вопросы уже рассматриваются в исследованиях по генетике и эволюции микробов, которые открывают новые горизонты в области микроорганизмов.
Как один ген берет верх
В исследовании искался избирательный размах, быстрый распространении одного полезного варианта гена, на многие бактериальные штаммы. Во время зачистки выигрышный вариант повышается по частоте, и близлежащие метки ДНК, потому что замена генов не может быстро отделить его. Эта модель позволяет ученым сделать вывод из данных генома, но она не может раскрыть, какая еда вызвала изменение.
Как бактерии торгуют ДНК
Работа указывает на горизонтальный перенос генов, ДНК, проходящую непосредственно между бактериями, как на основной путь для быстрой адаптации. Бактерии могут торговать генами через вирусы, общие клеточные мосты или свободную ДНК, которую они поглощают, и гены могут быстро распространяться. Этот процесс также тесно связан с распространением генов устойчивости к антибиотикам, что активно изучается в современных исследованиях устойчивости к антибиотикам.
Поиск быстрых изменений генов
Метод iLDS сканировал геномы на наличие крошечных общих сегментов ДНК, которые выделяются на фоне огромного разнообразия внутри каждого вида. Исследователи разработали метод сканирования для выявления случаев, когда полезный ген пронесся, оставив небольшой блок соответствующей последовательности.
Поскольку метод ищет локальное сходство, он может пропустить медленный отбор, который распространяется без четкой, четкой подписи.
Глобальные изменения, обусловленные диетой
Индастриализация жизни может переделать микробиомы в течение нескольких месяцев, и иммиграционные исследования показывают, что разнообразие может снизиться вскоре после того, как люди примут новые диеты за рубежом. В этой работе команда проанализировала образцы из 24 популяций и обнаружила более 300 генных разверток между видами. Целевые показатели различались между промышленно развитыми и неиндустриальными группами, предполагая, что местные продовольственные системы и образ жизни могут подтолкнуть эволюцию в разных направлениях.
Шарч показывает сильные эффекты кишечника
Одна выдающаяся зачистка была сосредоточена на мальтодекстрине, обработанном крахмальном порошке, используемом для текстуры, и он появился в основном в промышленно развитых регионах. Бактерии с генами, которые импортируют этот крахмал, могут собирать больше молекул сахара, и это может стимулировать рост внутри кишечника.
"Могут быть промежуточные шаги, поскольку бактерии адаптируются к различным источникам крахмала", — сказал Вольф.
Где могут распространяться гены
Общая вода, обработка пищи и тесный контакт могут подвергать людей воздействию новых микробов, даже если их кишечные штаммы в основном остаются стабильными. Как только новичок входит, замена генов может вставить один полезный ген в штаммы резидентов, и этот ген может распространяться дальше. Эта возможность делает изменение микробиома проблемой сообщества, но доказательство того, что это потребует отслеживания передачи в реальных домохозяйствах.
Энергия, поглощаемая в кишечнике
Ультра-обработанные диеты могут подтолкнуть людей есть больше, и контролируемое стационарное исследование сообщило о 508 дополнительных калориях каждый день. Если кишечные бактерии получат лучшие инструменты для переваривания определенных добавок, они могут изменить количество энергии, поглощаемой кишечником. Эта связь правдоподобна, но это исследование не измеряло вес или маркеры крови, поэтому заявления о здоровье должны оставаться ограниченными.
Что остается неясным
Даже когда iLDS находит размах, сигнал показывает, что выбор произошел, а не какой именно ингредиент или привычка привели его. "На что реагируют микробиомы кишечника в промышленно развитых популяциях?" Спросил Вольфа.
Вопрос имеет значение, потому что многие воздействия меняются вместе, включая добавки, антибиотики и санитарию, которые текущие данные не могут распутать.
Популярные вопросы о микробиоме кишечника и диетах
-
Какие изменения в диете влияют на микробиом кишечника?
Промышленные крахмальные добавки и ультра-обработанные продукты могут стимулировать развитие определенных бактерий, влияя на пищеварение и здоровье. -
Как диета влияет на эволюцию кишечных бактерий?
Изменения в рационе приводят к эволюционным изменениям в бактериях кишечника, которые начинают развивать устойчивость и адаптироваться к новым условиям. -
Как генетика кишечных бактерий связана с потреблением пищи?
Генетические изменения могут происходить в ответ на диету, особенно при потреблении крахмалов, что приводит к быстрому распространению определенных бактерий.
