Poop bukanlah suatu keajaiban saintifik. Ia membantu para penyelidik memahami pemakanan dinosaur, mengesan penyebaran penyakit kuno dan mengenali jangkitan parasit. Makanan segar manusia juga menyediakan tingkap langsung ke dalam keberanian kita dan berbilion-bilion makhluk mikroskopik di dalamnya, yang membantu mencerna makanan kita, melindungi kita daripada penyakit dan juga mempengaruhi suasana hati kita.
Kandungan Terkait
- Semua orang Poops. Beberapa Haiwan Makan Ia. Mengapa?
- Bagaimana Mikrob Ajaib Bantu Kami Berkembang Lebih Baik, Lebih Cepat, Lebih Kukuh
Itulah idea yang mendorong Rob Knight, salah seorang pengasas penyelidikan mikrobiologi usus, untuk memulakan Projek Gut Amerika pada tahun 2012. Knight menggunakan platform FundRazr crowdfunding untuk mencadangkan lebih daripada 9, 000 sukarelawan ke dalam menderma wang pertama, dan kemudian menghantar sampel kotoran mereka melalui mel. Satu pasukan penyelidik menyiasat sampel ini untuk DNA bakteria untuk mencipta banci pertama bakteria 40 trilion atau lebih yang memanggil keberanian kami di rumah mereka.
Apa yang dia pelajari adalah mendedahkan. Tetapi tidak kira betapa bermaklumat, menyinari dan kotoran sejuk, masih terdapat sesuatu yang hilang: Di manakah semua triliunan bakteria berasal? Ternyata, untuk sebahagian besar, kami secara sukarela meletakkannya di dalam mulut kita sekitar tiga kali sehari. "Anda mendapat input mikrob dari mikroba persekitaran anda yang anda makan pada makanan itu sendiri, " kata Knight, yang mengarahkan Pusat Inovasi Mikrobiologi di University of California di San Diego.
Salah satu misteri yang dicetuskan oleh Projek Gut Amerika adalah mengapa dua orang yang mendakwa mengikuti diet yang sama boleh mempunyai komuniti yang berbeza dari mikroba usus. Untuk kajian ini, sukarelawan telah melaporkan diri mereka diet, dengan kebanyakannya mengikuti diet omnivorous, dan kurang daripada 3 peratus masing-masing mengenal pasti sebagai "vegetarian" atau "vegan." Apabila para penyelidik melancarkan angka-angka tersebut, namun mereka mendapati tiada hubungan yang jelas antara komuniti usus dan mereka yang mempunyai diet yang seolah-olah sama.
"Diet kategori tidak berguna dan tidak berkait rapat dengan komuniti mikrobiotik, " kata Knight.
Dalam erti kata lain, bakteria dalam kotoran memberitahu kisah makanan yang berbeza daripada orang yang membuat kotoran itu. "Anda boleh menjadi vegan yang kebanyakannya makan kale, atau anda boleh menjadi vegan yang kebanyakannya makan kentang goreng, " kata Knight. "Mereka mempunyai akibat yang sama sekali berbeza untuk microbiome anda." Sesiapa sahaja yang boleh mendakwa sebagai pengikut mematuhi Paleo Diet, nampaknya, tetapi data mencadangkan bahawa microbiome mengingati semua pelanggaran ais krim tengah malam.
Knight menyedari bahawa hasil Projek Gut Amerika kehilangan sesuatu yang penting: menyelam lebih mendalam ke dalam makanan yang kami makan. Mengisi jurang itu bermakna menganalisis semua makanan yang masuk, dan melihat bagaimana ia berkaitan dengan corak dalam apa yang keluar. Tetapi ketika mengumpul kotoran itu, dalam arti tertentu, langsung-setiap orang "menyerahkan sampel" dengan cara yang sama-menyerap semua makanan yang banyak dimakan orang akan menjadi lebih bercita-cita tinggi.
Setiap kali anda menelan, anda mengubah landskap dalaman anda. Kerana sebahagian besar bakteria di mikrobiol hidup di usus, apabila kita memberi makan, kita juga memberi mereka makan. Kimia apa yang kita makan, sama ada kentang goreng atau kale, mengubah landskap kimia usus, menjadikannya lebih selesa untuk sesetengah orang dan kurang ramah untuk orang lain.
Ia menjadi lebih sihat. Kerana mikrob ada di mana-mana-di atas meja, di udara, di permukaan muffin yang anda tinggalkan di kaunter-anda juga menambah mikroba baru ke dalam campuran. Beberapa berjalan kaki melalui badan anda seperti pelancong yang sopan. Yang lain melekat dan berinteraksi dengan penduduk setempat. Setiap gigitan mempunyai potensi untuk mengubah mikrobiom, dan seterusnya kesihatan manusia. Tetapi para penyelidik masih belum mengetahui bagaimana.
Itu kerana, sehingga sekarang, kami tidak mempunyai platform untuk memulakan usaha besar mengumpul dan menganalisis sampel makanan dari seluruh dunia. Terima kasih kepada Projek Gut Amerika, Knight dan pasukannya tidak bermula dari awal. Pada mulanya, para penyelidik merancang untuk mengumpulkan 1, 000 sampel dari setiap bata dari piramid makanan biasa, dan kemudian mereka akan membukanya untuk orang ramai untuk mengemukakan apa sahaja makanan yang mereka ingin tahu.
Bersama Knight, projek microbiome makanan dipimpin oleh ahli mikrobiologi Rachel Dutton, yang menggunakan keju sebagai sistem model untuk memahami komuniti mikrob dan penapaian, dan Pieter Dorrestein, yang mengkaji kimia interaksi biologi antara mikroba, baik di Pusat Inovasi Mikrobiom . Mereka bertujuan untuk melancarkan inisiatif yang mendapat sumber orang ramai ini sebelum akhir tahun ini.
"Kami tahu mengenai kiraan kalori dan kumpulan makanan yang berlainan, tetapi seluruh dunia molekul dan mikrob dalam makanan kami adalah kotak hitam, " kata Julia Gauglitz, penyelidik pasca kedoktoran di pusat yang akan mengarahkan projek itu. Seperti pepatah lama, "kami adalah apa yang kami makan, " katanya. Namun, apabila anda turun ke tahap mikroskopik, "kita tahu sedikit tentang apa yang kita makan."
Para penyelidik "kotak hitam" lain yang ingin menyiasat adalah komposisi kimia makanan. Ternyata ada lebih banyak daripada apa yang tercantum pada label Fakta Pemakanan: Dengan teknik konvensional, hanya lemak, gula dan vitamin yang dapat diukur, "tetapi itu hanya sebahagian kecil dari jumlah berat makanan, " kata Dorrestein. Kita boleh mengatasi antioxidant novel, sebatian melawan kanser atau antibiotik stowaway.
Dengan menggunakan spektrometer massa-pada dasarnya skala mewah yang cukup tepat untuk menimbang molekul individu-Dorrestein dapat menyimpulkan komposisi kimia makanan pada tahap yang tidak pernah dicapai. Apabila sampel makanan dilancarkan, Gauglitz akan menunggu di makmal. Dia akan mengambil, katakan, bar granola, ekstrak semua bahan genetik dari mikrob yang menjajahnya, dan kemudian gunakan penjujukan DNA untuk mengetahui identiti makhluk.
Dia kemudian akan menggigit bar granola melalui spektrometer massa untuk menggoda setiap molekul tunggal yang dibuatnya. Pada akhirnya, dia akan ditinggalkan dengan resipi bar granola yang sangat terperinci. Molekul-molekul tersebut membentuk landskap di mana mikroba makanan hidup, dan mungkin mempengaruhi siapa yang ada dan apa yang mereka lakukan.
Saya bertanya kepada Gauglitz bagaimana dia akan membezakan antara komposisi kimia mikrob yang tinggal di bar granola dan bahan kimia yang dibuat oleh mikrob. "Saya akan mengalihkan pemikiran anda sedikit, " kata Gauglitz, suaranya berkembang falsafah. "Apa yang intrinsically dalam bar granola juga metabolit mikroba." Dengan cara lain, bar granola adalah mikrob.
Segala yang kita makan adalah produk kumulatif kimia dan mikroba di dalam tanah di mana ia ditanam, kilang di mana ia diproses, dan apa sahaja yang anda sentuh sebelum anda memakannya. Kenapa itu penting? Akhirnya, pasukan berharap, menimbulkan corak mikroba dalam makanan kami akan membantu kami untuk lebih insinyur diet kami untuk meningkatkan kesihatan dan menangkis penyakit.
Knight menarik selari sejarah dengan penemuan nutrien penting. Pada abad yang lalu, para penyelidik mendapati bahawa makanan olahan industri telah menjadi habis-habis nutrien. Dengan artifak menambah vitamin dan mineral semula, penyakit kekurangan seperti riket dan beriberi sebahagian besarnya dihapuskan dari dunia Barat. Begitu juga, pemahaman kesan-kesan kesihatan mikrobiotik dapat membolehkan kita untuk merekayasa mikroba yang hilang itu kembali ke dalam makanan kita.
"Ia agak mungkin bahawa gaya hidup moden kita melucutkan banyak mikroba hidup yang kita perlukan untuk mengekalkan kesihatan, " kata Knight. "Mendapatkan pemahaman tentang hal itu boleh jadi sama pentingnya dengan pemahaman bahawa vitamin C adalah perlu dan memastikan semua orang mendapat cukup daripadanya."
Pasukan itu telah memilih 1, 000 makanan untuk tinjauan awal mereka, termasuk staples seperti roti dan keju. "Kami mahu memasukkan bahan makanan mentah, apa-apa jenis buah-buahan atau sayur-sayuran, daging, makanan ringan, makanan bayi, " kata Gauglitz. Tetapi mereka juga ingin membandingkan komuniti mikroba dalam makanan yang dihasilkan oleh pertanian organik dan konvensional, serta melihat lebih dalam produk yang bergantung kepada penapaian mikrob, seperti kopi, coklat dan sosej.
Projek ini juga boleh menyelesaikan beberapa misteri perubatan yang dibangkitkan oleh penyelidikan microbiome sebelumnya. Sebagai contoh, beberapa ujian dalam Projek Gut Amerika telah ditapis melalui setiap contoh kayu untuk mengesan jumlah antibiotik. Anehnya, orang-orang yang telah mengesan antibiotik dalam sampel mereka, hampir separuh daripadanya telah melaporkan tidak mengambil antibiotik pada tahun lalu.
Dorrestein percaya ini adalah antibiotik terpakai yang kami menyerap dari makanan yang kami makan, aditif atau benda yang tersisa daripada makanan ternakan. Ini membimbangkan, kerana kehadiran mereka boleh membawa kepada penyebaran bakteria tahan antibiotik. Dengan mengusik kimia setiap sampel, pasukan akan dapat mengetahui jika dia betul, dan mula memikirkan apa yang boleh dilakukan oleh dadah sisa ini kepada keberanian kami.
Penghargaan untuk kuasa mikrobiologi berkembang, terima kasih sebahagiannya daripada inisiatif seperti Projek Gut Amerika dan buku-buku seperti Ed Yong's I Contain Multitudes . Terdapat juga bidang yang berkembang dengan khusus untuk mikrobiologi persekitaran yang dibina dan bagaimana rakan sebilik mikroskopik kita yang hidup di udara dan benda-benda yang tidak hidup berinteraksi dengan kita. Manusia tidak unik dalam hal ini; Kajian mikrobiomes dalam makhluk perihal dari terumbu karang ke lebah madu menunjukkan bahawa kesihatan mana-mana organisma sangat terikat dengan mikrob yang memanggilnya di rumah.
Akibatnya, mikroba mula mengubah reputasi mereka. Tidak lagi mereka hanya menangkis dalam kebudayaan yang membazir kuman. Dalam dekad yang lalu, "ahli pemakanan menyedari betapa pentingnya kesihatan usus dan kesihatan manusia untuk mempunyai mikrob yang sihat dalam usus besar dan kecil, " kata Helena Pachón, ahli sains pemakanan senior di Emory University yang tidak terlibat dalam projek mikrobiologi makanan.
Pachón menunjukan bahawa, pada hari ini, penyakit kekurangan bersejarah yang Knight merujuk kepada telah dilepasi oleh kesusahan abad ke-21 seperti obesiti, diabetes dan penyakit jantung. "Terdapat istilah yang dipanggil 'globesity', " kata Pachón. "Potensi mikroba yang boleh dikaitkan dengan ini tidak sepenuhnya diterokai, dan ia mungkin sangat berkaitan."
Knight bersetuju. "Ia sungguh luar biasa untuk menembusi makanan untuk menghilangkannya dengan cara yang sama seperti penyakit kronik ini sejak dulu lagi, " katanya. Untuk berbuat demikian, "kami memerlukan bantuan ribuan orang untuk menariknya bersama-sama."
