Мікроби, які живуть у нашому кишечнику, могли допомогти людям розвинути більший мозок.
Лабораторні експерименти показали, що мікробіоми кишечника людини зосереджуються на виробництві енергії для живлення мозку, на відміну від інших тварин, де вони спрямовані на зберігання енергії.
“Те, що відбувається в кишечнику, могло стати основою, яка дозволила нашому мозку розвиватися протягом еволюційного часу”, – розповіла антропологиня Північно-Західного університету Кетрін Амато в інтерв’ю Gracie Abadee для BBC Science Focus.
Мозкова тканина є метаболічно затратною, тому організм людини повинен був зазнати низки змін, щоб підтримувати великий мозок. Дослідники вирішили дослідити, яку роль у цих трансформаціях відіграли корисні мікроби, що живуть у кишечнику.
“Ми знаємо, що мікроби в товстій кишці можуть виробляти сполуки, які впливають на різні аспекти людської біології – наприклад, викликати зміни у метаболізмі, що призводять до резистентності до інсуліну та збільшення ваги”, – зазначає Амато.
“Різниця у складі кишкової мікробіоти є маловивченим механізмом, через який метаболізм приматів міг би пристосуватися до різних енергетичних вимог мозку”.
Амато та її колеги підсадили кишкові мікробіоми трьох різних приматів “стерильним” мишам, щоб порівняти їхній вплив. Миші отримали мікроби від людини (Homo sapiens), білочких мавпочок (Saimiri boliviensis) та макак (Macaca mulatta). Потім дослідники регулярно відстежували їхню вагу, функції печінки, відсоток жиру та рівень глюкози натще.
Як люди, так і білочкі мавпочки належать до “пріоритетних для мозку” видів, що мають відносно великий мозок для своїх розмірів тіла. Макаки, тим часом, мають значно менший мозок відносно розмірів тіла.
Миші, яким підсадили кишковий мікробіом людини, мали найвищий рівень глюкози натще, найвищий рівень тригліцеридів, найнижчий рівень холестерину та найменше набирали вагу. Це свідчить про те, що мікробіом кишечника людини сприяє виробленню цукру для мозку, а не накопиченню енергії у вигляді жиру.
Хоча ці відмінності між мишами з мікробіомом людини та інших приматів були очікуваними, найбільші розбіжності спостерігалися між двома видами з великим мозком (людьми та білочкими мавпочками) і макаками з малим мозком.
Попри те, що білочкі мавпочки не є близькими родичами людей, їхні мікроби також змінюють метаболізм хазяїна, спрямовуючи його на використання енергії, тоді як у макак вона накопичується у вигляді жирових відкладень.
“Ці результати свідчать про те, що коли люди та білочкі мавпочки незалежно еволюціонували до більших мозків, їхні мікробіомні спільноти змінилися подібним чином, щоб забезпечити необхідну енергію”, – пояснює Амато.
Таким чином, розвиток і підтримка нашої затратної мозкової тканини могли потребувати допомоги від наших мікросимбіонтів у кишечнику.
Попередні дослідження показали, що існує компроміс між ростом тіла та мозку у ссавців. Це також спостерігається в розвитку людини. Нові відкриття команди Амато підтримують цю ідею.
“У людей зміни у потребах мозку в енергії під час розвитку змінюються зворотно пропорційно темпам зростання між дитинством і підлітковим віком. Найповільніший темп росту та накопичення жиру збігається з піковим використанням енергії мозком у середньому дитинстві”, – зазначають дослідники у своїй роботі.
Це дослідження було опубліковано в журналі Microbial Genomics.