forskere har i årtier vidst, at det, vi spiser, kan ændre balancen mellem mikrober i vores fordøjelseskanaler. At vælge mellem en BLT—smørbrød eller en yoghurtparfait til frokost kan øge populationerne af nogle typer bakterier og mindske andre-og når deres relative antal ændres, udskiller de forskellige stoffer, aktiverer forskellige gener og absorberer forskellige næringsstoffer.
og disse fødevarer valg er sandsynligvis en to-vejs gade. Gut mikrober har også vist sig at påvirke kost og adfærd samt angst, depression, hypertension og en række andre betingelser. Men præcis hvordan disse billioner af små gæster-kollektivt kaldet mikrobiomet-påvirker vores beslutninger om, hvilke fødevarer der skal fyldes i vores mund, har været et mysterium.
nu har neuroscientists fundet ud af, at specifikke typer tarmflora hjælper et værtsdyr med at opdage, hvilke næringsstoffer der mangler i mad og derefter fint titrere, hvor meget af disse næringsstoffer værten virkelig har brug for at spise. “Hvad bakterierne gør for appetitten er som at optimere, hvor længe en bil kan køre uden at skulle tilføje mere brændstof til tanken,” siger seniorforfatter Carlos Ribeiro, der studerer spiseadfærd hos Drosophila melanogaster, en type frugtflue, på Champalimaud Center for det ukendte i Lissabon.
i et papir, der for nylig blev offentliggjort i PLOS Biology, demonstrerede Ribeiro og hans team, hvordan mikrobiomet påvirker drosophila ‘ s ernæringsmæssige beslutninger. For det første fodrede de en gruppe fluer en saccharoseopløsning indeholdende alle de nødvendige aminosyrer. En anden gruppe fik en blanding, der havde nogle af de aminosyrer, der var nødvendige for at fremstille protein, men manglede essentielle aminosyrer, som værten ikke selv kan syntetisere. For en tredje gruppe fluer fjernede forskerne essentielle aminosyrer fra fødevaren en efter en for at bestemme, hvilke der blev detekteret af mikrobiomet.
efter 72 timer på de forskellige diæter blev fluer i alle tre grupper præsenteret for en buffet, der tilbød deres sædvanlige sukkerholdige opløsning sammen med proteinrig gær. Forskerne fandt, at fluer i de to grupper, hvis kost manglede en enkelt essentiel aminosyre, fik et stærkt ønske om gær for at kompensere for de manglende næringsstoffer. Men da forskere øgede fem forskellige typer bakterier, der findes i fluernes fordøjelseskanaler—Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini og Enterococcus faecalis—mistede fluerne helt trangen til at spise mere protein.
forskerne fandt, at fluernes aminosyreniveauer stadig var lave, hvilket tyder på, at bakterierne ikke blot erstattede næringsstoffer, der manglede i fluernes kost ved at producere aminosyrerne selv. I stedet fungerede mikroberne som små metaboliske fabrikker og omdannede den mad, de fik, til nye kemikalier: metabolitter, som forskerne mener kan fortælle værtsdyret, at det kunne fortsætte uden aminosyrerne. Som et resultat af dette mikrobielle trick var fluerne i stand til at fortsætte med at reproducere for eksempel—selvom en aminosyremangel normalt hæmmer cellevækst og regenerering og derfor reproduktion, forklarer Ribeiro.
to slags bakterier var særligt effektive til at påvirke fluernes appetit på denne måde: Acetobacter og Lactobacillus. At øge begge dele var nok til at undertrykke fluernes proteinbehov og øge deres appetit på sukker. Disse to bakterier gendannede også fluernes reproduktive evner, hvilket indikerer, at deres kroppe udførte normale funktioner, der typisk bliver begrænset, når der er en ernæringsmangel. “Hvordan hjernen håndterer denne afvejning af ernæringsoplysninger er meget fascinerende, og vores undersøgelse viser, at mikrobiomet spiller en nøglerolle i at fortælle dyret, hvad de skal gøre,” siger Ribeiro.
derefter fjernede holdet et nødvendigt middel til at behandle aminosyren tyrosin i fluer, hvilket gjorde det nødvendigt for fluerne at få tyrosin via deres mad, ligesom andre essentielle aminosyrer. Overraskende fandt de, at Acetobacter og Lactobacillus ikke var i stand til at undertrykke trangen til tyrosin i de modificerede fluer. “Dette viser, at tarmmikrobiomet har udviklet sig til kun at titrere det normale essentielle aminosyreindtag,” forklarer Ribeiro.
forskningen tilføjer et nyt perspektiv på coevolution af mikrober og deres værter. “Resultaterne viser, at der er en unik vej, der har coevolved mellem dyr og de hjemmehørende bakterier i deres tarm, og der er en bottom-up kommunikation om kost,” siger Jane Foster, som er neuroscientist ved McMaster University i Ontario og ikke forbundet med undersøgelsen.
selvom forskningen ikke specificerer den nøjagtige kommunikationsmekanisme, mener Ribeiro, at den kunne tage forskellige former. Stærke beviser fra undersøgelsen indikerer, at mikrobielt afledte metabolitter bærer information fra tarmen til hjernen og fortæller værten, om den har brug for en bestemt slags mad. “Et af de store evolutionære mysterier er, hvorfor vi mistede evnen til at producere essentielle aminosyrer,” siger han. “Måske gav disse metabolitter dyr mere spillerum til at være uafhængige af disse næringsstoffer og til at håndtere uden dem nogle gange.”
mikrober kan have deres egne evolutionære grunde til at kommunikere med hjernen, tilføjer han. For det første lever de af, hvad værtsdyret spiser. For en anden har de brug for værtsdyr for at være sociale, så gæsterne kan sprede sig gennem befolkningen. Dataene er indtil videre begrænset til dyremodeller, men Ribeiro mener, at kommunikation mellem tarm og hjerne kan give frugtbar grund til at udvikle behandlinger for mennesker i fremtiden. “Det er et interessant terapeutisk vindue, der kunne bruges til at forbedre adfærd relateret til kost en dag,” siger han.
