tutkijat ovat tienneet jo vuosikymmeniä, että se, mitä syömme, voi muuttaa ruoansulatuskanavan mikrobien tasapainoa. Valitsemalla lounaaksi BLT—voileivän tai jogurttiparfaitin välillä voi joidenkin bakteerityyppien populaatiot kasvaa ja vähentää toisia-ja kun niiden suhteellinen määrä muuttuu, ne erittävät eri aineita, aktivoivat eri geenejä ja imevät erilaisia ravintoaineita.
ja nuo ruokavalinnat lienevät kaksijakoisia. Suoliston mikrobien on myös osoitettu vaikuttavan ruokavalioon ja käyttäytymiseen sekä ahdistukseen, masennukseen, verenpaineeseen ja moniin muihin sairauksiin. Mutta miten nämä biljoonat pienet vieraat—joita kollektiivisesti kutsutaan mikrobiomeiksi—vaikuttavat päätöksiimme siitä, mitä ruokia suuhumme tungetaan, on ollut mysteeri.
nyt neurotieteilijät ovat havainneet, että tietyntyyppiset suolistofloorat auttavat isäntäeläintä havaitsemaan, mitkä ravintoaineet puuttuvat ravinnosta, ja sitten hienosäätämään, kuinka paljon näitä ravintoaineita isäntä todella tarvitsee syödäkseen. ”Se, mitä bakteerit tekevät ruokahalulle, on vähän kuin optimoisi, kuinka kauan auto voi kulkea tarvitsematta lisätä tankkiin lisää bensiiniä”, sanoo vanhempi kirjailija Carlos Ribeiro, joka tutkii Drosophila melanogasterin, hedelmäkärpäsen, syömiskäyttäytymistä Champalimaud Center for the Unknown-keskuksessa Lissabonissa.
äskettäin PLOS Biology-lehdessä julkaistussa artikkelissa Ribeiro ryhmineen osoitti, miten mikrobiomi vaikuttaa Drosophilan ravitsemuspäätöksiin. Ensin he syöttivät yhdelle kärpäsryhmälle sakkaroosiliuosta, joka sisälsi kaikki tarvittavat aminohapot. Toinen ryhmä sai sekoituksen, jossa oli joitakin proteiinin valmistukseen tarvittavia aminohappoja, mutta josta puuttui välttämättömiä aminohappoja, joita isäntä ei pysty syntetisoimaan itse. Kolmannelle kärpäsryhmälle tutkijat poistivat ravinnosta yksitellen välttämättömiä aminohappoja määrittääkseen, mitä mikrobiomi havaitsi.
72 tunnin erilaisten ruokavalioiden jälkeen kaikkien kolmen ryhmän kärpäsille tarjottiin buffet, jossa oli tarjolla tavallista sokeripitoista liuosta proteiinipitoisen hiivan rinnalla. Tutkijat havaitsivat, että kärpäset niissä kahdessa ryhmässä, joiden ruokavaliosta puuttui yksi välttämätön aminohappo, saivat voimakkaan himon hiivaan korvaamaan puuttuvat ravintoaineet. Mutta kun tutkijat lisäsivät viittä erilaista bakteeria, joita löytyi kärpästen ruuansulatuselimistä—Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini ja Enterococcus faecalis—kärpäset menettivät täysin halunsa syödä enemmän proteiinia.
tutkijat havaitsivat, että kärpästen aminohappopitoisuudet olivat edelleen alhaiset, mikä viittaa siihen, että bakteerit eivät vain korvanneet kärpästen ruokavaliosta puuttuvia ravintoaineita tuottamalla aminohapot itse. Sen sijaan mikrobit toimivat pieninä aineenvaihduntatehtaina muuttaen saamansa ravinnon uusiksi kemikaaleiksi: aineenvaihduntatuotteiksi, joiden tutkijat uskovat kertovan isäntäeläimelle, että se voisi jatkaa ilman aminohappoja. Tämän mikrobitempun seurauksena kärpäset pystyivät jatkamaan esimerkiksi lisääntymistä—vaikka aminohappopuutos yleensä haittaa solujen kasvua ja uusiutumista ja sitä kautta lisääntymistä, Ribeiro selittää.
Kärpästen ruokahaluun vaikutti erityisen tehokkaasti kaksi erilaista bakteeria: Asetobakteeri ja Lactobacillus. Molempien lisääminen riitti tukahduttamaan Kärppien proteiinihimon ja lisäämään sokerinhimoa. Nämä kaksi bakteeria myös palauttivat kärpästen lisääntymiskyvyn, mikä osoittaa niiden suorittavan normaaleja toimintoja, jotka tyypillisesti rajoittuvat, kun on ravitsemuksellinen puute. ”On hyvin kiehtovaa, miten aivot käsittelevät tätä ravintotietojen vaihtokauppaa, ja tutkimuksemme osoittaa, että mikrobiomilla on keskeinen rooli siinä, että se kertoo eläimelle, mitä pitää tehdä”, Ribeiro sanoo.
seuraavaksi ryhmä poisti kärpäsiltä entsyymin, jota tarvittiin käsittelemään tyrosiinin aminohappoa, minkä vuoksi kärpäsille oli välttämätöntä saada tyrosiinia ravintonsa kautta, aivan kuten muillekin välttämättömille aminohapoille. Yllättäen he huomasivat, että Asetobacter ja Lactobacillus eivät kyenneet tukahduttamaan tyrosiinin himoa muunnelluissa kärpäsissä. ”Tämä osoittaa, että suoliston mikrobiomi on kehittynyt titraamaan vain normaalin välttämättömän aminohapposaannin”, Ribeiro selittää.
tutkimus tuo uuden näkökulman mikrobien ja niiden isäntien koevoluutioon. ”Havainnot osoittavat, että on olemassa ainutlaatuinen reitti, joka on kiertänyt eläinten ja niiden suolistossa olevien bakteerien välillä, ja siellä on alhaalta ylöspäin suuntautuvaa viestintää ruokavaliosta”, sanoo Jane Foster, joka on neurotieteilijä McMasterin yliopistossa Ontariossa eikä liity tutkimukseen.
vaikka tutkimus ei kerro tarkkaa viestintämekanismia, Ribeiro arvelee sen voivan saada erilaisia muotoja. Tutkimuksen vahva näyttö osoittaa, että mikrobiaalisesti johdetut aineenvaihduntatuotteet kuljettavat tietoa suolistosta aivoihin ja kertovat isännälle, tarvitseeko se tietynlaista ruokaa. ”Yksi suurista evoluution arvoituksista on se, miksi menetimme kyvyn tuottaa välttämättömiä aminohappoja”, hän sanoo. ”Ehkä nämä aineenvaihduntatuotteet antoivat eläimille enemmän liikkumavaraa olla riippumattomia näistä ravintoaineista ja toimia joskus ilman niitä.”
mikrobeilla voi olla omat evolutiiviset syynsä kommunikoida aivojen kanssa, hän lisää. Ensinnäkin ne syövät kaikkea, mitä isäntäeläin syö. Toisekseen ne tarvitsevat isäntäeläimiä ollakseen sosiaalisia, jotta vieraat voivat levittäytyä populaation läpi. Tiedot rajoittuvat toistaiseksi eläinmalleihin, mutta Ribeiro uskoo, että suoliston ja aivojen välinen viestintä voi tarjota hedelmällisen maaperän hoitojen kehittämiselle ihmisille tulevaisuudessa. ”Se on mielenkiintoinen terapeuttinen ikkuna, jota voitaisiin käyttää parantamaan ruokavalioon liittyviä käyttäytymismalleja jonain päivänä”, hän sanoo.
