Ние ли сме това, което ядем Трансферът на гени от морската среда към микрофлората
Mirjam Czjzek *, Gaëlle Correc и Gurvan Michel
CNRS-UPMC UMR 7139, Морски растения и биомолекули, място Georges Teissier, 29682 Roscoff, Франция
„Всяка научна публикация е само за задаване на 10, 20 въпроса. Всяко научно откритие е очарователно, защото отваря вселена от въпроси. Ако въпросите ви притесняват, не бъдете учен. "
Борис Кирулник
„Представете си пред екзотично, апетитно ястие, което поради странния си характер не може да се яде по класическия начин. Тогава си представете човек от страната, където традиционно се сервира това ястие, който ви подава хитро проектирани прибори, които позволяват ястието да се яде, без да променя вкуса му “[1]. Без да го търсим, се натъкнахме на такъв „обмен на прибори“ между морски бактерии и бактерии, обитаващи човешките черва. Първо, открихме нова ензимна активност [2], специфична за разграждането на полимер от захари, присъстващи в червените водорасли от рода Порфира. След това обширни геномни анализи разкриха обмен на генетичен материал - хоризонтален трансфер на гени - от морски бактерии към чревни бактерии, което позволява на последните да разграждат хранителните влакна от ядливи водорасли, които иначе не биха могли да бъдат усвоени [15] ( →).
(→) Вижте статията на Simone Gilgenkrantz, страница 808 от този брой
Чревната микрофлора на човека: конкуренцията е тежка
Днес е добре известно, че нашите черва са домакини на гъста и сложна общност от микроорганизми, които съставляват чревната микрофлора [3]. Тази микрофлора се състои от стотици милиони бактериални клетки, повечето от които са дългосрочни жители; но бактериите, свързани с погълнатата храна, са преходни членове на тази екосистема. Всички се състезават за ограничени ресурси, основно осигурени от нашата храна.
Човешкият геном има малко гени, кодиращи ензими, способни да разграждат растителните полизахариди, т.е. диетичните фибри, открити във всички плодове и зеленчуци. Следователно тези хранителни вещества преминават в дисталната част на чревния ни тракт, където стотици микробни видове чакат и се „бият яростно“ за своята енергия. Всъщност, за разлика от хората, повечето от тях са шампиони във всички категории на разграждането на тези диетични фибри [4]! Следователно те ни помагат да смиламе тези фибри, освобождавайки захари с правилния размер, които да бъдат усвоени, което ни дава допълнителен източник на енергия. По този начин бактериите на чревната микрофлора играят много важна, но все още слабо разбрана роля за нашето здраве.
Конкуренцията в рамките на чревната микрофлора е жестока за достъп до хранителни вещества. Следователно една от възможните стратегии за чревния микроорганизъм е да придобие по-голяма ефективност от конкурентните видове при използването на определени полизахариди. Хоризонталният трансфер на гени [5] е един от механизмите, които позволяват на бактериите да обогатяват своите колекции „прибори“. Ако новият инструмент дава на бактериите явно предимство пред останалите членове на общността, ако например той е единственият, способен да разгради дадено влакно, следователно той ще заеме по-важно място в своята екосистема.
Досегашни изследвания върху чревната микрофлора на гръбначните животни разкриха няколко факта. Чревната микрофлора обикновено се доминира от фирмикути и бактероидети, което силно я разграничава от бактериалните съобщества в околната среда [ 6 ]. Съставът на тази микрофлора варира в зависимост от основните категории диети (месоядни, тревопасни и всеядни диети). В случая на тревопасни и всеядни животни, бактериите на флората са особено полезни в ензимите, участващи в храносмилането на полизахариди от сухоземни растения [ 6 ]. И накрая, обменът на генетичен материал е доста чест между чревните бактерии [ 7 ]. За разлика от тях, механизмите, чрез които диетата влияе върху чревната микрофлора, остават неясни. И така, може ли екзотичната диета да повлияе конкретно на човешката микрофлора и как? Както открихме, подобна диета е оказала влияние върху еволюцията на чревните бактерии, но не всички човешки популации са равни по отношение на екзотичните кухни.