Чревните бактерии еволюират, за да усвояват нишестета в ултрапреработените храни

Чревните бактерии еволюират бързо в отговор на различни диети, сочи проучване на биолози от Калифорнийския университет в Лос Анджелис (UCLA), публикувано в списанието Nature. Учените откриват, че генни варианти (промени в ДНК последователностите), които помагат на микробите да усвояват нишестета, съдържащи се в ултрапреработени храни, изменят генома на някои видове чревни бактерии в индустриализираните части на света.

Хоризонтален генен трансфер

Учените сканират геномите на почти три дузини вида чревни бактерии, използвайки данни от цял свят, и идентифицират процес, наречен хоризонтален генен трансфер, при който бактериите прехвърлят ДНК от един щам в друг, като механизъм за бърза еволюция. Хоризонталният генен трансфер е идентифициран в миналото като механизъм, който позволява на бактериите да развиват устойчивост към действието на антибиотиците, но разпространението на този естествен процес сред чревните микроби е сравнително неизвестно.

За да запълнят пропуските, екипът, ръководен от Нандита Гаруд, професор по екология и еволюционна биология в UCLA, разработва инструмент, който идентифицира специфични модели в ДНК на 30 вида чревни бактерии, където гените са достигнали висока честота. Инструментът търси малки области на хомогенност на фона на огромно разнообразие, разделящо различните щамове от един и същи вид.

„Различните щамове на E. Coli, например, са се разграничили един от друг толкова, колкото хората са се разграничили от шимпанзетата, но ние ги приемаме за един и същи вид бактерия. Въпреки това разнообразие, все още има споделени фрагменти от ДНК, присъстващи в много гостоприемници – скрита нишка, свързваща нашите микробиоми.“, коментира Гаруд.

Адаптиране на бактериите

По време на проучването учените селектират различни гени в отделните популации, като един от тях по-специално е разпространен само сред хора от силно развити в индустриално отношение държави. Този ген е свързан със способността за смилане на малтодекстрин – бързоусвоим въглехидрат, който се произвежда от царевично нишесте и се използва в преработени храни от 60-те години на миналия век.

„Видяхме сигналите, които подпомагат адаптацията, но все още не можем да кажем със сигурност дали се отнасят само за малтодекстрин или за по-широк клас модифицирани нишестета. Възможно е да има междинни етапи, докато бактериите се адаптират към различните източници на нишесте.“, споделя Ричард Волф, докторант в UCLA. "Има огромна разлика между маниоката и плодовете на хлебното дърво и лютите чипсове."

Как се осъществява прехвърлянето между отделните хора

Бактериите могат да усвояват ДНК от околната среда по много различни начини – трансформация (директно поглъщане на ДНК от околната среда), трансдукция (трансфер на ДНК от вирус) и конюгация (трансфер на генетичен материал между две бактериални клетки чрез директен контакт). Хората обаче имат само няколко щама от един и същи вид чревни бактерии и тези щамове обикновено се запазват в продължение на много години. Това повдига въпроса: Как ДНК фрагментите се споделят между отделните хора?

„Всеки човек може да има няколко различни щама на E. Coli.“, казва Гаруд. „Ако фрагменти от ДНК се предават хоризонтално през различни щамове в различни гостоприемници и тези щамове се задържат продължително време в съответните гостоприемници, къде се рекомбинират? Как се прехвърлят между отделните хора, за да се разпространят в цяла популация?“

Макар че ще са необходими допълнителни изследвания, за да се отговори на този въпрос, откритието, че чревните бактерии еволюират бързо в отговор на различни диети, предполага, че осъзнатото хранене може да играе роля в насърчаването на доброто здраве.