Mikroorganizmy zamieszkujące organizm dorosłego człowieka łącznie ważą około 2 kg. Większość znajduje się w jelicie grubym. Bakterie jelitowe, tworzące mikroflorę jelitową współpracują z naszym organizmem.
Mikroflora jelitowa chroni przed chorobami
Wytwarzają niektóre witaminy, wchłaniają jony magnezu czy wapnia, a dzięki rozkładowi błonnika pozwalają efektywniej przyswajać energię z pokarmów roślinnych.
Wiemy też, że bakterie jelitowe uczestniczą w wytwarzaniu tzw. krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które odżywiają komórki nabłonka jelit. Inny produkt mikroflory jelitowej to kwas masłowy, który pobudza dojrzewanie komórek jelit i pomaga wzmacniać błonę śluzową.
Mikroflora jelitowa ma też korzystny wpływ na układ odpornościowy. Niestety, naszym bakteriom szkodzi m.in. powszechność antybiotyków i mocno przetworzona, mało urozmaicona dieta. Wpływ zmian cywilizacyjnych na mikroflorę jelitową badają m.in. uczeni z Harvard Medical School i Joslin Diabetes Center. Wykorzystują przy tym fakt, że część bakterii jelitowych wydalamy wraz z kałem.
Uprzemysłowienie źle wpływa na bakterie jelitowe
Zespół kierowany przez Aleksandra Kostica badał wcześniej m.in. różnice między współcześnie żyjącymi dziećmi z Finlandii i Rosji. Uczeni wykazali, że dzieci z regionów silnie uprzemysłowionych mają odmienną mikroflorę jelitową niż dzieci z regionów nieuprzemysłowionych.
– Udało się nam zidentyfikować szereg konkretnych mikrobów i ich produktów, które, jak sądzimy, negatywnie wpływają na działanie układu odpornościowego na wczesnym etapie życia. Konsekwencją tego jest większe ryzyko cukrzycy typu I, a także innych chorób autoimmunologicznych czy o podłożu alergicznym – wyjaśnia Kostic.
Skoro uprzemysłowienie pozbawiło nasz przewód pokarmowy cennych bakterii, to co właściwie straciliśmy? Niestety, niewiele wiemy o florze bakteryjnej sprzed kilkuset lat. Próbki pobierane od współczesnych plemion łowców-zbieraczy też nie są do końca miarodajne.
Bakterie jelitowe sprzed 1000 lat porównano ze współczesnymi
Odpowiedź przyniosły najnowsze odkrycia zespołu Kostica. Okazuje się, że niekorzystne zmiany w mikroflorze jelitowej pojawiły się wskutek przeskoku cywilizacyjnego na przełomie XIX i XX wieku, a konkretnie od rewolucji przemysłowej.
Naukowcy przekonali się o tym, badając skamieniałe próbki odchodów sprzed 1000 lat. Odkryto je w niezwykle suchych jaskiniach w północnym Meksyku i amerykańskim stanie Utah. Według Kostica, który jest jednym z głównych autorów opublikowanego na łamach „Nature” badania, jest ono najbardziej pogłębioną w historii analizą genetyczną flory bakteryjnej układu pokarmowego dawno żyjących ludzi.
Wyniki badań genetycznych dawnych bakterii zestawiono z blisko 800 współczesnymi próbkami. Połowę z nich zebrano od osób z krajów uprzemysłowionych. Resztę od ludzi żywiących się tym, co wyhodowała ich własna wspólnota.
Różnice były bardzo duże. Np. bakterię Treponema succinifaciens wykryto w każdej z próbek sprzed 1000 lat, ale we współczesnych z regionów uprzemysłowionych już nie. Dziesięć wieków temu jelitowa flora bakteryjna była zbliżona do tej u osób współczesnych, żyjących w regionach nieuprzemysłowionych i żywiących się jedzeniem nieprzetworzonym. Nie była jednak identyczna.
Naukowcy odkryli nieznane wcześniej odmiany bakterii jelitowych
Aż 40 proc. bakterii jelitowych sprzed 1000 lat nie było znanych nauce. Badacze sądzą, że bakterie te zniknęły z naszych jelit wraz ze zmianą sposobu odżywiania się.
– W dawnych społecznościach jedzono bardzo zróżnicowane pokarmy, co przekładało się na różnorodność flory jelitowej. Im bliżej rewolucji przemysłowej, tym mniej w diecie było substancji odżywczych i tym uboższa była mikroflora jelitowa – wyjaśniają autorzy badania.
Co również charakterystyczne, bakterie żyjące w przewodach pokarmowych ludzi 1000 lat temu miały dużo enzymu zwanego transpozazą. Odpowiada on za przemieszczanie się w obrębie genomu ruchomych fragmentów sekwencji DNA, tzw. transpozonów.
Dawne bakterie miały inne geny i białka
– Sądzimy, że to mógł być element strategii ewolucyjnej mikrobów w naszych jelitach, który pozwalał im dopasowywać się do często zmieniającego się środowiska. Obecnie jemy te same rzeczy i żyjemy w ten sam sposób okrągły rok. A tu widzimy zdolność do „zbierania i kolekcjonowania” genów, które mogłyby się przydać do adaptacji w nowym środowisku – wyjaśniają autorzy analizy na łamach „Nature”.
W próbkach sprzed 1000 lat zdecydowanie mniej było bakterii z genami typowymi dla oporności na antybiotyki, które często występują u współczesnych bakterii. Co więcej, w bakteriach znalezionych w odchodach sprzed 1000 lat było także mniej genów odpowiedzialnych za produkcję białek osłabiających ochronny śluz jelit. A ten proces prowadzi nieraz do stanów zapalnych poprzedzających choroby jelit.
Zespół Kostica przyszłości chce badać też inne mikroorganizmy obecne w naszej florze bakteryjnej. Naukowcy liczą, że i tu odnajdą nieznane gatunki i odkryją ich funkcje metaboliczne. Biorą też pod uwagę możliwość przywrócenia do życia dawnych mikroorganizmów przez wszczepianie ich DNA do genomu najbliższych współcześnie żyjących krewnych.
Źródła: Nature, Harvard Medical School.