Νέα έρευνα δείχνει ότι το μικροβίωμα του εντέρου θα μπορούσε να έχει επηρεάσει τη διαθεσιμότητα ενέργειας για την ανάπτυξη ενός μεγαλύτερου εγκεφάλου.
Ο εγκεφαλικός ιστός είναι από τους πιο δαπανηρούς ενεργειακά στο σώμα και ως εκ τούτου τα θηλαστικά με μεγαλύτερο εγκέφαλο χρειάζονται περισσότερη ενέργεια για να υποστηρίξουν την ανάπτυξη και τη συντήρηση του εγκεφάλου. Ποιες ακριβώς βιολογικές αλλαγές επέτρεψαν στους ανθρώπινους προγόνους να καλύψουν τις πολύ υψηλές ανάγκες σε ενέργεια καθώς εξέλιξαν μεγαλύτερους εγκεφάλους παρέμεινε ασαφές. Μια μελέτη του Northwestern University επισημαίνει τον ρόλο των μικροβίων του εντέρου, των μικροσκοπικών ζωντανών οργανισμών στο πεπτικό μας σύστημα, που βοηθούν στη διάσπαση των τροφίμων και στην παραγωγή ενέργειας. Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό «Microbial Genomics».
Σε ένα ελεγχόμενο εργαστηριακό πείραμα οι ερευνητές εμφύτευσαν μικρόβια από δύο είδη πρωτευόντων μεγάλου εγκεφάλου (άνθρωπος και σκίουρος πίθηκος) και ένα είδος πρωτευόντων μικροεγκεφάλου (μακάκος) σε ποντίκια.
Τα ευρήματά τους έδειξαν ότι τα ποντίκια με μικρόβια από είδη πρωτευόντων μεγάλου εγκεφάλου παρήγαγαν και χρησιμοποίησαν περισσότερη ενέργεια, ενώ αυτά με μικρόβια από τα είδη μικροεγκεφάλου αποθήκευσαν περισσότερη ενέργεια ως λίπος. Τα δεδομένα είναι τα πρώτα που δείχνουν μικρόβια του εντέρου από διαφορετικά ζωικά είδη σε παραλλαγές σχήματος στη βιολογία μεταξύ των ζωικών ειδών και υποστηρίζουν την υπόθεση ότι τα μικρόβια του εντέρου μπορεί να επηρεάσουν την εξέλιξη αλλάζοντας τον τρόπο λειτουργίας του σώματος ενός ζώου.
Ποιά είναι η νέα προοπτική για την εξέλιξη του εγκεφάλου
Η μελέτη προσφέρει μια νέα προοπτική για την ανθρώπινη εξέλιξη, ιδιαίτερα την εξέλιξη του μεγάλου εγκεφάλου μας.
Προηγούμενες μελέτες έχουν συγκρίνει την επίδραση των γονιδίων και του περιβάλλοντος σε πρωτεύοντα με μεγαλύτερο και μικρότερο εγκέφαλο. Ωστόσο, υπάρχουν πολύ λίγες μελέτες που συγκρίνουν πώς διαφορετικά πρωτεύοντα χρησιμοποιούν ενέργεια. Ακόμη λιγότερες πληροφορίες είναι διαθέσιμες για το πώς αναπτύσσεται ο μεταβολισμός σε διαφορετικά είδη πρωτευόντων. «Γνωρίζουμε ότι η κοινότητα των μικροβίων που ζουν στο παχύ έντερο μπορεί να παράγει ενώσεις που επηρεάζουν πτυχές της ανθρώπινης βιολογίας – για παράδειγμα, προκαλώντας αλλαγές στον μεταβολισμό, που μπορεί να οδηγήσουν σε αντίσταση στην ινσουλίνη και αύξηση βάρους», δήλωσε η πρώτη συγγραφέας της μελέτης Κάθριν Αμάτο, αναπληρώτρια καθηγήτρια Ανθρωπολογίας στο Πανεπιστήμιο Northwestern. «Η παραλλαγή στη μικροχλωρίδα του εντέρου είναι ένας ανεξερεύνητος μηχανισμός στον οποίο ο μεταβολισμός των πρωτευόντων θα μπορούσε να διευκολύνει διαφορετικές ενεργειακές απαιτήσεις του εγκεφάλου», είπε η Αμάτο.
Αφού εισήγαγαν τα μικρόβια του εντέρου σε ποντίκια χωρίς μικρόβια, οι ερευνητές μέτρησαν αλλαγές στη φυσιολογία των ποντικών με την πάροδο του χρόνου, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης βάρους, του ποσοστού λίπους, της γλυκόζης νηστείας, της ηπατικής λειτουργίας και άλλων χαρακτηριστικών. Μέτρησαν επίσης διαφορές στους τύπους των μικροβίων και στις ενώσεις που παρήγαγαν σε κάθε ομάδα ποντικών.
Τι περίμεναν να ανακαλύψουν οι επιστήμονες
Οι ερευνητές περίμεναν να βρουν ότι τα μικρόβια από διαφορετικά πρωτεύοντα θηλαστικά θα οδηγούσαν σε διαφορές στη βιολογία των ποντικών που εμβολιάστηκαν με αυτά. Περίμεναν επίσης τα ποντίκια με ανθρώπινα μικρόβια να έχουν τη μεγαλύτερη διαφορά στη βιολογία από τα ποντίκια με τα μικρόβια από τα άλλα δύο είδη. «Ενώ είδαμε ότι τα ποντίκια που είχαν εμβολιαστεί από τον άνθρωπο είχαν κάποιες διαφορές, το πιο ισχυρό μοτίβο ήταν η διαφορά μεταξύ πρωτευόντων με μεγάλο εγκέφαλο (σ.σ. άνθρωποι και σκίουροι πίθηκοι) και μικρότερου εγκεφάλου πρωτευόντων (σ.σ. μακάκοι)», είπε η Αμάτο.
Τα ποντίκια που έλαβαν μικρόβια από ανθρώπους και σκίουρους πιθήκους είχαν παρόμοια βιολογία, παρόλο που αυτά τα δύο είδη πρωτευόντων με μεγαλύτερο εγκέφαλο δεν είναι στενοί εξελικτικοί συγγενείς μεταξύ τους. Αυτό υποδηλώνει κάτι διαφορετικό από την κοινή καταγωγή – πιθανότατα το κοινό χαρακτηριστικό του μεγάλου εγκεφάλου οδηγεί τις βιολογικές ομοιότητες που παρατηρούνται στα ποντίκια που εμβολιάστηκαν με τα μικρόβιά τους. «Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι όταν οι άνθρωποι και οι σκίουροι πίθηκοι εξέλιξαν χωριστά μεγαλύτερους εγκεφάλους, οι μικροβιακές τους κοινότητες άλλαξαν με παρόμοιους τρόπους για να βοηθήσουν στην παροχή της απαραίτητης ενέργειας», είπε η Αμάτο.
Σε μελλοντικές μελέτες οι ερευνητές ελπίζουν να εκτελέσουν το πείραμα με μικρόβια από επιπλέον είδη πρωτευόντων που ποικίλλουν σε μέγεθος εγκεφάλου. Θα ήθελαν επίσης να συλλέξουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τους τύπους ενώσεων που παράγουν τα μικρόβια και να συγκεντρώσουν πρόσθετα δεδομένα για τα βιολογικά χαρακτηριστικά των ξενιστών, όπως η ανοσοποιητική λειτουργία και συμπεριφορά.
