うんちは科学的な奇跡にほかなりません。 研究者が恐竜の食生活を理解し、古代の病気の広がりを追跡し、寄生虫感染を認識するのに役立ちます。 新鮮な人間の糞は、私たちの内臓とその中の何十億もの微細な生き物への直接の窓を提供し、私たちの食べ物を消化し、病気から私たちを守り、気分にさえ影響を与えます。
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これは、腸内微生物叢研究の創始者の一人であるロブ・ナイトが2012年にアメリカン・ガット・プロジェクトを開始するきっかけとなりました。ナイトはクラウドファンディング・プラットフォームFundRazrを使用して、9, 000人以上のボランティアを最初に寄付し、メールで彼らのうんち。 研究者チームは、これらのサンプルから細菌DNAを調査し、私たちの内臓を呼ぶ40兆個程度の細菌の最初の人口調査を作成しました。
彼が学んだことは明らかになった。 しかし、どれほど有益で、明るく、実にクールなうんちがあったとしても、まだ足りないものがありました。これらの何兆もの細菌はどこから来たのでしょうか？ ほとんどの場合、1日に3回程度、自発的に口に入れていることがわかります。 「環境から継続的に微生物を投入します。食物自体で食べる微生物です」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校の微生物叢イノベーションセンターを指揮するナイトは言います。
アメリカの腸プロジェクトによって引き起こされた謎の1つは、同じ食生活に従うと主張した2人が腸微生物のそのような異なるコミュニティを持つことができる理由でした。 この研究のために、ボランティアは食事を自己報告し、その大半は雑食性の食事に続いており、それぞれが「ベジタリアン」または「ビーガン」であると特定したのは3％未満でした。 しかし、研究者が数値を計算したとき、彼らは腸のコミュニティと一見類似した食事をしているコミュニティとの間に識別可能な相関関係を発見しませんでした。
「食事のカテゴリはまったく役に立たず、微生物叢コミュニティとはまったく相関していませんでした」とナイトは言います。
言い換えれば、糞のバクテリアは、その糞を作っている人々とは異なる食事の話をしていました。 「主にケールを食べるビーガンになることもあれば、主にフライを食べるビーガンになることもあります」とナイトは説明します。 「それらはあなたの微生物叢に全く異なる結果をもたらします。」誰もが古ダイエットに固執していると主張することができますが、データは微生物叢がそれらの真夜中のアイスクリーム違反をすべて覚えていることを示唆しました。
Knightは、American Gut Projectの結果に重要なものが欠けていることに気づきました。私たちが食べる食べ物をより深く掘り下げることです。 そのギャップを埋めることは、入ってくるすべての食物を分析し、それが出てくるもののパターンとどのように相関するかを見ることを意味します。 しかし、うんちを収集することは、ある意味では簡単です-各人が同じように「サンプルを提出する」-人々が食べる多くの食べ物をすべて集計することは、はるかに野心的です。
摂取するたびに、あなたはあなたの内部の風景を変えます。 ミクロビオーム内のバクテリアの大部分は腸内に住んでいるので、私たちが自分自身を養うとき、私たちもそれらを養います。 フライドポテトであろうとケールであろうと、私たちが食べるものの化学は腸の化学的景観を変え、一部の人にとってはより居心地が良く、他の人にとっては温かいものになります。
活気が出ます。 微生物はどこにでもあるので、テーブルの上、空中、カウンターに置いたマフィンの表面の上など、新しい微生物をミックスに追加します。 一部の人々は、丁寧な観光客のようにあなたの体を散歩します。 他の人たちは、地元の人々と付き合い、交流しています。 噛むたびに、微生物叢が変化し、その後、人間の健康が変わる可能性があります。 しかし、研究者はまだその方法を理解していません。
これは、これまで、世界中から食品サンプルを収集して分析するという大規模な努力に着手できるプラットフォームがなかったためです。 American Gut Projectのおかげで、ナイトと彼のチームはゼロからスタートしていません。 当初、研究者はおなじみの食品ピラミッドのすべてのレンガから1, 000個のサンプルを収集することを計画しており、それを公開して、興味のある食品を提出するために公開します。
ナイトと共に、食品微生物叢プロジェクトは、微生物群集と発酵を理解するためのモデルシステムとしてチーズを使用する微生物学者レイチェル・ダットンと、微生物センターの両方で微生物間の生物学的相互作用の化学を研究するピーター・ドーレシュタインによって主導されています。 彼らはこのクラウドソースのイニシアチブを年内に開始することを目指しています。
「カロリー計算やさまざまな食品群については知っていますが、食品中の分子と微生物の全世界はブラックボックスです」と、プロジェクトを指揮するセンターのポスドク研究員であるジュリア・ゴーグリッツは言います。 古い格言が行くように、「私たちは私たちが食べるものです」と彼女は言います。 それでも、顕微鏡レベルに達すると、「私たちは何を消費しているかについてほとんど知りません」。
他の研究者が調査したい「ブラックボックス」は、食品の化学組成です。 Nutrition Factsラベルに記載されているものよりもはるかに多くのことが判明しています。従来の技術では、脂肪、糖、ビタミンのみを測定できますが、「それは食物の総重量のほんの一部です」とDorrestein氏は言います。 私たちは、新しい抗酸化物質、癌と戦う化合物、さらには密集した抗生物質を見落としているかもしれません。
質量分析計（基本的には個々の分子を計量するのに十分な精度のファンシースケール）を使用することにより、Dorresteinはこれまでに達成されなかったレベルで食品の化学組成を推定できます。 食品サンプルが入ってくると、ガウリッツはラボで待機します。 彼女は、例えばグラノーラバーを取り、それからコロニーを形成している微生物からすべての遺伝物質を抽出し、そしてDNAシーケンシングを使用して生き物のアイデンティティを見つけます。
次に、グラノーラバーの一口を質量分析計に通して、それが作られているすべての分子を分解します。 最終的に、彼女には非常に詳細なグラノーラバーのレシピが残されます。 これらの分子は、食物微生物が住む風景を構成し、おそらく誰がそこにいて何をするかに影響を与えます。
私はグラウノーツに住んでいる微生物の化学組成と微生物によって作られた化学物質をどのように区別するのか、ガウリッツに尋ねました。 「あなたの考えを少し変えます」と、ガウリッツは言う。 「グラノーラバーに本質的に含まれるものは微生物代謝産物でもあります。」別の言い方をすれば、グラノーラバーは微生物です。
私たちが食べるものはすべて、それが栽培された土壌、それが処理された工場、そしてあなたがそれを食べる直前に触れたものに含まれる化学物質と微生物の累積産物です。 なぜそれが重要なのですか？ 最終的に、チームは、食物中の微生物のパターンを分かりやすくすることで、健康を改善し、病気を防ぐために食事を改善するのに役立つことを望んでいます。
ナイトは、必須栄養素の発見と歴史的な類似点を描きます。 前世紀に、研究者たちは、工業的に加工された食品が栄養が枯渇していることを発見しました。 ビタミンとミネラルを人為的に戻すことにより、くる病や脚気などの欠乏症は、西側諸国からほとんど排除されました。 同様に、微生物叢の健康への影響を理解することで、失われた微生物を食事に戻すことができます。
「私たちの現代のライフスタイルは、健康を維持するために必要な生きている微生物を大量に取り除いている可能性が高いです」とナイトは言います。 「それを理解することは、ビタミンCが必要であると理解し、誰もが十分に摂取できるようにすることと同じくらい重要です。」
チームは、パンやチーズなどの主食を含む1, 000種類の食品を最初の調査用にすでに選択しています。 「生の食材、あらゆる種類の果物や野菜、肉、スナック、離乳食を含めたい」とガウリッツは言う。 しかし、彼らはまた、有機農法と従来の農法で生産された食品の微生物群集を比較し、コーヒー、チョコレート、ソーセージなどの微生物発酵に依存する製品を詳しく調べたいと考えています。
このプロジェクトは、以前の微生物叢研究によって提起された医学的謎のいくつかを解決することもできます。 たとえば、American Gut Projectのテストの一部では、微量の抗生物質について各糞便サンプルをふるいにかけました。 奇妙なことに、サンプルに検出可能な抗生物質が含まれていた人のうち、ほぼ半数が過去1年間に抗生物質を服用していないと報告していました。
ドレシュタインは、これらが私たちが食べる食物、添加物または家畜飼料から残ったものから吸収する中古の抗生物質であると信じています。 それらが存在すると抗生物質耐性菌がspread延する可能性があるため、これは心配です。 各サンプルの化学的性質をばらばらにすることで、チームは自分が正しいかどうかを把握し、これらの残りの薬が私たちの内臓に何をしているのかを理解し始めることができます。
American Gut ProjectなどのイニシアチブとEd YongのI Contain Multitudesのような本のおかげで、微生物叢の力に対する感謝が高まっています。 構築された環境の微生物叢と、空中や無生物に住む私たちのミクロのルームメイトが私たちとどのように相互作用するかを専門とする急成長分野さえあります。 この点で人間はユニークではありません。 サンゴ礁からミツバチまでの生き物の微生物叢の研究は、生物の健康はそれを家と呼ぶ微生物と密接に結びついていることを示しています。
その結果、微生物は評判を変え始めています。 彼らはもはや、嫌悪文化の中で単に脅威を与えるだけではありません。 過去10年以内に、「栄養士は腸の健康と人間の健康が私たちの大腸と小腸に健康な微生物を持っていることの重要性を認識しました」と、食品マイクロバイオームプロジェクトに関与していないエモリー大学のシニア栄養科学者であるヘレナ・パションは言います。
パションは、今日、ナイトが言及しているこれらの歴史的な欠乏症は、肥満、糖尿病、心臓病のような21世紀の苦痛を超えていると指摘しています。 「「グロビシティ」という用語があります」とパションは言います。 「微生物がこれと何か関係がある可能性は完全に未解明であり、微生物が非常に関連している可能性があります。」
ナイトは同意する。 「1世紀前の慢性疾患と同じように、食物を介してそれらを排除する方法を考え出すことは驚くべきことです」と彼は言います。 そのためには、「何千人もの人々の協力が必要です。」
