Mint ismeretes, az emberek agya a testméretükhöz viszonyítva sokkal nagyobb a többi állaténál. Egy új tanulmány szerint a bélben élő mikrobák közössége, az úgynevezett bélmikrobiom segíthette az emberek agyának evolúcióját.
"A mikrobiom-kutatás elkezdte megmutatni, hogy a bél és az agy pontosan hogyan kommunikál egymással a viselkedés és az általános jólét befolyásolása érdekében" - mondta a tanulmány társszerzője, Katherine Amato, a chicagói Northwestern Egyetem biológiai antropológia docense.
"Ez a tanulmány azonban még tovább megy, és megmutatja, hogy ami a bélben történik, az valójában az az alap, amely lehetővé tette, hogy az agyunk az evolúciós idők során fejlődjön" - mondta a Live Science-nek. A tanulmány megállapította, hogy az emberi bélmikrobák hatékonyabban alakították át a táplálékot az agy számára szükséges energiává.
Mint azt Yuval Noah Harari, a "SAPIENS Az emberiség rövid története" című művében írja, a "Homo sapiens agya a testsúly 2-3 százalékát teszi ki, a test nyugalmi helyzetében azonban az energiafogyasztás 25 százalékáért felelős. Összehasonlításképpen, az emberszabású majmoknál ugyanez az arány csupán 8 százalék."
A tanulmányt azonban egereken végezték, és több ugrást igényel annak extrapolálása, hogy mi történt évmilliókkal ezelőtt, amikor az agyunk fejlődött, ismerte el Amato. Az évek során tanulmányok sokasága bizonyította, hogy a bélmikrobiom hogyan befolyásolja az emberi egészséget és betegségeket, beleértve az anyagcserénket is. A bélmikrobák kulcsszerepet játszanak az általunk elfogyasztott táplálék lebontásában, és ezáltal az abból származó energia felszabadításában. A bélmikrobiom összetételének változásait - vagyis a különböző mikrobák arányát - az elhízás és a kapcsolódó állapotok kialakulásával is összefüggésbe hozták.
Laboratóriumi kísérletek során a tudósok egereket oltottak be olyan bélmikrobákkal, amelyeket vagy nagyobb agyú főemlősök - nevezetesen emberek (Homo sapiens) és mókusmajmok (Saimiri boliviensis) -, vagy makákók (Macaca mulatta), azaz kisebb agyú főemlősök székletmintáiból vettek. A kutatók ezután megmérték, hogyan változott a rágcsálók fiziológiája az idő múlásával az új bélmikrobák hatására.
Összességében a kutatók azt találták, hogy azok az egerek, amelyeknek bélmikrobái az emberektől és a mókusmajmoktól származtak, több táplálékot ettek, de lassabban nőttek és kevesebb testzsírt szedtek fel, mint azok az egerek, amelyeknek mikrobái a makákó mikrobákból származtak. Az egerek első csoportja több glükózt is termelt - azt a cukrot, amely az agy fő energiaforrásaként szolgál.
Mivel a nagyobb agyaknak több glükózra van szükségük, ez a felfedezés arra utal, hogy a bélmikrobák valahogy arra késztethetik gazdatestüket, hogy több táplálékot egyenek, majd a plusz energiát az agy felé irányítsák - számoltak be a kutatók a Microbial Genomics című folyóiratban december 2-án megjelent tanulmányukban.
Az a felismerés, hogy a bennünk élő mikrobák száma meghaladja a testünk saját sejtjeinek számát, felforgatta az önmagunkról alkotott képünket. A bélmikrobiom, ahogyan ismeretes, körülbelül 2 kilogrammot nyom - többet, mint az emberi agy -, de annál nagyobb befolyással lehet a testünkre. A bélben több ezer mikrobafaj (nemcsak baktériumok, hanem vírusok, gombák és archaea) él, és mivel ezek a mikrobák akár 20 millió gént is tartalmazhatnak, olyan genomikai erejűek, amelyekkel a mi 20 000 génünk nem tudja felvenni a versenyt. A bélbaktériumok képesek tápanyagokat és más molekulákat előállítani és felhasználni olyan módon, ahogyan az emberi szervezet nem.
A kutatók szerint azonban további adatokra van szükség ahhoz, hogy pontosan megértsük, hogyan befolyásolhatják a bélmikrobák az agy méretét.
Ugyanezen tanulmány külön kísérleteiben az egerektől vett székletmintákból kiderült, hogy a nagy agyú főemlősök bélmikrobái láthatóan nagyobb mennyiségben termelnek bizonyos molekulákat, például rövid szénláncú zsírsavakat, mint a makákókéi. Lehetséges, hogy az ilyen molekulák valamilyen módon részt vesznek ebben a bél-agy keresztkapcsolatban. Korábbi kutatások kimutatták, hogy a rövid szénláncú zsírsavak hatással lehetnek az agyműködésre.
Az új eredmények csak a "kirakós játék egy darabkája" - mondta Amato -, és még sok nyitott kérdés maradt. Először is, a mikrobák nem az egyetlen dolog, ami hatással lehet a gazdaszervezet biológiájára, mondta.
A gazdaszervezet bizonyos génjeinek aktivitásában bekövetkező változások, valamint a táplálkozás befolyásolhatja az anyagcserét és az agyat - tette hozzá. Ezek a tényezők mind összefüggnek egymással és kapcsolódnak a mikrobiomhoz; például a mikrobák befolyásolhatják a gazdaszervezet bizonyos génjeinek aktivitását, míg a gazdaszervezet által fogyasztott táplálék megváltoztathatja a mikrobiom összetételét.
Továbbá nehéz megállapítani, hogy őseink bélmikrobiomja mennyiben különbözött volna a tanulmányban szereplő modern emberek és majmok mikrobiomjától - ismerte el Amato.
A fiziológiánkban és étrendünkben az idők során bekövetkezett változások valószínűleg a mikrobiom egyidejű átalakulásával jártak együtt - jegyezte meg. Amit most látunk, ami az agymérettel való kapcsolatot illeti, az valószínűleg a sokéves evolúció mellékterméke - vetette fel.
"A mikrobiom területén az egyik legérdekesebb felfedezés a bél és az agy közötti kapcsolat" - mondta Taichi Suzuki, az Arizonai Állami Egyetem Egészségen Keresztüli Mikrobiomok Karának docense, aki nem vett részt a kutatásban.
"Ez a tanulmány alátámasztja azt az új hipotézist, hogy a mikrobiom variációja befolyásolhatja az agy méretét az anyagcsere és az energiaelosztás különbségein keresztül, ami potenciálisan szerepet játszhat a nagyobb agyak evolúciójában" - mondta a Live Science-nek küldött e-mailben.
Vannak azonban még megválaszolatlan kérdések.
"Ahogy azt a szerzők is elismerik, a tanulmány egyik korlátja, hogy csak három főemlős donort vontak be, akik különböző agymérettel rendelkeztek" - mondta Suzuki. "Izgalmas lesz látni, hogy ez a minta fennmarad-e további fajok bevonásával, hogy tovább vizsgáljuk ezt az izgalmas hipotézist".
