Мозг — одна из самых метаболически затратных тканей в организме. Он потребляет глюкозы больше, чем почти все остальные органы в теле. И чем крупнее мозг у млекопитающих, тем больше требуется энергии для его роста и полноценной работы. Однако до недавнего времени ученым были неизвестны биологические механизмы, позволившие предкам человека удовлетворить эти энергетические потребности. Новое исследование, проведенное специалистами Северо-Западного университета США, помогло найти ответы на интересующие вопросы. Оказалось, что ключевую роль в развитии мозга играют кишечные микробы.
В рамках эксперимента исследователи имплантировали мышам кишечных микроорганизмов от трех видов приматов, отличающихся друг от друга размерами мозга. Микробов взяли у человека, беличьей обезьяны (большой мозг) и макаки (маленький мозг). Результаты показали, что мыши с микробами от первых двух представителей животных производили и тратили больше энергии, тогда как мыши с бактериями от макак в основном преобразовывали энергию в жировые запасы.
Проведенная научная работа впервые продемонстрировала, что кишечные микроорганизмы могут формировать различия в биологии разных видов, подтверждая гипотезу о влиянии микробиоты на эволюцию через изменения физиологии организма.
Мы знаем, что сообщество микробов, живущих в толстом кишечнике, может вырабатывать соединения, которые влияют на различные аспекты биологии человека — например, вызывают изменения в метаболизме, которые могут привести к резистентности к инсулину и увеличению веса. Изменения в микробиоте кишечника — это неизученный механизм, с помощью которого метаболизм приматов может способствовать различным потребностям мозга в энергии.
В ходе работ ученые фиксировали изменения в физиологии мышей после введения микробов: изменение веса, процент жира, уровень глюкозы, работа печени и т.д. Также анализировались различия в микробных сообществах и продуктах их жизнедеятельности. Ожидалось, что бактерии от разных приматов вызовут биологические различия у мышей, а микробы человека окажут наибольшее воздействие. На практике основные различия оказались между приматами с крупным мозгом (человек и беличья обезьяна) и макаками. Это говорит о том, что эволюция более крупного мозга у этих видов сопровождалась схожими изменениями в микробной экосистеме для обеспечения энергии.
В будущем специалисты планируют исследовать микробы и других приматов с различными размерами мозга. Также они намерены глубже изучить состав веществ, которые производят кишечные бактерии, их влияние на иммунитет и поведение хозяев.
Ранее ученые раскрыли рацион древних людей. Рассказали, чем питались наши далекие предки.
