Фастфуд запустил новую эволюцию и меняет нас изнутри: как кишечные бактерии учатся переваривать искусственную пищу

Учёные выяснили, что бактерии адаптируются к современному питанию с рекордной скоростью — буквально за десятилетия. Как микроскопические организмы успевают эволюционировать вслед за индустриальной кухней? Об этом сообщает Nature.

Быстрая эволюция под влиянием диеты

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) показали: кишечные бактерии человека способны меняться под действием изменений в рационе — и делают это гораздо быстрее, чем считалось ранее. Всего за несколько десятков лет часть микробов приобрела новые гены, помогающие им перерабатывать крахмалы из ультрапереработанных продуктов.

Речь идёт о промышленных крахмалах, которые широко применяются в пищевой индустрии с середины XX века — в соусах, снеках, сладостях и полуфабрикатах. По словам авторов исследования, столь быстрые генетические адаптации свидетельствуют о мощном действии естественного отбора, происходящего прямо в человеческом организме. Сходные механизмы уже отмечались при изучении кишечных бактерий и маркеров заболеваний, где микроорганизмы адаптировались к среде за минуты, а не за века.

Генетические "свипы" и горизонтальный перенос

Учёные проанализировали геномы почти 30 видов кишечных бактерий, используя данные участников из разных стран. В ходе работы они обнаружили участки ДНК, которые за короткое время стали доминирующими внутри видов. Такие области получили название "генетические свипы" - признаки активного отбора и распространения новых полезных мутаций.

Ключевым механизмом изменений оказался горизонтальный перенос генов - способ, при котором бактерии обмениваются фрагментами ДНК между собой, а не только передают их потомству. Этот процесс известен как причина распространения устойчивости к антибиотикам, однако впервые доказано, что он также ускоряет адаптацию микробов к изменениям питания.

"Эти находки показывают, насколько гибкой может быть микробная экосистема кишечника — она буквально переписывает себя, чтобы соответствовать нашему образу жизни", — отмечают авторы исследования.

Разные пути для разных обществ

Учёные сравнили данные жителей индустриальных и традиционных регионов. Оказалось, что эволюция микробов идёт в разных направлениях. У населения развитых стран чаще встречаются бактерии, несущие гены, позволяющие перерабатывать промышленные крахмалы, тогда как у жителей сельских и неиндустриальных районов подобные гены почти отсутствуют.

Одним из ключевых примеров стал ген, отвечающий за расщепление мальтодекстрина - добавки, получаемой из кукурузного крахмала и широко используемой в переработанных продуктах. У бактерий людей из индустриальных стран этот ген встречается повсеместно, что говорит о сильном давлении отбора.

Что это значит для человека

Эти результаты демонстрируют, что эволюция происходит не только с нами, но и внутри нас. Микробиом — сообщество триллионов микроорганизмов, живущих в кишечнике, — способен реагировать на изменения в рационе почти мгновенно по меркам биологии. Подобная взаимосвязь прослеживается и в исследовании эволюции человека в XXI веке, где генетические изменения происходят в ответ на современные условия жизни.

Учёные считают, что это открытие может объяснить рост различий в микробиоме между людьми из разных регионов и поможет точнее подбирать диеты и пробиотики в будущем.

"Наши микробы не просто пассивные спутники, они эволюционируют вместе с нашей культурой и питанием", — подчёркивают исследователи из UCLA.

Новый взгляд на микробную эволюцию

Работа американских биологов открывает путь к более глубокому пониманию того, как питание формирует не только здоровье человека, но и генетический ландшафт его симбионтов. Изучение подобных процессов поможет предсказать, как изменится микробиом будущего, если человечество продолжит придерживаться индустриальной диеты.