В исследовании, опубликованном в журнале Cell, группа ученых изучила влияние микробного состава продуктов питания на микробиом человека и подсчитала, что наша привычная еда содержит почти 11 тысяч бактерий и грибов, при этом значительная часть из них принадлежит к неизвестным видам.
Знания о микроорганизмах играют очень важную роль в науке о питании. На протяжении всей своей истории человечество сталкивалось с опасностями, связанными с пищевыми отравлениями и порчей продуктов питания, а технологии сохранения (например, варка, соление, ферментация) совершенствовались, пока не достигли современных стандартов качества и безопасности, рассказывает medvestnik.by.
Но даже в отсутствие потенциальных патогенов уровень биоразнообразия в пище неоднороден и варьирует от единичных микробных ассоциаций (например, продукты, ферментированные промышленно отобранными стартовыми культурами) до сложных микробных сообществ. И немалая часть этого микробного разнообразия остается неизученной.
Традиционно микробы в пищевых продуктах изучаются путем культивирования их в лаборатории, но этот процесс медленный, трудоемкий, да и не все микроорганизмы можно культивировать. Чтобы более полно и эффективно охарактеризовать пищевую микробиоту, исследователи из Трентского университета (Италия) прибегли к метагеномике — молекулярному инструменту, который позволяет одновременно секвенировать весь генетический материал в каждом образце.
Метагеномика часто используется для характеристики микробиома человека или анализа образцов окружающей среды, но ранее она не применялась для масштабного исследования продуктов питания.
В общей сложности команда проанализировала 2 533 метагенома пищевых продуктов из 50 стран на пяти континентах (большинство образцов из Европы, Северной Америки и Азии), включая 1 950 новых секвенированных метагеномов.
65 % составляли молочные продукты, 17 % — ферментированные напитки и 5 % — ферментированное мясо. Также присутствовали образцы свежего мяса, рыбы, фруктов, овощей и даже такие менее распространенные категории, как ферментированные злаки.
Значительная часть геномов, собранных с помощью метагеномики, была получена из молочных продуктов. Однако немолочные образцы также внесли значительный вклад в геномное разнообразие, причем такие виды, как Lactiplantibacillus plantarum и Bacillus subtilis, преобладали в ферментированных продуктах.
Метагеномы включали генетический материал 10 899 микроорганизмов, которые подразделялись на 1 036 прокариотических (бактерии) и 108 эукариотических (грибы) видов, 320 из которых так и не удалось охарактеризовать при сравнении с более чем миллионом известных геномов. Они встречались в различных категориях продуктов.
Схожие продукты питания, как правило, содержали схожие типы микроорганизмов — например, микробные сообщества в различных ферментированных напитках были больше похожи друг на друга, чем на микробы в ферментированном мясе, — но в категории молочных продуктов наблюдалось больше различий.
Лидерами по содержанию незнакомых бактерий и/или грибов стали пальмовое масло, сырный рассол и мексиканский напиток пульке из забродившего сока агавы.
Хотя исследователи не выявили в образцах продуктов питания значимого количества явно патогенных бактерий, они обнаружили некоторые микробы, которые могут быть менее желательными из-за их влияния на вкус и/или сохранность продуктов.
Виды микроорганизмов, связанные с пищей, составляют около 3 % микробиоты кишечника взрослых людей.
Микробный состав пищи — важный фактор влияния на здоровье человека, поскольку некоторые из микроорганизмов, поступающие вместе с едой, могут получать «постоянную прописку» в человеческом организме. Чтобы изучить совпадения между микробами из пищи и микробиотой человека, команда сравнила свою новую базу данных с 19 833 ранее секвенированными метагеномами человека. Им удалось определить, что виды микроорганизмов, связанные с пищей, составляют около 3 % микробиоты кишечника взрослых людей и более 50 % микробиоты кишечника младенца.
В исследовании был проведен анализ на уровне штаммов для выявления потенциальных моделей передачи между пищевой и кишечной микробиотой, при этом такие виды, как Lactobacillus paracasei и Streptococcus gallolyticus, продемонстрировали совпадение штаммов. Среди грибковых таксонов Saccharomyces cerevisiae оказался самым многочисленным эукариотом в пищевых метагеномах, что еще раз подчеркивает сложность и разнообразие пищевой микробиоты, а также то, что случаи колонизации кишечника «съеденными» микроорганизмами весьма распространены: исторически человеческие популяции получали микробов из пищи, а затем эти микроорганизмы адаптировались и стали частью организма человека.