Як бактерії розщеплюють їжу людини - Scientific American Network Network
"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Зареєструватися "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">
Протягом останніх тижнів публікація про зміну складу бактерій у піхві викликала великий інтерес, і оскільки зараз було досить багато розмов про мікробіом людини (всі бактерії, що живуть на людському тілі), я думав, що дотримуюся з темою. Цей тижневий пост - про те, як бактерії розщеплюють поживні речовини, які люди їдять, і використовують їх для створення власної їжі.
Стаття (посилання 1 нижче) від PLoS One зосереджена на вуглеводах. Починаючи з деяких біохімічних досліджень: вуглеводи - це молекули, виготовлені виключно з вуглецю, водню та кисню (звідси і назва). Ці три молекули розташовані в кільцевій структурі для простих вуглеводів, таких як глюкоза, і ці кільця складаються у довгі складні розгалужені ланцюги для складних вуглеводів, таких як крохмаль та целюлоза.
Прості вуглеводи, як і глюкоза, показана на малюнку вище, досить легко метаболізуються і можуть використовуватися для активізації АТФ (молекул, які клітина використовує для енергії) або для синтезу білків. Більш складні вуглеводи, такі як крохмаль або целюлоза (показано нижче), вимагають трохи більше зусиль, оскільки перед їх переробкою їх потрібно розщепити на складові прості цукри. Для їх розщеплення бактерії використовують специфічну групу ферментів, що називається CAZymes, що означає "вуглеводно-активні ферменти". Оскільки ферменти дуже спеціалізуються на молекулах, які вони розщеплюють, існують різні CAZymes для різних складних вуглеводів.
Різні бактерії матимуть різні CAZymes, але інтригуюче питання, на яке вирішив відповісти папір PLoS, полягає в тому, як змінюється модель CAZymes в організмі. У вас не тільки один вид бактерій, але багато, кожен з яких по-різному пов’язаний з оточуючими його. Це менше спільноти бактерій всередині вас, а більше схоже на погано організований сафарі-парк, де різні види меляться в безпосередній близькості один від одного, покладаючись на ресурси, доступні в тій частині тіла, де вони мешкають.
Дослідники порівняли здатність перетравлювати вуглеводи 493 геномів бактерій, пов’язаних із п’ятьма різними ділянками на зовнішній і внутрішній стороні людського тіла. Коли вони спробували визначити кількість і розподіл CAZymes за видами, вони дуже швидко зіткнулися з труднощами. Деякі сімейства бактерій, такі як Bacillaceae, мали в середньому кількість 25 ферментів, що розщеплюють цукор, із поважним стандартним відхиленням 3,3 (для непосвячених стандартне відхилення вимірює, наскільки ймовірно, що кожна особина буде близькою до середньої). Бактеріальне сімейство Clostridiaceae, з іншого боку, мало в середньому 56 ферментів, що розщеплюють цукор, але зі стандартним відхиленням 79! Окрім великих міжвидових змін, це також ускладнює прогнозування спорідненості між бактеріями на основі їх перетравлюючих вуглеводів здібностей.