На Земле до сих пор есть несколько народностей охотников-собирателей. Их рацион зависит от сухого или влажного сезона и сильно различается в разное время года. Международная группа ученых выяснила, что у охотников-собирателей хадза, живущих в Танзании, состав кишечного микробиома меняется в течение года, в зависимости от их диеты. В то же время их микробиом отличается от биома людей из индустриальных обществ, живущих в городах. У хадза нашли значительно больше микроорганизмов, помогающих расщеплять растительные волокна, и, наоборот, меньше бактерий, расщепляющих животные белки и углеводы, чем у горожан. Исследование опубликовано в Science.

Кишечный микробиом — сообщество бактерий, вирусов, грибков и простейших, которые обитают, в основном, в толстом кишечнике. Он влияет не только на обмен веществ, но и на центральную нервную систему и иммунитет человека. Кишечный биом появляется у ребенка в течение первых двух лет жизни. У взрослых людей его состав меняется при смене рациона или под воздействием патогенных бактерий. Однако в основном, динамика изменения микробиоты изучалась на примере представителей индустриальных обществ. Авторы нового исследования решили выяснить, как меняется кишечный микробиом у людей, ведущих близкий к первобытному образ жизни.

В качестве наблюдаемых охотников-собирателей микробиологи выбрали людей из племени хадза, живущих на севере Танзании. Хадза постоянно кочуют в более богатые охотничьи угодья, где больше воды или туда, где больше съедобных кореньев или сезонных ягод. У племени нет постоянных поселений, они живут в хижинах, сделанных из прутьев и травы, которые можно соорудить за несколько часов, а при необходимости — быстро покинуть. Рацион хадза меняется в течение года. В сухой сезон (с апреля по октябрь) охота бывает более удачной, поэтому хадза едят больше мяса. В сезон дождей (с ноября по апрель) поспевают ягоды и появляется дикий мед. Богатые грубыми растительными волокнами клубни и листья баобаба доступны весь год.

В своей предыдущей работе микробиологи проанализировали кишечный биом 27 охотников-собирателей из племени хадза. Выяснилось, что, по сравнению с микробиомом городских жителей, в биоме у хадза намного выше разнообразие микроорганизмов, а также бóльше бактерий, по-видимому, позволяющих расщеплять и лучше усваивать растительные волокна.

В новом исследовании ученые анализировали кишечные биомы хадза «в динамике»: они смотрели, как состав биома отличается в сухой и дождливый сезоны. В течение 2013–2014 годов, в разные сезоны, микробиологи собрали 350 образцов фекалий хадза. Затем, с помощью анализа гена 16S РНК, который позволяет определить, какие группы бактерий находятся в смеси, микробиологи определили состав кишечного микробиома и его различия в разное время года. В качестве референтных образцов ученые использовали данные из проекта «Микробиом человека». В данном исследовании микробиологи анализировали кишечные биомы людей из 18 популяций, живущих в 16 странах мира, как в индустриальных, так и аграрных странах.

Оказалось, что состав кишечного микробиома хадза менялся в течение года: часть организмов почти полностью исчезала в сухой или дождливый сезон, а потом размножалась опять. Так, в конце сухого сезона – в начале сезона дождей практически исчезали 70 процентов видов бактерий, относящихся к типу бактероидет (Bacteroidetes), в частности, микроорганизмы из семейства превотелл (Prevotellaceae), которые расщепляют растительные белки и углеводы. Разнообразие популяции другого типа бактерий, фирмикут (Firmicutes), наоборот, было более стабильными в течение года, хотя часть видов исчезала в конце сезона дождей. В целом, отмечают авторы работы, когда разнообразие микробиома у хадза уменьшалось, состав их биома был похож на состав биома людей из индустриальных обществ.

Изменение состава кишечного микробиома хадза в зависимости от сезона. 2013-LD – конец сухого сезона 2013 года; 2014-EW – начало сезона дождей 2014 года; 2014-LW – конец сезона дождей 2014 года; 2014-ED – начало сухого сезона 2014 года; 2014-LD – конец сухого сезона 2014 года. Samuel A. Smits et al. / Science, 2017

Также исследователи отметили, что у городских и сельских жителей кишечный биом тоже различается. И у хадза, и у других народов, живущих в сельской местности, например жителей Малави (Африка) или Венесуэлы, есть бактерии из семейства Spirochaetaceae, а у людей, живущих в городах их нет. С другой стороны, у людей из западных сообществ 21 процент биоты — это организмы из семейства Bacteroidaceae, которые расщепляют животные белки и углеводы, а у хадза их меньше одного процента. Также у людей из индустриальных сообществ в биоте есть бактерии группы Verrucomicrobia, помогающие расщеплять муцины (гликопротеины, вырабатываемые животными).

Интересно, что в кишечном биоме у хадза, несмотря на то, что они живут вдалеке от цивилизации, есть микрорганизмы с устойчивостью к антибиотикам. Хотя по сравнению с американцами таких бактерий у хадза меньше.

Ранее исследователи связали эффективность противораковой терапии с составом кишечного микробиома. Они показали, что некоторые кишечные бактерии могут увеличивать активность Т-лимфоцитов, уничтожающих раковые клетки, а также могут сами снижать скорость роста опухоли.

Автор: Екатерина Русакова