Кишечные бактерии человека способны эволюционировать за считанные десятилетия в ответ на изменения рациона. К такому выводу пришли эволюционные биологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, обнаружившие, что у жителей индустриальных стран у ряда микробов стремительно распространились гены, помогающие переваривать крахмалы из ультрапереработанных продуктов. Работа опубликована в журнале Nature.
Речь идет о крахмальных соединениях промышленного происхождения, которые начали широко использоваться в пищевой промышленности лишь во второй половине XX века. По словам авторов, столь быстрые генетические изменения указывают на сильное действие естественного отбора.
Ученые проанализировали геномы почти 30 видов кишечных бактерий, используя данные из разных регионов мира. Они обнаружили так называемые «генетические свипы» — участки ДНК, которые за короткое время стали доминирующими внутри вида. Ключевым механизмом этих изменений оказался горизонтальный перенос генов — процесс, при котором бактерии передают ДНК друг другу, а не только потомству.
Ранее горизонтальный перенос был хорошо известен как причина быстрого распространения устойчивости к антибиотикам, однако его роль в эволюции микробов кишечника оставалась малоизученной.
«Способность переваривать новые типы крахмалов оказалась мишенью естественного отбора. Но еще важнее то, что мы видим разные направления эволюции кишечных бактерий у людей из индустриальных и неиндустриальных регионов», — отметил соавтор работы, аспирант Ричард Вольф.
Одним из ключевых примеров стал ген, связанный с переработкой мальтодекстрина — вещества, получаемого из кукурузного крахмала и широко применяемого в переработанных продуктах с 1960-х годов. Этот ген активно распространялся только у бактерий людей из индустриальных стран.
По словам исследователей, пока нельзя с уверенностью сказать, адаптируются ли микробы строго к мальтодекстрину или к более широкому классу модифицированных крахмалов. Однако разница между традиционными рационами, основанными на корнеплодах и фруктах, и современной диетой с большим количеством снеков и полуфабрикатов, очевидно, создает новое эволюционное направление.