Исследователи выяснили, что микроорганизмы, защищающие нас от ожирения и диабета, не изобретали свой уникальный метаболизм с нуля. Секрет их успеха кроется в древнем бактериальном «швейцарском ноже», с помощью которого их океанические сородичи до сих пор переваривают жесткие водоросли.
Бактерия Akkermansia muciniphila — настоящая суперзвезда современной гастроэнтерологии и любимица исследователей, занимающихся здоровьем человека. Ее часто называют «пробиотиком нового поколения». Суть работы этой бактерии весьма забавна: она питается муцином — густой, богатой сахарами слизью, которая защищает стенки нашего кишечника.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Казалось бы, поедание защитного барьера должно вредить, но на деле все наоборот. Аккермансия так деликатно «подстригает» этот слой, что заставляет кишечник обновлять его быстрее. В результате барьер становится только крепче, системное воспаление снижается, а у человека статистически уменьшаются риски ожирения и диабета второго типа.
Но как бактерии научились столь ювелирно расщеплять сложнейшие человеческие гликопротеины? Оказалось, их предки тренировались на кое-чем куда более брутальном.
Команда микробиологов из Института морской микробиологии Общества Макса Планка (Бремен, Германия) под руководством Луиса Умберто Орельяны Ретамаля задалась логичным вопросом: уникальна ли аккермансия только для нашего живота? Ученые прочесали около 250 тысяч наборов ДНК из самых разных уголков планеты. К их удивлению, представители семейства Akkermansiaceae оказались отнюдь не теплолюбивыми домоседами: они прекрасно себя чувствуют в реках, озерах и, главное, в открытом океане.
Спрашивается, чем они там питаются, если человеческой слизи поблизости нет? Ответ оказался прост — морскими водорослями. Океанические аккермансии обожают фукоидан. Это очень прочный, насыщенный углеродом сахар (сульфатированный полисахарид), который производят бурые водоросли. Эволюционная ирония заключается в том, что химически жесткий фукоидан из ламинарии и нежный муцин из нашего кишечника удивительно похожи — оба представляют собой так называемые сложные гликаны, богатые углеводом фукозой.
Сравнив геномы морских и кишечных бактерий, исследователи обнаружили поразительную преемственность. Чтобы расщеплять пищу, оба вида используют один и тот же базовый генетический код и молекулярный механизм. В его центре находятся структуры, напоминающие бактериальные ворсинки IV типа (type IV-like pilus). Они работают как микроскопические молекулярные гарпуны: с их помощью бактерия намертво цепляется за сложные сахара, втягивает их внутрь клетки и там переваривает.
Иными словами, когда предки Akkermansia впервые колонизировали пищеварительный тракт доисторических животных, они не стали выдумывать ничего кардинально нового. Они просто взяли старый, проверенный миллионами лет океанский арсенал и лишь слегка обновили ему «прошивку» — подобрали специфические ферменты (сульфатазы) под местную диету. Выходит, ваш изысканный и сложный микробиом в буквальном смысле работает на унаследованном коде, написанном еще для переработки водорослей.
У этого открытия есть два важных последствия, затрагивающих совершенно разные сферы.
Медицинское. Детальное понимание того, как именно устроен этот древний бактериальный арсенал по переработке сахаров, может стать ключом к созданию новых, более целенаправленных препаратов на основе микробиома. Если мы поймем механику ферментов аккермансии до конца, мы сможем эффективнее лечить метаболические нарушения и воспалительные заболевания кишечника.
Экологическое. И оно куда масштабнее, чем кажется. Долгие годы экологи считали фукоидан рекальцитрантным углеводом — то есть молекулой, которая крайне неохотно поддается биологическому расщеплению. Водоросли связывают углекислый газ из атмосферы, превращают его в фукоидан, а умирая, уносят этот углерод с собой. Но выяснилось, что морские родственники аккермансии успешно «вскрывают» эту молекулярную броню и пускают углерод обратно в оборот. Таким образом, эти неприметные микроорганизмы играют колоссальную, но ранее полностью игнорируемую роль в глобальном углеродном цикле Мирового океана.
Природа в очередной раз доказала свою любовь к безотходному производству. Инструментарий, который миллионы лет помогал бактериям выживать в холодных и суровых водах, оказался идеальным механизмом для поддержания здоровья в теплом и уютном кишечнике человека.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Ученые впервые подсмотрели за интимной связью организмов, породивших сложную жизнь
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.