Открытие: мозг человека стал таким большим благодаря кишечным бактериям

Мозг считается одним из наиболее энергозатратных органов. Ученые часто задаются вопросом, благодаря каким биологическим адаптациям наши предки получили возможность получать энергию в таких количествах, которые бы могли способствовать развитию большого мозга. Оказалось, что ключевая роль здесь принадлежит кишечным микробам.

Кишечный микробиом

Известно, что в результате метаболизма микробов кишечника появляются соединения, активно участвующие в таких процессах, как пищеварение, обменные процессы, работа иммунной системы и головного мозга. Ряд исследований подтвердили тесную связь специфических функций микроорганизмов и особенностей метаболизма исследуемого субъекта.

В частности, было установлено, что ацетат, бутират и пропионат, которые относятся к короткоцепочным жирным кислотам, вырабатываемыми кишечными бактериями, представляют собой источник энергии для организма, а также оказывают непосредственное влияние на организм и участвуют в передаче сигналов посредством соответствующих рецепторов. Эти кислоты способны влиять на системный метаболизм таким образом, что он увеличивает выработку глюкозы, которая может не только удовлетворять энергетические потребности мозга, но и влиять на его физиологию.

Эксперимент, подтверждающий теорию

Для проведения эксперимента учеными были импланитированы мышам микробы человека и беличьей обезьяны (приматов, имеющих большой мозг) и макаки (примата с маленьким размером мозга).

Целью исследователей было отследить, как изменились физиологические показатели животных. Измерялись, прежде всего, такие параметры, как прибавка в весе, уровень сахара в крови натощак, содержание жира, печеночные показатели.

Параллельно ученые анализировали состав микробиома и метаболитов, которые микроорганизмы продуцировали в группах мышей. Оказалось, что мыши с микробами от тех приматов, что имеют большой мозг, и производили, и потребляли большое количество энергии. А вот мыши, у которых были микробы от особей, имеющих маленький мозг, запасали энергию в виде жировых прослоек.

Что показали результаты исследований

От проведения исследований ученые ожидали, что больше всего различий окажется между мышами с микробами человека и мышами с микробами от других приматов. Однако в итоге наибольшей оказалась разница между мышами с микробиомом людей и беличьих обезьян (приматов с большими размером мозга) и мышами с микробиомом макак (приматов с маленьким мозгом).

То есть при том, что человек не относится к близким эволюционным родственникам с беличьей обезьяной, у мышей с микробиомом от этих видов удивительно совпали физиологические параметры. Благодаря этим наблюдениям появилась возможность выдвинуть предположения, что схожие микробные сообщества сформировались именно из-за того, что характерной особенностью обоих видов был большой размер мозга.

Авторы считают, что в ходе эволюции приматов, имеющих крупный мозг, в том числе человека и беличьей обезьяны, изменения микробиома были направлены на то, чтобы удовлетворять првышенные энергетические потребности мозга.