قد تكون الميكروبات الصغيرة مصدرًا سريًا للطاقة .
إن أنسجة المخ مُكْلِفَة من حيث الطاقة لنموها وصيانتها .
يتطلب نمو أدمغة البشر إلى حجمها الكبير الحالي وصيانتها بمرور الوقت قدرًا هائلاً من الطاقة. تطور أسلافنا البشر الأوائل لتنمية أدمغة أكبر، لكن التغييرات البيولوجية التي مروا بها للقيام بذلك كان من الصعب على العلماء تحديدها. الآن، تشير الأبحاث الجديدة إلى أمعائنا. قد يكمن سر أدمغتنا الكبيرة في الميكروبات التي تساعد الجسم على تكسير الطعام وإنتاج الطاقة. تم تفصيل النتائج في دراسة نُشرت في 2 ديسمبر في مجلة Microbial Genomics.
نظرًا لأن أنسجة المخ مكلفة من حيث الطاقة للجسم، فإن الحيوانات ذات الأدمغة الأكبر مثل البشر والفيلة والحيتان والدلافين تحتاج إلى المزيد من الطاقة لدعم نمو المخ وصيانته بشكل عام . استكشفت دراسات سابقة كيف تؤثر الجينات المختلفة والبيئة على الرئيسيات ذات الأدمغة الأكبر والأصغر. ومع ذلك، هناك بيانات أقل حول كيفية استخدام الرئيسيات المختلفة للطاقة وكيف يتطور التمثيل الغذائي في أنواع الرئيسيات المختلفة .
قالت كاثرين أماتو، المؤلفة المشاركة في الدراسة وخبيرة الأنثروبولوجيا البيولوجية بجامعة نورث وسترن، في بيان: "نعلم أن مجتمع الميكروبات التي تعيش في الأمعاء الغليظة يمكن أن ينتج مركبات تؤثر على جوانب من البيولوجيا البشرية - على سبيل المثال، تسبب تغييرات في التمثيل الغذائي يمكن أن تؤدي إلى مقاومة الأنسولين وزيادة الوزن" . وقالت أماتو: "التنوع في ميكروبات الأمعاء هو آلية غير مستكشفة يمكن أن يسهل فيها التمثيل الغذائي الرئيسي متطلبات طاقة الدماغ المختلفة".
في تجربة خاضعة للرقابة، زرعت أماتو وفريق من العلماء الميكروبات من نوعين من الرئيسيات ذات الدماغ الكبير (الإنسان وقرد السنجاب)، ونوع واحد من الرئيسيات ذات الدماغ الصغير (المكاك)، في فئران المختبر.
بعد إدخال الميكروبات المعوية إلى فئران خالية من الميكروبات ، تم بقياس التغيرات في فسيولوجيا الفأر بمرور الوقت . تشمل هذه التغييرات زيادة الوزن ، بالإضافة إلى التغيرات في نسبة الدهون ، والجلوكوز الصائم ، ووظائف الكبد، وغيرها من السمات . كما قام الفريق بقياس الاختلافات في أنواع الميكروبات والمركبات التي تنتجها الفئران .
في البداية، توقع الفريق أن يجد أن الميكروبات من الرئيسيات المختلفة ستؤدي إلى اختلافات في بيولوجيا الفئران الملقحة بها. كما توقعوا أن يروا أن الفئران التي تحمل ميكروبات بشرية سيكون لها أكبر اختلاف في البيولوجيا عن الفئران التي تحمل ميكروبات من قرود السنجاب أو قرود المكاك .
ما رأوه في الواقع هو أن الفئران التي تحمل ميكروبات من الأنواع الرئيسية ذات الدماغ الكبير أنتجت واستخدمت المزيد من الطاقة . أما تلك التي تحمل ميكروبات من الأنواع ذات الدماغ الصغير فقد خزنت المزيد من الطاقة على شكل دهون .
تشير أبحاث جديدة إلى أن ميكروبيوم الأمعاء ربما أثر على توفر الطاقة لتطوير دماغ أكبر.
حقوق النشر: آنيليز كابوسيلا.
"في حين أننا رأينا أن الفئران الملقحة من البشر لديها بعض الاختلافات، كان النمط الأقوى هو الفرق بين الرئيسيات ذات الأدمغة الكبيرة (البشر وقرود السنجاب) والرئيسيات ذات الأدمغة الأصغر (قرود المكاك)"، قالت أماتو .
كانت الفئران التي أعطيت ميكروبات من البشر وقرود السنجاب لها بيولوجيا مماثلة، على الرغم من أن هذين النوعين من الرئيسيات ذات الأدمغة الأكبر ليسا أقارب تطوريين مقربين . ووفقًا للفريق، يشير هذا إلى أن شيئًا آخر غير الأصل المشترك - ربما حجم الدماغ الكبير المشترك - هو الذي يدفع أوجه التشابه البيولوجية التي شوهدت في الفئران الملقحة بميكروباتها. تُظهر هذه البيانات أيضًا أن ميكروبات الأمعاء من أنواع حيوانية مختلفة تشكل اختلافات في علم الأحياء وتدعم الفرضية القائلة بأن ميكروبات الأمعاء يمكن أن تؤثر على التطور من خلال تغيير كيفية عمل جسم الحيوان ، مثل استخدام الطاقة من ميكروبات الأمعاء لدعم حجم الدماغ مقابل تخزينها على شكل دهون .
"تشير هذه النتائج إلى أنه عندما تطورت أدمغة البشر والقرود السنجابية بشكل منفصل، تغيرت مجتمعاتهم الميكروبية بطرق مماثلة للمساعدة في توفير الطاقة اللازمة"، كما قالت أماتو . وفي الدراسات المستقبلية، يأمل الفريق في إجراء نفس التجربة باستخدام ميكروبات من أنواع أخرى من الرئيسيات تختلف في حجم الدماغ . كما يرغبون في جمع المزيد من البيانات حول أنواع المركبات التي تنتجها الميكروبات والسمات البيولوجية للمضيفين ، مثل الوظيفة المناعية والسلوك .
المصدر: