กิจกรรมที่ผิดปกติในลำไส้ของเราอาจช่วยให้สมองของเราขยายใหญ่ขึ้นได้

จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในลำไส้ของเราอาจช่วยให้มนุษย์มีสมองที่ใหญ่ขึ้นได้ การทดลองในห้องปฏิบัติการเผยให้เห็นว่าไมโครไบโอมในลำไส้ของมนุษย์มุ่งเน้นไปที่การผลิตพลังงานเพื่อเลี้ยงสมองของเรา มากกว่าการเก็บรักษาเช่นเดียวกับในสัตว์อื่นๆ

“สิ่งที่เกิดขึ้นในลำไส้จริงๆ แล้วอาจเป็นรากฐานที่ช่วยให้สมองของเราพัฒนาไปตลอดช่วงวิวัฒนาการ” แคเธอรีน อามาโต นักมานุษยวิทยามหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นบอกGracie Abadee จาก BBC Science Focus

เนื้อเยื่อสมองมีราคาแพงในการเผาผลาญ ดังนั้นร่างกายของเราจึงจำเป็นต้องได้รับการเปลี่ยนแปลงมากมายเพื่อรองรับอวัยวะการคิดที่ใหญ่ขึ้นของเรา นักวิจัยอยากรู้ว่าจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ซึ่งอาศัยอยู่ในลำไส้ของเรามีบทบาทอย่างไรในการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

"เรารู้ว่าชุมชนของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในลำไส้ใหญ่สามารถผลิตสารประกอบที่ส่งผลต่อชีววิทยาของมนุษย์ได้ ตัวอย่างเช่น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเผาผลาญอาหารซึ่งอาจนำไปสู่การดื้อต่ออินซูลินและน้ำหนักเพิ่มขึ้น"พูดว่าอามาโต้.

"การเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ในลำไส้เป็นกลไกที่ยังไม่ได้สำรวจซึ่งการเผาผลาญของไพรเมตอาจเอื้อต่อความต้องการพลังงานของสมองที่แตกต่างกัน"

Amato และเพื่อนร่วมงานเพาะพันธุ์หนูที่ 'ปลอดเชื้อโรค' ด้วยไมโครไบโอมของไพรเมต 3 ชนิดที่แตกต่างกันเพื่อเปรียบเทียบผลกระทบของพวกมัน หนูได้รับจุลินทรีย์ในลำไส้จากมนุษย์ (เป็นคนฉลาด) ลิงกระรอก (โบลิเวีย ไซมิริ) และลิงแสม (ลิงมูลัตโต) และจากนั้นได้รับการตรวจติดตามด้วยการตรวจน้ำหนัก การทำงานของตับ เปอร์เซ็นต์ไขมัน และระดับน้ำตาลในเลือดขณะอดอาหารเป็นประจำ

ทั้งมนุษย์และลิงกระรอกจัดอยู่ในประเภท 'การจัดลำดับความสำคัญของสมอง' ซึ่งจบลงด้วยการมีสมองที่ค่อนข้างใหญ่ตามขนาดร่างกายเมื่อโตเต็มวัย ลิงแสมมีสมองที่เล็กกว่ามากเมื่อเทียบกับขนาดร่างกาย

หนูที่ได้รับการฉีดไมโครไบโอมในลำไส้ของมนุษย์จะมีระดับกลูโคสในการอดอาหารสูงที่สุด มีระดับไตรกลีเซอไรด์สูงที่สุด มีระดับคอเลสเตอรอลต่ำที่สุด และยังมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นน้อยที่สุดอีกด้วย สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าไมโครไบโอมในลำไส้ของมนุษย์สนับสนุนการผลิตน้ำตาลที่ใช้เลี้ยงสมองจากโฮสต์มากกว่าการสะสมพลังงานในไขมัน

แม้ว่าความแตกต่างเหล่านี้ระหว่างหนูที่ได้รับการฉีดวัคซีนด้วยไมโครไบโอมของมนุษย์และไพรเมตอื่นๆ ทั้งหมดเป็นไปตามที่คาดการณ์ไว้ แต่ก็พบความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างสายพันธุ์สมองใหญ่ 2 สายพันธุ์ (ลิงมนุษย์และลิงกระรอก) และลิงแสมสมองเล็ก

แม้จะเป็นเพียงความสัมพันธ์ที่ห่างไกลกับเรา แต่ลิงกระรอกก็มีจุลินทรีย์ที่เปลี่ยนการเผาผลาญของโฮสต์เพื่อจัดลำดับความสำคัญของการใช้พลังงานและการผลิตเช่นกัน ในขณะที่ลิงแสมส่งเสริมการกักเก็บพลังงานในเนื้อเยื่อไขมันแทน

“การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าเมื่อมนุษย์และลิงกระรอกพัฒนาสมองที่ใหญ่ขึ้นแยกจากกัน ชุมชนจุลินทรีย์ของพวกมันก็เปลี่ยนแปลงในลักษณะเดียวกันเพื่อช่วยให้ได้รับพลังงานที่จำเป็น”อธิบายอามาโต้.

ดังนั้นการพัฒนาและรักษาเนื้อเยื่อสมองที่มีราคาแพงของเราจึงอาจต้องอาศัยความช่วยเหลือจากลำไส้เล็กของเรา

การวิจัยก่อนหน้าได้แสดงให้เห็นว่ามีการแลกเปลี่ยนกันระหว่างการเจริญเติบโตของสมองและร่างกายภายในและระหว่างสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สิ่งนี้สามารถเห็นได้ในระหว่างการพัฒนามนุษย์ด้วย การค้นพบใหม่ของ Amato และทีมสนับสนุนการแลกเปลี่ยนที่เสนอนี้เช่นกัน

“ในมนุษย์ พัฒนาการด้านความต้องการพลังงานของสมองเปลี่ยนแปลงผกผันกับการเปลี่ยนแปลงของอัตราการเจริญเติบโตระหว่างวัยทารกและวัยแรกรุ่น โดยมีอัตราการเติบโตและการสะสมไขมันที่ช้าที่สุดตลอดวงจรชีวิต ซึ่งสอดคล้องกับการใช้พลังงานสมองสูงสุดตลอดชีวิตในวัยเด็ก” ทีมงานเขียนลงในกระดาษของพวกเขา-

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในจีโนมของจุลินทรีย์-