Хорошие, плохие и необходимые: микробы, влияющие на еду и здоровье

Исследователи ЕС изучают, как бактерии, грибы и другие микроорганизмы могут улучшить здоровье растений и животных.

В 2019 году, исследуя влияние разных диет на цыплят, профессор Том Гилберт и его коллеги столкнулись с аномалией: одна партия цыплят росла значительно медленнее, чем в двух предыдущих испытаниях. Это произошло несмотря на идентичные условия: одинаковый рацион, добавки и строго контролируемую среду.

Маленькие изменения, большие эффекты

Единственным возможным отличием было воздействие на цыплят неидентифицированных микробов во время транспортировки из инкубатория в Каталонии. Эти микробы являются частью микробиома — огромного сообщества микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов), существующих в окружающей среде, людях и животных.

Это наблюдение дало важное понимание того, как небольшие различия в микробиоме на ранних этапах жизни могут иметь серьёзные последствия для развития животного и сельского хозяйства.

Исследование было частью проекта HoloFood, финансируемого ЕС, который изучал влияние корма и добавок на микробиом и, в конечном итоге, на здоровье кур и лосося. Проект завершился в апреле 2023 года после четырёх с половиной лет работы.

Взаимодействие генетики животных и их микробиома — это быстро развивающаяся область исследований, известная как гологеномика. Термин происходит от «голобионта» — системы, включающей организм-хозяина и совокупность микробов, живущих в нём или вокруг него.

Микробиом, формирующийся с рождения, оказывает огромное влияние на здоровье: влияет на рост, иммунные реакции, регулирует усвоение питательных веществ и даже, как считается, на поведение. Микробы в растениях и почве влияют на рост и устойчивость сельскохозяйственных культур.

Более «зелёный» кишечник

Оптимизация микробиома может стать путём к обеспечению более здоровой пищей растущего населения планеты и снижению экологического следа сельского хозяйства за счёт сокращения потребности в удобрениях, антибиотиках и других химикатах.

Благодаря прогрессу в секвенировании ДНК, проект HoloFood заложил основу для лучшего понимания влияния пищи и добавок на микробиом и здоровье животных. Это может способствовать развитию устойчивого производства продуктов питания.

В испытаниях рыба, которую кормили водорослями и мидиями (более устойчивыми альтернативами традиционному корму), оказалась такой же здоровой и росла так же хорошо. Это важный результат, позволяющий заменить импортную сою.

Локальные решения

Другой финансируемый ЕС проект, SIMBA (завершился в октябре 2023 года), показал схожие результаты. Исследователи обнаружили, что часть традиционного соевого корма для рыб можно заменить смесью более устойчивых, местных продуктов — рапсового шрота и водорослей — без негативного влияния на микробиом кишечника.

Это открывает перспективы развития аквакультуры в ЕС и сокращения импорта сои из Америки.

Понимание микробных сообществ может помочь сделать и растениеводство более устойчивым. Исследователи изучали, как микробы влияют на рост и устойчивость к болезням или засухе.

Устойчивость растений

Учёные обнаружили, что инокуляция растений Arabidopsis (часто используемых как модельные организмы) смесью из четырёх определённых видов микробов повышает их засухоустойчивость. Это указывает на потенциал для улучшения устойчивости других культур.

Были также идентифицированы микробные смеси, способствующие росту пшеницы (возможно, за счёт улучшения усвоения азота) и повышающие урожайность картофеля, выращиваемого на солончаках. Это имеет потенциально большое значение для использования солёной воды для орошения в непригодных для земледелия регионах.

Проекты HoloFood и SIMBA открыли путь для будущих исследований о том, как микробы могут сделать производство продуктов питания более здоровым и экологичным. Знания, полученные в этих проектах, доступны в HoloFood Data Portal и открытой базе данных SIMBA.