Buni, răi și esențiali: microbii care afectează alimentele și sănătatea13 min read

Cercetătorii din UE examinează modul în care bacteriile, fungii și alte microorganisme ar putea îmbunătăți sănătatea plantelor și animalelor. 

Atunci când profesorul Tom Gilbert și colegii săi cercetau, în 2019, modul în care diferitele diete afectează puii de găină, s-a întâmplat ceva ciudat: un lot de pui a crescut mult mai încet decât în cele două studii anterioare.

Aceasta deși puii de găină trăiau în același mediu atent controlat, cu diete și suplimente alimentare identice.

Schimbări mici, efecte mari

Ce s-a schimbat? Singura diferență posibilă era faptul că puii de găină fuseseră expuși la microbi neidentificați în călătoria lor de la crescătoria din regiunea spaniolă Catalonia, potrivit lui Gilbert, care este genetician la Universitatea din Copenhaga, în Danemarca. 

Microbii pe care i-ar fi ingerat puii de găină fac parte dintr-o mulțime vastă de microorganisme – unde sunt incluse bacteriile, fungii și virusurile – existente în mediu, oameni și animale și denumite colectiv microbiom. 

„Acest lucru ne-a oferit o perspectivă extrem de interesantă asupra modului în care chiar și niște diferențe foarte mici în microbiom în etapele timpurii ale vieții pot avea efecte de domino importante asupra dezvoltării animalelor și consecințe majore pentru creșterea în regim de fermă a acestora”, spune Gilbert.

Cercetarea desfășurată de echipa profesorului Gilbert a făcut parte dintr-un proiect care a beneficiat de finanțare din partea UE pentru a investiga impactul hranei și al suplimentelor alimentare asupra microbiomului și, în cele din urmă, asupra sănătății puilor de găină și a somonilor. 

Denumit HoloFood,// „Holistic solution to improve animal food production through deconstructing the biomolecular interactions between feed, gut microorganisms and animals in relation to performance parameters”, cordis.europa.eu // proiectul s-a încheiat în aprilie 2023, după aproape patru ani și jumătate. 

Modul în care interacționează genomul și microbiomul animalelor este un domeniu de cercetare aflat într-o dezvoltare rapidă, cunoscut ca hologenomică. Cuvântul provine din termenul „holobiont”, care desemnează o specie-gazdă și colecția de microbi și alte specii care trăiesc în specia-gazdă sau în jurul ei, într-un mini-ecosistem.

Microbii prezenți în mediu colonizează intestinele unui animal încă de la naștere, creând o comunitate înțesată de mii de miliarde de bacterii, virusuri și fungi atât benefice, cât și potențial dăunătoare.

Microbiomul unei persoane sau ai unui animal îi influențează enorm sănătatea, afectează răspunsurile de creștere și imune și reglează aportul de nutrienți. Se crede că afectează chiar și comportamentul uman,// „Collective unconscious: How gut microbes shape human behavior”, sciencedirect.com // inclusiv interacțiunea socială. În același timp, microbii din plante și din sol afectează creșterea și rezistența culturilor.

O floră intestinală mai verde

Găsirea unor modalități de a optimiza microbiomul ar putea fi o cale către asigurarea unei hrane mai sănătoase pentru populația mondială în creștere. Ar putea atenua totodată impactul agriculturii asupra mediului, reducând nevoia de îngrășăminte, antibiotice și alte substanțe chimice. 

Cercetarea în acest domeniu este parte a inițiativei Food 2030,// Link: research-and-innovation.ec.europa.eu // care își propune să stimuleze tranziția către diete mai verzi, mai sănătoase și mai accesibile. 

Știința este încă la început când vine vorba despre cum anume ar putea fi exploatată puterea microbilor pentru a îmbunătăți sănătatea, productivitatea și calitatea industriei agricole. 

Ajutat de progresele în domeniul secvențierii ADN, care au adus informații prețioase noi despre comunitățile microbiene, proiectul HoloFood a pus bazele unei mai bune înțelegeri a impactului substanțelor și suplimentelor alimentare asupra microbiomului și – în cele din urmă – asupra sănătății animalelor. O astfel de cercetare ar putea ajuta, în cele din urmă, la dezvoltarea unei producții alimentare sustenabile. În cadrul studiilor efectuate până acum, peștii hrăniți cu plante marine și midii – aditivi și alternative proteice mai sustenabile – s-au dovedit a fi la fel de sănătoși și au crescut la fel de bine.

„În fapt, este un mare câștig, întrucât înseamnă că putem înlocui unele furaje, cum ar fi importurile de soia”, spune Gilbert.

Soluții europene

Un alt proiect finanțat de UE, SIMBA,// „Sustainable innovation of microbiome applications in food system”, cordis.europa.eu // care a durat cinci ani și s-a încheiat la sfârșitul lunii octombrie 2023, a produs unele constatări similare.

Cercetătorii au descoperit că o parte din furajele piscicole tradiționale bazate pe soia pot fi înlocuite cu un amestec mai sustenabil și produs local de făină de rapiță și plante marine, fără efecte negative asupra microbiomului intestinal.

Aceasta oferă promisiunea dezvoltării unor surse de acvacultură în UE, în loc să se importe cantități mari de soia din cele două Americi, potrivit dr. Anne Pihlanto, cercetător în domeniul alimentar și al bioproduselor la Institutul pentru Resurse Naturale Finlanda din Helsinki.

„Peștii au crescut bine cu furajul alternativ, ceea ce sugerează că o parte din soia poate fi înlocuită cu produse care sunt disponibile aici, în Europa”, spune Pihlanto, care a condus SIMBA. 

O mai bună înțelegere a comunităților microbiene ar putea face mai sustenabile și alte forme de producție alimentară, cum ar fi culturile.

Cercetătorii au investigat modul în care microbii afectează creșterea și rezistența la anumite boli sau condiții de mediu, cum ar fi seceta. Repercusiunile ar putea avea o importanță majoră.

„Dacă putem găsi microbii potriviți, aceștia ar putea ajuta, cel puțin parțial, la înlocuirea îngrășămintelor, îmbunătățind reziliența în sistemul alimentar”, spune Pihlanto. 

Rezistența plantelor

Cercetătorii au constatat că inocularea gâscarițelor (Arabidiopsis) – folosite adesea ca organisme-model – cu un mix de patru specii particulare de microbi a dus la creșterea toleranței la secetă.// „Emergent bacterial community properties induce enhanced drought tolerance in Arabidopsis”, nature.com // Acest lucru sugerează că ar exista un potențial de îmbunătățire a rezistenței și la alte culturi.

Cercetătorii au identificat și alte mixuri microbiene care au ajutat la creșterea grâului – poate prin îmbunătățirea absorbției azotului – și la recolte mai bogate de cartofi cultivați în mlaștini inundate periodic de apă sărată. 

Implicațiile exploatării apei de mare pentru irigații în unele zone ale lumii neadecvate culturilor sunt potențial uriașe.

Proiecte ca HoloFood și SIMBA au deschis calea către cercetări viitoare în legătură cu modul în care microbii pot face ca producția de alimente să fie mai sănătoasă și mai bună pentru planetă.

Cunoștințele generate de ambele proiecte sunt disponibile pe portalul de date HoloFood// „HoloFood Data Portal”, holofooddata.org // și în baza de date cu acces liber SIMBA, // și în baza de date cu acces liber SIMBA,„Open-access database”, simbaproject.eu // adăugându-se la celelalte informații despre microbiom generate de alte inițiative de cercetare finanțate de UE, cum ar fi 3D-omics // „Three-dimensional holo’omic landscapes to unveil host-microbiota interactions shaping animal production”, cordis.europa.eu // și FindingPheno.// „Unified computational solutions to disentangle biological interactions in multi-omics data”, cordis.europa.eu // 

„Sper că aceste cunoștințe se vor îmbunătăți în continuare, pentru a ști ce fel de microbi să folosim în diferite locuri”, spune Pihlanto. „Avem nevoie să dobândim încă multe alte cunoștințe.”

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate de UE. Opiniile persoanelor intervievate nu reflectă neapărat opiniile Comisiei Europene. Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.