Изследователи са картографирали как микробите са в основата на здравословните хранителни системи и как можем да спрем техния упадък.
Публикувана във Frontiers in Science, картата на „микробиомите на агрохранителните системи“ разкрива как участниците на всеки етап от хранителната система могат да възстановят и защитят намаляващите микробиоми, за да помогнат за подобряване на човешкото и планетарното здраве.
Когато микробиомите са разнообразни и балансирани, те поддържат храната ни безопасна, питателна и устойчива, а планетата ни здрава, но качеството на тези мрежи намалява в цялата система. Това може да се види в нарастването на антимикробната резистентност (AMR), неуспеха на реколтата, загубата на микробно разнообразие в почвата, водата и човешките черва, както и увеличеното разваляне на храните.
Авторите казват, че това се дължи отчасти на комбинация от силно преработени диети, които нарушават естествените микробиоми, климатичната криза, интензивното земеделие, прекомерната употреба на антибиотици и торове и замърсяването.
„Микробите обясняват всичко - от това защо ягодите гният и как отглежданата сьомга се разболява, до това защо местно произведените, минимално преработени и богати на пробиотици храни са полезни за нашето здраве“, казва първият автор д-р Паула Фернандес-Гомес от Центъра за изследване на храните Teagasc и APC Microbiome Ireland. „Влошаващото се микробно здраве се отразява в здравето на хората и планетата - проявява се в намаляващо качество и наличност на храни, както и в нарастващи хронични заболявания при животните и растенията.“
За да се справят с това, изследователите все повече търсят скритите общности от микроби, които са в основата на тези системи, като тези, открити в растенията, животните, почвата, селското стопанство, аквакултурите и преработката на храни. Този преглед ги обединява в една карта и идентифицира къде се разпадат микробните мрежи. Това осветлява къде целенасочените интервенции като пробиотици, микробни консорциуми или биоторове могат да имат най-голямо въздействие.
„Точно както микробите работят заедно, така и ние трябва – във всяка точка на хранителната система – да правим избори, благоприятни за микробите, от производителя до потребителя“, казва старшият автор проф. Пол Котър, също от Центъра за изследване на храните в Тийгаск.
Възстановяване на баланса
Картата показва как съвместният подход от страна на потребителите, селскостопанските новатори, регулаторите, преподавателите и учените може да помогне за защитата и възстановяването на тези скрити мрежи. Авторите казват, че това ще помогне за повишаване на устойчивостта и издръжливостта на глобалните хранителни системи, както и за възстановяване на здравето на хранителните източници и следователно на животните, хората и планетата.
Разкрива как всеки участник в хранителната система може да помогне за възстановяване на баланса:
Ежедневните потребители: избират пресни, минимално преработени и местно произведени храни и подкрепят политики, благоприятни за микробите
Промишленост: разширяване на иновациите, базирани на микроби, в земеделието, преработката на храни и аквакултурите
Регулатори: изграждат рамки, основани на доказателства, за безопасно и ефективно използване на интервенции, базирани на микробиома
Обучители и комуникатори: повишават осведомеността и изграждат доверие в науката за микробиома
Учени: задълбочават разбирането си за функциите на микробиома чрез експериментални и омикални подходи.
„Нашата статия описва подробно как микробните общности са взаимосвързани по хранителната верига – разкрито с помощта на усъвършенствани омикални методи, които задълбочиха разбирането ни за динамиката и взаимодействията на микробиома както никога досега“, казва проф. Котър.
Картографиране на системата
Картата на микробиомите – мрежи от трилиони бактерии, гъбички, вируси и връзките между тях – улавя скритите връзки между храната, телата ни и планетата.
За да обхванат цялата система, авторите комбинират открития от повече от 250 омик изследвания върху микробните взаимодействия в градинарството, лесовъдството, животновъдството и водните среди. Те също така разглеждат откритите микроби, обхващащи преработката на храни, дистрибуцията и транспорта на храни, съхранението, пазарите и магазините, до потребителите и техните взаимодействия с човешкото тяло.
Авторите идентифицират няколко области, в които решенията, базирани на микробиоми, могат да помогнат за подобряване на компонентите на системата за производство на храни, включително:
- прилагане на микроби върху културите за защита от сол, суша и патогени
- засаждане на детелина за заключване на азот в почвата, който растенията да използват
- използване на бактерии за производство на по-висококачествена храна за животни
- допълване на животинските диети с пробиотици за подобряване на здравето
- намаляване на хранителните отпадъци чрез прилагане на култури, които удължават срока на годност.
Някои от тези подходи вече се използват. Например, маята може да намали гниенето след прибиране на реколтата при ягодите. По подобен начин бактериите могат да помогнат на пустинните култури да станат по-устойчиви на стрес от околната среда. Укрепването на микробиомите може също да помогне за намаляване на употребата на антибиотици в добитъка, ограничавайки разпространението на AMR.
„Здравословните микробни мрежи са в основата на нашето съществуване“, казва съавторът д-р Таня Костич от Австрийския технологичен институт AIT и Асоциацията за поддръжка на микробиоми. „Те задвижват кръговрата на хранителните вещества, производството на храни, устойчивостта на болести, екологичната устойчивост, както и човешкото и екологичното здраве.“
Човешко въздействие
Разрушаването на климата, както и човешката дейност, като например прекомерната употреба на антибиотици и пестициди, могат да нарушат динамиката и взаимодействията на микробиома. Това допринася за неуспех на реколтата, разваляне на храните, разпространение на AMR и хронични заболявания при хора, животни и растения.
Например, прекомерната употреба на торове може да промени нивата на хранителните вещества в реките и езерата, което сериозно нарушава водните микробиоми. Тази промяна в микробните нива във водната среда може да доведе до цъфтеж на водорасли, който изчерпва кислорода във водата и убива рибите.
По подобен начин употребата на антибиотици в рибовъдните стопанства за предотвратяване на инфекции може да увеличи AMR в околната среда. Други замърсители, като лекарства, пестициди и торове, също могат да увеличат AMR гените.
По-специално дешифрирането на функционалните роли на съставките на микробиома също остава предизвикателство. Подходите, основани на културата, са от решаващо значение за превръщането на това изследване в иновации и за разбиране на причинно-следствените връзки в системата. По подобен начин авторите казват, че данните от омика трябва да се комбинират със синтетична биология, високопроизводителен скрининг и целенасочени експериментални подходи за валидиране на функциите на тези микробиоми.
Статията е част от мултимедийния център за статии Frontiers in Science „Разплитане на взаимосвързаните микробиоми в агрохранителните системи“. Центърът съдържа обяснително ръководство, версия на статията, написана за деца, както и гледна точка и политическа перспектива от други изтъкнати експерти: д-р Фанет Фонтен и Карел Каленс (Организация по прехрана и земеделие на ООН, Италия) и Джули О'Брайън, д-р Маджди Осман и д-р Пол Милър (Фондация Openbiome, САЩ).
