Главная » Все новости » Ученые изучили совместную работу микробов в кефире
Ученые изучили совместную работу микробов в кефире

Ученые изучили совместную работу микробов в кефире

Группа ученых из EMBL (Европейская лаборатория малекулярной биологии) изучают кефир, один из старейших ферментированных пищевых продуктов в мире, который все чаще считается «суперпродуктом» со многими предполагаемыми преимуществами для здоровья, включая улучшение пищеварения и снижение артериального давления и уровня глюкозы в крови. Изучив 15 образцов кефира, исследователи к своему удивлению обнаружили, что доминирующие виды бактерий Lactobacillus, обнаруженные в кефире, не могут выжить сами по себе в молоке — другом ключевом ингредиенте кефира. Однако, когда виды работают вместе, питаясь метаболитами друг друга в кефирной культуре, каждый из них обеспечивает то, что нужно другому.

«Сотрудничество позволяет им делать то, что они не могут сделать в одиночку», — говорит Киран Патил, руководитель группы и автор статьи. «Особенно интересно то, как L. kefiranofaciens, который доминирует в кефирном сообществе, использует частицы кефира для связывания вместе всех других микробов, которые ему необходимы для выживания — так же, как кольцо Саурона во «Властелине колец». Одно зерно, чтобы связать их всех».

Модель микробных взаимодействий

Изначально потребление кефира стало популярным в Восточной Европе, Израиле, а также в регионах России и ее окрестностях. Он состоит из «зерен», которые выглядят как маленькие кусочки цветной капусты и ферментированы в молоке для производства пробиотического напитка, состоящего из бактерий и дрожжей.

«Люди хранили молоко в овчинах и заметили, что эти «проросшие зерна» предохраняют их молоко от порчи, поэтому они могут хранить его дольше», — говорит Соня Блаше, постдок группы Патил и первый автор статьи. «Поскольку молоко довольно легко портится, очень важно было найти способ хранить его дольше».

Для приготовления кефира понадобятся кефирные зерна. Их нельзя приготовить искусственно, они должны быть из другой партии кефира. Зерна добавляют в молоко для брожения и роста. Примерно через 24-48 часов (или, в случае этого исследования, через 90 часов) кефирные зерна израсходовали доступные им питательные вещества. За это время зерна увеличиваются в размерах, растет их количество, и процесс образования кефира завершается. Зерна удаляются и добавляются в свежее молоко, чтобы начать процесс заново.

Однако для ученых кефир представляет собой нечто большее, чем просто полезный напиток: это простая в культивировании модель микробного сообщества для изучения метаболических взаимодействий. И хотя кефир во многом похож на йогурт — оба являются ферментированными или кисломолочными продуктами, полными «пробиотиков», микробное сообщество кефира намного больше, чем у йогурта, включая не только бактериальные культуры, но и дрожжи.

Учимся на кефире

Хотя ученые знают, что микроорганизмы часто живут в сообществах и зависят от своих товарищей по сообществу в своем выживании, механистические знания об этом явлении весьма ограничены. Исторически лабораторные модели были ограничены двумя или тремя видами микробов, поэтому Кефир предлагал — как описывает Киран — «зону Златовласки» сложности, которая не слишком мала (около 40 видов), но не слишком громоздка для детального изучения.

Соня начала это исследование, собрав образцы кефира из нескольких мест. Хотя большинство образцов были получены в Германии, они, вероятно, были получены из разных мест, поскольку зерна кефира передавались на протяжении веков.

«Нашим первым шагом было посмотреть, как растут образцы. В микробных сообществах кефира есть много видов-членов с индивидуальными моделями роста, которые адаптируются к их текущей среде. Это означает, что быстро и медленно растут виды, а некоторые изменяют свою скорость в зависимости от наличия питательных веществ», — говорит Соня. «Это не уникальное явление для кефирного сообщества. Однако у кефирного сообщества было много времени для совместной эволюции, чтобы довести его до совершенства, поскольку они уже давно держатся вместе».

Сотрудничество — это ключ

Выяснить масштабы и характер взаимодействия кефирных микробов было непросто. Для этого исследователи объединили множество современных методов, таких как метаболомика (изучение химических процессов метаболитов), транскриптомика (изучение транскриптов РНК, продуцируемых геномом) и математическое моделирование. Это выявило не только ключевые агенты молекулярного взаимодействия, такие как аминокислоты, но и различную динамику видов между зерном и молочной частью кефира.

«Кефирное зерно служит базовым лагерем для кефирного сообщества, из которого члены сообщества колонизируют молоко сложным, но организованным и совместным образом», — говорит Киран. «Мы видим это явление в кефире, но затем мы видим, что это не ограничивается кефиром. Если вы посмотрите на весь мир микробиомов, сотрудничество также является ключом к их структуре и функциям».

Фактически, в другой статье группы Кирана в сотрудничестве с группой Борка EMBL, опубликованной сегодня в журнале Nature Ecology and Evolution, ученые объединили данные тысяч микробных сообществ по всему миру — от почвы до кишечника человека — чтобы понять аналогичные отношения сотрудничества. В этой второй статье исследователи использовали расширенное метаболическое моделирование, чтобы показать, что сопутствующие группы бактерий, группы, которые часто встречаются вместе в разных средах обитания, являются либо высококонкурентными, либо тесно взаимодействующими. Эта резкая поляризация ранее не наблюдалась и проливает свет на эволюционные процессы, которые формируют микробные экосистемы. Хотя преобладают как конкурирующие, так и кооперативные сообщества, кооператоры кажутся более успешными с точки зрения более высокой численности и заселения различных мест обитания. Вместе они становятся сильнее.

Группа ученых из EMBL (Европейская лаборатория малекулярной биологии) изучают кефир, один из старейших ферментированных пищевых продуктов в мире, который все чаще считается «суперпродуктом» со многими предполагаемыми преимуществами для здоровья, включая улучшение пищеварения и снижение артериального давления и уровня глюкозы в крови. Изучив 15 образцов кефира, исследователи к своему удивлению обнаружили, что доминирующие виды бактерий Lactobacillus, обнаруженные в кефире, не могут выжить сами по себе в молоке — другом ключевом ингредиенте кефира. Однако, когда виды работают вместе, питаясь метаболитами друг друга в кефирной культуре, каждый из них обеспечивает то, что нужно другому.

Понравилась запись? Поделись с другом!!!