Εδώ και πολλές δεκαετίες, η επιστήμη μελετά τους μηχανισμούς που οδήγησαν στην ανάπτυξη ενός τόσο ενεργοβόρου και πολύπλοκου εγκεφάλου στον άνθρωπο, στηριζόμενη κυρίως στη γενετική. Ωστόσο, μια νέα έρευνα έρχεται να προστεθεί στην εξερεύνηση αυτή, αποκαλύπτοντας έναν απρόσμενο πρωταγωνιστή: τα βακτήρια που φιλοξενούμε στο έντερό μας.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern, ανακοίνωσαν τις πρώτες πειραματικές αποδείξεις ότι το μικροβίωμα δεν περιορίζεται μόνο στην πέψη, αλλά μπορεί να έχει χρησιμεύσει και ως αρχιτέκτονας της εγκεφαλικής λειτουργίας στην εξέλιξη των πρωτευόντων θηλαστικών. Τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), υποδεικνύουν ότι η «συγκατοίκηση» με ειδικά μικρόβια μπορεί να έχει πυροδοτήσει την ανάπτυξη της ανθρώπινης νοημοσύνης.
Το πείραμα που «μεταμόρφωσε» τον εγκέφαλο
Η ομάδα, υπό την διεύθυνση της αναπληρώτριας καθηγήτριας Βιολογικής Ανθρωπολογίας Katie Amato, σχεδίασε ένα αυστηρά ελεγχόμενο πείραμα για να ερευνήσει αν τα μικρόβια μπορούν να αλλάξουν τη νευροβιολογία ενός ξενιστή. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποίησαν ποντίκια που είχαν ανατραφεί σε αποστειρωμένο περιβάλλον, χωρίς δικό τους μικροβίωμα. Στη συνέχεια, προχώρησαν σε μεταμόσχευση μικροβίων από τρία είδη πρωτευόντων:
- Ανθρώπους (που διαθέτουν μεγάλο εγκέφαλο),
- Πιθήκους σκίουρους (επίσης με μεγάλο εγκέφαλο σχετικώς με το σώμα τους),
- Μακάκους (που έχουν μικρότερο εγκέφαλο).
Μετά από οκτώ εβδομάδες, τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Τα ποντίκια που έλαβαν μικρόβια από ανθρώπους και πιθήκους σκίουρους παρουσίασαν διαφορετική εγκεφαλική δραστηριότητα σε σύγκριση με εκείνα που είχαν μικρόβια από μακάκους.
Ενέργεια και πλαστικότητα: Το βιολογικό κόστος της σκέψης
Το κεντρικό ερώτημα στην εξέλιξη του εγκεφάλου είναι η ενέργεια. Ο εγκέφαλος απαιτεί τεράστιες ποσότητες γλυκόζης και θρεπτικών συστατικών για να αναπτυχθεί και να λειτουργήσει. Η έρευνα της Amato αποκάλυψε ότι τα μικρόβια που φιλοξενούν «εξυπνότερους» πρωτεύοντες λειτουργούν ως μικροσκοπικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας.
Συγκεκριμένα, στους εγκεφάλους των ποντικών που αποικίστηκαν από ανθρώπινα μικρόβια καταγράφηκε αυξημένη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τον μεταβολισμό και την παραγωγή ενέργειας, ενώ παράλληλα ενισχύθηκαν τα μονοπάτια της συναπτικής πλαστικότητας — διαδικασία που επιτρέπει στους νευρώνες να δημιουργούν νέες συνδέσεις, θεμελιώνοντας τη μάθηση και τη μνήμη.
Ο Δρ. Amato δήλωσε χαρακτηριστικά:
«Προς έκπληξή μας, πολλά από τα μοτίβα έκφρασης γονιδίων στον εγκέφαλο των ποντικών ήταν παρόμοια με εκείνα των πρωτευόντων, υποδεικνύοντας ότι καταφέραμε να κάνουμε τους εγκεφάλους των ποντικών να φέρνουν μια βιολογική ομοιότητα με τους εγκέφαλους των πρωτευόντων από τους οποίους προέρχονται τα μικρόβια.»
Η σκοτεινή πλευρά: Μικρόβια και ψυχικές διαταραχές
Ένα από τα πιο ανησυχητικά, αλλά και ελπιδοφόρα από κλινικής πλευράς, ευρήματα της μελέτης είναι η σύνδεση του μικροβιώματος με νευροαναπτυξιακές διαταραχές. Τα ποντίκια που έλαβαν μικρόβια από μακάκους παρουσίασαν γονιδιακά μοτίβα που σχετίζονται με καταστάσεις όπως:
- Διαταραχή Ελλειμματικής Προσοχής και Υπερκινητικότητας (ΔΕΠΥ),
- Σχιζοφρένια,
- Διπολική διαταραχή,
- Αυτισμός.
Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι υπάρχουν συσχετίσεις μεταξύ της σύνθεσης του μικροβιώματος και του αυτισμού. Η παρούσα έρευνα προσφέρει, ωστόσο, στοιχεία αιτιώδους σχέσης, προτείνοντας ότι η έκθεση του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου σε «λάθος» μικροβιακά σήματα κατά την κρίσιμη παιδική ηλικία μπορεί να διαταράξει τη φυσιολογική νευροανάπτυξη.
«Αν ο εγκέφαλος δεν εκτεθεί στα σωστά ανθρώπινα μικρόβια κατά την παιδική ηλικία, θα αναπτυχθεί διαφορετικά», εξήγησε η Amato, ανοίγοντας τη συζήτηση για μια νέα θεώρηση των ψυχικών νόσων ως συστημικών διαταραχών που ξεκινούν από το έντερο.
Μια νέα οπτική για την ανθρωπότητα
Η μελέτη αυτή δεν αναθεωρεί μόνο την ιατρική αλλά και την ανθρωπολογία. Η ανέλιξη του ανθρώπινου είδους δεν υπήρξε μια μοναδική πορεία, αλλά μια συνεργατική διαδικασία. Τα βακτήρια που φιλοξενούμε ίσως μας προσέφεραν το ενεργειακό πλεονέκτημα να «χτίσουμε» τον πολιτισμό μας.
Τα ευρήματα αυτά αναμένεται να ανάψουν έναν νέο κύκλο ερευνών, επικεντρωμένων στο πώς η διατροφή, τα αντιβιοτικά και το περιβάλλον επηρεάζουν αυτήν την ευαίσθητη μικροβιακή ισορροπία. Εάν μπορούμε να «ρυθμίσουμε» τον εγκέφαλο μέσω του εντέρου, οι θεραπείες του μέλλοντος για μαθησιακές δυσκολίες ή ψυχιατρικές νόσους ενδέχεται να στοχεύουν πλέον τόσο τους νευρώνες όσο και τους μικροσκοπικούς «συγκάτοικους» μας.
