好 坏和重要影响食物和健康的微生物

欧盟研究人员正在研究细菌、真菌和其他微生物如何促进植物和动物的健康。2019年，当汤姆·吉尔伯特教授和他的同事研究不同的饮食如何影响鸡时，发生了一些奇怪的事情：一批小鸡的生长速度比之前的两次试验要慢得多。

尽管这些鸡生活在相同的高度控制的环境中，并且饮食和食品补充剂相同，但情况仍然如此。

小改变，大影响

那么是什么改变了呢?丹麦哥本哈根大学遗传学家吉尔伯特表示，唯一可能的区别是，这些小鸡在从西班牙加泰罗尼亚地区孵化场出发的途中接触了不明微生物。

小鸡摄入的微生物可能是大量微生物(包括细菌、真菌和病毒)的一部分，这些微生物存在于环境、人类和动物中，统称为微生物组。

吉尔伯特说：“这让我们有了一个非常有趣的见解，了解生命早期阶段微生物组的微小差异如何对动物的发育产生巨大的连锁反应，并对农业产生重大影响。”

他的团队进行的研究是一个获得欧盟资助的项目的一部分，该项目旨在调查饲料和补充剂对微生物组以及最终对鸡和鲑鱼健康的影响。

该项目名为HoloFood，历时近四年半后于2023年4月结束。

动物的遗传学及其微生物组如何相互作用是一个快速发展的研究领域，称为全基因组学。这个词来自术语“holobiont”，它描述了一个宿主物种以及生活在其内部或周围的微型生态系统中的微生物和其他物种的集合。

动物一出生，环境中存在的微生物就会在其肠道内定居，形成一个充满数万亿有益和潜在有害细菌、病毒和真菌的群落。

人或动物的微生物组对健康有很大影响，影响生长和免疫反应并调节营养摄入。它甚至被认为会影响人类行为，包括社交互动。同时，植物和土壤中的微生物影响作物的生长和恢复能力。

更环保的胆量

寻找优化微生物组的方法可能是确保为不断增长的全球人口提供更健康食品的一种途径。

它还可以通过减少对化肥、抗生素和其他化学品的需求来减轻农业对环境的影响。

该领域的研究是欧洲食品2030倡议的一部分，该倡议旨在促进向更绿色、更健康和更​​容易获得的饮食过渡。

关于如何利用微生物来提高农业生产的健康、生产力和质量的科学仍处于早期阶段。

得益于DNA测序技术的进步，HoloFood为更好地了解食品物质和补充剂对微生物组以及最终对动物健康的影响奠定了基础。

此类研究最终可能有助于可持续粮食生产的发展。

在试验中，以海藻和贻贝(比传统饲料更可持续的添加剂和蛋白质替代品)为食的鱼同样健康并且生长良好。

“这实际上是一个巨大的胜利，因为这意味着你可以替代进口大豆等食品，”吉尔伯特说。

本土答案

另一个欧盟资助的项目SIMBA在截至2023年10月的五年运行期间也得出了一些类似的发现。

研究人员发现，部分传统的以大豆为基础的鱼饲料可以用更可持续的、当地采购的菜籽粕和海藻的混合物替代，而不会对肠道微生物组产生负面影响。

赫尔辛基芬兰自然资源研究所食品和生物产品研究员AnnePihlanto博士表示，这为在欧盟开发水产养殖来源提供了希望，而不是从美洲进口大量大豆。

SIMBA负责人皮兰托(Pihlanto)表示：“使用替代饲料，鱼生长良好，这表明部分大豆可以用欧洲现有的材料替代。”

了解微生物群落也有助于使其他形式的粮食生产(例如农作物种植)变得更加可持续。

研究人员研究了微生物如何影响生长以及对某些疾病或干旱等环境条件的抵抗力。其影响可能是巨大的。

皮兰托说：“如果我们能找到合适的微生物，它们至少可以帮助部分替代化肥，提高粮食系统的恢复能力。”

植物恢复力

研究人员发现，用四种特定微生物物种的混合物接种拟南芥植物(通常用作模式生物)可以提高耐旱性。这暗示着也有可能提高其他作物的抗性。

他们进一步确定了有助于小麦生长的微生物混合物(可能是通过增强氮的吸收)，并提高了盐沼中种植的马铃薯的产量。

在世界上不适合耕种的地区利用海水进行灌溉具有潜在的重大意义。

HoloFood和SIMBA等项目为未来研究微生物如何使粮食生产更健康、更有益于地球奠定了基础。

这两个项目产生的知识可在HoloFood数据门户和SIMBA开放获取数据库中获取，增加了有关微生物组的信息，这些信息也来自其他欧盟资助的研究计划，包括3D组学和FindPheno。

“我希望知识不断进步，这样我们就知道在不同的地方应该使用什么类型的微生物，”皮兰托说。“我们仍然需要更多的知识。”