Moderne mens mist darmbacteriën

Terwijl primaten en jagersverzamelaars nog beschikken over een goed arsenaal cellulose-afbrekende darmbacteriën, lijken ze uit de darmen van moderne mensen langzaam te verdwijnen.

Cellulose-afbrekende bacteriën komen veelvuldig voor in de darmen van niet-menselijke primaten, prehistorische en huidige jagers-verzamelaars, maar zijn minder aanwezig bij mensen in landelijk gebied. In geïndustrialiseerde gemeenschappen zijn darmbacteriën zelfs behoorlijk zeldzaam. Dat concludeert een internationale groep biologen 15 maart in Science, waarin ze suggereren dat de afname samenhangt met een westers dieet van overwegend sterk bewerkt voedsel met relatief weinig vezels.

PLANTENVEZELS

Mensen en andere zoogdieren zijn voor de afbraak van cellulose – het belangrijkste bestanddeel in plantenvezels en alom aanwezig in een plantenrijk dieet – afhankelijk van hun darmmicrobioom. Daarbij worden ingewikkelde polysachariden uit de plantencelwand via fermentatie omgezet in korteketenvetzuren. De vetzuren spelen een belangrijke rol bij het reguleren van bloedsuikerspiegels, het voorkomen van darmkanker en een stabiel en soortenrijk darmmicrobioom. Het aandeel plantenvezels in het menselijk dieet is door de geschiedenis alleen flink afgenomen. Hoe zit het met de bacteriën die verantwoordelijk zijn voor de afbraak? Om dat te achterhalen analyseren de onderzoekers 92.143 zogeheten metagenome-assembled genomes, microbiële genomen gereconstrueerd op basis van menselijke metagenoomdata. Ze zoeken daarbij specifiek naar genen die coderen voor een multi-enzym-eiwitcomplex dat bacteriën gebruiken om cellulose af te breken: cellulosome. Zo komen ze drie niet eerder beschreven bacteriën op het spoor: Candidatus Ruminococcus primaciens, R. hominiciens en R. ruminiciens, die sterk gastheerspecifiek zijn. R. hominiciens is vooral geassocieerd met mensen en kan goed maïs-, rijst- en tarwevezels afbreken. R. primaciens nestelt zich daarentegen met name in de darmen van niet-menselijke primaten en kan bijvoorbeeld ook goed chitine afbreken, een polymeer in het exoskelet van insecten. ‘Onze evolutionaire analyses suggereren dat deze bacteriën ontstonden in de darmen van herkauwers en later overstapten naar mensen, mogelijk tijdens domesticatie’, schrijven de biologen. Eenmaal in de menselijke darm zouden de bacteriën zich aan hun nieuwe omgeving aanpassen via werving van genen van reeds aanwezige darmbacteriesoorten. Inmiddels zijn de bacteriën door een westers voedingspatroon sterk afgenomen in geïndustrialiseerde gemeenschappen, wat mogelijk bijdraagt aan de opkomst van welvaartsziekten.

'NIET-VERWONDERLIJK'

‘Het is een interessante studie, maar de verdwijning van de genen voor de cellulose-afbraak in moderne menselijke darmen, en dus in onze evolutie, is niet verwonderlijk: er wordt namelijk gewoon minder cellulose gegeten. Daar besteden ze in de studie minder aandacht aan’, oordeelt de Wageningse emeritus hoogleraar microbiologie Willem de Vos. ‘Ook had ik nog wat meer willen lezen over de kinetiek van cellulose-afbraak – aangezien het een notoir langzaam proces is – en de synergie met andere darmbacteriën.’