ДНК-штрихкодирование определяет растения, которые съел человек
Новый метод с использованием ДНК-штрихкодирования для идентификации растительной составляющей в человеческих фекалиях позволяет объективно оценить рацион. Это может улучшить клинические испытания, исследования в области питания и другие сферы.
Исследователи из лаборатории Лоуренса Дэвида в Медицинской школе Дьюка разработали генетический маркер для растительной пищи, который можно извлечь из кала. Маркером является участок ДНК растений, который они используют для работы хлоропластов — органелл, преобразующих солнечный свет в сахара. Этот геномный регион, называемый trnL-P6, есть у каждого растения, но немного варьируется от вида к виду.
В серии экспериментов маркер протестировали на более чем 1000 образцах кала от 324 участников пяти различных исследований. В работе, опубликованной 27 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences, показано, что эти ДНК-маркеры могут указывать не только на то, что было съедено, но и на относительное количество определённых видов пищи. Разнообразие растительной ДНК в кале варьируется в зависимости от диеты человека, возраста и дохода домохозяйства.
Лаборатория использовала референсную базу данных пищевых растений, содержащую маркеры для 468 видов, типично употребляемых американцами. После доработки их штрихкод смог различить 83% всех основных семейств сельскохозяйственных культур. Те семейства, которые пока не детектируются, как правило, потребляются в других частях мира.
Применение метода:
- Контролируемые группы: В испытании на образцах от людей, чей рацион был точно известен (например, блюдо из дикого риса с грибами), метод не только идентифицировал растения, но и для некоторых видов показал относительное количество съеденного.
- Взрослые с анкетами питания: Количество растений, обнаруженных по trnL, хорошо согласовывалось с разнообразием и качеством диеты по опросам.
- Подростки без детальных записей о питании: В когорте из 246 подростков с разным происхождением метод выявил 111 различных маркеров от 46 семейств и 72 видов растений. Более двух третей участников употребляли: пшеницу (96%), шоколад (88%), кукурузу (87%) и растения семейства паслёновых (71%, включая картофель и томатильо). Также выяснилось, что разнообразие питания было выше у участников с более высоким доходом, а с возрастом подростки потребляли меньше фруктов, овощей и цельнозерновых продуктов.
Метод не может различить отдельных представителей семейства капустных (брокколи, брюссельскую капусту, кале), которые являются близкородственными.
Значение:
Технология позволяет использовать разнообразие растений в образце как показатель разнообразия рациона — известного маркера достаточности питательных веществ и здоровья сердца. Поскольку анализ можно проводить на образцах, собранных годы назад, метод открывает возможность реконструкции данных о питании для уже завершённых исследований. Это может революционизировать отслеживание диет и участие в исследованиях питания, независимо от возраста, грамотности, культуры или состояния здоровья. В будущем метод планируют применять в исследованиях болезней по всему миру и для мониторинга биоразнообразия пищи в условиях климатической нестабильности.