Kartierung von Mikrobiomen im Lebensmittelsystem zur Wiederherstellung der Gesundheit

Forscher haben kartiert, wie Mikroben gesunde Lebensmittelsysteme zugrunde liegen – und wie wir ihren Niedergang stoppen können.

Veröffentlicht in Grenzen in der Wissenschaft, Die Karte von Microbiomen von ‚Agri-Food Systems‘ zeigt, wie Spieler in jeder Phase des Lebensmittelsystems schwindende Mikrobiome wiederherstellen und schützen können, um die Gesundheit der Menschen und Planeten zu steigern.

Wenn Mikrobiome vielfältig und ausgewogen sind, halten sie unsere Lebensmittel sicher, nahrhaft und nachhaltig, und unser Planet gesund, aber die Qualität dieser Netzwerke nimmt im gesamten System ab. Dies ist im Anstieg der antimikrobiellen Resistenz (AMR), Ernteversagen, Verlust der mikrobiellen Vielfalt in Boden, Wasser und des menschlichen Darms und erhöhter Verderblichkeit der Nahrung zu sehen.

Die Autoren sagen, dass dies teilweise auf eine Kombination von hochverarbeiteten Diäten zurückzuführen ist, die natürliche Mikrobiome, die Klimakrise, die intensive Landwirtschaft, die Überbeanspruchung und die Überbeanspruchung und die Umweltverschmutzung stören.

Mikroben erklären alles, warum Erdbeeren verrotteten und wie der Zuchtlachs krank wird. Die sinkende mikrobielle Gesundheit spiegelt sich in der Gesundheit von Menschen und dem Planeten wider, der sich in schwindender Lebensmittelqualität und -verfügbarkeit sowie bei steigender chronischer Erkrankungen für Tiere und Pflanzen auswirkt. “

Dr. Paula Fernández-Gómez, Erster Autor des Teagasc Food Research Center und APC Microbiome Irland

Um dies anzugehen, schauen Forscher zunehmend auf die verborgenen Gemeinschaften von Mikroben, die diese Systeme untermauern, wie beispielsweise in Pflanzen, Tieren, Boden, Landwirtschaft, Aquakultur und Lebensmittelverarbeitung. Diese Überprüfung zieht sie zu einer einzelnen Karte zusammen und identifiziert, wo mikrobielle Netzwerke zusammenbrechen. Dies ist beleuchtet, wenn gezielte Interventionen wie Probiotika, mikrobielle Konsortien oder Biofertilisierer den größten Einfluss haben können.

„So wie Mikroben zusammenarbeiten, müssen wir jeden Punkt im Lebensmittelsystem mikrobenfreundliche Entscheidungen treffen, vom Züchter bis zum Verbraucher“, sagt der leitende Autor Prof Paul Cotter, ebenfalls vom Teegasc Food Research Center.

Das Gleichgewicht zurücknehmen

Die Karte zeigt, wie ein zusammengefügter Ansatz von Verbrauchern, landwirtschaftlichen Innovatoren, Aufsichtsbehörden, Pädagogen und Wissenschaftlern dazu beitragen kann, diese verborgenen Netzwerke zu schützen und wiederherzustellen. Die Autoren sagen, dass dies dazu beitragen wird, die Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit globaler Lebensmittelsysteme sowie die Gesundheit von Nahrungsquellen und damit von Tieren, Menschen und Planeten wiederherzustellen.

Es zeigt, wie jeder Spieler im Lebensmittelsystem dazu beitragen kann, das Gleichgewicht zu beheben:

• Alltagsverbraucher: Wählen Sie frische, minimal verarbeitete und lokal produzierte Lebensmittel und unterstützen Sie mikrobenfreundliche Richtlinien

• Branche: Skalieren Sie Innovationen auf Mikrobenbasis in Landwirtschaft, Lebensmittelverarbeitung und Aquakultur

• Regulierungsbehörden: Erstellen Sie evidenzbasierte Rahmenbedingungen für eine sichere und effektive Verwendung von mikrobiombasierten Interventionen

• Pädagogen und Kommunikatoren: Bewusstsein schärfen und Vertrauen in die Mikrobiomwissenschaft schaffen

• Wissenschaftler: Vertiefern Sie das Verständnis der mikrobiomen Funktionen durch experimentelle und omicsbasierte Ansätze.

„Unser Papier beschreibt, wie mikrobielle Gemeinschaften mit Hilfe fortgeschrittener Omics entlang der Lebensmittelkette miteinander verbunden sind, die unser Verständnis der mikrobiomen Dynamik und Interaktionen wie nie zuvor vertieft haben“, sagt Prof Cotter.

Zuordnen des Systems

Die Karte von Mikrobiomenwebs von Billionen von Bakterien, Pilzen, Viren und den Verbindungen zwischen ihnen entspricht den verborgenen Verbindungen zwischen Lebensmitteln, unserem Körper und dem Planeten.

Um das gesamte System zu erfassen, kombinierten die Autoren die Ergebnisse von mehr als 250 OMICS -Studien zu mikrobiellen Wechselwirkungen in Gartenbau, Silv beleikt, Viehzucht und aquatische Umgebungen. Sie untersuchten auch die Mikroben, die sich über die Verarbeitung von Lebensmitteln, den Vertrieb und den Transport, den Transport, die Lagerung, die Märkte und Geschäfte für Lebensmittel und ihre Interaktionen mit dem menschlichen Körper befanden.

Die Autoren identifizieren mehrere Bereiche, in denen mikrobiombasierte Lösungen dazu beitragen können, Komponenten des Lebensmittelproduktionssystems zu verbessern, einschließlich:

• Anwenden von Mikroben auf Pflanzen zum Schutz vor Salz, Dürre und Krankheitserregern

• Pflanzen von Klee, um Stickstoff in den Boden zu sperren, damit Pflanzen verwendet werden können

• Verwendung von Bakterien zur Herstellung von Tierfutter höherer Qualität

• Ergänzung von tierischen Diäten mit Probiotika zur Verbesserung der Gesundheit

• Reduzierung von Lebensmittelabfällen durch Anwenden von Kulturen, die die Haltbarkeit verlängern.

Einige dieser Ansätze sind bereits verwendet. Beispielsweise kann Hefe den Zerfall nach der Ernte in Erdbeeren verringern. In ähnlicher Weise können Bakterien dabei helfen, Wüstenkulturen widerstandsfähiger gegenüber Umweltstress zu werden. Die Stärkung von Mikrobiomen kann auch dazu beitragen, die Verwendung von Antibiotika in Vieh zu verringern und die Ausbreitung von AMR zu begrenzen.

„Gesunde mikrobielle Netzwerke untermauern unsere Existenz“, sagt Co-Autor Dr. Tanja Kostic vom AIT Österreichischen Institut für Technologie und Microbiomesupport Association. „Sie fördern Nährstoffzyklus, Lebensmittelproduktion, Krankheitsresistenz, Umweltbelastbarkeit sowie menschliche und ökologische Gesundheit.“

Menschlicher Auswirkungen

Klimaabbau sowie menschliche Aktivitäten wie Antibiotika und Pestizidüberutzung können die Mikrobiomdynamik und -interaktionen stören. Dies trägt zu Ernteversagen, Verderbnis, Ausbreitung von AMR und chronischen Erkrankungen bei Menschen, Tieren und Pflanzen bei.

Beispielsweise kann der Einsatz von starkem Dünger den Nährstoffniveau in Flüssen und Seen verändern, die die aquatischen Mikrobiome stark stören. Diese Veränderung der mikrobiellen Werte in aquatischen Umgebungen kann zu Algenblüten führen, die Sauerstoff im Wasser erschöpfen und Fische abtöten.

In ähnlicher Weise können der Einsatz von Antibiotika in Fischfarmen zur Vorbeugung von Infektionen AMR in der Umwelt erhöhen. Auch andere Schadstoffe wie Medikamente, Pestizide und Düngemittel können AMR -Gene erhöhen.

Die spezifischen Entschlüsselung der funktionellen Rollen von mikrobiomen Bestandteilen bleibt ebenfalls eine Herausforderung. Kulturbasierte Ansätze sind entscheidend für die Umsetzung dieser Forschung in Innovationen und für das Verständnis der kausalen Verbindungen im System. In ähnlicher Weise sagen die Autoren, dass Omics-Daten mit synthetischer Biologie, Hochdurchsatz-Screening und gezielten experimentellen Ansätzen kombiniert werden sollten, um die Funktionen dieser Mikrobiome zu validieren.

Quellen: