Wij mensen hebben een flinke hersenpan, vergeleken met andere dieren. Het kost een hoop energie om dat grote brein draaiende te houden. Voor die energievoorziening hebben we onze darmen nodig. Er blijkt dan ook een link te zijn tussen de omvang van ons brein en het darmmicrobioom.
Nog even voor de duidelijkheid: het darmmicrobioom is een verzameling eencellige micro-organismen die met miljarden tegelijk je darmen bevolken. Er wordt steeds meer duidelijk dat deze microben veel invloed hebben op onze fysieke en mentale gezondheid. Neem de mysterieuze communicatie tussen darm en hersenen via de darm-hersen-as. Maar ook op het gebied van onze energiehuishouding zijn darmmicroben belangrijk. De ene stam is in staat om meer energie te genereren dan de andere, en laat het brein nu net een van de meest energieverslindende organen in het menselijk lichaam zijn.
Een onverwacht sterke connectie
Uit nieuw onderzoek blijkt dat microben in onze darmen die helpen om meer energie te produceren weleens de sleutel kunnen zijn tot de evolutie van grote hersenen bij de mens en andere primaten. Hoe groter het brein, des te meer energie er nodig is om hun groei en onderhoud in goede banen te leiden.
In een gecontroleerd laboratoriumexperiment implanteerden onderzoekers van Northwestern University de darmmicroben van twee primatensoorten met grote hersenen (de mens en de doodshoofdaap) en een primatensoort met kleinere hersenen (de makaak) in het darmkanaal van labmuizen die ‘microbenvrij’ waren gemaakt. De muizen met microben afkomstig van primaten met grote hersenen bleken meer energie te gebruiken en te produceren, terwijl de muizen met microben van makaken meer energie opsloegen in de vorm van vetreserves.
Deze bevindingen ondersteunen het idee dat darmmicroben niet alleen een belangrijke invloed hebben op onze fysieke gezondheid, maar waarschijnlijk ook een rol hebben gespeeld in de evolutie door aanpassingen in het functioneren van het lichaam mogelijk te maken.
Wat maakt deze ontdekking zo bijzonder?
Dit onderzoek is de eerste studie die aantoont dat darmmicroben een drijvende kracht kunnen zijn achter de biologische verschillen tussen zoogdiersoorten. Het biedt daarmee een nieuwe kijk op de menselijke evolutie, en specifiek op de ontwikkeling van onze grote hersenen. “De microben in de dikke darm kunnen verbindingen produceren die invloed hebben op allerlei aspecten van de menselijke biologie. Belangrijke voorbeelden hiervan zijn veranderingen in de stofwisseling die kunnen leiden tot insulineresistentie en gewichtstoename”, legt hoofdonderzoeker Katherine Amato uit. “Variatie in de darmmicrobiota is een mechanisme waar we nog relatief weinig vanaf weten. Het lijkt er sterk op dat de stofwisseling van primaten aanzienlijk kan bijdragen aan de verschillende energiebehoeften van hun hersenen.”
De onderzoekers bestudeerden de veranderingen bij de muizen op het gebied van gewichtstoename, vetpercentage, het glucoseniveau in nuchtere toestand, leverfunctie en meer. Ze analyseerden ook de verschillen in microbioom en de verbindingen die de micro-organismen produceerden in elke groep muizen.
Opvallende patronen
De onderzoekers verwachtten dat de muizen met de menselijke darmmicroben de grootste fysiologische verschillen in de testen zouden laten zien, vergeleken met de darmmicrobiota van de microbenvrije muizen en de andere twee soorten. “We zagen duidelijke verschillen bij de ‘mensgroep’, maar het sterkste patroon bleek het verschil tussen de primaten met grote hersenen (de mens en de doodshoofdaap) en de makaak te zijn. De biologische veranderingen bij de mens- en doodshoofdaapjes-muizen leken erg veel op elkaar. Opmerkelijk, want deze twee soorten zijn evolutionair gezien niet nauw verwant.”
Volgens de Amerikaanse antropoloog Amato toont dit aan dat mensen – net als doodshoofdaapjes – onafhankelijk van andere primaten grotere hersenen ontwikkelden. Hun darmmicrobiota pasten zich op vergelijkbare wijze aan om de energie te kunnen leveren die nodig was voor het uitdijende brein.
Vervolgonderzoek
De studie roept ook nieuwe vragen op. De wetenschappers willen in de nabije toekomst microben testen van meer primatensoorten met variërende hersengroottes. Daarnaast hopen ze meer inzicht te krijgen in de moleculaire verbindingen die de microben produceren en hoe die het immuunsysteem, gedrag en andere biologische kenmerken van hun gastheer beïnvloeden.
Met deze nieuwe inzichten wordt duidelijk dat de evolutie van grote hersenen niet alleen in onze genen of omgeving ligt, maar ook diep geworteld is in het onzichtbare ecosysteem van onze darmen. Een fascinerend idee dat bewijst hoe complex — en verrassend — menselijke evolutie kan zijn.
