Наши тела населены триллионами микроорганизмов, причем специфические микробы уникальны для каждого человека. В ходе экспериментов ученые точно определили определенные факторы, объясняющие изменения в кишечнике: диета, условия жизни, физические нагрузки и линия матери. Теперь ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили еще один фактор, влияющий на состав микробиома кишечника: время суток. Фактически, ученые обнаружили, что время суток является настолько важным фактором, что они призывают Национальные институты здравоохранения (NIH) потребовать от исследователей сообщать об этом в своих статьях.
В новой работе, опубликованной в журнале Nature Metabolism, ученые сообщают, что ежедневные колебания в кишечнике настолько существенно изменяют микробиом, что различные насекомые населяют его утром и вечером. Это означает, что исследователь, анализирующий образец кала, собранный за завтраком, придет к радикально отличным выводам от исследователя, анализирующего образец кала, собранный непосредственно перед ужином. Ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего предполагают, что эта изменчивость мешает исследователям микробиома кишечника копировать эксперименты друг друга.
Необъяснимая изменчивость и отсутствие возможности воспроизведения могут быть связаны с тем фактом, что микробиом колеблется в течение дня, при этом в разное время доминируют разные популяции микробов. Мы обнаружили, что взятие образца может существенно повлиять на то, какие микробы присутствовали, и на выводы, которые ученые сделали об изучаемом заболевании.”
Амир Зарринпар, доктор медицины, доктор философии, гастроэнтеролог и адъюнкт-профессор медицины Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и старший автор исследования
Ученые проводят эксперименты по многим причинам. Традиционная причина — ответить на конкретный вопрос, но другая причина — сделать открытие или прийти к научной истине, которую другие могут воспроизвести в своих собственных экспериментах. При исследованиях микробиома кишечника ученые собирают образцы кала, чтобы определить, какие микроорганизмы присутствуют и в каком количестве. Затем они связывают эти изменения с процессами заболевания.
Для этого исследования команда сравнила компьютерный анализ ранее опубликованных исследований, включая их собственные. Они обнаружили, что изменения в микробиоме были настолько выраженными с течением времени, что влияли на результаты в той же степени, что и диета. “Мы обнаружили, что всего через четыре часа после того, как мышь позавтракает, почти 80 процентов ее микробиома меняется”, — сказал Зарринпар. Анализируя выводы, сделанные в ходе исследований, Зарринпар и его команда обнаружили, что результаты и заключения в значительной степени зависели от того, когда исследователи собрали образцы.
На проведение этого исследования Зарринпара вдохновил разговор с коллегой. “Он сказал мне, что постдок в его лаборатории взял на себя эксперимент, который был начат кем-то другим. Постдок не смог воспроизвести ни одно из открытий предыдущего стажера. Это заставило его усомниться в исследованиях своего предшественника ”, — сказал Зарринпар. “Затем постдок понял, что бактерия, которая была невероятно распространена в его открытиях, появлялась поздно вечером. Он вернулся в свою лабораторию и увидел, что предыдущий стажер любил собирать образцы по утрам, в то время как он сам собирал образцы перед уходом домой. Вот почему он не смог повторить результаты первого стажера.”
Способность воспроизвести результаты предыдущего эксперимента — воспроизводимость — является ключевым элементом в понимании того, достоверно ли находка отражает новые знания о реальности или является просто артефактом эксперимента. Исследования микробиома в настоящее время переживают кризис воспроизводимости, отчасти из-за междисциплинарного характера области, сложных взаимоотношений между микроорганизмами и их хозяевами и трудности контроля столь многих переменных.
Зарринпар считает, что новейшие выводы его команды о важности выбора времени могут помочь устранить кризис воспроизводимости в исследованиях микробиома. Он объясняет: “Если мы когда-нибудь сможем эффективно рассказывать друг другу о нашей науке и о том, что, по нашему мнению, происходит, то нам нужно понимать, что если вы получили другие результаты, чем я, возможно, это связано со временем, которое мы тратим на сбор образцов, или нет. Прямо сейчас вы даже не можете сказать наверняка.”
По словам Зарринпара, ученые в других областях, такие как биологи, изучающие циркадный период, также лоббировали в NIH более строгое соблюдение сроков сбора образцов. Зарринпар надеется, что публикация этой статьи убедит больше ученых — и людей, которые финансируют и публикуют свои исследования — в важности выбора времени и его возможном влиянии на другие области, такие как исследования метаболизма.
Следующие шаги Zarrinpar включают пропаганду стандартизированных руководящих принципов, обеспечивающих согласованность сроков сбора образцов микробиома и методологии. “Это, вероятно, потребует сотрудничества с другими исследователями, финансирующими агентствами и редакторами журналов для содействия принятию таких стандартов”, — сказал он. Его следующая статья посвящена пониманию влияния времени на человека — переменной, которую гораздо сложнее контролировать.
