O segredo do tamanho do nossos cérebros pode estar no nosso intestino

Micróbios que auxiliam na produção de mais energia metabólica podem ser a chave para a evolução de cérebros maiores.

Por Universidade Northwestern com informações de Science Daily.

O tecido cerebral está entre os mais custosos energeticamente no corpo e, como resultado, mamíferos com cérebros maiores requerem mais energia para sustentar o crescimento e a manutenção do cérebro. Exatamente quais mudanças biológicas permitiram que os ancestrais humanos atendessem às necessidades muito altas de energia à medida que evoluíam cérebros maiores ainda não estão claras. Um novo estudo da Northwestern University aponta para o papel dos micróbios intestinais, pequenos organismos vivos em nosso sistema digestivo que ajudam a quebrar os alimentos e produzir energia.

Em um experimento controlado de laboratório, pesquisadores implantaram micróbios de duas espécies de primatas com cérebros grandes (humano e macaco-esquilo) e uma espécie de primata com cérebros pequenos (macaco) em camundongos.

Suas descobertas mostraram que os ratos com micróbios de espécies de primatas com cérebros grandes produziram e usaram mais energia, enquanto aqueles com micróbios de espécies de cérebros pequenos armazenaram mais energia na forma de gordura.

Os dados são os primeiros a mostrar que os micróbios intestinais de diferentes espécies animais moldam variações na biologia entre as espécies animais e reforçam a hipótese de que os micróbios intestinais podem influenciar a evolução ao alterar o funcionamento do corpo de um animal.

O estudo oferece uma nova perspectiva sobre a evolução humana, particularmente a evolução dos nossos grandes cérebros.

As descobertas foram publicadas na revista Microbial Genomics em 2 de dezembro.

Estudos anteriores compararam a influência dos genes e do ambiente em primatas com cérebros maiores e menores. No entanto, há muito poucos estudos comparando como diferentes primatas usam energia. Ainda menos informações estão disponíveis sobre como o metabolismo se desenvolve em diferentes espécies de primatas.

“Sabemos que a comunidade de micróbios que vive no intestino grosso pode produzir compostos que afetam aspectos da biologia humana — por exemplo, causando alterações no metabolismo que podem levar à resistência à insulina e ao ganho de peso”, disse a primeira autora do estudo, Katherine Amato, professora associada de antropologia na Northwestern.

“A variação na microbiota intestinal é um mecanismo inexplorado no qual o metabolismo dos primatas pode facilitar diferentes necessidades energéticas do cérebro”, disse Amato.

Após introduzir os micróbios intestinais em camundongos sem micróbios, os pesquisadores mediram mudanças na fisiologia do camundongo ao longo do tempo, incluindo ganho de peso, porcentagem de gordura, glicemia de jejum, função hepática e outras características. Eles também mediram diferenças nos tipos de micróbios e nos compostos que eles estavam produzindo em cada grupo de camundongos.

Os pesquisadores esperavam encontrar micróbios de diferentes primatas que levariam a diferenças na biologia dos camundongos inoculados com eles. Eles também esperavam que camundongos com micróbios humanos tivessem a maior diferença em biologia de camundongos com micróbios das outras duas espécies.

“Embora tenhamos visto que camundongos inoculados com humanos apresentaram algumas diferenças, o padrão mais forte foi a diferença entre primatas de cérebro grande (humanos e macacos-esquilo) e primatas de cérebro menor (macacos)”, disse Amato.

Os camundongos que receberam micróbios dos humanos e macacos-esquilo tinham biologia similar, embora essas duas espécies de primatas de cérebros maiores não sejam parentes evolutivos próximos uma da outra. Isso sugere algo diferente de ancestralidade compartilhada — provavelmente sua característica compartilhada de cérebros grandes está conduzindo as similaridades biológicas vistas nos camundongos inoculados com seus micróbios.

“Essas descobertas sugerem que quando humanos e macacos-esquilo desenvolveram cérebros maiores separadamente, suas comunidades microbianas mudaram de maneira semelhante para ajudar a fornecer a energia necessária”, disse Amato.

Em estudos futuros, os pesquisadores esperam executar o experimento com micróbios de espécies adicionais de primatas variando em tamanho de cérebro. Eles também gostariam de coletar mais informações sobre os tipos de compostos que os micróbios estão produzindo e reunir dados adicionais sobre as características biológicas dos hospedeiros, como função imunológica e comportamento.

Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Northwestern University . Original escrito por Stephanie Kulke. Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e ao comprimento.

Referência do periódico :
Elizabeth K. Mallott, Sahana Kuthyar, Won Lee, Derek Reiman, Hongmei Jiang, Sriram Chitta, E. Alexandria Waters, Brian T. Layden, Ronen Sumagin, Laura D. Manzanares, Guan-Yu Yang, Maria Luisa Savo Sardaro, Stanton Gray, Lawrence E. Williams, Yang Dai, James P. Curley, Chad R. Haney, Emma R. Liechty, Christopher W. Kuzawa, Katherine R. Amato. The primate gut microbiota contributes to interspecific differences in host metabolism. Microbial Genomics, 2024; 10 (12) DOI: 10.1099/mgen.0.001322