Когда ученые расшифровали геном человека в 2003 году, многие ожидали, что это поможет раскрыть главные тайны болезней. Но оказалось, что генетика объясняет только около 10% риска. Остальные 90% связаны с окружающей средой, и питание играет в этом огромную роль.
Во всем мире плохой рацион связан примерно с каждой пятой смертью среди взрослых старше 25 лет. В Европе на него приходится почти половина всех смертей от сердечно-сосудистых заболеваний.
Но проблема в том, что десятилетия советов о том, как есть меньше жира, соли или сахара, не остановили рост ожирения и болезней, связанных с питанием. Значит, в нашем понимании еды чего-то явно не хватает.
Долгое время питание описывали довольно просто: еда — это топливо, а питательные вещества — строительные материалы для тела. Белки, углеводы, жиры и витамины стали главными героями этой картины. Всего таких известных химических веществ насчитывали около 150.
Теперь ученые считают, что с пищей мы получаем больше 26 000 соединений. И большая часть из них до сих пор почти не изучена.
Здесь помогает сравнение с астрономией. Ученые знают, что темная материя составляет около 27% Вселенной. Ее нельзя увидеть напрямую, потому что она не излучает и не отражает свет. Но ее существование заметно по гравитационному влиянию.
В науке о питании есть похожая ситуация. Большинство химических веществ в еде для исследований как будто остаются невидимыми. Мы употребляем их каждый день, но плохо понимаем, что именно они делают с организмом.
Некоторые специалисты называют эти неизвестные молекулы «пищевой темной материей». Это напоминание о том, что наша еда — не просто набор калорий и витаминов, а огромная скрытая химическая система.
Когда исследователи изучают болезни, они анализируют множество продуктов. Но связь между рационом и заболеванием часто не получается объяснить известными молекулами. Именно здесь и появляется «темная материя» питания — вещества, которые мы ежедневно получаем с едой, но еще не нанесли на карту и не изучили.
Некоторые из них могут поддерживать здоровье. Другие, наоборот, могут повышать риск болезней. Главная задача — понять, какие вещества за что отвечают.
Этим занимается направление под названием фудомика. Оно объединяет геномику, изучающую роль генов, протеомику, связанную с белками, метаболомику, изучающую активность клеток, и нутригеномику, которая исследует взаимодействие питания и генов.
Такие подходы начинают показывать, что еда влияет на организм гораздо сложнее, чем просто через калории и витамины.
Например, средиземноморская диета, в которой много фруктов, овощей, цельнозерновых продуктов, бобовых, орехов, оливкового масла и рыбы, а красного мяса и сладкого меньше, известна снижением риска болезней сердца.
Но почему она работает? Один из возможных ответов связан с молекулой TMAO. Она образуется, когда кишечные бактерии перерабатывают соединения из красного мяса и яиц. Высокий уровень TMAO повышает риск сердечных заболеваний. При этом чеснок содержит вещества, которые блокируют ее выработку.
Это один пример того, как рацион может сдвигать баланс между пользой и вредом.
Кишечные бактерии тоже играют большую роль. Когда соединения из пищи доходят до толстой кишки, микробы превращают их в новые химические вещества. Они могут влиять на воспаление, иммунитет и обмен веществ.
Например, эллаговая кислота, которая содержится в разных фруктах и орехах, превращается кишечными бактериями в уролитины. Это группа природных соединений, которые помогают поддерживать здоровье митохондрий — энергетических станций организма.
Все это показывает, что еда — сложная сеть взаимодействующих химических веществ. Одно соединение может влиять сразу на множество биологических механизмов, а те, в свою очередь, запускают другие процессы.
Питание может даже включать и выключать гены через эпигенетику — изменения активности генов, которые не меняют саму ДНК.
История уже давала резкие примеры такого влияния. Дети, родившиеся у матерей, переживших голод в Нидерландах во время Второй мировой войны, позже чаще сталкивались с болезнями сердца, диабетом 2-го типа и шизофренией. Спустя десятилетия ученые обнаружили, что активность их генов была изменена тем, что их матери ели или не ели во время беременности.
Сейчас такие проекты, как Foodome Project, пытаются составить каталог этой скрытой химической вселенной. Уже перечислено больше 130 000 молекул. Исследователи связывают пищевые соединения с белками человека, кишечными микробами и процессами заболеваний.
Цель — создать атлас того, как питание взаимодействует с организмом, и понять, какие молекулы действительно важны для здоровья.
Ученые надеются, что изучение «темной материи» питания поможет ответить на вопросы, которые давно мешают науке о еде. Почему одни диеты работают для одних людей, но не работают для других? Почему продукты иногда защищают от болезней, а иногда могут им способствовать? Какие пищевые молекулы можно использовать для создания новых лекарств или новых продуктов?
Мы все еще в самом начале этого пути. Но главный вывод уже понятен: еда в нашей тарелке — это не только калории и питательные вещества. Это огромный химический ландшафт, который ученые только начинают наносить на карту.
И если изучение темной материи меняет наше понимание Вселенной, то раскрытие «темной материи» питания может изменить представление о том, как мы едим, как лечим болезни и как вообще понимаем здоровье.
