Peluang utama: Penelitian baru menunjukkan bahwa mikrobioma usus memainkan peran penting dalam evolusi otak primata yang lebih besar, termasuk manusia, dengan memengaruhi metabolisme otak dan berpotensi berkontribusi terhadap gangguan perkembangan saraf.
Kaitan Antara Bakteri Usus dan Ukuran Otak
Selama beberapa dekade, para ilmuwan bingung mengapa manusia memiliki ukuran otak yang tidak proporsional dibandingkan primata lainnya. Hal ini memerlukan energi yang sangat besar, terutama glukosa, sehingga mendorong para peneliti untuk menyelidiki apakah perubahan mikrobioma usus dapat mendukung lompatan evolusi ini. Sebuah penelitian terbaru yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences memberikan bukti kuat bahwa bakteri usus dapat secara langsung mempengaruhi fungsi otak dan ekspresi gen.
Penelitian ini menggunakan tikus bebas kuman, yang tidak memiliki mikroba usus, untuk menguji hipotesis tersebut. Para peneliti mentransplantasikan bakteri usus dari tiga spesies primata – manusia, monyet tupai (otak besar), dan kera (otak kecil) – ke dalam tikus. Dalam beberapa minggu, perbedaan signifikan muncul pada ekspresi gen otak. Tikus yang dikolonisasi dengan mikroba usus manusia atau monyet tupai menunjukkan peningkatan aktivitas pada gen yang berkaitan dengan produksi energi dan plastisitas sinaptik, yaitu kemampuan otak untuk belajar. Sebaliknya, tikus dengan mikroba usus kera menunjukkan aktivitas yang lebih sedikit dalam proses yang sama.
Meniru Otak Primata pada Tikus
Temuan paling mencolok adalah pola ekspresi gen otak pada tikus sangat mirip dengan pola ekspresi gen otak pada spesies primata sebenarnya. Menurut peneliti Universitas Northwestern, Katie Amato, “Kami mampu membuat otak tikus terlihat seperti otak primata tempat asal mikroba tersebut.” Hal ini menunjukkan adanya hubungan sebab akibat langsung antara komposisi mikrobioma usus dan perkembangan otak.
Ini bukan hanya tentang otak yang lebih besar. Para peneliti juga menemukan bahwa tikus dengan mikroba primata otak kecil menunjukkan pola ekspresi gen yang terkait dengan gangguan perkembangan saraf, termasuk ADHD, skizofrenia, gangguan bipolar, dan autisme. Meskipun korelasi antara kesehatan usus dan kondisi ini telah diamati sebelumnya, penelitian ini menunjukkan bahwa mikrobioma mungkin secara kausal berkontribusi terhadap perkembangannya.
Implikasinya terhadap Kesehatan dan Evolusi Manusia
Penelitian ini memiliki implikasi signifikan terhadap pemahaman kita tentang evolusi manusia. Jika kebutuhan energi otak manusia terpenuhi, sebagian melalui adaptasi mikroba usus, berarti manusia purba mungkin bergantung pada komunitas mikroba tertentu untuk mendukung perkembangan kognitif. Jika otak manusia tidak menemukan mikroba yang “benar” di awal kehidupannya, perkembangannya dapat terganggu, sehingga berpotensi meningkatkan risiko gangguan perkembangan saraf.
“Studi ini memberikan lebih banyak bukti bahwa mikroba mungkin berkontribusi terhadap gangguan ini — khususnya, mikrobioma usus membentuk fungsi otak selama perkembangan.” – Dr
Temuan ini menggarisbawahi pentingnya mikrobioma usus yang sehat untuk fungsi otak yang optimal dan menyoroti potensi peran paparan mikroba sejak dini dalam membentuk perkembangan neurologis. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memahami sepenuhnya interaksi kompleks antara mikroba usus, metabolisme otak, dan kondisi perkembangan saraf, namun penelitian ini menandai langkah signifikan menuju mengungkap akar evolusi kecerdasan manusia.
Studi ini didasarkan pada temuan sebelumnya yang menunjukkan bahwa mikroba primata berotak besar, ketika dimasukkan ke dalam tikus inang, menghasilkan lebih banyak energi metabolik dalam mikrobioma inang – sebuah prasyarat untuk otak yang lebih besar, yang membutuhkan banyak energi untuk berkembang dan berfungsi.
