Belangrijkste conclusie: Nieuw onderzoek suggereert dat het darmmicrobioom een cruciale rol speelde in de evolutie van grotere hersenen bij primaten, inclusief mensen, door het hersenmetabolisme te beïnvloeden en mogelijk bij te dragen aan neurologische ontwikkelingsstoornissen.
Het verband tussen darmbacteriën en hersengrootte
Tientallen jaren lang hebben wetenschappers zich afgevraagd waarom mensen onevenredig grote hersenen bezitten in vergelijking met andere primaten. Dit vergt enorme energie, vooral glucose, wat onderzoekers ertoe aanzet te onderzoeken of veranderingen in het darmmicrobioom deze evolutionaire sprong hadden kunnen ondersteunen. Een recente studie gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences levert overtuigend bewijs dat darmbacteriën de hersenfunctie en genexpressie rechtstreeks kunnen beïnvloeden.
De studie gebruikte kiemvrije muizen, die geen eigen darmmicroben hebben, om de hypothese te testen. Onderzoekers transplanteerden darmbacteriën van drie soorten primaten – mensen, doodshoofdaapjes (grote hersenen) en makaken (kleine hersenen) – in de muizen. Binnen enkele weken ontstonden er significante verschillen in de genexpressie van de hersenen. Muizen gekoloniseerd met darmmicroben van mensen of doodshoofdaapjes vertoonden verhoogde activiteit in genen die verband houden met energieproductie en synaptische plasticiteit, wat het leervermogen van de hersenen is. Omgekeerd vertoonden muizen met makaakdarmmicroben minder activiteit in dezelfde processen.
Het nabootsen van de hersenen van primaten bij muizen
De meest opvallende bevinding was dat de genexpressiepatronen in de hersenen bij muizen nauw overeenkwamen met die waargenomen bij de werkelijke primatensoort. Volgens onderzoeker Katie Amato van de Northwestern University: “waren we erin geslaagd de hersenen van muizen te laten lijken op de hersenen van de echte primaten waar de microben vandaan kwamen.” Dit suggereert een direct causaal verband tussen de samenstelling van het darmmicrobioom en de ontwikkeling van de hersenen.
Dit gaat niet alleen over grotere hersenen. De onderzoekers ontdekten ook dat muizen met primatenmicroben met kleinere hersenen genexpressiepatronen vertoonden die verband hielden met neurologische ontwikkelingsstoornissen, waaronder ADHD, schizofrenie, bipolaire stoornis en autisme. Hoewel er al eerder een verband is waargenomen tussen de darmgezondheid en deze aandoeningen, suggereert dit onderzoek dat het microbioom causaal kan bijdragen aan de ontwikkeling ervan.
Implicaties voor de menselijke gezondheid en evolutie
Dit onderzoek heeft belangrijke implicaties voor ons begrip van de menselijke evolutie. Als gedeeltelijk aan de energiebehoefte van het menselijk brein zou worden voldaan door microbiële aanpassingen in de darmen, betekent dit dat vroege mensen mogelijk afhankelijk waren van specifieke microbiële gemeenschappen om de cognitieve ontwikkeling te ondersteunen. Als een menselijk brein in het vroege leven niet de ‘juiste’ microben tegenkomt, kan de ontwikkeling ervan worden gewijzigd, waardoor mogelijk het risico op neurologische ontwikkelingsstoornissen toeneemt.
“Deze studie levert meer bewijs dat microben causaal kunnen bijdragen aan deze aandoeningen – met name het darmmicrobioom geeft vorm aan de hersenfunctie tijdens de ontwikkeling.” – Dr. Katie Amato
De bevindingen onderstrepen het belang van een gezond darmmicrobioom voor een optimale hersenfunctie en benadrukken de potentiële rol van vroege microbiële blootstelling bij het vormgeven van de neurologische ontwikkeling. Verder onderzoek is nodig om de complexe wisselwerking tussen darmmicroben, hersenmetabolisme en neurologische ontwikkelingsstoornissen volledig te begrijpen, maar deze studie markeert een belangrijke stap in de richting van het ontrafelen van de evolutionaire wortels van menselijke intelligentie.
De studie bouwt voort op eerdere bevindingen waaruit bleek dat de microben van primaten met grotere hersenen, wanneer ze in gastheermuizen werden geïntroduceerd, meer metabolische energie produceerden in het microbioom van de gastheer – een voorwaarde voor grotere hersenen, die energetisch duur zijn om te ontwikkelen en te functioneren.
