섬유질은 우리에게 좋지만, 새로운 연구는 사람들이 섬유질을 건강한 소화관을 위한 음식으로 바꾸는 미생물을 잃고 있다는 것을 발견했다. 모든 사람은 섬유질이 건강에 좋고 우리의 일상 식단의 중요한 부분인 것을 알고 있다. 하지만 섬유질은 무엇이고 왜 건강에 좋을까? 섬유질은 식물이 만드는 끈끈한 물질인 셀룰로오스이다. 잎, 줄기, 뿌리, 줄기, 나무줄기는 셀룰로오스로 만들어진다. 셀룰로오스의 가장 순수한 형태는 목화의 길고 하얀 섬유이다. 식이섬유는 채소나 곡물 제품에서 나온다.

왜 섬유질이 건강에 도움이 될까? 섬유질은 우리 장내 미생물 무리(과학자들은 그것을 우리 장내 미생물 무리라고 부른다)를 행복하고 균형 있게 유지하도록 도와준다. 섬유질은 자연적인 먹이 사슬의 시작점 역할을 한다. 그것은 셀룰로오스를 소화할 수 있는 박테리아로부터 시작되어, 우리 미생물 무리의 나머지 부분의 균형 잡힌 식단을 제공한다. 그러나 산업화한 현대 사회에서 우리의 식습관은 고대 인간의 식습관과는 거리가 멀어졌다. 얼마전 유명 학술지 중 하나인 사이언스지에 발표된 새로운 보고서에 따르면, 새로 발견된 셀룰로오스 분해 박테리아가 인간 장내 미생물 무리, 특히 산업화한 사회에서 손실되고 있으므로 우리 장내 미생물 무리에 영향을 미치고 있는 것 같다는 이야기가 실렸다.

이 연구는 이스라엘 네게브 대학의 BGU(Ben-Gurion University)의 이츠하크 미즈라히(Itzhak Mizrahi) 교수팀과 미국과 유럽의 바이즈만 과학 연구소의 지원을 받아 이루어졌다.

"인간 진화를 통해 섬유질은 항상 인간 식단의 주요 구성 요소였습니다. 그것은 또한 영장류 조상 식단의 주요 구성 요소입니다. 섬유질은 우리의 장내 세균총을 건강하게 유지해 줍니다.""라고 BGU의 책임 연구원인 사라 모라스는 설명한다. 모라스와 팀은 루미노코커스라고 하는 인간 장내 미생물군집의 중요한 새로운 구성원을 확인했다. 이 박테리아는 셀룰로좀이라고 불리는 크고 고도로 전문화된 세포 외 단백질 복합체를 생산함으로써 셀룰로좀을 분해한다.

"셀룰로오스를 분해하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 박테리아가 거의 할 수 없습니다. 셀룰로오스는 불용성이기 때문에 소화하기가 어렵습니다. 내장 속의 섬유질은 수영장의 나무 줄기와 같아서 젖지만 녹지는 않습니다."라고 셀룰로좀에 대한 세계적인 리더이자 이번 연구의 공동저자인 Weizmann Institute 소속의 Edward Bayer 교수는 설명한다.

셀룰로좀은 박테리아가 밧줄 조각에 있는 개별 실처럼 셀룰로오스 섬유에 붙어 껍질을 벗기도록 조작한다. 그런 다음 셀룰로좀 효소는 섬유의 개별 실을 더 짧은 사슬로 분해하여 용해된다. 루미노코커스뿐만 아니라 장내 미생물 군집의 다른 많은 구성원도 그것들을 소화할 수 있다.

"결론적으로 셀룰로좀은 섬유질을 지역사회 전체를 먹여 살리는 당으로 변화시키는데, 이는 가공할 만한 공학적 위업입니다."라고 연구진은 말했다.

셀룰로좀의 생산은 루미노코커스를 건강한 장내 미생물을 공급하는 섬유 분해 캐스케이드의 최상위에 올려놓는다. 하지만 루미노코커스의 진화 역사는 복잡하고, 새로운 연구가 보여주는 것처럼, 서양 문화는 우리의 미생물에 피해를 주고 있다.

이 연구의 수석 저자인 BGU의 미즈라히 교수는 "이 셀룰로좀을 생산하는 박테리아는 오랫동안 존재해 왔고, 그들의 조상들은 소와 양의 반추위 미생물 군집의 중요한 구성원들입니다"라고 설명한다. 반추위는 소, 양, 사슴의 특별한 위 기관으로, 그들이 먹는 풀(섬유질)은 루미노코커스를 포함한 셀룰로오즈를 분해하는 미생물에 의해 유용한 음식으로 전환된다. “인간의 셀룰로좀을 생산하는 박테리아가 진화하는 동안 숙주를 바꾼 것으로 보이는 것을 보고 놀랐습니다. 왜냐하면 인간의 균주는 우리 자신의 영장류 조상의 균주보다 가축의 균주와 더 밀접한 관련이 있기 때문입니다."라고 설명을 덧붙였다.

즉, 인간이 진화 초기에 길들여진 가축으로부터 건강한 장내 미생물 군집의 중요한 구성 요소를 획득한 것으로 보인다. 반추위 생물학 전문가인 미즈라히(Mizrahi)는 "그것은 진짜 가능성입니다."라고 말했다. 하지만, 이 이야기는 여기서 끝나지 않는다. 인간 집단을 표본으로 추출한 결과, 루미노코커스 균주는 수렵 채집 사회와 시골 인간 사회 사이에서 인간 장내 미생물 군집의 강력한 구성 요소이지만, 산업화 사회의 인간 표본에서는 희박하거나 누락된 것으로 나타났다.

"20만년 전 아프리카의 우리 조상들은 저녁 식사를 위해 드라이브 스루나 집으로 배달되어 오는 전화에서 점심을 먹지 않았습니다."라고 이 연구의 공동 저자이자 진화 생물학자인 독일 하인리히 하이네 대학 뒤셀도르프의 윌리엄 마틴 교수는 말한다. 그러나 현대 사회에서 이러한 일은 대규모로 일어난다. 식단은 음식을 생산하는 농장에서 멀리 떨어진 산업화한 사회에서 변화하고 있다. 저자들은 이러한 섬유질이 풍부한 식단으로부터의 변화가 우리의 미생물 군집에서 중요한 셀룰로오스 분해 미생물의 손실에 대한 설명이라고 결론짓는다.

여러분은 어떻게 이 진화적인 감소에 대응할 수 있을까? 그것은 수십 년 동안 의사들과 영양사들이 말해 온 것을 실천한다면 도움이 될 것이다. 즉 섬유질을 더 많이 섭취하는 것이다.

참조:
Sarah Moraïs, Sarah Winkler, Alvah Zorea, Liron Levin, Falk S. P. Nagies, Nils Kapust, Eva Lamed, Avital Artan-Furman, David N. Bolam, Madhav P. Yadav, Edward A. Bayer, William F. Martin, Itzhak Mizrahi. Cryptic diversity of cellulose-degrading gut bacteria in industrialized humans. Science, 2024; 383 (6688) DOI: 10.1126/science.adj9223