Алисия Рейес Рамирес и Алехандро Кордоба Агилар

Лаборатория за поведенческа екология на членестоноги

хранителната екология
Двигателят на живота

Те казват, че „яденето и надраскването, всичко започва“, но тази популярна поговорка не отчита ползите от здравословното и балансирано хранене. За живите същества получаването на балансирана диета не е лесна задача. Животните се нуждаят от храна, за да процъфтяват, да завладяват територии и партньори и да се защитават от патогени, наред с други неща, и техните специфични хранителни нужди се променят с течение на времето. Търсенето и консумацията на храна сама по себе си включва значителни енергийни разходи. Също така животно, което търси храна, може да се превърне в храна на друго, така че това също е опасна дейност. Следователно, дори ако това животно се стреми да балансира диетата си в зависимост от различните си нужди, натискът, с който трябва да се сблъска, означава, че не винаги успява. В този смисъл хранителната екология се опитва да разбере как храната влияе върху хората, пряко или косвено, в различни аспекти на техния живот.

Необходимостта от балансирано хранене ни накара да проучим екологията на животните, за които се смяташе, че са неселективни при хранене. Например, вярваше се, че месоядните просто получават повече енергия, като ядат повече плячка. Това обаче не е така. Сега е известно, че те са в състояние да подбират селективно храна за определени мазнини и протеини, както е необходимо. Освен това хищниците не са освободени от изпълнението на ключови функции като възпроизвеждане. Във връзка с това, в проучвания в нашата лаборатория, ние забелязахме, че когато възрастният мъж самки Hetaerina americana (които са месоядни животни) са заразени с определени бактерии (вж. За здравето и болестите), в допълнение към използването на времето си за намиране на женски, увеличават търсенето на храна време в сравнение с мъжете, които не са болни, за получаване на хранителни вещества, които да им помогнат да възстановят здравето си.

За неконтролиран апетит

Храненето е периодичен процес. Тоест, периодите на хранене са разменени с периоди, в които се извършват други дейности. Тези цикли са силно променливи между животните. В случай на лабораторно отгледани плъхове с качулки (Rattus norvegicus), например, количеството храна, което консумират, когато интервалите между храненията са относително дълги (24 до 72 часа), варира в зависимост от размера на храната; докато на относително кратки интервали (от 3 до 12 часа), количеството консумирана храна вече не зависи от размера. При плъхове дневният прием може също да се промени, ако температурата на околната среда се промени. Японските пъдпъдъци (Coturnix japonica) е случай, който илюстрира много добре феномена на вариране в интервалите на хранене в зависимост от вида на храната, която се прилага, тъй като експериментално е установено, че те ядат по-често и на по-дълги интервали. хранени с разредено пюре, съдържащо 40% целулоза, отколкото при консумация на неразредено пюре или пелети.

Ако не можете да ядете само едно: регулирайте дневния си прием

Въпреки натиска, животните избират храната си и регулират приема на хранителни вещества въз основа на два параметъра. Единият е съставът и хранителното качество на храната, което предполага, че те откриват ключови хранителни вещества чрез определени рецептори; тоест възприемат някак захари, някои аминокиселини, соли и вода. Другото е хранителният статус на животното. Например тревопасните насекоми, които са били подложени на небалансирана диета, регулират приема си, за да консумират повече от хранителните вещества, които им липсват, и по-малко от хранителните вещества, които имат в излишък. За да постигнат този баланс, те дори поглъщат вещества с неблагоприятни ефекти, като алелохимични съединения в растителните тъкани, тъй като им помагат в процеса на храносмилането.

Енергията на триумфа

Изследването на физиологията на едно животно и ролята на микробите, свързани с неговия организъм и разнообразието на неговата диета, е една от най-активните области на хранителната екология. Установено е, че не всички взаимоотношения между микроби и гостоприемници (в случая гостоприемникът е животното) са полезни за животните и има доказателства за „състезания с оръжия“, при които и двете страни се стремят да контролират своето хранително поведение. Например домакините могат да се самолекуват чрез диета. Това включва консумацията на органични съединения, като вторични метаболити, които растенията произвеждат, за да привлекат или отблъснат други организми и които укрепват имунитета на гостоприемника. Ларвите на плодовата муха например получават етанол, консумирайки разлагащи се плодове, което затруднява паразитната оса да снася яйца в кухината си или хемоцеле. Дори ако ларвите на мухата вече имат паразити, етанолът води до смъртта на значителен брой ларви на осите.

Самолечението не е единствената стратегия за справяне с болестта; любопитен случай е липсата на апетит. Това поведение по принцип не изглежда най-удобната стратегия, като се имат предвид високите енергийни нужди, които имунният отговор, необходим за изправяне срещу патоген, води до себе си. При насекомите е установено, че аполифорин III е същият протеин, който участва както в имунния отговор, така и в храносмилането (в транспорта на липиди). По този начин епизодите на липса на апетит или анорексия в болен организъм всъщност избягват физиологични конфликти между храносмилането и имунитета, което кара аполипофорин III да работи изключително за борба с патогена. Очевидно подобни механизми могат да работят при гръбначните животни, така че не се паникьосвайте, ако не се чувствате гладни, когато сте изправени пред болестта.

Всичко започва с добър кадър

В момента науката се стреми да разбере влиянието на хранителното поведение върху екологията и фенотипната еволюция на организмите и на различните им нива на организация. Това са теми, които също ще помогнат за разбирането на аспектите относно хранителното здраве на хората, като увеличаването на честотата на диабет и инфаркти.

Мъдрост и затлъстяване

Световната здравна организация отбелязва, че процентът на затлъстяване при хората (и техните домашни любимци, кучета и котки) нараства. Всъщност това тяло смята, че повече от един милиард души по света са с наднормено тегло или затлъстяване. Но рискът от консумация на мазнини не е уникален за нашия вид. Връзката между съдържанието на мазнини в тялото и риска от преждевременна смърт е проучена и при насекоми като омари и щурци, гъсеници или плодови мухи. Въпреки това, за разлика от нас, тези животни изглежда имат „хранителна мъдрост“, тъй като поддържат целева консумация на макроелементи, което им позволява да минимизират риска от смърт в ранните етапи от заболявания, свързани с мазнините.

Ако други видове са успели да балансират това, което консумират, и физиологията си, тогава защо ние хората се справяме толкова зле? За да разберем това, трябва да се върнем към основен преход в човешкото хранене, който се случи, когато начинът на живот се премести от ловеца-събирач към предимно този на фермера. Въпреки факта, че това се е случило по различно време в различни части на света, резултатите са сходни. Един от най-важните е увеличаването на наличните въглехидрати. През цялата ни история включването на въглехидрати в диетата постепенно се увеличава, особено след индустриалната революция, която донесе със себе си технологията за рафиниране на захарта и страхотно съоръжение за транспортирането й от производствената площадка до крайния потребител. Следователно днес имаме безпрецедентен достъп до всички видове храни и скоростта, с която нашата хранителна среда се е променила, надвишава скоростта на нашия метаболизъм, за да се адаптира, в еволюционно отношение.

Използвайки геометричната рамка, беше възможно да научите повече за ролята на процента на погълнатия протеин в човешката диета. Например учените са установили, че когато имаме протеинов дефицит в диетата си, често се опитваме да компенсираме чрез консумация на излишни сладки напитки (плодови сокове и газирани напитки) и леки закуски с високо съдържание на мазнини и въглехидрати. В крайна сметка обаче тези храни не успяват да задоволят глада за протеини, но те се натрупват в нашата мастна тъкан. Ето защо по отношение на здравето и управлението на диетата трябва да вземем предвид биологията; в противен случай усилията ни за борба с протеиновия глад ще бъдат обречени.

В момента в лабораторията работим с брашнен бръмбар (Tenebrio molitor), за да разберем как различните пропорции на въглехидрати и протеини в синтетичните диети влияят върху различните аспекти от живота на това животно. Идеята е да се използва това насекомо като примерен обект на изследване, за да се намери „перфектният баланс“ в диетата, за да се постигне най-голям успех по отношение на фитнеса.