Вегетарианские и веганские блюда стали стандартным блюдом в рационе, начиная от высококлассных ресторанов и заканчивая сетями быстрого питания. И многие люди знают, что выбор продуктов питания, который они делают, влияет как на их собственное здоровье, так и на здоровье планеты.
Но на ежедневной основе трудно понять, насколько индивидуальный выбор, например, покупка зелени в продуктовом магазине или заказ куриных крылышек в спорт-баре, может повлиять на общее состояние здоровья человека и окружающей среды. Именно этот пробел мы надеемся восполнить с помощью исследования.
Небольшая группа ученых является частью команды исследователей, обладающих опытом в области устойчивого развития продуктов питания и оценки жизненного цикла окружающей среды, эпидемиологии, экологического здоровья и питания. Они работают над тем, чтобы добиться более глубокого понимания за рамками зачастую слишком упрощенного спора о диете "животные против растений" и выявить экологически устойчивые продукты питания, которые также способствуют укреплению здоровья человека.
Опираясь на этот междисциплинарный опыт, они объединили 15 факторов риска для здоровья, основанных на диете, с 18 экологическими показателями для оценки, классификации и определения приоритетов более чем 5800 отдельных продуктов питания.
В конечном итоге они хотели узнать: Требуются ли радикальные изменения в рационе питания для улучшения нашего индивидуального здоровья и снижения воздействия на окружающую среду? И нужно ли всему населению стать веганами, чтобы добиться значительных изменений для здоровья человека и планеты?
Жесткие цифры в выборе продуктов питания
В их исследовании, опубликованном в 2021 году в научном журнале Nature Food, они приводят первые конкретные цифры о том, какое бремя для здоровья несет выбор различных продуктов питания. Они проанализировали отдельные продукты питания на основе их состава, чтобы рассчитать чистую пользу или воздействие каждого продукта питания.
Разработанный индекс питательности для здоровья превращает эту информацию в минуты потерянной или приобретенной жизни на размер порции каждого потребляемого продукта. Например, ученые обнаружили, что употребление одного хот-дога стоит человеку 36 минут "здоровой" жизни. Для сравнения, они обнаружили, что порция орехов и семечек весом 30 граммов дает 25 минут здоровой жизни, то есть увеличивает продолжительность жизни без болезней.
Это исследование также показало, что замена всего 10% дневной калорийности говядины и переработанного мяса на разнообразную смесь цельного зерна, фруктов, овощей, орехов, бобовых и отборных морепродуктов может в среднем на треть снизить углеродный след рациона потребителя и добавить 48 здоровых минут жизни в день. Это значительное улучшение для такого ограниченного изменения рациона питания.
Как ученые подсчитали цифры?
В основу Индекса здорового питания легло крупное эпидемиологическое исследование "Глобальное бремя болезней" - всеобъемлющее глобальное исследование и база данных, созданная при участии более 7000 исследователей по всему миру. Глобальное бремя болезней определяет риски и преимущества, связанные с многочисленными экологическими, метаболическими и поведенческими факторами, включая 15 диетических факторов риска.
Команда ученых взяла эти эпидемиологические данные на уровне популяции и адаптировала их до уровня отдельных продуктов питания. Принимая во внимание более 6 000 оценок риска, характерных для каждого возраста, пола, заболевания и риска, а также тот факт, что в году около полумиллиона минут, они рассчитали нагрузку на здоровье, которая возникает при потреблении одного грамма пищи для каждого из диетических факторов риска.
Например, они выяснили, что в среднем на грамм любого переработанного мяса, которое человек употребляет, теряется 0,45 минуты. Затем они умножили это число на соответствующие пищевые профили, которые ранее разработали. Если вернуться к примеру с хот-догом, то 61 грамм переработанного мяса в сэндвиче с хот-догом приводит к потере 27 минут здоровой жизни только из-за этого количества переработанного мяса. Затем, учитывая другие факторы риска, такие как содержание натрия и трансжирных кислот в хот-доге - в противовес пользе полиненасыщенных жиров и клетчатки - они пришли к окончательному значению 36 минут здоровой жизни, потерянных на один хот-дог.
Они повторили этот расчет для более чем 5 800 продуктов питания и смешанных блюд. Затем они сравнили показатели индексов здоровья с 18 различными экологическими показателями, включая углеродный след, использование воды и воздействие загрязнения воздуха на здоровье человека. Наконец, используя эту взаимосвязь здоровья и окружающей среды, ученые обозначили каждый продукт питания зеленым, желтым или красным цветом. Подобно светофору, зеленые продукты оказывают благотворное влияние на здоровье и низкое воздействие на окружающую среду, и их количество в рационе должно быть увеличено, в то время как количество красных продуктов должно быть уменьшено.
Куда двигаться дальше?
Это исследование позволило определить некоторые приоритетные действия, которые люди могут предпринять как для улучшения своего здоровья, так и для уменьшения воздействия на окружающую среду.
Когда речь идет об экологической устойчивости, были обнаружены поразительные различия как внутри, так и между продуктами животного и растительного происхождения. Что касается "красных" продуктов, то говядина имеет самый большой углеродный след в течение всего жизненного цикла - в два раза больше, чем свинина или баранина, и в четыре раза больше, чем птица и молочные продукты. С точки зрения здоровья, отказ от переработанного мяса и снижение общего потребления натрия обеспечивает наибольший прирост здоровой жизни по сравнению со всеми другими видами продуктов питания.
Поэтому люди могут подумать о том, чтобы есть меньше продуктов с высоким содержанием переработанного мяса и говядины, а затем свинины и баранины. Примечательно, что среди продуктов растительного происхождения овощи, выращенные в теплицах, получили низкие оценки по воздействию на окружающую среду из-за выбросов продуктов сгорания при нагревании.
Продукты питания, которые люди могли бы рассмотреть возможность увеличения потребления, - это те, которые оказывают большое благотворное влияние на здоровье и низкое воздействие на окружающую среду. Ученые наблюдали большую гибкость в выборе "зеленых" продуктов, включая цельное зерно, фрукты, овощи, орехи, бобовые и рыбу и морепродукты с низким уровнем воздействия на окружающую среду. Эти продукты также предлагают варианты для всех уровней дохода, вкусов и культур.
Исследование также показывает, что когда речь идет об экологичности продуктов питания, недостаточно учитывать только количество выделяемых парниковых газов - так называемый "углеродный след". Водосберегающие технологии, такие как капельное орошение и повторное использование серой воды - или бытовых сточных вод, например, из раковин и душевых кабин - также могут стать важными шагами к снижению водного следа производства продуктов питания.
Ограничением этого исследования является то, что эпидемиологические данные не позволяют нам проводить различия внутри одной и той же группы продуктов питания, например, сравнивать пользу для здоровья арбуза и яблока. Кроме того, отдельные продукты питания всегда необходимо рассматривать в контексте индивидуального рациона, учитывая максимальный уровень, выше которого продукты не становятся более полезными - нельзя жить вечно, просто увеличивая потребление фруктов.
В то же время, Индекс питательных веществ для здоровья имеет возможность регулярной адаптации с учетом новых знаний и данных по мере их поступления. Его можно адаптировать по всему миру, как это уже было сделано в Швейцарии.
Было отрадно видеть, как небольшие, целенаправленные изменения могут столь существенно повлиять как на здоровье, так и на экологическую устойчивость - один прием пищи за один раз.
Многие биологи считают, что есть, такие типы вирусов: бактериофаги или вирусы, заражающие бактерии. Когда ДНК этих вирусов попадает в клетку, она может содержать инструкции, позволяющие клетке выполнять новые трюки.
Могучая сила бактериальных вирусов
Бактериофаги, или сокращенно фаги, держат под контролем популяции бактерий как на суше, так и в море. Ежедневно они убивают до 40% бактерий в океанах, помогая контролировать цветение бактерий и перераспределение органических веществ.
Их способность избирательно убивать бактерии также радует врачей. Природные и сконструированные фаги успешно используются для лечения бактериальных инфекций, которые не поддаются антибиотикам. Этот процесс, известный как фаговая терапия, может помочь в борьбе с устойчивостью к антибиотикам.
Последние исследования указывают на еще одну важную функцию фагов: они могут быть самыми лучшими генетическими мастерами природы, создающими новые гены, которые клетки могут перестраивать для получения новых функций.
Фаги являются самой распространенной формой жизни на планете: в любой момент в мире насчитывается не один миллион - это единица с 31 нулем после нее. Как и все вирусы, фаги имеют высокую скорость репликации и мутации, то есть при каждом размножении они образуют множество вариантов с различными характеристиками.
Большинство фагов имеют жесткую оболочку, называемую капсидом, которая заполнена их генетическим материалом. Во многих случаях оболочка имеет больше места, чем требуется фагу для хранения ДНК, необходимой для его репликации. Это означает, что у фагов есть место для хранения дополнительного генетического багажа: генов, которые на самом деле не нужны для выживания фага и которые он может изменять по своему усмотрению.
Как бактерии перенастроили вирусный переключатель?
Чтобы понять, как это происходит, давайте более подробно рассмотрим жизненный цикл фага.
Фаги бывают двух основных видов: умеренные и вирулентные. Вирулентные фаги, как и многие другие вирусы, действуют по программе "вторжение-репликация-убийство". Они проникают в клетку, захватывают ее компоненты, создают свои копии и вырываются наружу.
Фаги умеренного типа, с другой стороны, играют в долгую игру. Они соединяют свою ДНК с ДНК клетки и могут лежать в спящем состоянии годами, пока что-то не вызовет их активацию. Тогда они возвращаются к вирулентному поведению: реплицируются и вырываются наружу.
Многие умеренные фаги используют повреждение ДНК в качестве пускового механизма. Это своего рода сигнал "Хьюстон, у нас проблема". Если ДНК клетки повреждается, это означает, что ДНК фага-резидента, скорее всего, будет повреждена следующей, поэтому фаг мудро решает перепрыгнуть на другой корабль. Гены, которые направляют фаг на репликацию и вырываются наружу, выключены, если не обнаружено повреждение ДНК.
Бактерии перенастроили механизмы, контролирующие этот жизненный цикл, чтобы создать сложную генетическую систему, которую ученые изучают уже более двух десятилетий.
Бактериальные клетки также заинтересованы в том, чтобы знать, не повреждается ли их ДНК. Если это так, они активируют набор генов, которые пытаются восстановить ДНК. Эта реакция известна как бактериальная реакция SOS, потому что если она не сработает, клетка погибнет. Бактерии организуют SOS-ответ с помощью белка, похожего на переключатель, который реагирует на повреждения ДНК: Он включается, если есть повреждение, и выключается, если его нет.
Возможно, что бактериальные и фаговые переключатели эволюционно родственны. В связи с этим возникает вопрос: Кто изобрел переключатель, бактерии или вирусы?
Предыдущие исследования и работы других исследователей показывают, что фаги сделали это первыми. В нашем недавнем докладе мы обнаружили, что SOS-реакция бактерий Bacteroidetes, группы бактерий, составляющих до половины бактерий, живущих в вашем кишечнике, находится под контролем фагового переключателя, который был перенастроен для реализации собственных сложных генетических программ бактерий. Это позволяет предположить, что бактериальные SOS-переключатели на самом деле являются фаговыми переключателями, которые были перенастроены много веков назад.
Не только бактериальные переключатели оказываются изобретениями фага. Прекрасная детективная работа показала, что бактериальный ген, необходимый для деления клеток, также возник в результате "одомашнивания" гена токсина фага. А многие системы бактериальной атаки, такие как токсины и генетическое оружие, используемое для их введения в клетки, а также камуфляж, который они используют для уклонения от иммунной системы, известны или подозреваются в фаговом происхождении.
Положительные стороны вирусов.
Хорошо, подумаете вы, фаги - это здорово, но вирусы, которые нас заражают - это, конечно, не круто. Тем не менее, появляется все больше доказательств того, что вирусы, заражающие растения и животных, также являются основным источником генетических инноваций в этих организмах. Например, было показано, что одомашненные вирусные гены играют ключевую роль в эволюции плаценты млекопитающих и в поддержании влажности кожи человека.
Последние данные свидетельствуют о том, что даже ядро клетки, в котором находится ДНК, также могло быть вирусным изобретением. Исследователи также предположили, что предки современных вирусов могли быть пионерами в использовании ДНК в качестве первичной молекулы для жизни. Не такой уж маленький подвиг.
Поэтому, хотя вы привыкли считать вирусы квинтэссенцией злодея, они, возможно, являются мощным двигателем генетических инноваций в природе. Люди существуют сегодня, скорее всего, благодаря им.
Этот прорыв в медицине обычно приписывают одному человеку, Фредерику Бантингу, который искал лекарство от диабета. Но создание надежного средства для лечения диабета зависело от исследований двух других ученых, Оскара Минковского и Сёрена Сёренсена, которые ранее проводили исследования на, казалось бы, несвязанные темы.
История инсулина иллюстрирует тот факт, что медицинские инновации строятся на фундаменте науки, а затем требуются квалифицированные инженеры, чтобы вывести лечение из лаборатории и доставить его людям, которые в нем нуждаются.
Эта идея, в некотором роде, заложена в правилах легкой атлетики. В соревнованиях с несколькими забегами - от студенческого уровня до Олимпийских игр - люди, показавшие более высокое время в ранних забегах, назначаются на средние дорожки в последующих забегах. Другими словами, самые быстрые бегуны получают вознаграждение в виде, как предполагается, лучших дорожек.
Моя недолгая беговая карьера давно позади, но в своей профессиональной деятельности я много думаю об использовании статистики для извлечения смысла из данных. В преддверии Олимпийских игр я решил проверить достоверность фольклора о распределении дорожек, оставшегося со времен моей спринтерской карьеры.
Используя данные Международной ассоциации легкоатлетических федераций за 20 лет, я обнаружил, что давние убеждения о преимуществе дорожки не подтверждаются данными. И на самом деле, в спринте на 200 метров данные свидетельствуют о том, что дорожки, которые часто воспринимаются как наименее желательные, на самом деле являются самыми быстрыми.
Первым шагом в создании модели затонувшего корабля было обучение компьютера тому, как выглядит затонувший корабль. Также важно было научить компьютер отличать затонувшие корабли от рельефа морского дна. Для этого понадобилось множество примеров кораблекрушений. Также нужно было научить модель тому, как выглядит естественное дно океана.
Удобно, что Национальное управление океанических и атмосферных исследований ведет общедоступную базу данных о затонувших кораблях. У нее также есть большая общедоступная база данных различных видов изображений, собранных по всему миру, включая сонарные и лидарные снимки морского дна.
Техническая поддержка проекта ВсеТут