Kanalizacja zdradziła, co jedzą mieszkańcy. Wystarczyło odczytać DNA

Ankieta żywieniowa ma jedną zasadniczą wadę: człowiek musi najpierw pamiętać, co dokładnie zjadł, później poprawnie ocenić porcję, a na końcu jeszcze zechcieć powiedzieć prawdę. Z przekąskami, alkoholem i niezdrowym jedzeniem bywa oczywiście różnie. Kanalizacja nie ma takich oporów. Zbiera ślady po śniadaniach, obiadach, produktach wyrzuconych do zlewu i jedzeniu przygotowywanym w tysiącach domów, a potem miesza je w jeden wielki, choć mało apetyczny, portret całej społeczności.

Naukowcy odczytali fragmenty DNA roślin i zwierząt ze ścieków pochodzących z 19 różnych obszarów. Dzięki temu zobaczyli nie tylko, co trafia na talerze mieszkańców, lecz także jak ich menu zmieniają dochody, pochodzenie, dostęp do sklepów i sama geografia. Bogatsze dzielnice zdradzał chmiel, społeczności z większą liczbą imigrantów owoce tropikalne i fasola, a nadmorskie miasta lokalne ryby. Krótko mówiąc, wystarczyło zajrzeć do rur, aby zobaczyć, jak żyje i je całe miasto.

Badacze z Duke University i University of North Carolina przeanalizowali ścieki z obszarów zamieszkanych przez około 2,1 mln ludzi. Próbki zbierano przy 8 oczyszczalniach w 3 regionach Karoliny Północnej – od wielkomiejskiego Charlotte po społeczności położone bliżej wybrzeża.

Nie chodziło oczywiście o szukanie kawałków obiadu pływających w rurze. Żywność zostawia po sobie mikroskopijne fragmenty materiału genetycznego po przejściu przez układ pokarmowy, ale również podczas przygotowywania posiłków i mycia produktów.

Wykorzystana przez naukowców metoda FoodSeq-FLOW kopiuje dwa krótkie odcinki DNA działające jak kody kreskowe: trnL z chloroplastów roślin oraz 12SV5 z mitochondriów zwierząt. Sekwencje porównuje się z bazami danych i w ten sposób można ustalić, czy w ściekach znalazł się ślad fasoli, mango, chmielu, łososia albo konkretnej grupy ryb.

Wyniki nie stworzyły dokładnego jadłospisu dla każdego miasta, ale pokazały wyraźne wzorce. W sieciach obsługujących zamożniejsze społeczności częściej pojawiało się DNA chmielu, jednego z podstawowych składników piwa.

Nie oznacza to od razu, że bogatsi mieszkańcy piją więcej alkoholu. Ślad może wynikać z popularności piw rzemieślniczych, restauracji, lokalnych browarów albo różnic w sposobie wyrzucania resztek. Kanalizacja pokazuje korelację, ale nie dopisuje gotowego wyjaśnienia.

Na obszarach z większym udziałem osób urodzonych poza Stanami Zjednoczonymi częściej znajdowano DNA tropikalnych owoców i roślin strączkowych. Kultura oraz pochodzenie mieszkańców zostawiały więc sygnał wystarczająco silny, aby przetrwał mieszanie odpadów od tysięcy ludzi.

Jeszcze czytelniejsza była natomiast sama geografia. Przy wybrzeżu wykrywano bardziej różnorodne ryby i owoce morza, w tym lokalnie łowione kulbaki, makrele hiszpańskie oraz rogatnice. W głębi lądu dominowało kilka łatwo dostępnych produktów, szczególnie hodowlany łosoś atlantycki. Ludzie mieszkający nad oceanem częściej jedzą lokalne ryby. Ciekawe jest jednak to, że naukowcy zobaczyli ten wzorzec bez zaglądania do sklepów, restauracji i domowych lodówek.

Badania diety od dekad opierają się na ankietach i dzienniczkach żywieniowych. Ludzie zapominają jednak bardzo często o przekąskach, źle oceniają porcje, a produkty uznawane za niezdrowe zgłaszają mniej chętnie. Duże badania są przy tym drogie i czasochłonne.

Ścieki zbierają wszystkie informacje niemal automatycznie. Jedna próbka może reprezentować dziesiątki albo setki tysięcy mieszkańców, również tych, którzy nigdy nie odpowiedzieliby na ankietę. Wzorce wykryte w kanalizacji były przy tym zbliżone do wyników uzyskanych z 14 próbek kału.

To podobne do monitorowania wirusów. Podczas pandemii badanie ścieków pozwalało zauważać wzrost zakażeń, zanim wszyscy chorzy trafili do systemu testów. Teraz ta sama infrastruktura może opowiadać również o naszych codziennych nawykach żywieniowych.

Jak pisaliśmy w tekście: Mamy metanową bombę pod miastami. To się na nas zemści, sieć kanalizacyjna nie jest pustą rurą. To aktywne środowisko chemiczne i biologiczne, które przechowuje zaskakująco dużo informacji o mieście. Naukowcy coraz częściej potrafią też odczytywać dietę z materiałów, które wcześniej wydawały się nieme. Wspominaliśmy o tym w tekście: Kości mówią więcej niż DNA. Nauka tego nie przewidziała, ślady chemiczne pozwalają rekonstruować menu zwierząt sprzed tysięcy lat. Tym razem zamiast przeszłości dostaliśmy niemal bieżący, zbiorowy portret miasta.

Nowa metoda nie pozwoli oczywiście stwierdzić, że mieszkańcy konkretnej dzielnicy zjedli wtedy i wtedy tyle i tyle porcji fasoli albo wypili tyle i tyle litrów piwa. Ilość wykrytego DNA nie musi odpowiadać masie spożytego produktu.

Gotowanie, fermentacja i przemysłowe przetwarzanie mogą niszczyć materiał genetyczny. Do ścieków trafiają też resztki z kuchni, gastronomii i sklepów, więc część sygnału może pochodzić z jedzenia, którego nikt nie zjadł.

Przeczytaj także:

FoodSeq-FLOW lepiej rozpoznaje obecność produktów i zmiany w czasie niż dokładne porcje. Może wykazać, że po otwarciu sklepu w okolicy częściej pojawia się DNA świeżych owoców i nowych źródeł białka. Nie odpowie jednak, czy mieszkańcy jedzą wystarczająco dużo błonnika, witamin albo kalorii.

Nie zobaczy również wszystkiego. Olej, cukier, sól i wiele składników wysoko przetworzonej żywności nie pozostawiają charakterystycznego DNA. Miasto może więc pić mnóstwo słodzonych napojów, a ta metoda tego po prostu nie policzy.

*Źródło grafiki wprowadzającej: Aflo Images, Canva Pro / Canva Pro