8月底，北卡罗来纳州达勒姆的一个闷热的早晨——上午9点，气温已经达到了85华氏度(约摄氏45度)——杰夫·勒图诺(Jeff Letourneau)正走进树林。这位杜克大学分子遗传与微生物系的博士生正在寻找木瓜——一种绿色的、芒果大小、中间呈奶油黄色的水果。他用它们为家人制作各种食物和饮料，包括冰沙、奶油冻，甚至啤酒。通常，他只是把它们切开，放在冰箱里冷却后直接吃。
“它们有一种芒果香蕉的味道，”他说。“他们很好吃。”木瓜是北美最大的本土水果，在8月底和9月初的高峰季节，人们可以在北卡罗来纳州中部的林区的树上找到它的生长。Letourneau说，像许多野生食物一样，大多数人并没有注意到它们或意识到它们的营养价值。
他对野生食物的兴趣在去年疫情期间更加浓厚，远远超出了当地免费食物的便利。作为分子遗传学和微生物学副教授Lawrence David博士实验室的一名崭露头角的科学家，Letourneau研究高纤维饮食对人类健康的影响。
膳食纤维是植物性食物(水果、蔬菜、全谷物产品、豆类、坚果和种子)中不能被消化酶完全分解的部分。根据美国农业部(USDA)的说法，对人类来说，高纤维饮食有助于促进健康的胃肠功能，帮助控制体重，并降低心血管疾病和2型糖尿病的风险。然而，根据2016年的一项研究，只有大约5%的美国人每天摄入推荐量的纤维，也就是每1000卡路里至少14克。
Letourneau说:“你在这个领域学到的最重要的事情是，我们都没有摄入足够的纤维。”他和杜克大学微生物学中心的大卫已经着手研究摄入纤维是如何影响肠道微生物群的。肠道微生物群是生活在消化系统中的数万亿细菌、真菌和其他微生物。他们使用一种基于系统的方法进行研究，将肠道微生物群视为自身的生态系统，而进入肠道的纤维颗粒则是一种干扰。
研究人类肠道作为一个生态系统
大卫说，传统上，很难以可控的方式研究生态系统干扰。当海岸生态系统被飓风改变，或森林被火灾破坏时，自然环境中仍有许多其他因素需要考虑——人、植物、动物，这使得研究一次干扰的确切影响变得困难。但在一个受控的、封闭的生态系统中，比如人类肠道微生物群，David和Letourneau可以深入了解一个特定的刺激——比如食物颗粒——是如何影响整个系统的。
为了做到这一点，他们使用了两种方法:一种是人类肠道的人工模型，另一种是参与临床研究的真人粪便样本。在临床研究中，人类被喂食一种非常严格的处方饮食，根据研究，这种饮食可能作为常规饮食的替代或补充。他们必须每天提供粪便样本，这样科学家才能了解肠道微生物群是如何被饮食改变的。
你的肠胃会记住昨天的食物
迄今为止，最令人着迷的发现之一是，肠道微生物组在纤维方面具有“生态记忆”。在一项实验中，David和Letourneau在实验室中创造了一个人类肠道的人工模型，其中包含了人类肠道衍生的细菌。科学家们用纤维样本“喂食”细菌群落，看看它们会如何反应。
“一开始，细菌不接触它，”Letourneau说。“他们不知道该怎么处理它，因为他们以前从未见过。但一天后，如果我们用同样的纤维给它们吃，它们就能很快分解。从本质上说，这种反应表明，人们对过去接触纤维有某种社区级别的记忆。”
Letourneau说，这一发现在biorxiv杂志的预印本上发表，在理解营养一致性的重要性时，它与人类健康有关。
他说:“如果你不吃很多纤维，然后突然吃了一块fiber One，你可能不会从其中获得多少营养，因为你的肠道不认识它，也不记得如何分解它。”“但如果你每隔一天吃一根纤维棒，你肠道中的细菌更有可能记住它，并有效地代谢它，你将获得纤维的营养益处。”
为士兵设计食物
在另一个更实用的项目中，Letourneau和David获得了美国海军研究办公室(ONR)的资助，以测试短期食用益生元菊粉是否能增强认知能力。菊粉是一种以促进有益肠道微生物生长而闻名的纤维。
Letourneau说:“ONR对这个项目的兴趣是确定可以提高海军士兵认知能力的食物，比如反应时间。”“然而，就我个人而言，我也对研究纤维摄入变化对微生物群的短期影响以及对认知等更下游的影响感兴趣。”
为了检验他们的认知能力，Letourneau从杜克大学社区招募了志愿者，并给他们喂食注入菊粉的小食。这些巧克力棒是由美国陆军纳蒂克士兵研究、发展和工程中心(NSRDEC)的食品科学家制作的。Letourneau与科学家们合作，修改了他们现有的一种配方，称为“第一击棒”。在家访期间，Letourneau甚至有机会参观位于马萨诸塞州的设施，亲眼看到制作的酒吧。
“整个实验室闻起来像巧克力，”他说。“我认为这种巧克力棒与布朗尼口味的Clif Bar类似，只是体积小一点，质地上是膨化大米，而不是燕麦。整个合作最令人兴奋的是，它给了我们一个近乎完美的控制机会(同样的条，但用可消化的碳水化合物代替不可消化的菊粉纤维)，这意味着我们甚至可以让参与者不知道他们接受了哪种治疗。”
在参与者吃了菊粉小食之后，他们接受了一个电脑测试来评估认知能力(这个测试字面上叫做“认知”，Letourneau说)。
他解释说:“这项测试是由宾夕法尼亚大学的马赛厄斯·巴斯纳(Mathias Basner)开发的，最初是供美国宇航局宇航员使用的。”“这是一个非常酷的测试，因为它测试了十个不同的认知领域(反应时间、记忆、风险评估等)，因为它最初是为高性能人群(宇航员)设计的，这很好地转化为我们的研究人群，主要包括杜克大学的学生和员工。”这项研究的结果仍在分析中。
推广人员nalized纤维饮食
对于Letourneau和David来说，研究纤维对健康的益处仅仅是个开始。大卫说，高纤维饮食已经被发现可以抵消许多疾病的破坏性影响，包括癌症、高血压，甚至帕金森病。
他解释说:“粘附在肠道纤维上的细菌往往是‘好’细菌，而不是致病细菌。”“当你吃纤维时，你可能会支持更有益的细菌的生长。”
吃更多纤维的理由越来越多，科学家们希望他们能更好地了解肠道细菌是如何代谢纤维的，以便为普通消费者提供信息，做出最佳的营养决定。
“我们知道人们的微生物群是不同的，”Letourneau说。“通常在干预性研究中，有些人对纤维的反应比其他人好。但我们想知道，对于特定的人来说，我们是否能预测出最佳的纤维类型。”
在他的论文中，Letourneau正在探索哪些机制可能驱动这种个体内部的变化，或者更确切地说，日常饮食中纤维的克数、纤维类型和食物颗粒的大小的变化，是如何影响个体微生物群的群落组成和代谢功能的。
就个人而言，Letourneau正在确保他和他的家人以及同事每天摄入纤维。最近，他带来了木瓜和木瓜啤酒与实验室分享。他和妻子会去参加地方美食节，以获得烹饪灵感，并了解更多在自家后院可以找到的东西。他们计划参加今年晚些时候举行的北卡西部大蒜节。
尽管他鼓励任何有兴趣尝试野生食物的人，但Letourneau敦促大家要谨慎，并提前计划。他建议，不要擅闯，去任何公园之前都要了解规则。最重要的是，不要吃任何野生植物或蘑菇，除非你百分之百确定它的身份，准备，以及如何负责任地收获它。
目前，Letourneau正准备收集五月pops和hen-of-the-woods蘑菇，它们通常在初秋开始出现。
“信不信由你，我其实是个挑食的人，”他笑着说。“我不喜欢莴苣、洋葱、苹果和香蕉，但我喜欢泡泡果。我觉得是质地的问题。在某种程度上，我是世界上最具冒险精神的挑食者。”
