Mjölk är mer än bara mat för spädbarn. Bröstmjölk har utvecklats för att leverera tusentals olika molekyler inklusive tillväxtfaktorer, hormoner och antikroppar, såväl som mikrober.

Elizabeth Johnson, en molekylär nutritionist vid Cornell University, studerar effekterna av spädbarns kost på tarmmikrobiomet. Dessa studier kan innehålla ledtrådar till svåra frågor inom folkhälsan för både barn och vuxna. I det här avsnittet av podcasten "The Joy of Why" intervjuar medvärden Steven Strogatz Johnson om de mikrobiella komponenterna som gör bröstmjölk till en av de mest underbara biovätskorna som finns i naturen.

Lyssna på Apple Podcasts, Spotify,  TuneIn eller din favoritpoddapp, eller så kan du streama det från Quanta.

Avskrift

[Temaspel]

STEVEN STROGATZ: Mjölk är ett så hemtrevligt, välbekant ämne att det kan verka för vanligt för att rymma några mysterier. Men i verkligheten är mjölk och omvårdnad extraordinära biologiska innovationer som forskare fortfarande försöker förstå.

Det är välkänt att bröstmjölk kan hjälpa till att säkerställa hälsan hos ammande spädbarn, men dessa fördelar är inte bara ett resultat av mjölkens näringsinnehåll. Förutom att vara en näringskälla ger mjölk också skydd mot bakterier, stimulerar spädbarns utveckling och låter mamma och barn ha alla möjliga kemiska samtal. Bröstmjölk innehåller tusentals olika molekyler, inklusive tillväxtfaktorer, hormoner, antikroppar och mikrober. Alla dessa samverkar för att ge mänskliga spädbarn vad de behöver för att växa och utvecklas normalt. Men hur, exakt?

Jag heter Steve Strogatz, och det här är "The Joy of Why", en podcast från Quanta Magazine, där min medvärd Janna Levin och jag turas om att utforska några av de största obesvarade frågorna inom matematik och naturvetenskap idag.

I det här avsnittet ska vi prata med molekylärbiolog Elizabeth Johnson om mjölkens mysterier och hur vi har utvecklats till att vara så beroende av detta allsmäktiga, helt naturliga ämne.

[Tema slutar]

Liz är biträdande professor i molekylär nutrition vid Cornell University i Division of Nutritional Sciences och Howard Hughes Medical Institute Freeman Hrabowski Scholar. Hon är specialiserad på genomiska och metabolomiska metoder för att studera effekter av näring på tarmmikrobiomet, med särskilt intresse för spädbarnsnäring och spädbarns tarmmikrobiomet. Liz, välkommen till "The Joy of Why."

ELIZABETH JOHNSON: Tack för att du har mig, Steve.

STROGATZ: Mitt nöje. Jag är väldigt glad att se dig. Jag tror inte att det är direkt relevant, men jag kan inte motstå att säga att vi nästan är grannar. Det finns ett hus mellan oss. Liz är min mycket goda vän såväl som uppskattade kollega.

JOHNSON: Ja, nej, jag tycker att det är en bra poäng att göra.

STROGATZ: Okej, så nu när avslöjandet är ur vägen, låt mig bara erkänna, jag vet inte det första om mjölk som ett vetenskapligt ämne. Jag blev chockad när jag gjorde lite research för den här showen om hur många pussel det fortfarande finns kvar. Som ett litet barn när jag kom hem efter skolan fick jag mjölk och kakor; kanske skulle jag ha jordnötssmör och gelé. Så utifrån det sättet att tänka på det är mjölk bara en annan sorts mat. Låt oss prata om det först som mat. Vilka är de grundläggande näringskomponenterna i mjölk?

JOHNSON: Sammanhanget som du pratar om det var på samma sätt som jag brukade tänka på mjölk. Inte för att det var mat för bebisar utan att det bara var mat, något som smakade ganska bra.

När du blir äldre och du inser hur specialiserad mjölk kan vara, speciellt när du kanske har ett spädbarn som behöver mjölk, och du börjar tänka på bröstmjölk, det är då du inser att det finns mer att mjölka än jag egentligen trodde på när jag fick dem kakor och mjölk som barn.

Vad det egentligen är, det är sammansatt av saker som behövs för näring av bebisar under en kort period. Och det är ett mycket karakteristiskt drag för alla däggdjur som använder mjölk för att mata sina barn. Och så när du tänker på vad som verkligen finns i det, så finns det socker, alltså kolhydrater. Det finns fetter. Det finns proteiner. Det finns mineraler. Och i bröstmjölk, och många andra mjölkprodukter, finns det andra faktorer, såsom immunfaktorer och andra celler, och nukleinsyror och sånt, som inte bara är till för tillväxt, utan också för utvecklingen under den perioden av tid. Så när du tar upp ett kallt glas mjölk, var det verkligen designat för att göra mycket mer än det gör just nu.

STROGATZ: Så nu har du öppnat dörren för denna större roll som mjölk kan spela, att det är mycket mer än ett livsmedel. Det är allt du någonsin läst om i din lärobok i biologi, är det rätt? Enzymer, hormoner, antikroppar, stamceller, mikrober, saker som inte ens är exakt mänskliga?

JOHNSON: Ja, precis. Och det är en stor näringskälla. Du tänker på något som kommer att möjliggöra den snabbaste tillväxten och utvecklingen av en människa utanför livmodern, eller hur?

Men då tror du att det också finns en fantastisk möjlighet här för kommunikation, eller hur? Mycket av informationen som finns där kan överföras genom bröstmatning. Och det här är en mycket viktig sak som vi glömmer när vi tänker på det som precis som en konsumentprodukt eller bara något som är för energibehov.

STROGATZ: Med information här, kan du ge oss ett exempel på vilken typ av information? Är det en tvåvägskommunikation? Pratar de med varandra?

JOHNSON: Ja, det finns några bevis för att det kan vara tvåvägs. Det kan finnas salivinformation i babysaliv. Du kan föreställa dig om det fanns ett virus eller andra partiklar som kan interagera med bröstet eller bröstet. Och sedan också vad som än blir till mjölk genom mjölkkanalerna - så amning är produktionen av mjölk och sedan utstötningen av mjölk - så vad som än sprutas ut där är något som potentiellt barnet kommer att konsumera och sedan cellerna och organen av spädbarnet kan sedan bearbeta det. Och en del av det kan vi kalla information.

De kan vara små molekyler eller andra kemiska signaler som är riktigt viktiga för tillväxt och utveckling under den tidsperioden. Vi försöker fortfarande förstå vad de är eftersom vi vill förstå, är de nödvändiga för hälsan? Vad händer när man inte ser några av dessa signaler, och hur tänker vi kring att mata bebisar på det mest optimala sättet med den här typen av information?

STROGATZ: Låt oss börja utforska en del av det. Låt oss till exempel bara prata om, typ, variation från person till person. Det är självklart att ingredienserna inte skulle vara exakt desamma från en person till en annan. Kanske skulle fetthalten förändras, eller så är antikropparna som överförs annorlunda. Men varierar mjölk ännu mer än så från person till person? Säg, under tidens gång, under amningens gång?

JOHNSON: Åh, absolut. Det mest kända exemplet på detta är råmjölk. Detta är en "första mjölk", som är en mycket proteinrik, tät mjölk. Det ser typ av guld ut, det är som flytande guld och det kommer i mycket små mängder. Och det är, i de första ögonblicken av livet, näringen som barnet får.

Men sedan under de kommande fem till sju dagarna kommer den här mognaden av mjölk, där du går från denna mycket proteintäta substans till en vattnig, mer sockerartad mjölk som kan vara den mjölk som kommer att upprätthålla tillväxten under de närmaste månaderna . Och så är det den här biologiska processen som händer som är karakteristisk för amning.

Men till din poäng, jag tror inte ens att vi har ett grepp om hur mycket mjölk som kan variera mellan individer från dag till dag. Och det är något som mitt labb försöker göra. Som om du bara tittar på mjölk varje dag av amning, är det väldigt likt, eller förändras det till många av de livshändelser som kan hända under de första sex månaderna av livet?

Det har gjorts några riktigt fantastiska studier som visar att kosten har en inverkan. Så de särskilda saker som kommer in i mjölk kan vara beroende av det. Och du kan föreställa dig att det finns vissa regionala särdrag för det, som skulle göra det möjligt för mjölk från vissa populationer att se mer lika ut än andra populationer. Du kommer fortfarande att se variationer, inte bara mellan individer, utan det finns individuella tidsvariationer under dagen. Det finns också tid för matningen. Så det finns en "förmjölk" och det finns en "bakmjölk."

STROGATZ: Jag kan inte de termerna. Förmjölk och bakmjölk?

JOHNSON: Ja, när en bebis spärrar på sig kan den matningen vara allt från fem till 30 minuter, eller till och med längre. Och under hela fodrets gång kan mjölkens makronäringsämnessammansättning förändras. Mjölken i början av fodret kommer att ha en annan makronäringsämnessammansättning, och det är förmjölken, än bakmjölken, som kommer i slutet av fodret. Jag kallar det alltid "naturens mest intressanta biovätska" eftersom det finns så många komplikationer till hur vi förstår det. Men om vi behandlar dem på rätt sätt lär vi oss faktiskt mycket information.

STROGATZ: Åh det är bra. Jag kan inte komma på vilken annan biovätska som kan konkurrera med den. Blod är komplicerat, antar jag, men mjölk kan vara mästaren.

JOHNSON: Ja. Jag gillar att lägga ett ord för mjölk. Vad som är fascinerande med mjölk, när det gäller förståelse för människors hälsa, är att allt du behöver för att ge näring till ett mänskligt barn finns i detta enda ämne som vi kan kvantifiera. Och vi kan titta på och vi behöver inte gissa, svaren finns där. Och vi har sedan möjlighet att avkoda några av dessa svar när vi blir bättre på att analysera mjölk och förstå de rätta frågorna att ställa.

Men det är väldigt annorlunda än hur du och jag kanske äter oss själva, där vi fattar våra egna beslut, och vi kanske fattar bra beslut och dåliga beslut och de kan ha bra eller dåliga konsekvenser för vår hälsa. Men när vi tänker under barndomen och vi tänker på bröstmjölk, finns det goda där och vi behöver bara förstå varför.

STROGATZ: Så tidigare nämnde du om vårdgivarens kost. Och faktiskt medan jag håller på med det här säger jag "vårdgivare" här för att inkludera mammor, men låt oss också tänka på andra människor - våtsköterskor, bröstmjölksgivare, transpersoner, alla som kan ge mjölk.

JOHNSON: Jag brukar säga vårdgivare, eller en ammande förälder. När man tittar på familjeenheter är det mycket som händer. Så det är verkligen viktigt att vara väldigt inkluderande i allt som händer under den här tidsperioden när vi tänker på att mata bebisar och alla de många människor som matar bebisar.

STROGATZ: När det gäller denna kostfråga, hur påverkar vårdgivarens kost sammansättningen av mjölken som de producerar?

JOHNSON: Jag tror att vi fortfarande försöker förstå exakt hur det fungerar. Så du kan tänka på detta i en makroskala. I mitt labb fokuserar vi på fettfraktionen i mjölk. I bröstmjölk är det en fascinerande bråkdel av mjölk att studera eftersom den verkligen är ansvarig för alla kalorier. Det är också ansvarigt för många små molekyler och kemiska signaler som inte har kvantifierats som är extremt viktiga.

Och så när vi tänker på de olika typerna av fetter som finns i mjölk, kan de komma från många olika ställen. De kan antingen syntetiseras i bröstet. De kan komma från cirkulationen. Men de som kommer från cirkulationen kan vara direkt relaterade till vad den speciella mamman eller ammande föräldern faktiskt konsumerar, eftersom det kan förändra profilen för vilka fettstrukturer som finns i mjölk.

Kanske några av de mest kända skulle vara, låt oss säga, om du äter mycket fet fisk, fleromättade fettsyror, omega-3-fettsyror och liknande. Du kan ha olika profiler av de i mjölk baserat på konsumtionen av dessa näringsämnen i kosten.

Så vi lär oss – och en del människor gör extremt bra arbete – vi vill ha ett definitivt "vi vet vad du åt." Vi vet att det gjorde det till mjölken och vi vet att det är det som kommer att exponeras för barnet. Och jag tror att när vi får verktygen för att fortsätta göra detta bättre och bättre, kan vi bättre förstå hur det vi äter påverkar hur vi syntetiserar mjölk.

STROGATZ: Intressant. Ja, jag hade inte riktigt tänkt på hur det är en helkroppsproduktion. Det är inte bara bröstkörteln. Du nämnde cirkulation, men naturligtvis kost. Andra saker vi bör tänka på?

JOHNSON: Det finns många faktorer som spelar in i amning som gör det svårt eller lätt, som förälderns hälsa. Vad som händer i tider av infektion eller andra sjukdomar eller störningar kan också påverka vad som kommer in i mjölken.

Och få också en bättre uppfattning om inte bara näringsämnen, utan vad händer om du tar en Tylenol eller vad händer om du gör vissa andra saker? Det finns mycket som vi fortfarande försöker förstå, men jag tror att det som är bra med det är att vi har några av ritningarna om hur man ställer de frågorna och nu är det bara att ställa dem.

STROGATZ: Så du nämnde att mycket av ditt arbete i ditt labb har att göra med fetthalt. Och i synnerhet, det finns en molekyl eller en klass av molekyler som jag aldrig hade hört talas om förrän jag försökte förbereda mig på att prata med dig om detta. Ska jag säga det rätt? "Sfingolipider?"

JOHNSON: Ja, du sa det rätt. Jag tänkte säga, ska du säga det rätt? Ja!

[STROGATZ skrattar]

JOHNSON: Om syftet med detta är att fler känner till sfingolipider skulle det vara bra. Den har ett sånt slags förmanande namn, men det är faktiskt en klass av lipider som är involverade i många av processerna i kroppen. De är en del av cellmembranet. De kan fungera som strukturella molekyler, och de kan också fungera som signalmolekyler. Men det som är coolt med sfingolipider för oss är att de finns i fettfraktionen av mjölk. De produceras av vissa nyttiga mikrober, och det finns också många signalvägar i oss som människor som faktiskt kan acceptera dessa signaler. Så när vi tänker på hur kost, mikrobiom och värdinteraktioner stödjer hälsa, är detta faktiskt kanske en av de metaboliter eller kemiska signaler som kan ge oss några av dessa ledtrådar.

STROGATZ: Ordet i sig är lite avskräckande och skrämmande. Sfingolipider. Varför skulle du kalla dem så?

JOHNSON: Ja, jag tror att allt kom från hur svåra dessa lipider var att studera ursprungligen. De fick detta rykte om att vara väldigt svårfångade och gåtfulla som sfinxen. Och så det fastnade, även om det nu är mycket enklare att mäta några av dessa lipider.

Och när fler människor får tillgång till möjligheten att mäta sfingolipider, kommer de att ta reda på hur de egentligen är kopplade till så många aspekter av vår biologi. Och de är verkligen viktiga mekanistiskt i många av de processer vi försöker förstå. När du väl lärt dig om ordet och du lär dig om sfingolipider, kan du inte få ut dem ur ditt liv. Du kommer att se dem vart du än går, så du måste meddela mig om det är sant.

STROGATZ: Det verkar ha en så mångfacetterad eller mångsidig roll. Du sa att du kan använda den som byggstenar, som strukturella komponenter. Den kan användas för att kommunicera information. Kan den användas för att bygga, nämnde du, cellmembran?

JOHNSON: Cellmembran, en riktigt viktig del av cellen. Och jag tror att man också kan säga att vissa strukturer av sfingolipider kan användas som kemiska signaler mellan celler, och även mellan mikrober och celler i kroppen. Och så det är vad vi verkligen har försökt tänka på, i fallet med hur vet vi vart något i kosten tar vägen.

Mitt labb har verkligen försökt fundera på, hur vet vi vilka näringsämnen som interagerar med mikrobiomet, så att vi vet vilka som är viktiga mikrober som påverkas av kosten, och sedan vad som är konsekvenserna av dessa interaktioner? Så vi har dessa mikrober som kan ta upp och omvandla dessa näringsämnen. Vad gör de och hur påverkar det vår hälsa? Och jag tror att det är väldigt viktigt i spädbarnssammanhang, eftersom en stor del av mjölken är molekyler som interagerar med spädbarnets tarmmikrobiom.

Du har uppskattningar att nästan 10 % av den torra massan av bröstmjölk är till för att kommunicera med tarmmikrobiomet. Och vi försöker ta reda på, finns det fler molekyler som gör det? Och vilka är konsekvenserna när du inte har några av de där kemiska signalerna som uppstår? De måste fylla någon form av välgörande funktion, kan du postulera.

STROGATZ: Vi återkommer direkt efter detta meddelande.

[Paus för infogning av annons.]

STROGATZ: Välkommen tillbaka till "The Joy of Why."

Så om jag hör dig rätt var den mest naiva uppfattningen mjölk som mat. Nu ser vi att mjölk inte bara är mat för att bygga starka tänder och ben och sånt. Vad jag hör från dig är att dessa sfingolipider, som bara ett exempel på de coola typerna av molekyler i mjölk. De kan vara ett sätt för mamman att prata med dessa bakterier som utgör mikrobiomet.

JOHNSON: Möjligen, ja, det är vad vi försöker ta reda på. Och inte bara sfingolipider. Vi har också tittat på kanske vissa människors favorit eller minst favorit näringsämne, kolesterol. Saker som när vi konsumerar dessa lipider, interagerar de med mikrobiomet? Och hur bestäms den delen av hur vår hälsa bestäms av vad vi äter?

Och så vi är verkligen i det skede där vi försöker ta reda på vem som är viktig och varför de är viktiga i den här typen av system. Så, vilka bakterier är viktiga för att ha effekter på vår hälsa och varför? Vilka är mekanismerna?

Så, om jag får visa dig något?

STROGATZ: Åh, vill du visa mig något?

JOHNSON: Kan jag visa dig något, Steve? För jag tror att det vi har försökt göra är att göra det så att du faktiskt kan se detta hända.

JOHNSON: Så det vi tittar på här är en bild av mikrobiomet. Och mikrobiomet är en samling mikrober, och i det här fallet är detta bakterier. Så väldigt små saker. Och den här bilden är tagen med ett mikroskop som vi har i labbet.

Och det du kan se är att det finns några mikrober som är blå och några mikrober som är röda. Och de som är röda är de som vi faktiskt kunde introducera en märkning av ett näringsämne. I det här fallet är det kolesterol. Och detta kolesterol förbrukades. Och då kan vi följa den etiketten. Och etiketten blir röd. Så alla mikrober du ser som är röda har tagit upp kolesterol. Och någon som är blå har inget intresse av kolesterol vid den speciella tiden.

STROGATZ: Du talar om som en etikett i betydelsen radioaktiv märkning?

JOHNSON: Samma koncept, men det här är fluorescens. Så det röda är en röd fluorescens. Och så det är viktigt för oss eftersom det låter oss faktiskt identifiera de mikrober som interagerar med vad du äter kontra de som inte är det.

STROGATZ: Väldigt coolt. Låt mig bara understryka detta, för så mycket av biologi handlar om att se saker som är svåra att se, men det har varit en enorm hjälp inom neurobiologin, och nu tydligen när det gäller näringslära, att något som var osynligt, kan du – med dessa märkningsknep – spåra nu och se vad som händer.

JOHNSON: Ja, det är därför de delar ut Nobelpriset för dessa saker eftersom det hjälper människor som jag att ställa de frågor vi vill ställa. Det verkar väldigt enkelt, men det ger oss en liten ledtråd om att vi är på väg åt rätt håll. Och sedan kan vi fråga en massa saker som kanske inte beror på den fluorescerande signalen men som låter oss komma in i några av de kemiska vägarna som är involverade i den. Och så har vi maskiner där vi fysiskt kan separera dem, och vi kan identifiera alla mikrober som är röda.

Och så du kanske tycker att det här är trivialt, men det här hjälper oss faktiskt att starta grunden för några av de frågor som vi pratar om. Är dessa näringsämnen viktiga för mikrobiomet? Om de konsumeras och de förvandlas, har de åtminstone någon form av effekt.

STROGATZ: Okej, hela grejen med mikrobiomet, det kanske inte är så nytt för dig. Men för många av oss där ute i allmänheten har vi inte riktigt tänkt på mikrobiomet förrän, jag vet inte, det senaste decenniet eller två eller något.

JOHNSON: Det som är häftigt med att studera mikrobiomet och lära ut det här på Cornell är att när du går in i en klass tror folk dig när du går in. De säger att "mikrobiom är viktigt." Du behöver inte sälja det. "Min maghälsa är hela min hälsa." När jag frågar eleverna i klassen: "Hur många av er har tagit en probiotika?" eller "Hur många har ni gjort, hur många av er har ätit en prebiotika?", skjuter alla händer upp.

Och så det finns en känsla av att det är väldigt viktigt, men vad är specifikt viktigt? Vad är det vi äter som faktiskt har dessa effekter? Och så det låter oss veta... Vet du, Steve, jag vet inte, har du någonsin tagit en probiotika?

STROGATZ: Jag tror jag har. Jag är mest bekant med det eftersom jag ofta ger dem till min hund, Murray.

JOHNSON: Ja. När Murray tar dessa probiotika och liknande, hur bestämmer vi vilken som är den som är fördelaktig? För att ge de svaren måste vi börja med grunderna i, som — jag vill inte förenkla det för mycket, utan: Vilka är de goda mikroberna och vilka är de sammanhang som de agerar till stöd för hälsa kontra inte? Och så om vi vill veta att probiotikan som vi tar kommer att fungera för oss, tror jag att vi måste känna till några av dessa mycket specifika interaktioner på molekylär och biokemisk nivå.

STROGATZ: Nu räknas det att jag äter yoghurt?

JOHNSON: Det räknas. Du har din probiotika, prebiotika. Inom näringsvetenskap tänker vi verkligen på hur kosten och mikrobiomet hänger ihop väldigt bra, för ibland kan man ha mikrober, men de behöver vissa näringsämnen för att överleva i tarmen, och om du inte ger det, så är det ingen mening med att tar det probiotika potentiellt.

Och så finns det även näringsämnen som du kanske tar, och du kanske tror att de har en gynnsam effekt, men om du inte har de mikrober som faktiskt verkar på det dietämnet, så kommer du inte heller att få det hälsoeffekt. Kända fall skulle vara kostfiber.

Så vi frågar mycket "vem och vad gjorde de?" Och det ger oss faktiskt en hel del insikt i vad som kan vara viktigt för att främja hälsa när vi tänker på interaktioner med dietmikrobiom.

STROGATZ: Så när jag pratar om fiber, låt mig växla något till en annan studie som har kommit från ditt labb som har att göra med att diagnostisera spädbarnssjukdomar baserat på deras bajs [skrattar], om jag får säga det så.

JOHNSON: Du gjorde rätt, Steve. Du är en förälder. Du har tittat på några blöjor under åren. Och såg de alla likadana ut? Nej det var de inte.

Och när vi pratar om att mata bebisar och ta hand om bebisar, är en av de stora sakerna att de inte alltid berättar vad de behöver på det sätt som du kan förstå. Men det finns en mängd information i dessa blöjor som i grunden är mikrober och metaboliter. Och om vi kan förstå vad som händer här, så kan vi ha ledtrådar om hur barnets hälsa förändras i realtid. Då kanske terapi kan vara mer lyhörd, om vi har mer information om vad en hälsosam blöja är kontra vad en inte så hälsosam blöja är.

Vi har alla kanske googlat, "Är grönt okej? Vad händer här?" Det är faktiskt en av de mest populära föräldrasökningarna där ute. Och vi tror att vi kan lägga lite mer rigoritet på det eftersom vi har verktygen för att faktiskt kanske avgöra om det här är okej, eller är det inte okej? Det fina är att du aldrig går miste om prover. Så vår grupp och många andra grupper runt om i världen har verkligen kunnat börja ställa dessa frågor om "hur förstår vi spädbarns hälsa?" genom utvecklingen av mikrobiomet under de första månaderna av livet.

STROGATZ: Exakt vilken typ av studie skulle du göra? Så, du samlar lite bajs och vad skulle du göra för att analysera det?

JOHNSON: Vi kan isolera mikroben och sedan kan vi använda DNA-sekvensering för att förstå vad mikrobens klassificering är. Och då kan vi också titta på alla små molekyler eller kemikalier som finns där också. Så det är kanske en kombination av saker som smältes, saker som inte smältes, tarmceller. Vi kan också mäta det och försöka tolka vad det kan betyda i spädbarnssammanhang.

Ett av de mest kända exemplen på det är att vid vissa spädbarns leversjukdomar slutar de att bilda galla. Och så, om du kan mäta galla och den finns där, så är det bra, och om du mäter galla och den inte är där, är det ett tecken på det. Dessutom blir avföringen en helt annan färg när gallan inte finns där. Men i det dagliga finns det förmodligen mycket information som vi saknar, bara för att vi inte har kunnat avkoda den ännu.

STROGATZ: Okej. Så det låter som att vi skulle kunna spendera många shower på själva mikrobiomet. Men jag ville komma tillbaka till mjölk, för det finns så många fascinerande saker att diskutera med dig här. Vad är en typisk tid att äta på det sättet? När är det dags att gå över till andra typer av näringsämnen?

JOHNSON: Det är en bra fråga, för jag tycker att det är bra att orientera det. Så rekommendationerna från Världshälsoorganisationen och CDC skulle vara exklusiv utfodring av bröstmjölk i sex månader. Och så införandet av kompletterande livsmedel. Olika människor har olika sätt att göra det på. Men fortfarande ha mjölk som den huvudsakliga källan till kalorier för spädbarnet ett tag, och sedan introduktionen av komjölk potentiellt vid ett år. Och sedan också uppmuntran till all utfodring av bröstmjölk, om det fungerar för dig. Så det finns inte riktigt en tid som du måste sluta med det nödvändigtvis.

Men jag tror att du är på väg att ställa mig frågan om biljoner dollar: Vilka är de långsiktiga hälsokonsekvenserna av exponering för bröstmjölk kontra exponering för modersmjölksersättning? Genom att ge barnmjölk idag, avvärjer jag allergisk astma om fem år? Eller finns det utvecklingsprocesser som verkligen är tidsberoende, som är väldigt viktiga och är de saker som kan leda till livslång hälsa? Och kan vi faktiskt avgöra vad de är så att de finns i varje enskild form av spädbarnsnäring? Jag tänker mycket på det här, på vad som är viktigt.

Till och med som föräldrar tänker ni, "Jösses, om jag tappade dem på huvudet igår, var det viktigt? Eller var det inte?” Eller ”Nej, det slickade de från marken! Var det viktigt?" Vad är de saker som jag verkligen behöver oroa mig för när det gäller att skapa rätt miljö för att skapa dem för framgång i framtiden?

Och svaret är förmodligen, som att bebisar är väldigt robusta, så vi oroar oss kanske mer än vi borde.

STROGATZ: Och är det för tidigt att svara på någon av dessa frågor om de långsiktiga effekterna? Är ämnet för ungt, eller har vi redan några ledtrådar?

JOHNSON: Jag tror att det finns några ledtrådar. Jag menar att det finns epidemiologiska studier som har korrelationer mellan utfodringsläge och utfall eller till och med mikrobiomsammansättning baserat på utfodringsläge och utfall. Men jag tror att det är för tidigt eftersom de studierna är extremt svåra att göra. Det som verkligen är utmanande med några av studierna är att det är väldigt svårt att mata bebisar.

Det är vanligtvis inte som bröstmjölk kontra formel eller detta kontra det. Det finns olika tider, som att du kan ha gått till tre månader, eller du kan ha gått till sex månader, eller det kan vara exklusiv matning i en månad.

Det finns så mycket variation där som vi måste fånga om vi verkligen vill svara på de frågorna ordentligt. Och då måste vi kunna följa kohorter väldigt intensivt under en lång tid för att börja komma på några av de frågorna. Det tar mycket resurser.

STROGATZ: Så, i ett bredare sammanhang än bara bröstmjölk, vad händer om vi talar om andra typer av däggdjursmjölk? Till exempel är det många av oss som dricker komjölk hela tiden, och hur annorlunda är det? Gör mjölken från vissa andra djur jobb som bröstmjölk inte gör, och vice versa?

JOHNSON: Ja, jag tror att det finns vissa likheter, men det finns många skillnader. Om du tänker på mjölkens funktion så är det att odla ett barn av just den arten, och kor och bebisar är olika stora och har olika tillväxtbanor. Så du kan föreställa dig att det kan återspeglas i mjölken.

Så när du tänker på komjölk, mer protein-framåt, jämfört med bröstmjölk, mycket kolhydrat-framåt. Det finns alla möjliga olika strategier för överföring av näringsämnen i olika arter av animalisk mjölk. Men komjölk har många av de saker som är byggstenarna i bröstmjölk. Så när vi tänker på att använda komjölk som ett alternativ kan det vara mycket vettigt.

STROGATZ: Så vanligtvis dricker vi pastöriserad mjölk. Det finns folk som inte gör det, eller hur? Jag antar att skillnaden är att om det är pastöriserat har du dödat alla eller de flesta av mikroberna som följer med på resan. Du kanske har kvar några av näringsämnena.

JOHNSON: Och det finns pastöriserad human donatormjölk. Så det finns en hel tanke om hur vi tänker om donatormjölk och är dessa levande faktorer i donatormjölk och även de saker som kan denatureras i värme. Molekyler kan ändra sin konformation i olika typer av pastöriseringsmetoder. Det finns många riktigt smarta människor där ute som funderar på vad som är konsekvenserna av detta.

STROGATZ: En annan som jag är säker på att många av våra lyssnare tänker på har att göra med laktosintolerans. Jag läste någonstans att vuxna människors förmåga att bryta ner laktos, som naturligtvis är det primära sockret i animalisk mjölk, det är en relativt modern egenskap. För bara 6,000 XNUMX år sedan började vi kunna göra det. Historiskt sett hade endast spädbarn enzymet laktas som skulle tillåta dem att smälta bröstmjölk.

Så, jag antar att min fråga är, om vuxna för 10,000 XNUMX år sedan inte kunde dricka mjölk alls, men nu kan de flesta av oss, med några få undantag, har vi någon aning om vad som orsakade denna förändring? Tror vi att det finns någon genetisk mutation som var gynnsam och började spridas?

JOHNSON: Ja. Min uppfattning är att laktas är under en neonatal promotor. Så det här är en gen som kommer att uttryckas under spädbarnsfasen, och sedan stängs den av. Men då kan du ha en mutation som inte stänger av det. Och det kan göra det möjligt för laktas att uttryckas i vuxen ålder. Vissa människor har gjort ett riktigt bra arbete med spridningen av denna speciella förmåga baserat på att spåra genetiken för just denna mutation. Vissa av dina mikrober kan också metabolisera laktos. Att ta tillbaka det till tarmmikrobiomet, hur är det involverat i laktaspersistens och så.

STROGATZ: Intressant. Du har redan berört detta lite, men du tog upp mjölk kontra formel. Säkert kommer många föräldrar eller vårdgivare att tänka på detta. Ger din forskning oss någon inblick i detta viktiga samtal?

JOHNSON: Ja, jag tror att om du kommer till mitt labb, Steve, så har vi analyserat alla slags formler som vi kan få tag på. Vi pratar om modersmjölksersättning som en sak, men det finns många olika formuleringar. Så i vårt labb kvantifierar vi mjölken som vi får i oss och vi kvantifierar också någon av formlerna som någon av vårdgivarna kan använda.

Och du kan mycket tydligt se skillnaderna i näringsprofilerna mellan de olika typerna av formel och även mellan modersmjölksersättning och bröstmjölk, och att verkligen försöka förstå finns det som en väsentlig uppsättning näringsämnen som mikrobiomet behöver utsättas för. Allt du matar ett barn, vi mäter det i labbet.

Varför det är så svårt att prata om ämnet är att alla utvärderar. Som att jag höll det här föredraget på Pew-mötet och efteråt är folk som, "Vilken formel? Vad gjorde jag?" "Jag ringde min fru och jag sa till henne att vi gör allt fel!" Och jag vill inte att det ska vara budskapet. Jag vill att budskapet ska vara mer att folk gör saker rätt. Och vi ville bara ha mer information.

STROGATZ: Jag vet att det finns viktiga frågor på spel här för medicin, för befolkningen, folkhälsan, alla möjliga saker. Men bara när det gäller nöjet att vara vetenskapsman, vad är det som ger dig glädje i din forskning?

JOHNSON: Oj, så många saker. Att få ställa de frågor som vi tycker är intressanta. Och sedan också arbeta med teamet av forskare som jag arbetar med. Att se kreativiteten och även motståndskraften eftersom dessa frågor är svåra.

[Temaspel]

Bilden som jag ville visa dig, dagen då vi fick den bilden, stod och tittade på datorskärmen och jag tänkte, "Är det här det här? Är det vad vi tror att det är?" Den typen av spänning driver verkligen mycket av det hårda arbete som ligger i det vi gör.

STROGATZ: Toppen. Tack så mycket. Så vi har pratat med Cornells molekylärbiolog Liz Johnson. Tack igen, Liz, för detta insiktsfulla samtal om mjölk och mikrobiomet.

JOHNSON: Tack så mycket, Steve, för att du har mig.

[Temaspel]

STROGATZ: Tack för att du lyssna. Du kan hitta mer innehåll – inklusive Lizs bild av fluorescensmärkning i mikrobiomet – på Quanta Magazine dot org [quantamagazine.org].

Om du gillar "The Joy of Why" och du inte redan prenumererar, tryck på prenumerera eller följ-knappen där du lyssnar. Du kan också lämna en recension för programmet – det hjälper människor att hitta den här podden.

"The Joy of Why" är en podcast från Quanta Magazine, en redaktionellt oberoende publikation som stöds av Simons Foundation. Finansieringsbeslut av Simons Foundation har inget inflytande på valet av ämnen, gäster eller andra redaktionella beslut i denna podcast eller i Quanta Magazine.

"The Joy of Why" är producerad av PRX Productions; produktionsteamet är Caitlin Faulds, Livia Brock, Genevieve Sponsler och Merritt Jacob. Exekutiv producent för PRX Productions är Jocelyn Gonzales. Morgan Church och Edwin Ochoa gav ytterligare hjälp.

Från Quanta Magazine, gav John Rennie och Thomas Lin redaktionell vägledning, med stöd från Matt Carlstrom, Samuel Velasco, Nona Griffin, Arleen Santana och Madison Goldberg.

Vår temamusik är från APM Music. Julian Lin kom på podcastnamnet. Avsnittskonsten är av Peter Greenwood och vår logotyp är av Jaki King och Kristina Armitage. Särskilt tack till Columbia Journalism School och Bert Odom-Reed vid Cornell Broadcast Studios.

Jag är din värd, Steve Strogatz. Om du har några frågor eller kommentarer till oss, vänligen maila oss på [e-postskyddad].